DE2405444A1 - Gasdichte wellendurchlaessige fensteranordnung - Google Patents

Gasdichte wellendurchlaessige fensteranordnung

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DE2405444A1
DE2405444A1 DE19742405444 DE2405444A DE2405444A1 DE 2405444 A1 DE2405444 A1 DE 2405444A1 DE 19742405444 DE19742405444 DE 19742405444 DE 2405444 A DE2405444 A DE 2405444A DE 2405444 A1 DE2405444 A1 DE 2405444A1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/08Dielectric windows

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  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Description

  • Gasdich-t wellendurchlässige Fensteranordnung Die Erfindung betrifft eine gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung für Hochfrequenz-Hohlleiter mit einem wellendurchlässigen Fenster etwa in der Mitte eines zylindrischen Hohlleiter-Abschnitts (Mittelabschnitt), welcher gegenüber anschließenden Rechteck-Hohlleiterabschnitten (Sei.tenabschnitten) einen vergrößerten Querschnitt hat, mit den Seitenabschnitten durch sprunghafte UbergangsstelE-nverbunden ist und eine elektrische Länge aufweist, die einem Vielfachen der halben Wellenlänge der Bandmittenfrequenz entspricht.
  • Ein solches Mikrowellenfenster ist aus der DAS 1 048 301 bekanntgeworden. Bei dieser vorbekannten Anordnung hat die Fensterdicke stets kleiner als eine halbe Wellenlänge der Mittenfrequenz (Mittenwellenlänge lm)zu svin und bemißt sich der Abstand zwischen den beiden Hohlleiteranschlüssen vorzugsweise zu #m/2. Die Ausführung ist relativ breitbandig angepaßt und zeichnet sich durch kleine Abmessungen aus, verlangt jedoch, insbesondere bei höchsten Frequenzen, fragile Fensterstärken und gibt Wärmeabfuhrprobleme auf.
  • Es sind daneben auch Fenster-Einheiten bekannt, bei denen das Dielektrikum eine Dicke von etwa der halben Mitten-Wellenlänge aufweist (sogenannte /2-Fenster). Hierbei sucht man die erforderliche Breitbandigkeit durch-Einbringen von induktiven Belastungen herzustellen, die die kapazitive Wirkung der dielektrischen Leiter-Beschwerung ausgleichen sollen. Bei derartigen E-luveiäen ist aufgrund des breitflächigen Umfanges der dielekrischen Fensterscheibe ein dauerhaft vakuumdichter Verschluß und ein guter Wärmeübergang gegeben, müssen aber aufwendigere Konstruktionen und - im Falle von Übergangs strecken von dem einen in den anderen Hohlleiterquerschnitt - größere Baulängen hingenommen werden (vergleiche hierzu auch den zusamnaenfassenden Überblick in Proc. IEEE, Vol. 61, Nr. 3, 1973, Abschnitt II. D.).
  • Die Erfindung steht vor der Aufgabe, eine kompakte, einfach aufgebaute und leicht herzustellende Fensteranordnung zu schafen, die dennoch über ein thermisch stabiles Fenster verfügt und in einem gewissen Frequenzbereich sehr gut angepaßt ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Abstand zwischen einer jeden Ubergangsstelle und der ihr zugewandten Stirnseite des Fensters sowie in an sich bekannter Weise die elektrische Dicke des Fensters selbst je eine halbe Wellenlänge der Bandmittenfrequenz betragen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Fensteranordnung wird gegenüber den beiden anfangs geschilderten, bisher seit über einem Jahrzehnt stets getrennt verfolgten Fensterbau-Prinzipien ein Weg beschritten, der weitgehend alle Vorteile der genannten Prinzipien wahrt, ohne deren Mängel zu übernehmen. Die dabei erzielten Anpassungswerte liegen über Erwarten günstig, wie aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervorgeht. Die Ursache für diese außerordentlich geringe Fehlanpassung mag im folgendem Summeneffekt liegen: Es kompensieren sich einmal die beiden Stoßstellen an den Fenster-Stirnseiten, zum anderen die beiden sprunghaften Hohlleiter-Übergänge. Wegen der im Mittelabschnitt, insbesondere im Dielektrikum auftretenden Leitungsverluste, gelingen diese Auslöschungen jedoch nicht vollständig, jedes der betrachteten Sprungstellenpaare reflektiert vielmehr noch eine amplitudenschwache Restwelle. Die erfindungsgemäß vorgesehene Bemessungsregel ist aber gerade so ausgelegt, daß beide Restwellen noch einmal destruktiv miteinander interferieren.
  • Die Anpassung des vorgeschlagenen Fensters kann noch weiter verbessert werden, wenn man die Wellen-Widerstande der an den Mittelabschnitt angeschlossenen Rechteck-Leiter erhöht, beispielsweise deren Schmalseiten vergrößert. Zweckmäßigerweise sollte das Verhältnis von Breite zur Höhe dabei kleiner als 2 sein, insbesondere zwischen 1.7 und 2 liegen.
  • Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn man für die Seitenwandung des Mittelabschnittes ein sehr dünnes, beispielsweise ein nur Millimeter-Bruchteile starkes Metallrohr wählt. Bei einer nachgiebigen, duktilen Fensterfassung entfallen die Bruch- und Dichtigkeitsprobleme, die sonst aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramik einerseits und gut wärmeleitendem Metall andererseits bestehen und gewöhnlich nur durch schwierig aufzubringende Molybdänmanschetten gemildert werden können. Derartige Rohrfassungen sind für dürinwandige Fenster an sich bereits bekannt (vergleiche hierzu auch die DOS 2 214 522). Versuche im Zusammenhang mit der Erfindung haben aber ergeben, daß auch die Verbindung mit einem relativ breiteren 2/2-Fenster, das dem Rohr über einen beträchtlich größeren Längsabschnitt anliegt und zu größeren Wärmeverspannllngen führt, langlebig vakuumdicht gehalten werden kann.
  • Anhand eines in den Figuren der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbe i spiels soi die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen und Einzelheiten näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fensteranordnung im Seitenschnitt, Figur 2 das Ausführungsbeispiel der Figur 1 in Pfeilrichtung gesehen; Figur 3 in einem Diagramm den Reflexionsfaktor der Ausführung aus Figur 1 und 2, in Abhängigkeit von der Frequenz.
  • Die dargestellte Fensteranordnung ist für Millimeter-Wellen-Röhren hoher Leistung vorgesehen. Sie enthält einen Mittelabschnitt 1, einen ersten Seitenabschnitt 2 und einen zweiten Seitenabschnitt 3. Mittelabschnitt 1 hat runden Querschnitt (Durchmesser d), die Seitens'cbnitte 2,3 sind Rechteck-Leiter mit je zwei Breit- und Schmalseiten (Breite b und Höhe h). Dem Mittelabschnitt 1 ist auf halber Höhe seiner Längserstreckung ein Fenster 4 aus dielektrischem Material, beispielsweise BeO, eingesetzt und verlötet. Die elektrische Lange des Mittelabschnitts 1 beträgt 3/2 Mitten-Wellenlängen 2 m, wobei der Abstand zwischen den Abschnittsübergängen und den ihnen benachbarten Stirnseiten des Fensters 4 sowie die elektrische Fensterdicke eine halbe Mittenwellenlänge groß sind (ein Medium ist eine Wellenlänge dick, wenn eine Welle beim Durchsetzen dieses Mediums in Fortpflanzungsrichtung eine Phasenverschiebung von 2 jr erfährt In einer konkreten Ausführung betrugen der Durchmesser d des Mittelabschnitts sowie die Seitenabschnittsbreiten etwa 7 mm und waren die Höhen h der Seitenabschnitte ungefähr 3,8 mm groß.
  • Das geschilderte Beispiel kann besonders einfach zusammengebaut werden. So ist zunächst die aus einem dünnen Kupferrohr 6 bestehende Seitenwandung des Mittelabschnittes mit dem Fenster 4 zu verZestigen, beispielsweise über eine Metall-Keramik-Verbindung. Diese Einheit wird sodann in eine hohlzylindrische Ausnehmung eines ersten massiven Teils 7 geftShrt und auf eine zentrale Erhebung im Ausnehmungsboden gesteckt. Daraufhin wird die Öffnung der Ausnehmung mit einem weiteren, den zweiten Seitenabschnitt 5 enthaltenden Massiv-Teil 8 verschlossen, wobei eine zentrale Erhebung auf der Stirnseite dieses Massiv-Teils in das Kupferrohrgleitet.
  • Die Anlageflächen zwischen den massiven Teilen sowie zwischen diesen Teilen und dem dünnen Kupferrohr sind miteinander verlötet. Der zwischen Kupferrohr-Außenandungund Seitenwand der Ausnehmung verbliebene Hohlraum -9 kann zur Flüssigkeitskühlung genutzt werden. Die gesamte Baugruppe ist über einen Flansch 1oim zweiten Massiv-Teil an eine Rechteck-Leitung anzuschließen.
  • Im Diagramm der Figur 3 ist der gemessene Reflexionsfaktorr des beschriebenen Ausführungsbeispiels gegen die Frequenz f aufgetragen (Kurve 11). Kurve 11 zeigt, wie in einem Bereich von etwa 37,5 bis 40,7 GHz um die Mittenfrequenz von etwa 39,2 GHz eine besonders gute Anpassung mit Reflexionsfaktoren r kleiner als 10Va vorliegt. Dieses Ergebnis (Bandbreite von über 8,4 für r<10%) ist bei den genannten sehr hohen Frequenzen überraschend günstig.
  • 3 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (3)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e -1 Gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung für Hochfrequenz-Hohlleiter mit einem wellendurchlässigen Fenster etwa in der Mitte eines zylindrischen Hohlleiter-Abschnitts (Mittelabschnitt), welcher gegenüber anschließenden Rechteck-Hohlleiterabschnitten (Seitenabschnitten) einen vergrößerten Querschnitt hat, mit den Seitenabschnitten durch sprunghafte Übe:-gangsstellen verbunden ist und eine elektrische Länge aufweist, die einem Vielfachen der halben Wellenlänge der Bandmittenfrequenz entspricht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Abstand zwischen einer jeden Übergangs stelle und der ihr zugewandten Stirnseite des Fensters (4) sowie in an sich bekannter Weise die elektrische Dicke des Fensters (4) selbst je eine halbe Wellenlänge der Baninittenfreouenz betragen.
  2. ;. Fensteranordnung nach Anspruch1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Verhältnis von Breite und Höhe der Seitenabschnitte (2,3) kleiner als 2 ist, insbesondere zwischen 1.7 und 2 liegt.
  3. 3 . Fensteranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Seitenwandung des zylindrischen Mittelabschnitts in an sich bekannter Weise ein diinnes, vorzugsweise auf Kupfer bestehendes Metallrohr (6) ist.
    L e e r s e i t e
DE19742405444 1974-02-05 Gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung Expired DE2405444C3 (de)

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DE2405444A1 true DE2405444A1 (de) 1975-08-07
DE2405444B2 DE2405444B2 (de) 1975-11-27
DE2405444C3 DE2405444C3 (de) 1976-07-01

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2363185A1 (fr) * 1976-08-27 1978-03-24 Thomson Csf Dispositif de couplage pour tube hyperfrequence et tube hyperfrequence comportant un tel dispositif
JPS5435831U (de) * 1977-08-16 1979-03-08

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2363185A1 (fr) * 1976-08-27 1978-03-24 Thomson Csf Dispositif de couplage pour tube hyperfrequence et tube hyperfrequence comportant un tel dispositif
JPS5435831U (de) * 1977-08-16 1979-03-08

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DE2405444B2 (de) 1975-11-27

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