DE2405444C3 - Gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung - Google Patents
Gasdichte wellendurchlässige FensteranordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung für Hochfrequenz-Hohlleiter
mit einem wellendurchlässigen Fenster etwa in der Mitte eines zylindrischen Hohlleiier-Abschnitts (Mittelabschnitt),
welcher gegenüber anschließenden Rechteck-Hohlleiterabschnitten (Seitenabschnitten) einen
vergrößerten Querschnitt hat. mit den Seitenabschnitten durch sprunghafte Übergangsstellen verbunden ist
und eine elektrische Länge aufweist, die einem Vielfachen der halben Wellenlänge der Bandmittenfrequenz
entspricht.
Ein solches Mikrowellenfenster ist aus der DT-AS 1048 301 bekanntgeworden. Bei dieser vorbekannten
Anordnung hat die Fensterdicke stets kleiner als eine halbe Wellenlänge der Mittenfrequenz (Mittenwellenlänge
km) zu sein und bemißt sich der Abstand zwischen den beiden Hohlleiteranschlüssen vorzugsweise zu Am/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 Fenstereinheiten bekannt, bei denen das Dielektrikum eine Dicke von etwa der halben
Mitten-Wellenlänge aufweist (sogenannte λ/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
Bauweiden ist auf Grund des breitflächigen Umfanges der dielektrischen Fensterscheibe ein dauerhaft vakuumdichter
Verschluß und ein guter Wärmeübergang gegeben, müssen aber aufwendigere Konstruktionen
und — im Falle von Übergangsstrecken von dem einen in den anderen Hohlleiterquerschnitt — größere
Baulängen hingenommen werden (vgl. hierzu auch den zusammenfassenden Überblick in Proc. IEEE, VoI 61.
Nr.3,1973.Abschnittll.D).
Die Erfindung steht vor der Aufgabe, eine kompakte,
einfach aufgebaute und leicht herzustellende Fensteranordnung zu schaffen, die dennoch über ein thermisch
stabiles Fenster verfügt und in einem gewissen Frequenzbereich sehr gut angepaßt ist Zur Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäS vorgesehen, daß der Abstand zwischen einer jeden Übergangsstelle und
der ihr zugewandten Stirnseite des Fensters sowie in an sich bekannter Weise die elektrische Dicke des Fensters
selbst je eine halbe Wellenlänge der Bandmittenfrequenzbetragen.
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 geuannten Prinzipien wahrt, ohne deren Mangel 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 folgenden Summen
effeKt liegen: Es kompensieren sich einmal die beiden Stoßstellen an den Fenster-Stirnseiten, zum anderen die
beiden sprunghaften Hohlleiter-Übergänge. Wegen der im Mitielabschnitt, 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-Widerstände 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 auf Grund 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 dünnwandige Fenster an sich bereits bekannt (vgl. hierzu auch die
DT-OS 22 14 522). Versuche im Zusammenhang mit der Erfindung haben aber ergeben, daß auch die Verbindung
mit einem relativ breiteren λ/2-Fenster, das dem Rohr über einen beträchtlich größeren Längsabschnitt anliegt
und zu größeren Wärmeverspannungen führt, langlebig vakuumdicht gehalten werden kann.
An Hand eines in den Figuren der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die
Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen und Einzelheiten näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Fensteranordnung im Seitenschnilt,
Fig.2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen,
F i g. 3 in einem Diagramm den Reflexionsfaktor der
Ausführung aus F i g. 1 und 2, in Abhängigkeit von der
Frequenz.
Die dargestellte Fensteranordnung ist für Millimeter-Wellenröhren 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 Seitenabschnitte
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 to ein Fenster 40 aus dielektrischem Material, beispielsweise
BeO, eingesetzt und verlötet Die elektrische Länge des Mittelabschnitts 1 beträgt 3/2 Mitten-Wellenlängen
Im, wobei der Abstand zwischen den Abschnittsübergängen
und den ihnen benachbarten Stirnseiten des Fensters 4 sowie die elektrische Fensterdicke eine halbe
Mittenweilenlänge groß sind (ein Medium ist eine Wellenlänge dick, wenn eine Welle beim Durchsetzen
dieses Mediums in FortpflanzungsrL-htung eine Phasenverschiebung
von 2 μ erfährt). In einer konkreten Ausführung betrugen der Durchmesser d des Mittelabschnitts
sowie die Seitenabschnittsbreiten b 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 verfestigen,
beispielsweise über eine Metall-Keramik-Verbindung. Diese Einheil wird sodann in eine hohlzyliniirische
Ausnehmung eines ersten massiven Teils 7 geführt und auf eine zentrale Erhebung im Ausnehmungsboden
gesteckt. Daraufhin wird die Öffnung der Ausnehmung mit einem weiteren, den zweiten Seitenabschnitt 3
enthaltenden Massivteil 8 verschlossen, wobei eine zentrale Erhebung auf der Stirnseite dieses Massiv-Teils
in das Kupferrohr gleitet. Die Anlageflächen zwischen den massiven Teilen sowie zwischen diesen Teilen und
dem dünnen Kupferrohr sind miteinander verlötet. Der zwischen Kupferrohr-Außenwandung und Seitenwand
der Ausnehmung verbliebene Hohlraum 9 kann zur Flüssigkeitskühlung genutzt werden. Die gesamte
Baugruppe ist über einen Flansch 10 im zweiten Massiv-Teil an eine Rechteck-Leitung anzuschließen.
Im Diagramm der Fig. 3 ist der gemessene
Reflexionsfaktor r des beschriebenen Ausführungsbeispiels gegen die Frequenz /aufgetragen (Kurve 11).
Kurve 11 zeigt, wie in einem Bereich von etwa 37,5 bis 40,7 GHz um die Mittenfrequenz von etwa 39,2GHz
eine besonders gute Anpassung mit Reflexionsfaktoren r kleiner als 10% vorliegt. Dieses Ergebnis (Bandbreite
von über 8% für r < 10%) ist bei den genannten sehr
hohen Frequenzen überraschend günstig.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
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 Übergangsstellen verbunden
ist und eine elektrische Länge aufweist, die einem Vielfachen der halben Wellenlänge der
Bandmittenfrequenz entspricht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen einer jeden Obergangsstelle 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 Bandmittenfrequenz betragen.
2. Fensteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Breite und
Höhe der Seitenabschnitte (2, 3) kleiner als 2 ist, insbesondere zwischen 1,7 und 2 liegt.
3. Fensteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandung des
zylindrischen Mittelabschnitts in an sich bekannter Weise ein dünnes, vorzugsweise aus Kupfer
bestehendes Metallrohr (6) ist.
30
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742405444 DE2405444C3 (de) | 1974-02-05 | Gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742405444 DE2405444C3 (de) | 1974-02-05 | Gasdichte wellendurchlässige Fensteranordnung |
Publications (3)
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DE2405444A1 DE2405444A1 (de) | 1975-08-07 |
DE2405444B2 DE2405444B2 (de) | 1975-11-27 |
DE2405444C3 true DE2405444C3 (de) | 1976-07-01 |
Family
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