DE2311487C3 - Rechteckhohlleiter-Wasserlast für geringe Bandbreiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rechteckhohlleiter-Wasserlast für geringe Bandbreiten, bestehend aus einem verhältnismäßig kurzen Rechteckhohlleiter, dessen Eingang einen Anschlußflansch aufweist und dessen Ende mit einer metallischen Abschlußplatte kurzgeschlossen ist und in dem parallel zu den Schmalseiten und senkrecht zu den Breitseiten von einer verlustbehafteten dielektrischen Flüssigkeit durchströmte dielektrische Rohrleitungen angeordnet sind.

Sogenannte Rechteckhohlleiter-Wasserlasten sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bzw. Druckschriften bekannt. Die meisten dieser Wasserlasten werden zu meßtechnischen Zwecken eingesetzt und stellen z. B. den Ersatzwiderstand für eine Antenne dar. Dann wird die Temperatur der Flüssigkeit am Eingang und Ausgang des den Hohlleiter durchsetzenden Rohres gemessen und ferner die Durchflußgeschwindigkeit.

So wird auf kalorimetrischem Wege die Leistung ermittelt, die in dieser Wasserlast aufgenommen wird bzw. aufnehmbar ist.

Wesentlich bei Anordnungen ist die Art und Weise, in welcher die Rohre durch den Hohlleiter hindurchgeführt sind. So zeigt die DT-OS 2 157 352 einen Wellenleiter mit parallel zu seiner Breitseite hindurchgeführten Rohren oder auch Rohre, die sich über einen Teil der Läve des Wellenleiters erstrecken. Die hier gezeigten sehr dünnen Rohre führen zu großen Baulängen. Die US-PS 3 660 784 zeigt einen Wasserkasten, der schräg zur Achse des Hohlleiters liegt. Bei diesem Kasten sind die Wandungen ebenso wie die Wandungen der Rohre aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet, der für die elektrische Welle in dem Hohlleiter durchlässig sein muß. Die gezeigte schräge Durchführung ist nicht nur konstruktiv schwierig herstellbar, da die Dichtungsprobleme nicht einfach zu lösen Außerdem führt die Schräglage ebenfalls zu großen Baulängen.

Eine weitere Anordnung zeigt die US-PS 3 241 089.

Hier liegt die Wasserlast in Längsrichtung des Hohlleiters, strömt innen hinzu und um ein inneres Rohr in ein äußeres Rohr wieder ab. Die Anordnung in Form eines Dämpüingskeiles führt wohl zur längsten aller bekannten Anordnungen. Nachteilig ist, daß im wesentlichen nur am vorderen Ende der größte Teil der Energie umgewandelt wird. Die große Baulänge muß aber aus Anpassungsgründen vorhanden sein, örtliche Überhitzungen, d. h. die Bildung von Dampfblasen an der Spitze

!o und eine damit verbundene Schädigung des Dielektrikums der Spitze, weil örtlich dann die Kühlung ausfällt, sind möglich. -Gezeigt ist eine typische Breitbandwasserlast Die US-PS 2 400 777 zeigt eine Wasserwand, die senkrecht zur Achse des Hohlleiters steht, und hinter der Wasserwand ist noch ein Kurzschlußschieber angeordnet Die hier gezeigte Schmalbandwasserlast ist hinsichtlich der Abdichtungen für die Mikrowelle und auch für das Wasser bzw. das absorbierende Flüssigkeitsmediuia sehr schwer herstellbar. Außerdem ist

μ die Anordnung einbaulagekritisch, da Zu- und Ablauf auf der gleichen Seite liegen und zwecks Vermeidung von Luftblasen beim Einfüllen oben liegen müssen. Wei'erhin bilden sich während des Betriebs Schwierigkeiten dadurch, daß nach unten hin weniger strömt und daher sich sogenannte tote Bereiche bilden, die über haupt nicht an der Strömung teilnehmen und daher on lieh überhitzen können.

Eine weitere Anordnung zeigt die GB-PS 669 250 im Belastungskreis für ein Magnetron der Radbauart in

unterschiedlichen Ausführungen. Hier geht es um die Entkopplung einer stark frequenzabhängigen Lastim pedanz vom Generator. Derartige Entkopplungen sind keine Wasserlasten, sondern Dämpfungsglieder. F i g. 3 zeigt die Wasserwand ähnlich US-PS 2 400 777 mit der

gleichen Problematik für die Abdichtungen, die u.a. wieder »um die Ecke« gehen müssen. Die Ausführungen der F i g. 1 und 2 nach GB-PS 669 250 sind noch aufwendiger.
Schließlich zeigt noch die US-PS 3 474 360 einen Rechteckhohlleiter mif einer Wasserlast, die aus einem runden Behälter besteht. Diese Anordnung ist auch einbaulagekritisch, weil eine gleichmäßige Strömung nicht über den gesamten lichten Querschnitt des Behälters möglich ist. Die Strömung nach F i g. 3 ist sehr ungün-

stig. Sie müßte von unten nach oben laufen. Bei seitlichem Verkanten entstehen Luftpolster in den Ecken, die eine höhere Mikrowellenreflektion zur Folge haben.
Bei allen diesen bekannten Anordnungen ist also die Dichtung der Wasserlast gegenüber den übrigen Teilen recht schwielig auszuführen, da nämlich die den Schwingungsraum begrenzenden Teile metallisch ausgeführt sind und die die Wasserlast begrenzenden Teile aus einem dielektrischen Werkstoff, der für die betreffende Wellenlänge durchlässig sein muß. An den Grenzstellen ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten, weil nämlich Glas oder Keramik mit Metall verbunden werden muß, außerdem manchmal noch bei entsprechender unglücklicher Führung des strömenden Mediums zusätzliche Abdichtungsschwierigkeiten an den Durchtrittsstellen entstehen.

Eine recht einfache Ausführung ist ferner aus der FR-PS 1445 906 bekannt. Hier geht es darum, eine Rechteckhohlleiter-Wasserlast derart auszubilden, daß sie für einen großen Frequenzbereich einsatzfähig ist. An sich sind hierfür die in dieser Patentschrift gezeigten keilförmigen Absorber bekannt, aber es wird hier erstmalig gezeigt, wie diese Absorber auch durch ein-

zelne Rohre nachbildbar sind, nämlich durch parallel zur Breitseite des Hohlleiters angeordnete und diesen durchsetzende Rohrleitungen, die in größerer Tiefe des Rechteckhohlleiters immer dichter aneinander angeordnet sind, so daß damit eine Keilwiri.ung erreicht wird. Eine derartige Anordnung ist ruch für die Führung der Rohrleitungen parallel zu den Schmalseiten des Hohlleiters gezeigt Auch diese Anordnung gilt für ein verhältnismäßig breites Frequenzband. Wei' die Anordnung breitbandig wirken soll, muß der Kei! vollständig mit den Rohren nachgebildet werden, so daß eine lange Bauform zustandekommt

Sollen aber Wasserlasten für verhältnismäßig geringe Bandbreiten gebaut werden, so ist bisher die Technik einen anderen Weg gegangen. Dieser Weg ist besonders in dem Katalog der Firma VARlAN »Microwave Water Load Catalog/, Spring 1969, u. a. auf den Seiten 6 und 7 beschrieben. Die dort dargestellten und tatsächlich auch erhältlichen Artikel zei^n eine verhältnismäßig kurze Wasserlast. Sie ist oben bereits in der US-PS 3 474 360 näher beschrieben worden und ist für geringe Bandbreiten von etwa 0,2 GHz üblich, z. B. 7,7 bis 7,9GHz. Die andere verhältnismäßig lang bauende Wasserlast besteht aus einem Hohlleiter mit Anschlußflansch. In diesem Hohlleiter ist an einer Stelle eine Keramik eingelassen, und hinter der Keramik zum Ende des Hohlleiterteiles hin befindet sich ein kleiner Wasserbehälter, der als Wasserlast wirkt. Diese Anordnung ist ähnlich der aus Fig. 3 nach der GB-PS 669 250, wobei das eine keramische Fenster dann durch dir Abschlußwand des Hohlleiters ersetzt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rechteckhohlleiter-Wasserlast zu schaffen, die die obengenannten Nachteile und Mangel vermeidet, nämlich Schwierigkeiten bei der Herstellung an den Verbindungsstellen und die zugleich eine sehr kurze Bauweise zuläßt und hinsichtlich der Einbaulage unkritisch ist.

Für die konstruktive Lösung dieser Aufgabe ergeben sich die Forderungen, daß das Absorbtionsmedium strömungsmäßig derart geführt wird, daß bei beliebiger Lage in dem Wechselwirkungsraum, in dem die Mikrowelle »angreift«, keine toten Bereiche aufteten können; f« rner muß das Absorbtionsmedium im Hohlleiter dort a geordnet werden, wo das elektrische Feld am größten ist.

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Die erfindungsgemäße Lösung erfüllt beide Forderungen. Sie besteht darin, daß bei einer Rechteckhohlleiter-Wasserlast der eingangs genannten Art einerseits zwei Rohrleitungen mit einem Durchmesser von '/io bis Ά der Hohlleiterbreitseitenlänge in einer Hohlleiterquerschnittsebene nahe den Schmalseiten und andererseits die beiden Rohrleitungen mit ihren Achsen etwa 'Λ λ vor der Abschlußplatte angeordnet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Länge des Rechteckhohlleiters kleiner als die oder etwa gleich der Hohlleiterbreitseitenlänge sein. Auch kann in etwa der gleichen Hohlleiterquerschnittsebene, in der die Rohrleitungen angeordnet sind, mindestens eine an sich bekannte Anpaßhilfe angeordnet sein.

Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß sie mii ihren Abmessungen angepaßt an die jeweils vorliegenden Verhältnisse ausgebildet werden kann, daß sie andererseits aber auch in einem schmalen Frequenzbereich eine sehr große Leistung vernichten kann, was mit den bisher bekannten Anordnungen nicht möglich erschien.

Ausführungsbeispiele der Erfind'ing sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Hohlleiterquerschnittsebene.

Fig.2 einen Längsschnitt durch die Rechteckhohl leiter-Wasserlast nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist mit 1 das Gehäuse des Rechteckhohllei ters bezeichnet In dem Innenraum 2 dieses Rechteck hohlleiters treten die elektromagnetischen Wellen auf. Nach der Erfindung sind nun parallel zu den Schmalseiten 3 des Hohlleiters, und zwar in dessen unmittelbarer Nähe, zwei Rohrleitungen 4 und 5 angeordnet, die / B. aus Quarzrohren bestehen können. Diese Rohrleitungen 4 und 5 werden durch an dem Rechteckhohlleiier befestigte Anschlußteile 6 und 7 gehalten, wobei /wischen diesen Teilen 6 und 7 und den Rohrleitungen 4 und 5 einen Absatz aufweisende, die Form eines flachen Topfes besitzende Dichtungen 8 angeordnet sind. Diese Dichtungen 8 werden beim Anschrauben der Teile 6 und 7 an den Rechteckhohlleiter 1 gegen die entsprechenden Ausnehmungen in den Teilen 6 und 7 und an dererseits gegen die freien Enden der Rohrleitungen 4 und 5 angepreßt. Die dielektrische Flüssigkeit, und zwar eine verlustbehaftete, z. B. Wasser, kann durch den Anschluß 9 in Richtung des Pfeiles 10 einströmen und durch den Anschluß 11 in Richtung des Pfeiles 12 ausströmen, wird also im Teil 7 durch Vorhandensein eines Umlenkkanals 13 umgelenkt, der mit einer Buchse 14 entsprechend abgedichtet ist. Als Anpaßhilfe dient ein aus dielektrischem oder Werkstoff bestehender Stift 15, der in das Teil 6 einschraubbar ist, und. wie in F i g. 1 dargestellt, durch eine Bohrung 16 in der Breitseite des Rechteckhohlleiters 1, wie in F^: i g. 1 dargestellt, hindurchführt und in den Schwingungsraum bzw. Innenraum des Rechteckhohlleiters mehr oder weniger hineinragt.

F i g. 2 zeigt den Längsschnitt der Anordnung nach Fig. 1. In bekannter Weise ist auch diese Rechteck hohlleiter-Wasserlast mit einem Anschlußflansch 17 versehen.

Der Rechteckhohlleiter 1 ist derart ausgebildet, daß seine Länge, also gemessen von der Anschlußflanschebene bis zur Innenkante der Abschlußplatte 18. kleiner als die lichte Weite oder etwa gleich der lichten Weite der Hohlleiterbreitseitenlänge ist. Der Durchmesser der Rohrleitungen 4 und 5, und zwar der Außendurchmesser soll ein Zehntel bis ein Vieriel der lichten Hohlleiterbreitseitenlänge betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rechteckhohlleiter-Wasserlast für geringe Bandbreiten, bestehend aus einem verhältnismäßig kurzen Rechteckhohlleiter, dessen Eingang einen Anschlußflansch aufweist und dessen Ende mit einer metallischen Abschlußplatte kurzgeschlossen ist und in dem parallel zu den Schmalseiten und senkrecht zu den Breitseiten von einer verlustbehafteten dielektrischen Flüssigkeit durchströmte dielektrische Rohrleitungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohrleitungen mit einem Durchmesser von '/ίο bis ¹A der Hohlleiterbreitsehenlänge in einer Hohlleiterquerschnittsebene nahe Schmalseiten und mit ihren Achsen etwa '/4 A vor der Abschlußplatte angeordnet sind

2. Rechteckhohlleiter-Wasserlast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rechteckhohlleiters kleiner als die oder etwa gleich der Hohlleiterbreitseitenlänge ist.

3. Rechleckhohlleiter-Wasserlast nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in etwa der gleichen Hohlleiterquerschnittsebene, in der die Rohrleitungen angeordnet sind, mindestens eine an sich bekannte Anpaßhilfe angeordnet ist