-
Abschlußvorrichtung für einen Mikrowellenresonator, der in einem breiten
Betriebsfrequenzbereich eine Auftrennung für Gleichstrom, jedoch für Mikrowellen
eine Überbrückung bewirkt, bestehend aus der Aufeinanderfolge von wenigstens einem
Koaxialleitungs- und Radialleitungsabschnitt.
-
Bei der gleichstrommäßigen Auftrennung eines abgeschirmten Raumes,
in dem elektromagnetische Energie vorhanden ist, z. B. in einem Resonator oder in
einer Leitung, tritt das Problem der Verhinderung eines Entweichens der Hochfrequenzenergie
über die gleichstrommäßige Auftrennung auf. Die bekanntesten Lösungen dieses Problems
verwenden entweder eine einzelne scheibenartige Verblockungskapazität oder sogenannte
Resonanzdrosseln. Bei Kurzschlußschiebem in Koaxial- oder Hohlleitungsausführung
wird auch die Kombination von Verblockungskapazitäten und Resonanzdrosseln benutzt.
So ist z. B. bei einem solchen Abstimmschieber nach der deutschen Patentschrift
973 642 vom felderfüllten Raum her zunächst ein kapazitiver Kurzschluß-Schieber,
bestehend aus einer 2/4 (# ist die Betriebswellenlänge) in Leitungsrichtung langen
Ringscheibe, vorgesehen. Daran schließt sich eine .1/4 tiefe Rinmit an und wenigstens
eine weitere 9./4 lange Ringscheibe. Letztere soll; da sie zusammen mit dem Außenleiter
eine .t/4 lange Koaxialleitung bildet, den Leerlauf an ihrem Ende in einen niedrigen
Impedanzwert, gesehen von der vorhergehenden Nut aus, transformieren. Derartige
Anordnungen arbeiten in einem relativ engen Frequenzbereich in der Regel zufriedenstellend,
doch - wird in einem- größeren_ Frequenzbereich meist keine ausreichend gute hochfrequente
Abdichtung erreicht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hochfrequente Überbrückung
der gleichstrommäßigen Auftrennung bei derartigen Anordnungen in einem weiten Frequenzbereich
zufriedenstellend zu gestalten, da mit den bekannten Lösungen dieses Ergebnis nur
bei außergewöhnlich. hohem Aufwanderreichbar wäre.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Abschlußvorrichtung für einen Mikrowellenresonator,
der in einem breiten Betriebsfrequenzbereich eine Auftrennung für Gleichstrom, jedoch
für Mikrowellen eine überbrückung bewirkt; bestehend aus der Aufeinanderfolge von
je wenigstens einem Koaxialleitungs- und _. Radialleitungsabschnitt, -gemäß -der
Erfindung dasdurch gelöst, daß vom felderfüllten Raum aus zunächst ein Radialleitungsabschnitt
niedrigen Wellenwiderstandes vorgesehen ist; an den sich ein von einem - Koaxialleitungsabschnitt-
gebildeter -ringförmi=--ger Raum anschließt, dessen radiale Länge innerhalb -des
Betriebsfrequenzbereiches noch so kurz ist--und dessen axiale Länge so gewählt ist,
daß er bei den hohen Frequenzen des Betriebsfrequenzbereiches als Transformationsstück
mit einer Länge < 1/a AH und bei den niederen Frequenzen dieses Bereiches wie
eine Längsinduktivität wirkt, und daß sich an diesen Koaxialleitungsabschnitt eine
weitere Radialleitung niedrigen Wellenwiderstandes anschließt, daß ferner die radiale
Länge dieser Radialleitungen ebenfalls < 1/s AN gewählt ist.
-
Vorteilhaft weisen die beiden Radialleitungen unterschiedliche Längen
auf. -Der Wellenwiderstand des dazwischenliegenden Koaxialleitungsabschnitts wird
vorteilhaft gegenüber dem .der Radialleitung hoch gewählt, insbesondere größer als
50 52.
-
Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß zur Bildung der
beiden niederohmigen Reaktanzen ein mit zwei metallischen Scheiben versehenes Metallrohr
dient, das mit einem der beiden für Mikrowellen zu überbrückenden Teile des Resonators
in gut leitender Verbindung steht und gegenüber dem anderen Teil gleichstrommäßig
durch Isolierschichten isoliert ist. Vor allem bei einem Mikrowellenverstärker oder
-oszillator hat es sich hierbei als vorteilhaft erwiesen, wenn die beiden metallischen
Scheiben an den Enden des Metallrohres vorgesehen sind und das Metallrohr über Federkontakte
in gut leitender Verbindung mit dem gleichstrommäßig abgetrennten Teil steht und
unter Zwischenlage von Isolierschichten mittels einer scheibenförmigen metallischen
Schraubenmutter gegen einen scheibenförmigen Anschlag in der rohrförmigen Aussparung
des massiven Teiles gepreßt ist. In. vielen Fällen läßt sich weiterhin eine Verbesserung
der Abdichtung noch dadurch erreichen, daß in den ringförmigen Raum zwischen den-
beiden niederohmigen Reaktanzen verlustbringendes, also wellenabsorbierendes Material
eingebracht wird, das den ringförmigen Raum teilweise oder ganz- ausfüllt.
-
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
-
Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt aus einem Mikrowellenverstärker
mit einer Scheibentriode, deren-Anode 1- einen in lekännteWeise ausgebildeter. Kühlkopf
trägt und deren Gitterzuführung mit 2 und Kathodenzuführung mit 3- bezeichnet sind.
Behandelt wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Abdichtung der gleichstrommäßigen
Auftrennung im Anodenschwingraum 4 des Verstärkers. Der Anodenschwingrauen wird
durch das dem Gitteranschluß dienende Metallrohr 7 in -Verbindung mit der-
Innenwandung 6 eines - massiven Metallteiles 15 gebildet. Bei dem Verstärker wird
der Kathodenschwingraum 5 der in Gitterbasissehaltung betriebenen Scheibenröhre
von den beiden Rohren 7, 8 begrenzt, die über Federkontakte bekannter Ausbildung
mit den entsprechenden Elektrodenanschlüssen 2, 3 der Scheibenröhre in Verbindung
stehen. Die Federkontakte 23 sind für diese Rohre 7, 8 nur schematisch dargestellt.
Die gleichstrommäßige Auftrennung zwischen der Anode 1 und dem massiven Teil 15
ist erforderlich, . weil über das Rohr 7 der massive Teil 15 mit dem Steuergitter
2 der Scheibenröhre in leitender Verbindung steht. Die hochfrequente Überbrückung-besteht-aus
einer- ersten- Radialleitung L1, die aus einer Scheibe 9 und einem entsprechenden
scheibenförmigen Anschlag im- massiven Teil 15 besteht, unter Zwischenlage
einer dünnen Isolierfolie 12, beispielsweise-.einer Triazetat-Folie. Die Scheibe
9 geht an ihrem der Anode 1 der Röhre benachbarten inneren Ende in ein kurzes Metallrohr
11 über; an dessen anderem Ende eine weitere Scheibe 10 vorgesehen ist. Dadurch
wird in der zylinderförmigen Aussparung des Teiles 15 ein ringförmiger Raum 18 gebildet.
Das Metallrohr 11 steht über einen Federkontaktkranz 19 in gut leitender Verbindung
mit der Anode 1 der Scheibenröhre. Das Rohr 11 liegt damit, zusammen mit den Lochscheiben
9 und 10, auf dem Gleichpotential der Anode 1 der Scheibenröhre. Zur Erzielung eines
festen Sitzes des aus den Teilen 9,
10, 11 bestehenden Einsatzes
ist dieser über ein Isolierrohr ZO in die zylinderförmige Aussparung des Teiles
15 eingeschoben. Die Halterung dieses Einsatzes 9, 10; 11 geschieht unter Zwischenlage
einer weiteren dünnen Isolierfolie 13 mittels einer flachen Schraubenmutter 14,
die den Einsatz 9, 10, 11 gegen den scheibenartigen Anschlag im massiven Teil
15
anpreßt. Dadurch ist erreicht, daß die Scheibenröhre ohne weiteres aus
ihrer Lage innerhalb des Resonanzraumes entfernt und in diese Lage auch wieder eingeschoben
werden kann. Zugleich wird hierdurch eine weitere Überbrückungskapazität geschaffen.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung kann man sich etwa wie
folgt vorstellen. Die im Bereich der Isolierschichten 12, 13 gebildeten Radialleitungen
L1, L." die beim Ausführungsbeispiel unterschiedliche Längen in radialer
Richtung haben, wirken an dem dem Resonanzraum 4 zugewandten Ende als kapazitive
oder induktive Reaktanzen niedrigen Wertes. Deshalb soll die elektrisch wirksame
Radiallänge jeder dieser beiden Radialleitungen nennenswert kleiner als eine halbe
Betriebswellenlänge (2) in der jeweiligen Radialleitung sein, z. B. 2./10 oder A/8.
Zugleich soll der Wellenwiderstand in jeder dieser Radialleitungen möglichst niedrig
sein, z. B. 0,5 a an der den höchsten Wellenwiderstandswert aufweisenden Stelle.
Der dazwischenliegende rohrförmige Teil 11 bildet wegen der ringförmigen Einschnürung
18 eine hochohmige Reaktanz im Entweichungspfad der elektromagnetischen Wellen,
die im wesentlichen bei hohen Betriebsfrequenzen als Transformator wirkt. Die elektrische
Länge der als Transformator wirkenden Koaxialleitung wäre im Optimalfall für die
höchsten Betriebsfrequenzen oder eine mittlere Betriebsfrequenz gleich einem Viertel
der entsprechenden Wellen zu wählen. Da sich jedoch bei hohen Betriebsfrequenzen
störende Hohlleitungsresonanzen zunehmend bemerkbar machen können, wird gemäß der
Erfindung die elektrische Länge dieses Koaxialleitun2sabschnitts entsprechend der
der obigen Radialleitungsabschnitte kürzer gewählt, z. B. zu i/8 bzw. .i10 für die
kürzeste Betriebswellenlänge Zusätzlich empfiehlt es sich, aus diesem Grunde die
Scheiben 9', 10 radial zu schlitzen. Die im Entweichungspfad letzte Radialleitung
hat, wie erwähnt, eine niedrü@e Eingangsreaktanz, die über den als Koaxialleitungsabschnitt
hohen Wellenwiderstandes (z. B. 50 Q und mehr) wirkenden Transformator als hochohmige
Abschlußreaktanz an die im Entweichungspfad erste Radialleitung transformiert wird.
Dadurch wird als Eingangsreaktanz der im Entweichungspfad ersten Radialleitung eine
Recktanz erhalten, die nicht nur im Bereich exakter Transformation, sondern auch
weit außerhalb sehr niedrig ist. Dabei wird eine sehr gute Abdichtung, z. B. in
einem Frequenzbereich von 1 : 4 und mehr, erhalten. Als vereinfachtes Ersatzschaltbild
entsteht vor allem für niedrige Betriebsfrequenzen eine Art :-Filter mit Tiefpaßverhalten.
Wesentlich ist auch, daß die ringförmige Aussparung 18 nicht wie eine in Serie eingeschaltete
Resonanzdrossel wirkt, sondern in ihrer radialen Länge innerhalb des Betriebsbereiches
noch so kurz ist und in der axialen Länge so gewählt ist, daß der rohrförmige Abschnitt
11 in Verbindung mit den ihn begrenzenden Abschnitt des massiven Teiles 15 bei den
hohen Frequenzen des Betriebsbereiches als Transformator und bei den niederen Frequenzen
wie eine Längsinduktivität wirkt. Zur Erhöhung der Dämpfung für die über die Radialleitung
im Bereich der Isolierschicht 12 entweichenden Wellen ist es in manchen Fällen zweckmäßig,
wenn in die ringförmige Aussparung 18 wenigstens teilweise wellenabsorbierendes
Material 17 eingebracht wird.