DE2526127A1

DE2526127A1 - Einrichtung zur daempfung sehr kurzer stoerwellen

Info

Publication number: DE2526127A1
Application number: DE19752526127
Authority: DE
Inventors: Georges Mourier
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1975-12-18
Also published as: US3970971A; DE2526127C3; DE2526127B2; FR2275017B1; FR2275017A1; GB1507224A

Description

173> Br*. Haussmann

75008 Par i s / Frankreich

Unser Zeichen: T 1790

Einrichtung zur Dämpfung sehr kurzer Störwellen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie deren verschiedene Ausführungsformen, die in Hochfrequenzkreisen/ bei welchen es sich beispielsweise um Teile von Elektronenröhren handeln kann, zum Dämpfen der elektromagnetischen Störwellen.verwendet werden kann.

Es ist bekannt, die in Elektronenröhren entstehenden Störschwingungen zu dämpfen, indem beispielsweise in den betreffenden Röhrenteil sehr gedämpfte Schwingkreise eingefügt werden oder aber indem solche Schwingkreise in den Verbraucherschaltungen der Röhre angeordnet werden. Solche Schwingkreise weisen mehrere Nachteile auf. Sie arbeiten insbesondere in einem schmalen Frequenzband, da es sich um Resonanzkreise handelt. Das macht die Verwendung von mehreren verschiedenen Schwingkreisen erforderlich, wenn mehrere ver-

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schiedene Störresonanzen vorhanden sind. Das ist teuer und wegen des geringen Platzes, über den man in den Elektronenröhren verfügt/ oft sogar unmöglich. Sie vergrößern die Anzahl von Resonanzen, was unerwünscht ist.

Die Dämpfungseinrichtungen nach der Erfindung sind vor allem dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Absorptionseinrichtungen handelt, die in dem Betriebsfrequenzband des Hochfrequenzkreises, der mit ihnen ausgerüstet ist, keine Resonanz aufweisen. Sie sind somit in der Lage, Störwellen mit verschiedenen Frequenzen zu dämpfen.

Außerdem sind sie in den leitenden Wänden der Kreise, die mit ihnen ausgerüstet sind, angeordnet und sie behindern diese deshalb überhaupt nicht. Sie sind billig und können leicht hergestellt und eingebaut werden.

Solche Einrichtungen, die in der Lage sind, elektromagnetische Wellen, sehr kurze Wellen oder Mikrowellen, in dem gesamten Frequenzband der Kreise zu absorbieren, die mit ihnen ausgerüstet sind, sollen selbstverständlich in diesen Kreisen derart angeordnet sein, daß sie allein die Störwellen absorbieren und nicht die in diesen Kreisen vorhandenen Nutzwellen dämpfen.

Eine Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung besteht vor allem aus einem Element aus einem elektrisch nichtleitenden und magnetische Verluste aufweisenden Material, welches in einer Ausnehmung angeordnet ist, die in einer leitenden Wand des auszurüstenden Kreises gebildet ist, in welcher die zu absorbierenden elektromagnetischen Wellen Hochfrequenzströme bilden, so daß die Ströme,die um das Element herumgehen, ein Hochfrequenzmagnetfeld erzeugen, welches in dem Element magnetische Verluste hervorruft und die Ströme dämpft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

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Die Fig. 1 und 2 perspektivische schematische Ansichten

von Teilen von Hochfrequenzkreisen, die mit Dämpfungseinrichtungen nach der Erfindung ausgerüstet sind,

die Fig. 3a, 3b,

4a und 4b schematische Schnittansichten von ab

gewandelten Ausführungsformen der Dämpfungseinrichtungen nach der Erfindung, und

die Fig. 5a und 5b schematische Schnittansichten einer

weiteren Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung, die besonders vorteilhaft in Elektronenröhren verwendbar ist, welche zylindrische Hochfrequenzkreisteile haben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil einer leitenden Wand 1 eines Hochfrequenzkreises, die mit einer Wellendämpfungseinrichtung nach der Erfindung versehen ist.

Die elektromagnetischen Störwellen, die in dem Raum 2 vorhanden sind, der mit der Oberfläche 3 dieser Wand in Berührung ist, erzeugen darin Hochfrequenzströme, die bekanntlich aufgrund des Skin-Effekts sehr wenig in die Wand eindringen. Wenn es sich, wie hier, um sehr kurze Störwellen und sogar um Mikrowellen handelt, liegt die Eindringtiefe beispielsweise in der Größenordnung von einigen Mikrometern und es ist üblich, von Oberflächenströmen zu sprechen.

Eine langgestreckte Aussparung ist in der Wand 1 gebildet. Diese Aussparung ist beispielsweise eine zylindrische Aussparung 4, welche die Wand 1 vollkommen durchquert, wie in Fig. 1 gezeigt, und zu der Oberfläche 3 hin in einer quaderförinigen Aussparung 5 endet. In der zylindrischen Aussparung 4 ist ein

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Element 6 angeordnet, welches die Abmessungen der Aussparung hat, so daß eine gute thermische Verbindung zwischen dem Element 6 und den Wänden der Aussparung 4 vorhanden ist.

Das Element 6 ist ein Zylinder aus einem Material mit sehr großem spezifischem Widerstand, um die Oberflächenströme, beispielsweise den Strom I, zu zwingen, das Element längs der Wände der Aussparung 4 zu umgehen. Die auf diese Weise gebildete Stromschleife erzeugt ein Magnetfeld H, das zu den Mantellinien des Zylinders 4 parallel ist.

Das Material, aus welchem das Element 6 besteht, wird andererseits unter den einen großen spezifischen Widerstand aufweisenden Materialien so ausgewählt, daß es große magnetische Verluste aufweist, wenn es einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist. Das ist beispielsweise bei Ferriten oder Granaten der Fall.

Deshalb erzeugt das durch die Schleife des Stroms I erzeugte Magnetfeld H in dem Element 6 magnetische Verluste, die sich durch das Erscheinen von Wärmeenergie im Innern des Elements 6 ausdrücken. Diese Wärmeenergie wird über die Wände der Aussparung 4 zu der Wand 1 abgeführt.

Die elektromagnetischen Störwellen werden auf diese Weise gedämpft. Es ist klar, daß die magnetischen Verluste umso größer sind und die Störwellen umso stärker gedämpft werden, je größer die Länge 1 des Elements 6 ist.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der vorhergehenden Einrichtung, bei welcher das Element 6 in eine dichte Umhüllung eingeschlossen ist, um zu vermeiden, daß das Material, aus welchem das Element 6 besteht, in dem mit ihm ausgerüsteten Kreis Gase ausscheidet, wenn es durch seine magnetischen Verluste erwärmt wird, was beispielsweise bei Ferriten der Fall sein kann. Zu diesem Zweck hat beispielsweise die zylindrische Aussparung 4, in welcher das Element

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untergebracht ist, eine Länge n, die kleiner ist als die Abmessung 1 der mit ihm ausgerüsteten Wand 1, und das Element 6 hat selbst eine Länge m, die kleiner ist als die Länge η der Aussparung 4. Während sich das äußere Ende 7 des Elements 6 auf einem dichten Teil der Wand 1 abstützt, ist das offene Ende der Aussparung 4 durch einen Stopfen 9 fest verschlossen, der sich auf dem äußeren Ende 8 des Elementes 6 abstützt. Schließlich ist die Aussparung 5 durch einen quaderförmigen Stopfen 10 aus Isoliermaterial, wie beispielsweise Keramik, dicht verschlossen, der eine Länge m wie die Aussparung 5 hat.

Die Gase, die während der Erwärmung des Elements 6 austreten können, bleiben auf diese Weise auf die dichte Umhüllung 11 begrenzt, die zwischen dem Element 6 und den Stopfen 10 und 9 gebildet ist.

Die Fig. 3a und 3b zeigen jeweils im Schnitt eine abgewandelte Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung, bei welcher die Einrichtung eine etwas aufwendigere Technologie zeigt, die seine Wirksamkeit verbessert und seine Anbringung in einer Wand 1 erleichtert, welche von zu dämpfenden Hochfrequenzströmen an der Oberfläche 3 durchflossen ist.

Die Einrichtung besteht hier aus einer dichten zylindrischen Umhüllung,'die einen metallischen Teil 21 und einen isolierenden Teil 22 hat und in einer zylindrischen Aussparung 20 angeordnet ist, die in der Wand 1 gebildet ist. Diese Umhüllung enthält das mit magnetischen Verlusten behaftete Isolierelement, welches hier aus mehreren Ferritblöcken 23 besteht, die an der Stelle 24 auf den metallischen Boden 21 der dichten Umhüllung aufgelötet sind.

Der Durchmesser der Umhüllung 21 ist etwas kleiner als der der Aussparung 20, um zu vermeiden, daß während der Erwärmung der Ferritblöcke 23 Wärmedehnungsunterschiede der

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verschiedenen Bestandteile der Umhüllung mechanische Spannungen hervorrufen, die zu einer Gefahr von Rißbildungen in der Einrichtung und insbesondere in dem Isolierdeckel 22 führen. Aus denselben Gründen besteht das mit magnetischen Verlusten behaftete Element aus mehreren Blöcken 23.

Die Betriebsweise ist die gleiche wie zuvor. Die Hochfrequenzströme I der Oberfläche 3 bilden eine Schleife unter der Einrichtung nach der Erfindung, wobei ein Magnetfeld H gebildet wird, welches magnetische Verluste erzeugt. Die Wärme, die sich daraus ergibt, wird durch den metallischen Boden der Umhüllung 21 zu der Wand 1 abgeführt.

Die Fig. 4a und 4b zeigen jeweils im Schnitt eine Abwandlung der Einrichtung von Fig. 3, die sich davon einerseits durch die Abmessungen der das mit magnetischen Verlusten behaftete Element einschließenden Umhüllung und andererseits durch die Art der Ausführung und der Befestigung des mit magnetischen Verlusten behafteten Elements 3 3 unterscheidet.

Die Umhüllung 31 , 32 und die Aussparung 30, in welcher sie untergebracht und befestigt ist, beispielsweise durch Anlöten oder Hartanlöten ihres Bodens, sind rechteckig, um zu vermeiden, daß ein Teil der Oberflächenströme I die Aussparung an der Oberfläche umgeht, statt unter der Dämpfungseinrichtung hindurchzugehen. Wenn ein Teil der Ströme die Aussparung so umgehen würde, würde dadurch die Dämpfungswirkung der Einrichtung verringert, was unerwünscht ist.

Das Element 33 besteht aus einem einzigen Block, beispielsweise aus Ferrit, und ist an eine Seitenwand 34 der Umhüllung 31 angelötet. Diese Befestigung kann, wie es hier der Fall ist, unter Zwischenschaltung eines Metallstückes 35 erfolgen, auf welches das Element zuvor aufgelötet worden ist. Dieses Metallstück 35 verbessert den Wärmekontakt zwischen dem Element 33 und der Wand 3 4 der dichten Umhüllung.

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Es ist hier außerdem mechanisches Spiel vorgesehen, um zu vermeiden, daß mechanische Spannungen Brüche der Einrichtung verursachen.

Die Fig. 5a und 5b zeigen jeweils im Schnitt eine Abwandlung der Einrichtung von Fig. 4, mit welcher eine zylindrische Wand 50 eines Hochfrequenzkreises ausgerüstet werden kann.

Diese zylindrische Wand kann beispielsweise eine zylindrische Elektrode einer Hoch- oder Höchstfrequenzröhre sein, wie etwa die Anode einer Tetrode mit koaxial angeordneten zylindrischen Elektroden. Es kann sich auch um den Außenleiter der Kathodenverbindung eines Magnetrons handeln, usw.

Einrichtungen, wie etwa die in den vorhergehenden Figuren dargestellten, können selbstverständlich ebenfalls in solchen zylindrischen Wänden angeordnet werden. Der Vorteil der in den Fig. 5a und 5b dargestellten Einrichtung besteht darin, daß die Gesamtheit der Oberflächenströme gezwungen ist, eine Schleife um das mit magnetischen Verlusten behaftete Element herum zu bilden und daß die gewünschte Dämpfungswirkung dann maximal ist.

Die Dämpfungseinrichtung gleicht der von Fig. 4 (es könnte sich auch um den Typ von Fig. 3 handeln), mit Ausnahme ihrer zylindrischen Form. Sie hat eine dichte Umhüllung mit einem metallischen Teil 51 und einem isolierenden Teil 52 sowie ein mit magnetischen Verlusten behaftetes Element 53.

Die zylindrische Viand 50, die mit der Einrichtung ausgerüstet ist/ wird für den Einbau der zylindrischen Dämpfungseinrichtung an der Stelle 60 geöffnet, anschließend wieder geschlossen und verlötet oder hartverlötet.

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Claims

Patentansprüche :

\.) Einrichtung zur Dämpfung von sehr kurzen Störwellen, die an der Oberfläche einer leitenden Wand eines Hochfrequenzkreises Oberflächenströme erzeugen, gekennzeichnet durch ein Element (6) aus einem elektrisch nichtleitenden und unter der Einwirkung eines Magnetfeldes magnetische Verluste aufweisenden Material, welches in einer Aussparung (4) angeordnet ist, die in der leitenden Wand (1) gebildet ist, wobei die Aussparung derart angeordnet und dimensioniert ist, daß an der Oberfläche der von den Oberflächenströmen durchflossenen Wand eine elektrische Unterbrechung geschaffen ist, welche bewirkt, daß die Ströme um das Element (6) herum eine Stromschleife bilden, welche in dem mit magnetischen Verlusten behafteten Element (6) ein Magnetfeld H hervorruft.
2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Ferrit ist.
3. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (4) sich parallel zu der Oberfläche (3) erstreckt und daß das Element (6) ein in der Aussparung angeordneter und mit den Wänden derselben in Berührung befindlicher Ferritstab ist.
4. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (4), welche den Ferritstab enthält, hermetisch verschlossen ist.
5. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit magnetischen Verlusten behaftete Element in eine dichte Umhüllung eingeschlossen ist, die ihrerseits in der Aussparung untergebracht ist.
6. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte Umhüllung zumindest in ihrem mit dem Boden der Aussparung in Berührung befindlichen Teil aus Metall besteht, während ihr die Aussparung abschließender Teil isolierend ist. 509851/0882
7. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit magnetischen Verlusten behaftete Element, mit dem metallischen Teil der Umhüllung in Berührung ist.
8. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 5 zum Dämpfen der an der Oberfläche einer leitenden zylindrischen Wand erzeugten Oberflächenströme, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung, die Umhüllung und das mit magnetischen Verlusten behaftete Element senkrecht zu der Längsachse der Wand angeordnete Ringe sind.
9. Elektronenröhre, welche in zumindest einer ihrer leitenden Wände mit einer Störwellendämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 versehen ist.
10. Hochfrequenztetrode mit koaxialen zylindrischen Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem äußeren Ende der Innenwand ihrer Anode zumindest eine Störwellendämpfungseinrichtung nach Anspruch 8 aufweist.
11. Magnetron, gekennzeichnet durch zumindest eine Störwellendämpfungseinrichtung nach Anspruch 8, die auf der Innenwand des Außenleiters seiner Kathodenverbindung angeordnet ist.

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