DE1298169B

DE1298169B - Gasdichte wellendurchlaessige Fensteranordnung fuer Hochfrequenz-Hohlleiter

Info

Publication number: DE1298169B
Application number: DEV29239A
Authority: DE
Inventors: Biechler Charles Sylvester; Sharpe Jun Maurice James; Symons Robert Spencer
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1961-12-01
Filing date: 1962-11-30
Publication date: 1969-06-26
Also published as: GB998594A; GB998593A; DE1466578A1; FR1345258A; GB998592A; US3325671A; JPS4929778B1; NL7210685A; GB998595A; DE1466578B2; NL285748A; SE318018B

Description

100 kW abgibt.

Ausführungsformen der Erfindung sollen an Hand von Figuren im einzelnen beschrieben werden.

F i g. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Fensteranordnung nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer

Ferner ist ein Filter für ultrahohe Frequenzen bekannt, bei dem in einem rechteckigen Hohlleiter induktive Hindernisse aus mehreren parallelen Metallstäben angeordnet sind. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand schließen diese Stäbe die bekannten Fensteranordnungen haben zwar im all- io langen Seiten des Hohlleiters kurz. Außerdem dienen gemeinen eine verhältnismäßig große Bandbreite von die Stäbe einem anderen Zweck als bei der Eretwa 30%, jedoch treten in gewissen Frequenz- findung, nämlich zur Einstellung des Koeffizienten gebieten des Durchlaßbandes Resonanzstellen auf, der Spannungsüberhöhung des von dem Hohlleiter wenn das gesamte Frequenzband bei hohen Leistun- gebildeten Resonanzhohlraums (deutsche Patentgen ausgenutzt wird. Um bei den bekannten Fenster- 15 schrift 903 493).

anordnungen Beschädigungen des wellendurchlässi- Die Fensteranordnung nach der Erfindung kann

gen Fensters zu vermeiden, wird daher im allge- beispielsweise als Ausgangsfenster für ein im Dezimeinen das Durchlaßband auf einen zwischen zwei meterwellenbereich arbeitendes Breitbandverstärker-Resonanzstellen liegenden Frequenzbereich be- klystron verwendet werden, das innerhalb eines schränkt. Legt man beispielsweise die Mitte des 20 Frequenzbandes von 26% zwischen 755MHz und Frequenzbandes auf 870 MHz, dann erhält man eine 985 MHz eine Dauerstrichausgangsleistung von über von Resonanzstellen nicht gestörte Bandbreite von
nur 17%. Beim Betrieb der bekannten Fensteranordnungen bei Frequenzen, die die unerwünschten
Resonanzstellen umfassen, werden im Fenster und 25
in der Fensterhalterung beträchtliche Energiemengen
vernichtet, so daß das Fenster zerbrechen oder im
Fenster und in der Fensterhalterung ein Leck entstehen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, 30 Fensteranordnung nach der Erfindung, für den Dezimeterwellenbereich eine breitbandige Die in F i g. 1 gezeigte Fensteranordnung, die bei-

Fensteranordnung zu schaffen, in deren Durchlaß- spielsweise den Ausgangshohlleiter 21 eines Hochband keine Resonanzstellen auftreten. frequenzklystrons für hohe Ausgangsleistungen ab-Dies wird bei einer Fensteranordnung der ein- schließt, enthält ein kreisförmiges, gasdichtes Fenster gangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch 35 81, das wellendurchlässig ist und aus Aluminiumerreicht, daß innerhalb des Resonanzhohlraums in oxid (Al₂O₃), Quarz oder aus einem anderen dielektrischen Material hergestellt sein kann und dessen Durchmesser im allgemeinen kleiner als die Diagonale oder kleiner als die größte Abmessung 40 des rechteckigen Ausgangshohlleiters 21 ist. Das Fenster 81 ist vakuumdicht an einem kreisförmigen Fensterstützkörper 82 angekittet, der aus einer Legierung aus beispielsweise 27% Ni, 19% Co, Rest Fe oder 29 % Ni, 17 % Co, 0,3 Mn, Rest Fe 45 hergestellt sein kann. Der Fensterstützkörper 82 ist längs seines Umfangs an einem kreisförmigen Flanschkörper 83 befestigt. Der Flanschkörper 83 kann ebenfalls aus der obengenannten Legierung bestehen. Die beiden Körper 82 und 83 können mitden Feldlinien der gewünschten Schwingungsfonn 50 einander verschweißt sein. Der Flanschkörper 83 angeordnet ist und deren Breite senkrecht zur wird beispielsweise durch Hartlöten an einer axial Wellenausbreitungsrichtung verläuft. hervorspringenden kreisförmigen Schulter 84 be-Zur Speisung von Antennen ist eine Hohlleiter- festigt, die zu einem kreisförmigen Hohlleiterflansch Vorrichtung mit einem Hohlleiter bekannt, bei dem 85 gehört, der aus rostfreiem Stahl hergestellt sein das eine Ende durch eine Kupferplatte und das 55 kann. Der Flansch 85 ist mit einem weiteren ringandere Ende durch ein wellendurchlässiges Glimmer- förmigen Hohlleiterflansch 86 verschraubt, der aus fenster abgeschlossen ist und in dessen Mitte ein Aluminium hergestellt sein kann. Zwischen den aus Drähten gebildetes Sieb angebracht ist. Zwischen beiden Flanschen 85 und 86 ist das Fenster 81 mit dem Sieb und der wellenundurchlässigen Kupfer- seinem Stützkörper 82 und dem Flanschkörper 83 platte sind weitere Drähte angeordnet, die un- 60 fest eingesetzt.

beabsichtigte Erregungen vermindern sollen. Diese Auf der dem Fenster 81 gegenüberliegenden Seite

Drähte zur Unterdrückung von unerwünschten jedes Hohlleiterflansches 85 bzw. 86 sind je ein Schwingungen sind aber im Gegensatz zum Erfin- Hohlleiterabschnitt 87 bzw. 88 mit hohem Wellendungsgegenstand zum einen vom wellendurchlässigen widerstand angeordnet. Die Hohlleiterabschnitte Fenster entfernt angeordnet und dienen zum anderen 65 können an den Hohlleiterflanschen angelötet sein nicht zur Unterdrückung von Nebenresonanzen, die und aus rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehen, durch das wellendurchlässige Fenster hervorgerufen Die Hohlleiterabschnitte 87 und 88 haben einen werden, sondern zur Verminderung von unbeab- höheren Wellenwiderstand als der Hohlleiter 21, der

unmittelbarer Nähe des Fensters Vorrichtungen zur Unterdrückung von solchen Schwingungsformen angeordnet sind, die innerhalb des Frequenzdurchlaßbandes zu Nebenresonanzen führen können.

Die Vorrichtung zur Unterdrückung der störenden Schwingungsformen ist vorzugsweise ein elektrisch leitender Stab, der in unmittelbarer Nähe des Fensters senkrecht zu den Feldlinien der gewünschten Schwingungsfonn angeordnet ist.

Bei der Vorrichtung zur Unterdrückung der störenden Schwingungsform kann es sich auch um eine elektrisch leitende breite Scheidewand handeln, die in unmittelbarer Nähe des Fensters senkrecht zu

Claims

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beispielsweise an den Hohlleiterabschnitt 87 ange- quenz von 865 MHz hohe Leistungen übertragen,

lötet sein kann. Der Hohlleiterabschnitt 88 kann an ohne daß innerhalb dieses Frequenzbandes störende

einen rechteckigen Hohlleiterflansch 89 angelötet Resonanzen auftreten.

sein, der aus Aluminium bestehen kann. Die einen Anstatt aus Metall kann der Stab 95 auch aus höheren Wellenwiderstand aufweisenden Hohlleiter- 5 einem energieverzehrenden Material hergestellt oder abschnitte 87 und 88 haben eine solche Querschnitts- mit einem derartigen Material überzogen werden, form, daß sie sich jeweils auf ihrer einen Seite dem beispielsweise mit einer elektrischen Widerstands-Hohlleiter 21 bzw. dem Hohlleiterflansch 89 an- legierung aus 23 °/o Cr, 5 °/o Al, 1,8 °/o Co, Rest Fe. passen und auf ihrer anderen Seite mit dem Quer- Dadurch werden die Resonanzen der unerwünschten schnitt der Hohlleiterflansche 85 und 86 überein- io Schwingungsformen nicht nur gestört, sondern auch stimmen. Der Querschnitt der Hohlleiterabschnitte gedämpft. Eine derartige Dämpfungsvorrichtung 87 und 88 bildet daher ein Rechteck 91 mit kreis- kann man auch an einer anderen Stelle längs der förmigen, sich nach außen erstreckenden Teilen 92 Stromlinien der unerwünschten Schwingungsformen in den Längsseiten des Rechtecks. An der Ver- anordnen, muß aber dabei beachten, daß die Ströme bindungssteile der Hohlleiterabschnitte 87 und 88 15 der erwünschten Schwingungsformen nicht ebenfalls mit den Hohlleiterflanschen 86 und 85 werden die abgeschwächt werden.

Rechteckteile 91 abgedeckt. An der Verbindungs- Zur Unterdrückung der unerwünschten Schwinstelle der Hohlleiterabschnitte 87 und 88 mit dem gungsformen kann man auch metallische Drähte Hohlleiter 21 und mit dem Hohlleiterflansch 89 sind oder Metallstreifen verwenden. So können beispielsdie kreisförmigen Teile 92 mit kreissegmentartigen 20 weise Metallstreif en 95' direkt auf dem Fenster 8Γ Wandteilen 93 und 94 verschlossen. aufgebracht sein, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Das Fenster 81 einschließlich seiner Halterung Diese Schwingungsunterdrückungsvorrichtungen fühmit den Flanschen 85 und 86 bildet zusammen mit ren außerdem von der Oberfläche des Fensters den Hohlleiterabschnitten 87 und 88 ein schwin- Ladungen ab, die sonst das Fenster punktförmig gungsfähiges Gebilde, in dem außer der gewünschten 25 durchschlagen könnten. Die Unterdrückungsvorrich-Schwingungsform auch noch unerwünschte Re- tungen auf dem Fenster können auch in Form von sonanzen auftreten können. Dämpfungsvorrichtungen aus energievernichtenden In unmittelbarer Nähe des Fensters 81 sind nach Streifen bestehen, die so angeordnet sind, daß sie der Erfindung Vorrichtungen vorgesehen, die die un- die Ströme der unerwünschten Schwingungsformen erwünschten Resonanzen unterdrücken, da sie sonst 30 absorbieren. Man kann auch noch Kopplungs-Leckstellen in dem Fenster hervorrufen oder das vorrichtungen, wie Schlitze97 (Fig.3), verwenden, Fenster zerbrechen können. Bei dem in den F i g. 1 um die Energie von unerwünschten Schwingungsund 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar formen aus dem Gebiet des Hohlleiterfensters ausvor dem Fenster 81 ein runder, leitender Metallstab 95 zukoppeln. Die Dämpfungs- und Kopplungselemente angeordnet, der aus Aluminium hergestellt sein kann 35 sollen dabei derart angeordnet sein, daß sie die und der in der Mitte die rechteckigen Teile 91 des Energie der erwünschten Schwingungsform so wenig Hohlleiterabschnitts 87 miteinander verbindet. Dieser wie möglich schwächen.

Stab verläuft senkrecht zu den Feldlinien der ge- Bei einer nach der Erfindung aufgebauten Fensterwünschten Schwingungsform, also senkrecht zu den anordnung werden also die unerwünschten Schwin-Feldlinien der gewünschten TE₁₁-WeIIe, die durch 40 gungsformen gestört und gedämpft. Die Verschiebung das kreisförmige Fenster übertragen werden soll. der unerwünschten Resonanzfrequenzen innerhalb Resonanzen unerwünschter Schwingungsformen, die der Fensteranordnung kann noch dadurch unterin der Fensteranordnung auftreten und deren elek- stützt werden, daß man den Durchmesser des irische Feldlinien Komponenten haben, die parallel Fensters 81 kleiner wählt als die diagonale Länge zum Stab 95 verlaufen, werden vom Stab 95 gestört 45 des rechteckigen Hohlleiters 21. Eine typische Re- und dadurch in ihrer Frequenz verschoben. Der Stab sonanzfrequenz, die auf diese Weise verschoben 95 stört die Resonanzen von sehr vielen unerwünsch- wird, ist die Resonanzfrequenz einer Schwingungsten Schwingungsformen, insbesondere diejenigen, die form, die der TE₃₁₁-WeIIe in einem kreisförmigen, der in einem runden Hohlleiter auftretenden TE₁₁₁- zylindrischen Resonator ähnlich ist. Schwingung ähnlich sind, deren elektrische Feld- 50 Durch geeignete Wahl des Durchmessers des linien zu den elektrischen Feldlinien der gewünschten Fensters kann die Resonanzfrequenz dieser Schwin-TE_n-Schwingung senkrecht verlaufen. Es ist günstig, gungsform aus dem Durchlaßband herausgeschoben den Stab 95 möglichst in der Mitte unmittelbar vor werden. Ferner können kapazitive Stäbe 101 und 102 dem Fenster 81 anzubringen. Allerdings kann der längs der Längsseiten des rechteckigen Hohlleiters 21 Stab 95 auch an einer anderen Stelle unmittelbar vor 55 bzw. des Hohlleiterflansches 89 an den Verbindungsdem Fenster angeordnet sein. Falls die Fenster- stellen mit den Hohlleiterabschnitten 87 und 88 voranordnung an ein evakuiertes Klystron angeschlossen gesehen sein. Dadurch wird in bekannter Weise ein ist, wird der Stab 95 zweckmäßigerweise stets in dem Kapazitätssprung hervorgerufen, außerhalb des Vakuums befindlichen Hohlleiterabschnitt 87 angebracht. Er kann dort justiert werden 60 Patentansprüche· und mit einem Material überzogen sein, ohne daß

dadurch das Vakuum beeinträchtigt wird. An Stelle 1. Gasdichte wellendurchlässige Fensteranorddes Stabes 95 kann eine breite Scheidewand ver- nung mit einem breiten Frequenzdurchlaßband wendet werden, die sich im Hohlleiterabschnitt 87 für Hochfrequenz-Hohlleiter, bei der ein wellenin der Richtung der Wellenausbreitung erstreckt. 65 durchlässiges dielektrisches Fenster in der Mitte Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Fenster- eines in den Hohlleiter eingefügten Resonanzanordnung nach der Erfindung kann innerhalb eines hohlraums quer eingesetzt ist, dadurch g e Frequenzbandes von 36% mit einer mittleren Fre- kennzeichnet, daß innerhalb des Resonanz-

hohlraums (87, 88) in unmittelbarer Nähe des Fensters (81) Vorrichtungen zur Unterdrückung von solchen Schwingungsformen angeordnet sind, die innerhalb des Frequenzdurchlaßbandes zu Nebenresonanzen führen können.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Unterdrückung der störenden Schwingungsformen ein elektrisch leitender Stab (95) ist, der in unmittelbarer Nähe des Fensters senkrecht zu den Feldlinien der gewünschten Schwingungsform angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Unterdrückung der störenden Schwingungsformen eine elektrisch leitende breite Scheidewand ist, die in unmittelbarer Nähe des Fensters senkrecht zu den Feldlinien der gewünschten Schwingungsform angeordnet ist und deren Breite senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung verläuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen