DE2526127B2 - Einrichtung zur Dämpfung von sehr kurzen Störwellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von sehr kurzen Störwellen eines Hochfrequenzkreises mit Hilfe eines Elements aus einem elektrisch nichtleitenden und mit magnetischen Verlusten behafteten Material.

Eine bekannte Dämpfungseinrichtung (»Electronics World«, Band 81, Nr. 4, April 1969, S. 55) besteht aus Ferritperlen, welche einzeln oder zu mehreren auf einen Strom führenden Leiter aufgefädelt werden. Wenn ein Rauschstrom durch einen durch eine Ferritperle hindurchgeführten Leiter fließt, erzeugt er ein Magnetfeld. Wenn dieses Feld durch die Ferritperle hindurchgeht, verursacht die Permeabilität der Perle bei der Rauschfrequenz (Hochfrequenz) ein schnelles Ansteigen der Impedanz der Perle, wodurch eine HF-Drossel geschaffen wird, je höher die Frequenz ist, umso höher ist die Impedanz und umso größer ist die Dämpfung.

Währenddessen geht der niederfrequente Strom ungehindert durch die Perle hindurch.

Eine solche Einrichtung, die in der Lage ist, sehr kurze Wellen oder Mikrowellen in dem gesamten Frequenzband eines Hochfrequenzkreises zu absorbieren, kann in dem Hochfrequenzkreis nur dann verwendet werden, wenn es gelingt, allein die Dämpfung der Störwellen zu erreichen. Außerdem kann diese bekannte Dämpfungseinrichtung nicht direkt in Hochfrequenzkreisen, d. h. beispielsweise im Innern einer Mikrowellenröhre, in der wenig Platz zur Verfügung steht, verwendet werden, sondern nur in außerhalb angeordneten Kreisen.

Man könnte zwar daran denken, die in Elektronenröhren entstehenden Störwellen zu dämpfen, indem beispielsweise in dem betreffenden Röhrenteil oder in den Verbraucherschaltungen der Röhre sehr gedämpfte Schwingkreise angeordnet werden. Solche Schwingkreise hätten aber auch Nachteile, denn sie arbeiten nur in einem schmalen Frequenzband, da es sich um Resonanzkreise handelt Das würde die Verwendung von mehreren verschiedenen Schwingkreisen erforderlich machen, wenn mehrere verschiedene Störresonanzen vorhanden sind. Das wäre aber teuer und wegen des geringen verfügbaren Platzes in Elektronenröhren praktisch unmöglich. Außerdem würden sie unerwünschterweise die Anzahl von Resonanzen vergrößern.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Einrichtung zur Dämpfung von sehr kurzen Störwellen eines Hochfrequenzkreises, insbesondere einer Hochfrequenzröhre, so auszubilden, daß sie keinen zusätzlichen Platz beansprucht und nur für die Nutzwellen, nicht aber für die Störwellen selektiv ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Element in einer Aussparung angeordnet ist, die in einer leitenden Wand des Hochfrequenzkreises an einer Stelle gebildet ist, wo allein Störwellen, jedoch keine Nutzwellen des Kreises auftreten, und sich parallel zu der Oberfläche der Wand und senkrecht zu dem Verlauf der in der Wand die zu dämpfenden Störwellen erzeugenden Oberflächenströme erstreckt und an der Oberfläche zur Bildung einer elektrischen Unterbrechung offen ist, so daß die Oberflächenströme um den Querschnitt der Aussparung herumgehen und so auf deren Wänden Stromschleifen bilden, die ihrerseits ein Magnetfeld parallel zu der großen Abmessung der Aussparung erzeugen, welches in dem Element die Störwellen dämpfende magnetische Verluste erzeugt, und daß das Element vorzugsweise in eine in der Aussparung angeordnete dichte Umhüllung, die zumindest in ihrem den Boden der Aussparung berührenden Teil aus Metall besteht, während ihr die Aussparung abschließender Teil isolierend ist, eingeschlossen und mit dem metallischen Teil der Umhüllung in Berührung ist.

Das Prinzip dieser Lösung besteht somit darin, daß zum Dämpfen der Störwellen die Oberflächenströme in den Wänden des Hochfrequenzkreises gedämpft werden und daß diese Dämpfung dadurch erfolgt, daß die Oberflächenströme um eine das Element aus einem elektrisch nichtleitenden und mit magnetischen Verlusten behafteten Material enthaltende Aussparung herumgeführt werden, die an einer Stelle des Hochfrequenzkreises angeordnet ist, wo keine Nutzwellen vorhanden sind.

Die Dämpfung der Einrichtung nach der Erfindung ist für die Störwellen nichtselektiv. Da sie in dem

Betriebsfrequenzband des Hochfrequenzkreises keine Resonanz aufweist, ist sie in der Lage, Störwellen verschiedener Frequenzen zu dämpfen. Die Einrichtung kann sehr einfach hergestellt und in dem Hocbfrequenzkreis, insbesondere in einer Röhre, angeordnet werden. Sie nimmt keinen zusätzlichen Platz in Anspruch.

\n Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung 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. Diese ringförmige Ausbildung der die Dämpfungscrinrichtung bildenden Einzelteile führt bei einem Hochfrequenzkreis mit einer zylindrischen Wand zu besonders vorteilhaften Ergebnissen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, die in den Ansprüchen 3 und 4 gekennzeichnet sind, geben die zweckmäßige Lage der Einrichtung in einer Tetrode bzw. in einem Magnetron unter Berücksichtigung der bei diesen vorliegenden Verhältnisse hinsichtlich des NichtVorhandenseins von Nutzwellen und der Richtung der Oberflächenströme an.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Die F i g. 1 und 2 perspektivische schematische Ansichten von Teilen von Hochfrequenzkreisen, die mit einer Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung ausgerüstet sind,

die F i g. 3a, 3b, 4a und 4b schematische Schnittansichten von weiteren Ausführungsformen der Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung und

die F i g. 5a und 5b schematische Schnittansichten von noch einer weiteren Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung für Elektronenröhren mit zylindrischen Elektroden.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Teil einer leitenden Wand 1 eines Hochfrequenzkreises, die mit einer Störwellendämpfungseinrichtung 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 Waind 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 durch zylindrische Aussparung 4, welche die Wand 1 vollkommen durchquert, wie in F i g. 1 gezeigt, und zu der Oberfläche 3 hin in einer quaderförmigen Aussparung 5 endet. In der zylindrischen Aussparung 4 ist ein Element 6 angeordnet, welches die Abmessungen der Aussparung 4 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 /, 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 / 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

ίο 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 zweite Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung, bei welcher das Element 6 in eine dichte Umhüllung 11 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 6 untergebracht ist, eine Länge n, die kleiner ist als die Abmessung 1 eier 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 F i g. 3a und 3b zeigen jeweils im Schnitt eine weitere Ausführungsform der Därnpfungseinrichtung, bei welcher die Einrichtung eine etwas aufwendigere Technologie zeigt, die ihre Wirksamkeit verbessert und ihre 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 Element, 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 verschiedenen Bestandteile der Umhüllung mechanische Spannungen hervorrufen, die zu einer Gefahr von Rißbildungen in der Einrichtung und insbesondere in dem isolierenden Teil 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 / der Oberfläche 3 bilden eine Schleife unter der Dämpfungseinrichtung, 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 F i g. 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 33 unterscheidet.

Die Umhüllung 31, 32 und die Aussparung 30, in welcher sie untergebracht und befestift ist, beispielsweise durch Anlöten oder Hartanlöten ihres Bodens, sind rechteckig, um zu vermeiden, daß ein Teil der Oberflächenströme / die Aussparung 30 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 Fail 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 34 der dichten Umhüllung.

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 koaxialen zylindrischen Elektroden. Es kann sich auch

ίο um den Außenleiter der Kathodenverbindung eines Magnetrons handeln, usw.

Die Dämpfungseinrichtungen, die in den F i g. 1 bis 4 dargestellt sind, 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 F i g. 4 (es könnte sich auch um den Typ von F i g. 3 handeln), mi) Ausnahme ihrer zylindrischen Form. Sie hat eine dichte Umhüllung mit einem metallischen Teil 51 und einem isolierenden Teil 52 sowie ein mit magnetischer Verlusten behaftetes Element 53.

Die zylindrische Wand 50, die mit der Einrichtung auszurüsten ist, wird für den Einbau der zylindrischer Dämpfungseinrichtung an der Stelle 60 geöffnet anschließend wieder geschlossen und verlötet odei hartverlötet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Dämpfung von sehr kurzen Störwellen eines Hochfrequenzkreises mit Hilfe eines Elements aus einem elektrisch nichtleitenden und mit magnetischen Verlusten behafteten Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (6; 33) in einer Aussparung (4; 20; 30) angeordnet ist, die in einer leitenden Wand (1) des Hochfrequenzkreises an einer Stelle gebildet ist, wo allein Störwellen, jedoch keine Nutzwellen des Kreises auftreten, und sich parallel zu der Oberfläche (3) der Wand und senkrecht zu dem Verlauf der in der Wand die zu dämpfenden Störwellen erzeugenden Oberflächenströme (I) erstreckt und an der Oberfläche zur Bildung einer elektrischen Unterbrechung offen ist, so daß die Oberflächenströme um den Querschnitt der Aussparung (4; 20; 30) herumgehen und so auf deren Wänden Stromschleifen bilden, die ihrerseits ein Magnetfeld (H) parallel zu der großen Abmessung (1) der Aussparung erzeugen, welches in dem Element (6; 23; 33) die Störwellen dämpfende magnetische Verluste erzeugt, und daß das Element (6; 23; 33) vorzugsweise in eine in der Aussparung angeordnete dichte Umhüllung (11; 21, 22; 31, 32), die zumindest in ihrem den Boden der Aussparung berührenden Teil (21; 31) aus Metall besteht, während ihr die Aussparung abschließender Teil (22; 32) isolierend -ist, eingeschlossen und mit dem metallischen Teil der Umhüllung in Berührung ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zum Dämpfen der an der Oberfläche einer leitenden zylindrischen Wand erzeugten Oberflächenströme, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung, die Umhüllung (51, 52) und das mit magnetischen Verlusten behaftete Element (53) senkrecht zu der Längsachse der Wand (50) angeordnete Ringe sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2 für eine Hochfrequenztetrode mit koaxialen zylindrischen Elektro- den, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem äußeren Ende der Innenwand der Anode der Tetrode angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 für ein Magnetron, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der Innenwand des Außenleiters seiner Kathodenverbindung angeordnet ist