DE1541992A1 - Hohlraumresonator - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. CURT WALLACH i π / ι α α ο

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH I 0 *·. I * » <

DR. TINO HAIBACH

8MUNCHEN2,

SPERRY RAND GORPORATΙΟΙ,New York, USA

Hohlraumresonator

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine induktive Abstimmvorrichtung für einen Hohlraumresonator.

Zur Abstimmung von Hohlraumresonatoren wurde bereits die Verwendung entweder eines leitenden Stabes oder eines dielektrischen Kernes vorgeschlagen. Die Abstimmung eines Resonanzhohlraumes mittels eines leitenden Stabes erfolgt durch Veränderung der Eindringung des Stabes in das Magnetfeld des Hohlraumes, was seinerseits die Induktivität und die Resonanzfrequenz des Hohlraumes ändert. Die Abstimmung mittels eines derartigen leitenden Stabes ist jedoch zur Änderung der Resonanzfrequenz des Hohlraumes über einen großen Bereich hinweg nicht gut geeignet. Die Abstimmung über einen großen Bereich hinweg schließt eine beachtliche Bewegung des Stabes mit ein und macht elektrische Gleitkontakte erforderlich, damit für den gesamten Bewegungsbereich elektrischer Durchgang zwischen dem leitenden Stab und den Hohlraumwänden erhalten bleibt. Elektrische Gleit-

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kontakte sind jedoch schwer herzustellen und werden zudem bei längerem Gebrauch unzuverlässig.

Bei Verwendung eines dielektrischen Kerns wird die Resonanzfrequenz des Hohlraums durch Änderung der Eindringung des Kerns in das elektrische Feld des Hohlraums verändert, wodurch eine veränderbare Kapazität gebildet ist. Obwohl bei Verwendung eines dielektrischen Kerns keine elektrischen Gleitkontakte erforderlich sind, tritt doch ein neues Problem dadurch auf, daß in der Nachbarschaft des dielektrischen Kerns verdampftes Metall vorhanden ist. Ein solcher Zustand ist beispielsweise dann vorhanden, wenn in einem mit einspringendem Hohlraum versehenen Reflexklystron die Gitter, einem Elektronenstrahlbombardement hoher Dichte ausgesetzt sind, was zur Folge hat, daß aus den Gittern, verdampftes Metall austritt. Das verdampfte Metall ist bestrebt sich an den kühleren Teilen des Klystroninneren einschließlich des dielektrischen Kerns niederzuschlagen. Das auf dem dielektrischen Kern abgelagerte Metall erzeugt für den. Stromfluß über die Oberfläche des Dielektrikums einen Pfad hohen Widerstandes. Dies hat eine Erniedrigung der Hohlraumgüte Q zur Folge, was seinerseits die Leistungsabgabe und den Wirkungsgrad vermindert.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Abstimmvorrichtung für einen. Resonanzhohlraum zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet, bzw. vermindert.

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Allgemein ist zur Lösung dieser Aufgabe bei einem abstimmbaren oder abgestimmten Resonanzhohlraum gemäß der Erfindung vorgesehen, daß dieser in seiner Wandung eine Öffnung aufweist, durch welche sich eine längliehe Sonde derart erstreckt, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraums durch die Eindringung der Sonde in den Hohlraum bestimmt ist, und wobei die Oberfläche des in oder benachbart zur Magnetfeldzone liegenden Innenendteils der Sonde aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht, und wobei die Oberfläche des anderen Endteils der Sonde aus dielektrischem Werkstoff besteht, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß nur die dielektrische Oberfläche der Sonde mit der-Wandung des Hohlraums in Berührung steht.

Gemäß einer beovzrugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sonde einen Körper aus dielektrischem Werkstoff aufweist, dessen Oberfläche am inneren Ende mit einem elektrisch leitenden Werkstoff überzogen ist.

Vorzugsweise ist die Oberfläche des Innenendteils der Sonde derart gestaltet, daß ein körperlicher Kontakt mit der Wandung des Hohlraums vermieden wird.

In jedem Falle weist der Resonanzhohlraum vorzugsweise Vorrichtungen zur Einstellung der Längssteilung der Sonde und somit auch zur Einstellung der Eindringung der Sonde in die Magnetfeldzone des Hohlraums auf.

BAD GSlGJW-

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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Hohlraumabstimmvorrichtung mittlerer Leistung für einen breiten Frequenzbereich zur Verwendung oberhalb 10 Gigahertz vorgesehen, bei welcher nicht die ernsten mechanischen Toleranzprobleme bekannter Ausführungen auftreten. Die Abstimm-Vorrichtung weist eine sich längserstreckende dielektrische Abstimmsonde auf, deren einer Endteil mit einem leitenden Werkstoff überzogen ist. Die Sonde wird derart längs in den Resonanz-

" hohlraum, dessen Frequenz geändert werden soll, eingesetzt,

in
daß sie/die Zone eindringt, wo das magnetische Feld vorherrscht. Das leitende überzogene Ende der Sonde verändert nach Art einer üblichen Abstimmvorrichtung mit leitendem Stab das wirksame Volumen des Hohlraumes, wenn die Sonde veränderlich eingesetzt oder herausgezogen wird. Der nichtüberzogene Teil der Sonde hat keinen Einfluß auf das magnetische Feld, dient jedoch zur Führung und Einstellung des leitend überzogenen Teils. Der nicht überzogene Teil steht mit der Öffnung in der Hohlraumwandung - durch welche die Abstimmsonde eingesetzt ist - gleitend in Eingriff. Die Abstimmsonde ist derart verjüngt, daß in dem leitend überzogenen Teil eine verminderte Querschnittsfläche aufweist, damit äine körperliche Berührung zwischen diesem Teil und der Hohlraumwandung vermieden Wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

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Pig. 1 einen vereinfachten Schnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Hohlraumabstimmvorrichtung, die in einem einspringenden Hohlraum-Reflexklystron verwendet ;

fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Innenendes der im Ausführungsbeispiel gemäß Mg. 1 verwendeten Abstimmsonde,

Ein in Fig. 1 durch die gestrichelten Pfeile 1 dargestellter und durch eine (nicht gezeigte) übliche Elektronenkanone erzeugter Elektronenstrahl ist in den einspringenden Resonanzhohlraum 2 hineingerichtet. Die Resonanzfrequenz des Hohlraums 2 ist durch den Abstand zwischen den Gittern 3 und 4 und auch durch das Ausmaß der Einführung einer zusammengesetzten Abstimmsonde 5 durch eine Öffnung 6 in der Wandung 7 des Hohlraums bestimmt. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung ist nur der einspringende Hohlraumteil des Klystrons in der Zeichnung dargestellt. Der Aufbau eines üblichen Reflexklystrons ist im einzelnen in der britischen Patentschrift 980 944 beschrieben.

Die zusammengesetzte Abstimmsonde 5 gemäß Fig. 1 und 2 weist einen stabförmigen Körper aus dielektrischem Werkstoff auf, der an einer Endzone 8 verminderten Querschnitts leitend überzogen ist. Ein keramischer Werkstoff 9, wie beispielsweise O, ist als dielektrisches Material für den Sondenkörper

geeignet. Die Oberfläche des dielektrischen Werkstoffs ist

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am Endteil 8 metallisiert, und zwar mittels eines üblichen Überzugverfahrens, den man beispielsweise erst mit Nickel und sodann mit Kupfer überzieht, damit eine gut leitende Oberfläche an der Endzone der Sonde entsteht. Der verminderte Querschnitt am Ende 8 der Sonde verhindert körperliche Berührung zwischen der leitenden Oberfläche der Sonde und der Hohlraumwandung 7. Die Wandung 7 steht nur mit dem Außenteil 9 der Sonde 5 gleitend in Eingriff, wobei der Außenteil einen größeren Querschnitt w aufweist und aus nicht überzogenem dielektrischen Werkstoff besteht.

Die Sonde 5 kann veränderbar in den Hohlraum 2 eingeführt oder herausgezogen werden, und zwar entsprechend der Längsbewegung einer Schraube 10; in welcher Weise dies geschieht wird im folgenden beschrieben. Die Schraube 10 steht mit dem Innengewinde H einer Hohlschraube 11 in Eingriff, deren Außengewinde 12 mit einem mit Gewinde versehenen Endglied 13 in Eingriff steht. k Das Endglied 13 wird nach dem Zusammenbau durch Feststellschrauben 15 und 16 in seiner Stellung gehalten. Ein Kragen 17 steht über ein Gewinde mit der Schraube 10 in Eingriff und hält eine Schraubenfeder 18 zusammengedrückt gegen das Endglied 13· Der Kragen 17 dient als mechanischer Anschlag zur Begrenzung der maximalen Einführung der Probe 5, und zwar durch Berührung mit einem an einem Napf 20 befestigten Ring 19. Ein mit seinem ei :\en Ende am Boden des Napfes 20 und mit seinem anderen Ende an der Schraube 10 befestigter Balgen 21läßt die Längsbewegung der Schraube 10 zu, wenn die Schraube 11 gedreht wird. Die Schraube

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ist starr an der Sonde 5 befestigt.Die Steigungen des Innengewindes 14 und Außengewindes 12 der Schraube 11 sind etwas unterschiedlich, so daß eine gegebene "Verdrehung der Schraube 11 eine kleine Längsbewegung der Schraube 10 bewirkt, wodurch die Einführung der Sonde 5 innerhalb des Hohlraums genau steuerbar ist. Die eingestellte Längsstellung der Schraube 10 und Sonde 5 kann dadurch fixiert werden, daß man den Schulterteil 23 des Krages 27 eindrückt (sickt).

Im Betrieb wird die Sonde 5 inden Hohlraum 2 in die Zone eingeführt, wo das MagEtfeld vorherrscht. Die leitend überzogene Endzone 8 der Sonde/vermindert das wirksame für das Magnetfeld verfügbare Volumen des Hohlraums, wodurch die Resonanzfrequenz des Hohlraums nach Art einer üblichen ganz leitenden Sonde ansteigt. Umgekehrt nimmt die Resonanzfrequenz des Hohlraums 2 ab, wenn die Sonde aus dem Hohlraum in einer Richtung vom Spalt zwischen den Gittern 3 und 4 weg herausgezogen wird. Der unüberzogene dielektrische Teil der Sonde 5 dient zur Halterung der leitend überzogenen Endzone 8 an einer einstellbaren Stellung innerhalb des Hohlraums 2 und erlaubt die Einstellung der Hohlraumresonanzfrequenz. Der verminderte Querschnitt der Endzone 8 verhindert die körperliche Berührung zwischen dem Überzug 8 und der Hohlraumwandung 7 und macht

leitende Gleitkontakte zwischen der Sonde 5 und der Hohlraumwird wandung 7 nicht erforderlich. Somit/die körperliche Berührung wie bei den üblichen ganz dielektrischen Sonden-Abstimmvorrichtungen auf den nicht überzogenen dielektrischen Teil, der Sonde 5 beschränkt. Somit kennzeichnet eich die zusHramen'He

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setzte leitende und dielektrische Abstimmsonde des dargestellten Ausführungsbeispiels durch die entsprechenden Vorteile der bekannten induktiven und dielektrischen Hohlraumabstinnnvorrichtungen, ohne deren Nachteile aufzuweisen.

Patentansprüche:

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Claims (3)

— 9 — Patentansprüche:

1. Abstimmbarer oder abgestimmter Resonanzhohlrauia mit einer in der Wandung vorgesehenen Öffnung, durch welche sich eine längliche Sonde derart erstreckt, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraums durch die Eindringung der Sonde in&en Hohlraum bestimmt ist, dadurch gekennzeichn e t,·daß die Oberfläche des in oder benachbart zur Magnetfeldzone liegenden Innenendteils der Sonde (5) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht, daß die Oberfläche des anderen Endteils der Sonde aus dielektrischem Werkstoff (9) besteht, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß nur die dielektrische Oberfläche der Sonde mit der Wandung des Hohlraums in Berührung steht.

2. Resonanzhohlraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (5) einen Körper aus dielektrischem Werkstoff aufweist, wobei die Oberfläche des inneren Endes des Körpers mit einem elektrisch leitenden Werkstoff bedeckt ist.

3. Resonanzhohlraum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberfläche dee Innenendteils der Sonde derart gestaltet ist, daß eine körperliche Berührung mit der Wandung des Hohlraums vermieden ist.

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- ίο -

4· 'ResonaEhohlraum nach Anspruch 3, daäireh. gekennzeichnet, daß der Innenendteil der Sonde einen gegenüber dem Außenende verminderten. Querschnitt aufweist.

5· Resonanzhohlraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, · gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Einstellung der Längsstellung der Sonde und somit der Bindringung der Sonde in die Magnetfeldzone des Hohlraums«

6, Resonanzhohlraum nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Teil eines Reflexklystrons der Bauart mit einspringende» Hohlraum bildet.

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