DE1955888A1 - Microwave window - Google Patents

Microwave window

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DE1955888A1
DE1955888A1 DE19691955888 DE1955888A DE1955888A1 DE 1955888 A1 DE1955888 A1 DE 1955888A1 DE 19691955888 DE19691955888 DE 19691955888 DE 1955888 A DE1955888 A DE 1955888A DE 1955888 A1 DE1955888 A1 DE 1955888A1
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Mann Joseph K
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/08Dielectric windows

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
DR. CLAUS REINLÄNDER
PATENT LAWYERS
DR. CLAUS REINLÄNDER

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT Y 1 F 234 D DIPL ING. KLAUS BERNHARDT Y 1 F 234 D

D-8 MÖNCHEN 60 BXCKERSTRASSE iD-8 MONKS 60 BXCKERSTRASSE i

VARIAN ASSOCIATESVARIAN ASSOCIATES

Palo Alto, California, USAPalo Alto, California, USA

MikrowellenfensterMicrowave window

Priorität: -15. November 1968 - U.S.A. - Nr. 776 088Priority: -15. Nov. 1968 - U.S.A. - No. 776 088

Zusammen!ae sungTogether! Ae sung

Eb wird ein Hochleistungs-Mikrowellenfenster teaehrieben. Das Fenster weist einen Hohlleiter mit einer dielektrischen, wellendurchlässigen, gasdichten Zwischenwand auf, die quer über den Hohlleiter dicht eingesetzt ist, um die Fensteranordnung zu bilden. Das Fenster kann impedanzmäßig an den Hohlleiter so angepaßt werden, daß sich ein relativ breites Durch-, laßband ergibt. In gewissen Fenstern kann das Durchlaßband so breit sein, wie die empfohlene Bandbreite des Hohlleiters selbst. Solche Fenster werden durch Fallen·· und Geister-Resonanzmodi ("trapped" und "ghost" resonant modes) gestört, die durch leichte Asymmetrien im Fenster zur Resonanz angeregt werden· Bei ihren Resonanzfrequenzen koppeln diese Modi Energie vom Hauptfortpflanzungsmodus, so daß sich eine Impedanzfehlanpaesung ergibt, und bei hohen Leistungspegeln ein Überhitzen und Zerstören des Fensters selbst. Betrieb bei hohen leistungspegeln ist deshalb üblicherweise auf Frequenzbereiche zwischen zwei solchen Resonanzmodi beschränkt. Der FrequenzabstandEb will drive a high power microwave window. The window has a waveguide with a dielectric, wave-permeable, gas-tight partition that transversely is inserted tightly over the waveguide to form the window arrangement. The window can be impedance-wise to the waveguide be adapted so that a relatively wide passage, lassband results. In certain windows the passband be as wide as the recommended bandwidth of the waveguide itself. Such windows are created by falling ·· and ghost resonance modes ("trapped" and "ghost" resonant modes) are disturbed, which are stimulated to resonance by slight asymmetries in the window · At their resonance frequencies, these modes couple energy from the main mode of propagation so that there is an impedance mismatch results, and at high power levels overheating and destroying the window itself. Operation at high power levels is therefore usually limited to frequency ranges between two such resonance modes. The frequency spacing

009825/1240 ^9""* '"'2 009825/1240 ^ 9 "" * '"' 2

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zwischen den Resohanzmodi wird angehoben, um einen breinbändigeren Betrieb zu ermöglichen, indem selektiv die Resonanzfrequenzen dieser Modi abgestimmt werden, und zwar dadurch, daß die elektrische Weglänge durch das Fenster für einen oder mehrere dieser Modi selektiv verändert wird» Beispielsweise wird das Fenster in der Nähe des Umfange dioker gemacht, we einer der Resonanzmodi die stärksten elektrischen Felder hat, und dünner in der Nähe der Mitte, wo ein anderer Modus seine, stärksten elektrischen Felder hat, um einen der Modi auf eine höhere Frequenz abzustimmen und den anderen Modus auf eine tiefere Frequenz. Die mittlere Sicke des Fensters wird etwa konstant gehalten, so daß das Durchlaßband für den Hauptfortpflanzungsmodus nicht merkbar beeinflußt wird. Stattdessen kann die Dielektrizitätskonstante verschiedener Teile de· Fensters unterschiedlich gewählt werden, um die elektrische Weglänge durch das Fenster in der beschriebenen Weise zu ändern.between the resonance modes is increased to enable a broader range of operation by selectively tuning the resonance frequencies of these modes by, that the electrical path length through the window is selectively changed for one or more of these modes »For example the window is made in the vicinity of the perimeter dioker where one of the resonance modes has the strongest electric fields, and thinner near the center where another mode its, has strongest electric fields to tune one of the modes to a higher frequency and the other mode to a lower frequency. The middle bead of the window is kept roughly constant, so that the passband for the main mode of propagation is not noticeably affected. Instead of this For example, the dielectric constant of different parts of the window can be selected to be different in order to change the electrical path length through the window in the manner described.

Stand der leehnikState of the leehnik

In dielektrischen Fenstern sind bereits leitende Anordnungen vorgesehen, um selektiv gewisse unerwünschte Resonanzmodi kurzzuschließen oder die Frequenzen von solchen Resonanzmodi des Fensters aus dem Durchlaßband herauszustimmen, oder um die Frequenzen der Störaodi so fortzuschieben, daß sich ein breiteres, Hochleistungs-Betriebsband innerhalb des Durchlaßbandeβ für den Hauptfortpflanzungsmodua ergibt. Solche leitenden Strukturen sind beispielsweise aufgemalte leitende Streifen auf einer Seite des Fensters, oder ein leitender Stab, der in das Fenster selbst eingebettet ist. Stattdessen sind leitende Strukturen in der unmittelbaren Nähe des Fensters angeordnet worden/, um selektiv auf einige der unerwünschten Resonanzmodi so zu wirken, daß ihre Frequenzen verstimmt werden, ohne dass das Durchlaßband des Fensters für den Hauptfortpflanzungsmodus er-Conductive arrangements are already provided in dielectric windows in order to selectively short-circuit certain undesired resonance modes or the frequencies of such resonance modes Window out of the passband, or around the To shift the frequencies of the interference modes so that a wider, high-performance operating band is within the pass band for the main reproductive moda results. Such conductive structures are, for example, painted conductive strips one side of the window, or a conductive rod embedded in the window itself. Instead, conductive structures have been placed in the immediate vicinity of the window /, to selectively act on some of the unwanted resonance modes so that their frequencies are detuned without that Passband of the window for the main propagation mode

.../3 009825/1240... / 3 009825/1240

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

heblioh beeinträchtigt wird.heblioh is affected.

Das Problem bei der Verwendung von leitenden Sonden, Stäben, aufgemalten leitenden Streifen u.dgl. , die in der unmittelbaren Iahe des Fensters angeordnet sind, besteht darin, daß hierdurch die Konstruktion des Fensters sehr kompliziert wird, und damit die Herstellungskosten erheblich erhöht werden· Bei vielen dieser leitenden Strukturen treten auch zusätzliche, weitere unerwünschte Fallen-Hesonanzmodi in der Nähe des Fensters auf, wodurch die Konstruktion noch weiter verkompliziert wird· Darüber hinaus können solche Sonden bei hohen Leistungspegeln su Bogenüberschlägen führen und dazu, daß Metall auf das Fenster gesprüht wird, so daß das Betriebeverhalten des Fensters ungünstig beeinflußt wird.The problem with using conductive probes, rods, Painted conductive strips and the like, which are arranged in the immediate vicinity of the window, consists in that this makes the construction of the window very complicated, and thus the manufacturing costs are considerably increased many of these guiding structures also occur other undesirable trap resonance modes near the window, further complicating the design In addition, such probes can cause arcing at high power levels and cause metal to hit the Window is sprayed, so that the operating behavior of the window is adversely affected.

18 besteht deshalb der Wunsch nach einer einfachen Einrichtung, mit denen die Besonansmodi des Fensters abgestimmt werden können, ua eine höhere Betriebsbandbreite für solche Geräte zu erhalten. ■ -18 there is therefore a desire for a simple facility, with which the special modes of the window can be coordinated, including a higher operating bandwidth for such devices obtain. ■ -

ZusaaaenfaBaung der ErfindungSummary of the Invention

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein verbessertes Hochleistungs Hikrowellenfenster verfügbar su machen.The object of the invention is therefore to provide an improved high-performance Make microwave windows available.

Erfindungsgemäß werden in einem Hochleistunge-Mikrowellenfenster Variationen im Dielektrikum des Fensters vorgesehen, um gewisse unerwünschte Resonansmodi, die dem Fenster zugeordnet sind, so abzustimmen, daß sich eine größere Hochleistungs-Betriebsbandbreite ergibt.According to the invention, in a high-performance microwave window Variations in the dielectric of the window are provided to avoid certain undesirable modes of resonance associated with the window tune to result in greater high performance operating bandwidth.

Gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung bestehen die Variationen des Dielektrikums in Dicken—Variationen des Fenster-Elementes, so daß ein Bereich des Fensters eine größere DickeAccording to a special embodiment of the invention, the variations of the dielectric consist in thickness variations of the window element, so that a region of the window has a greater thickness

009825/1240009825/1240

hat als dia mittlere Sicke des Fensters, um einen Reeonanzmodu8, dessen starkes elektrisches Feld in den dicken Bereichen des Fensters liegt, auf eine tiefere Frequenz abzustimmen, während die !Teile des Fensters mit geringerer als der mittleren Dicke dazu dienen können, Modi, üis Ihre höchste elektrische Feldstärke in diesem Bereich haben, auf höhere Frequenzen abzustimmen, und der dünnere Bereich des Fensters kann auch dazu dienen, einen konstanten Mittelwert für die Stärke des Fensters beizubehalten, so daß das Durchlaßband des Fensters für den Hauptfortpflanzungsmodus nicht geändert wird.than dia average bead of the window to a Reeonanzmodu8, the strong electric field is located in the thick portions of the window to tune to a lower frequency, while the Share can serve the window with less than the average thickness to modes üis your have the highest electric field strength in this range to tune to higher frequencies, and the thinner area of the window can also serve to maintain a constant mean value for the strength of the window so that the passband of the window for the main propagation mode is not changed.

Gemäß einer anderen speziellen Ausführung der Erfindung wird die elektrische Weglänge durch das Fenster effektiv dadurch geändert, daß ein Teil des Fensters mit einer ersten Dielektrizitätkonstante ausgeführt wird und ein zweiter Teil des Fensters mit einer anderen Dielektrizitätskonstante, um.die elektrische Weglänge durch die Fensterstruktur effektiv zu ändern, um damit die zugeordneten Resonanzmodi so abzustimmen, daß sich eine größere Betriebsbandbreite ergibt.According to another particular embodiment of the invention, the electrical path length through the window is effectively thereby made changed that part of the window is carried out with a first dielectric constant and a second part of the Window with a different dielectric constant in order to electrical path length through the window structure effectively increases change in order to tune the associated resonance modes so that a larger operating bandwidth results.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben eich aue der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the following description in conjunction with the drawing; show it:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein bekanntes Mikrowellenfenster}Fig. 1 is a schematic longitudinal section through a known microwave window}

Fig. 2 einen Schnitt längs der linie 2 - 2 in Fig.T zur Veranschaulichung der elektrischen Feldlinien für den Hauptfortpflanzungsmodus; FIG. 2 shows a section along the line 2 - 2 in FIG. T for illustration purposes the electric field lines for the main mode of propagation;

Fig. 3 eine Fig.2 entsprechende Darstellung mit den elektrischen Feldlinien eine« störenden orthogonalen Fallenmodus; 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 with the electrical Field lines a “disturbing orthogonal trap mode;

009825/1240009825/1240

SADORKaINALSADORKaINAL

Jig. 4 ein· Pig.1 entsprechende Sarstellung mit einem bestimm» ten, störenden Fallenmodu·}Jig. 4 a · Pig.1 corresponding Sar position with a certain » ten, disruptive trap module}

Pig. 5-7Pig. 5-7

den Pig.2 und 3 entsprechende Schnitte mit den elektrischen Feldlinienbildern für gewisse störende Geistermodi; Sections corresponding to Pig. 2 and 3 with the electrical Field line images for certain disturbing ghost modes;

Pig.8 die Abhängigkeit des Stehwellenverhältnisses von der Frequenz für das bekannte Fenster nach Pig.1 und 2;Pig. 8 the dependence of the standing wave ratio on the Frequency for the known window according to Pig. 1 and 2;

Pig. 9(a) - 9 (g) .Pig. 9 (a) - 9 (g).

Seitenansichten von dielektrischen Fensterelementen mit unterschiedlichen Dicken zur Abstimmung gewisser Modi auf höhere Frequenzen und anderer Modi auf tiefere Frequenzen jSide views of dielectric window elements with different thicknesses for tuning certain modes to higher frequencies and other modes to lower frequencies j

Fig. 10 (a) - 10 (e)Figures 10 (a) -10 (e)

eine Reihe von !angeschnitten durch dielektrische Fensttr elemente mit Dicken-Variationen zum Abstimmen gewisser unerwünschter Modi auf tiefere Frequenzen und gewisser anderer unerwünschter Modi auf höhere Frequenzen; unda number of! cut through dielectric window doors elements with thickness variations to tune certain unwanted modes to lower frequencies and certain other unwanted modes at higher frequencies; and

Längsschnitte durch ein erfindungsgemäßes Fenster zur Veranschaulichung der Äquivalenz einer Änderung der Dielektrizitätskonstante in gewissen Bereichen eines gleichförmig dicken Fensters zur Änderung der Dicke des Fensters zum selektiven Abstimmen der Frequenzen von gewissen zugehörigen unerwünschten Resonanzmodi.Longitudinal sections through a window according to the invention for Illustration of the equivalence of a change in the dielectric constant in certain ranges of a uniform thick window to change the thickness of the window to selectively tune the frequencies of certain associated unwanted resonance modes.

In Fig.1 und 2 ist ein bekanntes Mikrowellenfenster 1 dargestellt (US-Patentschrift 2 958 834). Kurz gesagt, das Fenster1weist einenA known microwave window 1 is shown in FIGS (U.S. Patent 2,958,834). In short, the window 1 shows you

,,./6 009825/ 12A0 bad original,,. / 6 009825 / 12A0 bad original

Teil 2 eines eylindrieohen Hohlleiter· auf, der *» beiden 1 Enden mit leitenden Querwänden 3 und 4 abgeschlossen ist. ! Zwei reehteekige Hohlleiterβtücke 5 und 6 sind an den Enden mit dem zylindrischen Hohlleiter 2 verbunden und axial mit die-βea ausgefluehtet. line Scheibe 7 atm dielektrische» Material ist gasdicht quer über den Querechnitt de» eylindrischen Hohlleiters 2 eingesetzt, wobei die Ebene der Seheibe 7 i* wesentlichen in der Hittelebene dee sylindriachen Hohlleiters 2 liegt. Ein geeignetes Dielektrikum für das fenster 7 ist fonerde oder Beryllerde, und die elektrische Länge des Fenster· für den Hauptfortpflanzungsmodua, der TII1-Modue gemäß Fig.2, ist etwa gleich einer halben Wellenlänge το» Punkt A bis sub Punkt B. Ein solches Fenster hat eine Durohlaßcharakterietik, wie «ie durch die Linie 9 in Fig.6 angedeutet ist. Aue fig,S let erkennbar, daß ein Stehwellenverhältnis von weniger als 1,10 au 1 über den roll ständigen empfohlenen Frequenicbere loh des rechteckigen Hohlleiters erhalten werden kann.Part 2 of a cylindrical waveguide which is closed off at both ends with conductive transverse walls 3 and 4. ! Two rectangular waveguide pieces 5 and 6 are connected at the ends to the cylindrical waveguide 2 and flow out axially with die-βea. Line disk 7 atm dielectric material is inserted gas-tight across the cross section of the cylindrical waveguide 2, the plane of the disk 7 i * lying essentially in the central plane of the cylindrical waveguide 2. A suitable dielectric for the window 7 is fonerde or beryllium earth, and the electrical length of the window for the main propagation module, the TII 1 module according to FIG Window has a thermosetting characteristic, as indicated by line 9 in FIG. It can also be seen that a standing wave ratio of less than 1.10 au 1 can be obtained over the rolling recommended frequencies of the rectangular waveguide.

Innerhalb des breiten JtarehlaSbande· ά·β fen»t*3?i liegt eine Ansahl diskreter Punkte» an denen Jte*©naB.s5en auftreten, Biese Punkte sind in Fig.8 durch vertikale Linien identifiziert und mit TMq^q9 Tl2^ bsw. Tl0^ bezeichnet. Ss wird angenommen, daß der TB-^-Modua eine Resonanz am tief frequent en Ende des DurchlaSbandei hat, die durch die mit fB|^bezeichnete, unterbrochene vertikale Linie angedeutet ist· Wenn auch diese Seeonanz· modi mathematisch orthogonal sind und deshalb theoretisch vom Hauptfortpflanzungsmodus unabhängig sind, so sind diese doch tatsächlich mit dem Hauptfortpflanzungsmodus gekoppelt, und zwar durch kleine Asymmetrien in der Fensterstruktur, die nicht zu vermeiden sind. Wenn also die Betriebefrequenz des Hauptfort- ι pflanzungsmodue eine der Resonanzfrequenzen der unerwünschten Störmodi kreuzt, wird dieser Modus zur Resonanz angeregt. Innerhalb dieses Modus wird dann Energie gespeichert, und bei hohen Leistungspegeln innerhalb des Fensters kann die im Fenster 7Within the broad band of discrete points there is a number of discrete points at which points appear. These points are identified in Fig. 8 by vertical lines and with TMq ^ q 9 Tl 2 ^ bsw. Tl 0 ^ designated. It is assumed that the TB - ^ - Modua has a resonance at the low-frequency end of the DurchlaSbandei, which is indicated by the broken vertical line labeled fB | ^ Even though these sea resonance modes are mathematically orthogonal and therefore theoretically dated Main mode of propagation are independent, they are in fact coupled to the main mode of propagation through small asymmetries in the window structure which cannot be avoided. So if the frequency of the operations Hauptfort- ι pflanzungsmodue one of the resonant frequencies of the undesired spurious modes crosses the mode to be resonated. Energy is then stored within this mode, and at high power levels within the window, the energy in window 7

bei der frequenz eine* dieser Störmodi verbrauchte Energie zur Beschädigung oder zum Ausfall des Fensters führen* Die nutzbare Bandbreite des Fensters bei höheren Leistungspegeln kann auf diese Weise auf einen Betrag zwischen zwei benachbarten Störaodi beschränkt sein, d.h. auf ein wesentlich kleineres Band als das angepaßte Durchlaßband des Fensters für den HauptfortpflaneungemoduB. Tatsächlich ist bei dem bekannten Fenster nach rig.1 und 2 die bei hoher !Leistung nutzbare Bandbreite auf 10 zwischen dem TMq1Q - und dem TE21 - Modus und auf «wischen SBp1- und dem TE0^ - Modus beschränkt*At the frequency of one of these interference modes, the energy consumed leads to damage or failure of the window of the window for the main propagation module. In fact, with the known window according to rig. 1 and 2, the bandwidth that can be used at high power is limited to 10 between the TMq 1 Q - and the TE 21 - mode and to "between SBp 1 - and the TE 0 ^ - mode *

Xs gibt zwei unerwünschte Resonanzmodi· Der erste Resonanzmodus ist der Fallenmodus ("trapped" mode) und wird durch Reflexionen der Schwingungeenergie'zwischen leitenden Diskontinuitäten des Hohlleiters auf beiden Seiten des Fensters 7 verursacht, beispielsweise durch den abrupten Übergang zwischen den rechteckigen Hohlleitern 5 und 6 und dem zylindrischen Hohlleiter 2. Beispiel® für solche Fallsimodi sind fiL 11-Modus und der 3M010 - Modus, deren Bilder in ?ig*3 bzw. 4 dargestellt sind. Die zweite Art des Störmodus ist mit He sonars-modi im dielektrischen Fenster T selbst verbunden. Beispiele solcher Modi sind der IEg1-Modus und der TE0^-Modue. Diese Modi werden mis Geistermodi ("ghost" modes) bezeichnet. Die elektrischen Feldbilder für diese Gelsteraodi sind in Fig·5 - 7 dargestellt. a Der Grund für zwei TB21-Modi liegt darin, daß jede merkliche Störung des Modus, dessen Spaltung in zwei unter 45° zueinander orientierte Modi bewirkt, die in Fig.5 und 6 dargestellt sind. Die beiden TE21 - Geistermodi haben leioht unterschiedliche Resonanzfrequenzen, wie in Fig.8 angedeutet ist.Xs are two undesirable resonance modes The first resonance mode is the trapped mode and is caused by reflections of the oscillation energy between conductive discontinuities of the waveguide on both sides of the window 7, for example by the abrupt transition between the rectangular waveguides 5 and 6 and the cylindrical waveguide 2. Example® of such case modes are the fiL 11 mode and the 3M 010 mode, the images of which are shown in ig * 3 and 4, respectively. The second type of disturbance mode is associated with sonars modes in the dielectric window T itself. Examples of such modes are the IEg 1 mode and the TE 0 ^ mode. These modes are called mis ghost modes. The electric field images for these gel steroid modes are shown in FIGS. 5-7. a The reason for two TB 21 modes is that any noticeable disturbance of the mode causes its splitting into two modes oriented at 45 ° to one another, which are shown in FIGS. The two TE 21 ghost modes have different resonance frequencies, as indicated in FIG. 8.

Aus den Modusbildern gemäß Fig.3 -7 ist ersichtlich, daß einige der Modusbilder ihre stärksten elektrische! Felder in Bereichen des Fensters 7 haben, während gewisse andere Modi ihre stärksten elektrischen Felder in anderen Bereichen des Fensters 7From the mode pictures according to Fig.3 -7 it can be seen that some the mode pictures their most powerful electric! Fields in areas of the window 7, while certain other modes have their strongest electric fields in other areas of the window 7

009825/1240 .../ 8009825/1240 ... / 8

haben. Das elektrische PeId des TE21-äeistermodus ist am stärksten in der Nähe des Außenumfangs des Fensters 7, das Feld des TE01- Modus ist am stärksten an einem mittleren Radius, gesehen von der Mitte des Fensters 7, die stärksten Felder des ^Mq10 Modus treten in der Mitte des Fensters auf, und das stärkste elektrische Feld des TE111 - Modus tritt in einem Band auf, das sich diametral über das Fenster parallel zu den Breitwänden der Hohlleiter 5 und 6 erstreckt. Diese Unterschiede für die Stellen des stärksten elektrischen Feldes für die verschiedenen unerwünschten Modi erlaubt es, Variationen in den dielektrischen Eigenschaften (Parametern) des Fensters in diesen Bereichen einzusetzen, um die Frequenzen dieser Modi auf verschiedene Weise selektiv so abzustimmen, daß eine breitere nutzbare Bandbreite für hohe Leistungen zur Verfügung steht.to have. The electrical PEiD the TE 21 - ä eistermodus is strongest near the outer periphery of the window 7, the field of the TE 01 - mode is strongest at an average radius, when viewed from the center of the window 7, the strongest fields of the ^ Mq 10 modes occur in the middle of the window, and the strongest electric field of the TE 111 mode occurs in a band that extends diametrically across the window parallel to the wide walls of the waveguides 5 and 6. These differences for the locations of the strongest electric field for the various undesirable modes allow variations in the dielectric properties (parameters) of the window in these ranges to be used to selectively tune the frequencies of these modes in various ways so that a wider usable bandwidth for high performance is available.

In Fig.9 ist eine Fensterstruktur entsprechend der Erfindung dargestellt, mit der die nutzbare Bandbreite des Fensters bei hoher Leistung zwischen TMn10-und dem TE?1-Modus vergrößert werden kann. Genauer gesagt, das stärkste elektrische Feld des ^Ep1 "" ^ol^us tritt in der Nähe des Außenumfangs des Fensters auf, während das stärkste elektrische Feld des TM -Modus im Mittelbereich des Fensters auftritt. Das bekannte Fenster 7 nach Fig.9(a) wird deshalb so abgeändert, daß die Dicke im Mittelbereich vergrößert und an. Außenumfang verringert wird. Auf diese Weise wird der TMq^0 -Lodus frequenzmäßig tiefer abgestimmt, und der TE21-MOdUS frequenzmäßig höher abgestimmt, um eine breitere, bei' hoher Leistung nutzbare Breitbreite für das Fenster zu erhalten· Die Fensterelemente 7' geml'.ß Fig. 9(b) - 9(g) sind Beispiele für Fensterkonstruktionen, die in der Mitte dicker und am Außenurnfang dünner sind, um die breitere Hochleistungs-Nutabandbreite zu erhalten. Tatsächlich ergebe rolche Fenster eine Verbesserung der nutzbaren Bandbreite von 16$ auf 25$. In einer;, speziellen Ausführungsbeispiel eines Fensterelementes 7' der in Fig. 9(g) dargestellten Art für ein Fenster 1 mit einem Durchlaßband nach Fig.8,9 shows a window structure according to the invention, with which the usable bandwidth of the window can be increased at high power between TM n10 and TE ? 1 mode. More specifically, the strongest electric field of the ^ Ep1 "" ^ ol ^ us occurs near the outer periphery of the window, while the strongest electric field of the TM mode occurs in the central area of the window. The known window 7 according to FIG. 9 (a) is therefore modified in such a way that the thickness in the central region is increased and on. Outer circumference is reduced. In this way, the TMq ^ 0 mode is tuned lower in terms of frequency, and the TE 21 -MODUS is tuned higher in terms of frequency in order to obtain a wider width for the window that can be used at high power. 9 (b) - 9 (g) are examples of window designs that are thicker in the middle and thinner on the outer circumference to accommodate the wider, high-performance groove bandwidth. In fact, these windows show an improvement in usable bandwidth from $ 16 to $ 25. In a ;, special embodiment of a window element 7 'of the type shown in Fig. 9 (g) for a window 1 with a pass band according to Fig. 8,

0 0.982 5/ 1 2 AO0 0.982 5/1 2 AO

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hatte das eich ergebende Fenster 71 am Außenumfang eine Stärke von 3,7 mm ( 0,145")* während^ der Mittelbereich eine Stärke von etwa 7,4 nun (0,290 ") hatte. Der Außendurchmesser des Fensters 7' betrug 98,5 mm ( 3,980") , der Außendurohmesser des dickeren Mittelteils des Fensters betrug 32,7 mm (1,289 ") und das Fenster bestand aus Beryllerde. Die Dicken-Variationen können durch Fräsen oder andersartiges Bearbeiten des Fensterelementea 7' erreicht werden. Stattdessen können auch eines oder mehrere dielektrische Elemente, beispielsweise eine Scheibe, ein Ring oder ein Block an den Oberflächen des flachen Fensterelementes 7 befestigt oder anders auf diesem angebracht werden, um die gewünschte Dicke-Variation für das zusammengesetzte Fen- I ster zu erhalten.had the custody resulting window 7 1 "* ^ while a thickness of about 7.4 now (0.290 of the center portion on the outer circumference had a thickness of 3.7 mm (0.145)"). The outside diameter of the window 7 'was 98.5 mm (3.980 "), the outside diameter of the thicker central portion of the window was 32.7 mm (1.289"), and the window was made of beryllium. The thickness variations can be achieved by milling or otherwise processing the window element a 7 '. Instead, one or more dielectric elements, for example a disk, a ring or a block, can be attached to the surfaces of the flat window element 7 or otherwise attached to it in order to obtain the desired thickness variation for the assembled window.

In Fig.10 sind Fensterkonstruktionen zur Vergrößerung der nutzbaren Hoohleistungs- Betriebsbandbreite zwischen dem TE21-Modus und dem TE^-Modus dargestellt. In diesem Falle hat der TE21 Modus seine höchste elektrische Feldstärke am Außenumfang des Fensters, während der TE --Modus die größte Feldstärke an einem Zwischenradius von der Mitte des Fensters aus hat. Dementsprechend ist das bekannte Fensterelement 7 gemäß Fig. 10(a) modifiziert worden, wie in Fig*10(b) - 10(e) dargestellt ist, um die Dicke des Fensters in der Nähe des Außenumfanga zu erhöhen und an einem Zwischenradius herabzusetzen, um die Frequenz des TE21 - Modus herabzusetzen und die Frequenz des TE21 - Modus heraufzusetzen.In FIG. 10 window constructions for increasing the usable high performance operating bandwidth between the TE 21 mode and the TE ^ mode are shown. In this case, the TE 21 mode has its highest electric field strength at the outer circumference of the window, while the TE mode has the greatest field strength at an intermediate radius from the center of the window. Accordingly, the known window element 7 according to Fig. 10 (a) has been modified, as shown in Fig. 10 (b) - 10 (e), in order to increase the thickness of the window in the vicinity of the outer circumference and to decrease it at an intermediate radius, to decrease the frequency of the TE 21 mode and increase the frequency of the TE 21 mode.

In Fig.11 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Dielektrizitätskonstante des Fensters verändert wird, statt daß die Dicke des Fensters 2 variiert wird, um das gleiche Ergebnis zu erreichen wie bei einer Veränderung der Dicke. Genauer gesagt, Fig«11(a) zeigt ein Fenster 7", bei dem der mit 22 bezeichnete Mittelbereich aus einem Dielektrikum besteht, beispielsweise Tonerde, mit einer Dielektrizitätskon-Another embodiment of the invention is shown in FIG. in which the dielectric constant of the window is changed instead of the thickness of the window 2 being varied, to get the same result as changing the thickness. More specifically, Fig. 11 (a) shows a window 7 ", at which the center area marked 22 consists of a dielectric, for example alumina, with a dielectric con-

009825/1240 mtt/ 10 009825/1240 mtt / 10

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- to -- to -

stante E von. etwa 9, die höher ist als die Dielektrizitätskonstante S des äußeren Umfangteils des Fensters« das aus Beryllerde besteht, die eine Dielektrizitätskonstante τοη etwa 6,4 hat. Das ist das Äquivalent des Fensters nach Fig.11(b), das dem Fenster nach Fig. 9(g) entspricht, und es ergibt sich eine Hochleistungsbandbreite zwischen dem TB«-j - Modus und dem TMq.Q - Modus durch Erhöhung der Frequenz des TEp.·-Modus und Erniedrigung der Frequenz des TM010-Modus. Stattdessen kann der Außenumfang des Fensters 7" aus einem Werkstoff mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als der Mittelbereich des Fensters hergestellt werden, wie in Fig.11(c) dargestellt ist, um ein Fenster zu erhalten, das äquivalent dem nach Fig. 11 (d) ist, das dem Fenster 7f nach Fig. 10(b) entspricht, und bei diesem ergibt sich eine Erhöhung der Hochleistungs-Futzbandbreite zwischen dem TE21 - Modus und dem TE01 - Modus, wie in Verbindung mit Fig.10 beschrieben wurde.constant E from. about 9, which is higher than the dielectric constant S of the outer peripheral part of the window "which is made of beryllium earth, which has a dielectric constant τοη about 6.4. This is the equivalent of the window of FIG. 11 (b) which corresponds to the window of FIG. 9 (g), and it results in a high performance bandwidth between the TB «-j mode and the TMq.Q mode by increasing the Frequency of TEp. · Mode and lowering of the frequency of TM 010 mode. Instead, the outer periphery of the window 7 "can be made of a material having a higher dielectric constant than the central region of the window, as shown in Fig. 11 (c), in order to obtain a window equivalent to that of Fig. 11 (d). is the f the window 7 of Figure corresponds to 10 (b), and this results in an increase of the high-Futzbandbreite between the TE 21 -. mode and the TE 01 - mode, as described in connection with Fig.10.

Bei allen Fensterkonstruktionen nach Fig.9, 10 und 11 bleibt die mittlere elektrische Länge durch das Fensterelement vorzugsweise im wesentlichen durch die dielektrischen Variationen unverändert, so daß das Durchlaßband für den Hauptbetriebemodme durch die dielektrischen Variationen zum Abstimmen der Störmodi nicht merkbar geändert wird.With all window constructions according to Fig. 9, 10 and 11 remains the mean electrical length through the window element preferably essentially unchanged due to the dielectric variations, so that the passband for the main operating modme is not appreciably changed by the dielectric variations for tuning the disturbance modes.

Das Fensterelement ist zwar in Verbindung mit einer speziellen Fensterkonstruktion gemäß Fig.1 und 2 beschrieben worden. Das ist jedoch nicht erforderlich, da es auch vorteilhaft in anderen Fensterkonstruktionen verwendet wird, beispielsweise in üblichen Halbwellenfenstern, bei denen ein Block aus Keramik-Material von der Dicke einer halben Wellenlänge dicht qutr über einen Hohlleiter gesetzt ist. > The window element has been described in connection with a special window construction according to FIGS. However, this is not necessary, since it is also advantageously used in other window constructions, for example in conventional half-wave windows, in which a block of ceramic material half a wavelength thick is placed tightly across a waveguide. >

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Claims (1)

VI P 234 DVI P 234 D. PatentansprücheClaims Mikrowellenfenster, bei dem ein dielektrisches Fenster gasdicht quer über eine hohle Übertragungsleitung montiert ist und bei.dem wenigstens ein störender Mikrowellenenergie-Resonanzmodus auftritt, dessen Resonanzfrequenz in das Durchlaßband des llikrowellenfensters fällt, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Parameter des Pen- " etere so bemessen sind, daß die elektrische Weglänge in Richtung des Leistiingsflusses durch das Fenster für Schwingungeenergie einer Frequenz innerhalb des Durchlaßbandes des Fensters sich quer zur Richtung des Leistungsflusses durch das Fenster ändert, um die Frequenz des gewissen störenden Resonanzmodus relativ zur im wesentlichen unveränderten Kittenfrequenz des Durchlaßbandes des Fensters für den Hauptfortpflanzungs.odus selektiv au verschieben, um die nutzbare freie Bandbreite für hohe Leistungen des Hauptfortpflanzungsmodus des Fensters zu erhöhen.Microwave window in which a dielectric window is gas-tight mounted across a hollow transmission line is and bei.dem at least one interfering microwave energy resonance mode occurs, the resonance frequency of which falls in the pass band of the microwave window, thereby characterized in that the dielectric parameters of the pen "etere are dimensioned so that the electrical path length in Direction of the power flow through the window for vibrational energy a frequency within the passband of the window is perpendicular to the direction of the power flow through the window changes to the frequency of the certain interfering resonance mode relative to the essentially unchanged Kitten frequency of the passband of the window for selectively shift the main reproductive mode to to increase the usable free bandwidth for high performances of the main propagation mode of the window. 2« Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennBeichnet, daß die j Dicke des dielektrischen Materials des Fensters quer zur Richtung des Energieflusses verändert wird, um eine unterschiedliche elektrische Weglaage durch das Fenster zu erhalten. 2 «Window according to claim 1, characterized in that the j Thickness of the dielectric material of the window transverse to the direction of energy flow is changed to a different to get electrical shelter through the window. 3· Fenster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des Fensters quer zur Richtung des Leistungefluases verändert wird, um veränderliche elektrische Weglängen durch .das Fenster zu erhalten.3 · Window according to claim 1 or 2, characterized in that the dielectric constant of the window is transverse to the direction the power flow is changed to changeable electrical Path lengths through .the window. .../ 12 009825/1240 ... / 12 009825/1240 4. Fenster nach Anspruch,1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Parameter des Fensters so bemessen sind, daß die mittlere elektrische Weglänge durch das Fenster für die Schwingungsenergie des Hauptfortpflanzungsmodus im wesentlichen durch die Variationen der elektrischen Weglänge für den Störmodus unverändert bleibt, so daß die Mittenfrequenz; des Dur chi aß band es für den Hauptfortpflanzungsmodus praktisch unverändert bleibt.4. Window according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the dielectric parameters of the window are dimensioned so that the mean electrical path length through the window for the vibrational energy of the main mode of propagation essentially through the variations of the electrical Path length for the interference mode remains unchanged, so that the center frequency; The Dur chi ate tied it for the main mode of reproduction remains practically unchanged. 5. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster dicht in ein Stück zylindrischen Hohlleiter im wesentlichen in dessen Längsmitte eingesetzt ist, und an beiden Enden desselben rechteckige Hohlleiter angefügt sind.5. Window according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the window is tightly inserted into a piece of cylindrical waveguide essentially in its longitudinal center is, and at both ends of the same rectangular waveguides are attached. 5/,.12AO BAD ORtGlNAL5 /,. 12AO BAD ORtGlNAL LeerseiteBlank page
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