DE1491373C - Fensteranordnung für Hohlleiter - Google Patents

Description

2. Fensteranordnung nach Anspruch 1, dadurch richtung zweiteilig ausgebildeten zylindrischen Hohlgekennzeichnet, daß die Scheibe (6) zusätzlich an 40 leiterteils verankert ist und daß die Bemessung der ihrer Umfangsfläche am kreiszylindrischen Hohl- Anordnung den Beziehungen genügt

leiterteil dicht angeschmolzen ist.

3. Fensteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, 0,15a < ε · / < 0,5a dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (6) aus 0,7a < D₀ < 1,0a einem Werkstoff der Gruppe Glas, Keramik, 45 005a < W < 0 25a Saphir, Quarz und der Hohlleiter aus einem ' ._n ', _nl Metall der aus Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, ^0>lcr < (Lt₁ - U₀) < ü,ia Titan und Kupfer bestehenden Werkstoffgruppe wobei

^bestehen. , = Dicke der Scheibe,

⁵⁰ ε = relative Dielektrizitätskonstante des Materials

der Scheibe,

W — Dicke des Zylinderraums im kreiszylindrischen Hohlleiterteil jeweils auf einer Seite der Scheibe,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fensteranord- 55 A> = Durchmesser des Zylinderraums, nung zum hermetischen Abschließen oder Unterteilen D₁ = Durchmesser des Absatzes, von Hohlleitern für extrem hohe Frequenzen, ins- _{a =} Breite des freien Raums in den im Querschnitt besondere für Elektronenröhren, mit einem zwischen rechteckigen Hohlleitern, zwei im Querschnitt rechteckigen Hohlleitern eingeschalteten, in gleicher Längsrichtung angeordneten 60 Es hat sich erwiesen, daß durch diese Konstruktion kreiszylindrischen Hohlleiterteil, der in der Mitte und Bemessungsgrenzen vollkommene Dichtheit und von einer radial liegenden, dicht mit der Wand ver- gleichzeitig optimale Kopplungseigenschaften erreicht bundenen Scheibe von konstanter Dicke aus dielek- werden. Die an sich bekannte Art der Aufhängung trischem Material unterteilt ist. der Scheibe wird hierbei dazu verwendet, die im

Solche Fenstcranordnungen sollen einerseits voll- 65 Rahmen der Erfindung sehr dünne Scheibe vollkommen dicht sein, andererseits eine hohe Präzision kommen dicht einzusetzen. Die Bemessung führt der Konstruktion aufweisen, um eine möglichst dazu, daß die elektrische Feldkomponente im wesentgeringe und jedenfalls genau bestimmbare Beein- liehen senkrecht auf der Ebene der dielektrischen

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Scheibe steht und die Reflexions- und Verlustverhält- dessen Dicke W₁ beträgt, wobei die Dicke W im nisse über das gesamte Frequenzband sehr günstig Ve»gleich zu der Größe des Durchmessers D₀ versind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden hältnismäßig gering 1st Das Gehäuse 5 besteht aus keine Frequenzen aus dem Standardband der im Metall, beispielsweise einer Eisen-Nkkel-Kobalt-Le-Querschnitt rechteckigen Hohlleiter herausgefiltert. S gierung aus Titan, Kupfer od. dgl. und besitzt an

Zur noch weiteren Verbesserung der Dichtheit seiner einen äußeren Endflächen eine ringförmige,

kann die dielektrische Scheibe längs ihrer Umfangs- winkelförmige Schnittfläche 7 kreiszylindrischer Ge-

fläche zusätzlich mit dem kreiszylindrischen Hohl- stalt, in welcher eine Scheibe 6 aus dielektrischem

leiterteil dicht verschmolzen sein. Als bevorzugte Material mit dem Durchmesser D₁ und mit der

Werkstoffe für die Scheibe dienen Glas, Keramik, io Dicke ί aus Glas, keramischem Werkstoff, Saphir,

Saphir oder Quarz und für den Hohlleiter Eisen- Quarz od. dgl. so eingesetzt ist, daß sie senkrecht

Nickel-Kobalt-Legierung, Titan oder Kupfer. Die zu der Achse des Hohlleiters 3 verläuft Die Scheibe

Hohlleiter und Fenster eignen sich hierdurch ohne ist auf absolut zuverlässige Weise mit dem Gehäuse

weiteres für den Millimeterwellenbereich, und zwar des Flansches 5 zwischen dem ringförmigen Um-

hierbei insbesondere für Hochvakuumröhren für 15 fangsteil der Scheibenebene und der ringförmigen

stehende Wellen, fortschreitende Wellen oder Rück- Schulter verschmolzen, welche die ringförmigeSchnitt-

wärtswellen. fläche 7 darbietet, und zwar erfolgt die Verschmel-

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der zung durch Verschmelzung mit Glas, durch Verlöten

Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei- oder mit Hilfe anderer Hilfsmittel, je nach Art des

bung. so benutzten Werkstoffs. Eine zweite Hülle 9 aus Metall

In der Zeichnung sind . steht in axialer Berührung mit dem Gehäuseteil 5

F i g. 1 und 2 je eine schaubildliche Darstellung des Flansches und besitzt einen kreiszylindrischen

der Ansicht eines Längsschnitts durch eine her- Innenraum 10 mit den gleichen Abmessungen wie

kömmliche Konstruktion eines hermetisch abgedich- sie der Innenraum 4 aufweist; sie gehört zu einem

teten Fensters, 25 zweiten Hohlleiter 8 mit rechteckförmigtm Quer-

Fig. 3a eine schaubildliche Darstellung der An- schnitt und ist in genauer axialer Ausrichtung zu sieht eines Längsschnitts durch ein hermetisch ver- dem Gehäuseteil 5 angeordnet und an diesem beschlossenes Fenster nach der Erfindung, festigt.

F i g. 3 b die Ansicht eines Querschnitts nach Beim Gegenstand der Erfindung kann die Scheibe 6

Linie A-A' in F i g. 3a und ' 30 aus dielektrischem Material an dem Gehäuseteil 5

F i g. 4 und 5 jeweils eine graphische Darstellung in zuverlässiger Weise längs des ringförmigen Kantender Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung teils der Scheibe befestigt (angeschmolzen) werden, in der Ausführung nach F i g. 3. dessen radiale Breite V2 (D₁ — D₀) ist. Die Abdich-

Zwei herkömmliche Konstruktionen für hermetisch tung kann also längs einer Ringfläche am Umfang verschlossene Fenster für Kreisresonanzausführungen 35 der Scheibe 6 vorgenommen werden, die ihrerseits für Superhochfrequenzbänder sind in den F i g. 1 eine Breite t aufweist. Eine Störung des elektro- und 2 beispielsweise dargestellt. Bei der Ausführungs- magnetischen Feldes könnte sich durch das Vorform nach F i g. 1 hat man ein Paar von Sperrfilter- handensein des Einschnitts in der Schnittfläche 7 mit flanschen benutzt, während bei der Ausführungsform der radialen Breite V2 (°i — D₀) ergeben, es ist aber nach F i g. 2 eine Scheibe 1 aus dielektrischem 40 gefunden worden, daß solche Störungen durch AnMaterial im Innern eines kreiszylindrischen Hohl- passung der entsprechenden Dimensionen des Durchleiters luftdicht untergebracht ist. Im Bereich der messers D₀ und der Dicke W der kreiszylindrischen Millimeterwellen sollten diese Bauteile allerdings mit Hohlräume 4 und 10 sowie anderer Abmessungen extrem hoher Präzision dimensioniert und ausgeführt kompensiert werden können, um gute Ubertragungssein. So sollte beispielsweise die Scheibe 1 aus di- 45 eigenschaften über ein breites Frequenzband zu elektrischem Material eine Dicke von 0,1 mm haben erzielen.

und einen Durchmesser von etwa 2 mm, wenn die Vorzugsweise werden die Verhältnisse bei dem

Vorrichtung im Bereich der Viermillirr.sterwellen luftdicht abgeschlossenen Fenster nach der Erfindung

benutzt wird. Infolgedessen ist bei einer so kompli- so gewählt, daß bei einer bestimmten Dielektrizitäts-

zierten Konstruktion, wie sie F i g. 1 zeigt, die ge- 50 konstanten f der Scheibe 6 und bei einer Breite α

wünschte Präzision außerordentlich schwer zu errei- der rechteckigen Hohlleiter 3 und 8 folgende Bezie-

chen und selbst bei Benutzung einer Konstruktion, hungen erfüllt sind:
wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, wird die Scheibe 1

aus dielektrischem Material so dünn, daß der Beruh- ^{ϋ>15α κ ε} '' ^< "¹^

rungsbereich der Scheibe mit dem zugehörigen Teil 55 ®^^a < D₀ < 1,0a

aus Metall nicht genügend groß ist, um eine wirklich 0,05a < W < 0,25a

einwandfreie luftdichte Abdichtung und Verschmel- 0,1a < (D₁ — D₀) < 0,3a
zung mit diesem Teil herbeizuführen.

Beim Gegenstand der Erfindung tritt ein solch Sind diese Bedingungen für die Dimensionen

schwieriges Problem selbst im Bereich extrem hoher 60 erfüllt, dann ist die Komponente des elektrischen

Frequenzen überhaupt nicht auf. Feldes der übertragenen elektromagnetischen Welle

F i g. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Vor- im wesentlichen so verteilt, daß sie senkrecht zu der richtung nach der Erfindung. Sie besteht im wesent- Ebene der dielektrischen Scheibe 6 verläuft und daß liehen aus einem Hohlleiter 3 mit rechteckförmigem der Welligkeitsfaktor der stehenden Welle (VSWR) Querschnitt, in dessen Zug ein schmaler, zylindrischer 65 und die Übertragungsverluste über den gesamten Sperrfilterflansch mit einem Gehäuse 5 vorhanden Frequenzbereich, der in den rechteckförmigen Hohlist, in welchem ein kleiner, kreiszylindrischer Hohl- leitern 3 und 8 zur Anwendung gelangt, wesentlich raum 4 vorhanden ist, dessen Durchmesser D₀ und herabgesetzt sind.

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Vorzugsweise kann die Glasmetallverschmelzung Fenster, welches geprüft wurde, hatte folgende Ab-

oder -verlötung der dielektrischen Scheibe 6 an dem messungen:

kreisringförmigen Kantenteil der Ebene der. Scheibe 6 α = 22 9 mm

und mit der kreisringförmigen Schulter, welche die _ '

ringförmige Schnittfläche 7 darbietet, senkrecht zu 5 ^υ° ~~ ^u'^yöa

der Achse des Hohlleiters verlaufen und außerdem ^Di — A> = 0,175a

eine Länge von W — 0,196a

e · I von ungefähr 0,32 a

— |-1 ₁₀ Qj_e dielektrische Scheibe 6 bestand aus Borsilikat-Glas und hatte eine Dicke von 1,5 mm bei einei Elektrizitätskonstanten ε von ungefähr 5; das Glas

des Abdichtungsbereichs zwischen gasförmigen Be- kann mit der Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung dei

reichen auf beiden Seiten der miteinander abzudich- Hülle 5 luftdicht verbunden sein,

tenden Teile vorhanden sein, so daß man eine ein- 15 Wie man aus den F i g. 4 und 5 ersieht, ist dei

wandfreie hermetische Abdichtung erhält, die den Welligkeitsfaktor der stehenden Welle kleiner al:

herkömmlichen Abdichtungen überlegen ist. 1,4 und der Übertragungsverlust (Dämmungswert'

Das hermetisch abgedichtete Fenster nach der kleiner als 0,4 Dezibel. Derartig ungewöhnlich gün

Erfindung wurde in dem Frequenzbereich von 8,2 stige Eigenschaften kann man in jedem beliebiget

bis 12,4 Gigahertz geprüft. Die Ergebnisse sind in ao Bereich noch höherer Frequenzen erreichen, was siel

der Zeichnung in den F i g. 4 und 5 wiedergegeben. aus dem Prinzip der Ähnlichkeit elektromagnetische]

Das praktisch ausgeführte hermetisch verschlossene Wellen ohne weiteres ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

flussung der im Hohlleiter laufenden Wellen zu Patentansprüche: ergeben. Es sind Fensteranordnungen der eingangs genannten

1. Fensteranordnung .zum hermetischen Ab- Alt bekannt (USA.-Patentschrift 2958 834, britische schließen oder Unterteilen von Hohlleitern für 5 Patentschrift 837 192), bei denen die die Unterteilung extrem hohe Frequenzen, insbesondere für Elek- bewirkende Scheibe allseitig an der zylindrischen tronenröhren, mit einem zwischen zwei im Quer- · Innenwand des zylindrischen Hoblleitertefls anliegend schnitt rechteckigen Hohlleitern eingeschalteten, befestigt ist oder auch mit einer Stirnfläche an in gleicher Längsrichtung angeordneten kreis- einem Absatz einer besonderen Halteplatte anliegt, zylindrischen Hohlleiterteil, der in der Mitte von io Sollen diese bekannten Konstruktionen dicht sein, einer radial liegenden, dicht mit der Wand ver^ so muß die Scheibe eine erhebliche Dicke aufweisen, bundenen Scheibe von konstanter Dicke aus di- die das Fenster für Höchstfrequenzen ungeeignet elektrischem Material unterteilt Ist, dadurch erscheinen läßt.

gekennzeichnet, daß der Rand der Scheibe Auch ist eine Befestigung der Scheibe bekannt

(6) in einem umlaufenden Absatz (7) in der Stirn- 15 (französische Patentschrift 1 303 962), bei der diese fläche mindestens einer (S) der Hälften (5,9) des zwischen zwei in Radialebenen des zylindrischen in Axialrichtung zweiteilig ausgebildeten zylin- Teils nach innen oder außen abstehenden Flanschen drischen Hohlleiterteils verankert ist und daß die an der Wand des zylindrischen Hohlleiterteils einBemessung der Anordnung den Beziehungen gespannt ist. Es handelt sich hierbei freilich um eine genügt ao Fensteranordnung für Hohlleiter anderer Gattung

0,15a <e-r <0 5α ¹^^{1 für} erfindungsgemäß zu verbessernde Fenster-

_n'_{7 n} ^, t'n anordnungen ungünstiger Bemessung,

u,ia < U₀ < ι,υα _Die Abmessungen der bekannten Fensteranord-

0,05 a < W < 0,25 α nungen in bezug zu den Hohlleitern erweisen sich

0,1« < (D₁ - D₀) < 0,3 a 25 als nicht optimal, da die Fenster auf Grund der auf-

wobei tretenden Reflexions- und Verlustverhältnisse die

. rv ι, α c u u /<λ hochfrequenten Wellen in unerwünschter Weise be-

/ = Dicke der Scheibe (6), einflussen. Demgegenüber liegt der Erfindung die

ε = relative Dielektrizitätskonstante des Ma- Aufgabe zugrunde, die zwei Räume mit unterschiedterials der Scheibe (6), ₃₀ ij_cnem Gasdruck so elektromagnetisch miteinander

W = Dicke des Zylinderraums (4,10) im kreis- zu verbinden, daß der Kopplungsgrad hoch und die zylindrischen Hohlleiterteil jeweils auf einer Beeinflussung der durchlaufenden hochfrequenten Seite der Scheibe, Wellen gering ist. Hierbei darf freilich die Fenster-

Do = Durchmesser des Zylinderraums (4,10), anordnung keinen ungebührlich hohen Konstruktions-

D₁ = Durchmesser des Absatzes (7), ³⁵ aufwand erfordern. ,- _{t A n A D A}

η ·♦ j r · η ■ j · /λ Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß der Rand

α = Breite des freien Raums in den im Quer- _{der Scheibe}*_{in einem} umlaufenden Absatz in der

schnitt rechteckigen Hohlleitern (3, 8), Stirnfläche mindestens einer der Hälften des in Axial-