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Einrichtung zum Einstellen der Eigenfrequenz eines
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Hochfrequenzresonators Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum
Einstellen der Eigenfrequenz eines Hochfrequenzresonators mit Mitteln zum elastischen
Verformen der Resonatorwände.
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Das Beschleunigen eines Teilchenstromes mit einer Vielzahl in Richtung
der Flugbahn angeordneter Hohlraumresonatoren gelingt nur, wenn die elektromagnetischen
Feder der hintereinander geschalteten Resonatoren hohen Anforderungen an die Frequenz-und
Phasenkonstanz egenüber, d.h. wenn Teilchengeschwindigkeit und Phasengeschwindigkeit
der HF-Welle aufeinander in vorbestimmter Weise abgestimmt sind.
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Es ist bekannt, eine Frequenzänderung durch Vollumenänderung den Feldraumen
mit Hilfe eines inden Feldraum eingeführten Stenpels zu erreichen. Nachteilig ist
jedoch bei diesem Verfahren, daß der Steßpel eine erbepliche Verzerrung des im Resonator
bestehenden elastromagentischen Feldes und eine örtliche Frnöhung der Felder in
erzeugen kann, die mit enhältlichen HF-Verlaufenden vreibunden.
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Bei einem anderen ebenfalls auf der Änderung des Resonatorvolumens
beruhenden bekannten Verfahren wird die Resonanzfrequenz von Hohlraumresonatoren
durch elastische Verformung der resonatorwand eingestellt. Dabei werden aber große
Stellkräft benötigt, die wiederum bei vertretbarem Aufwand wegen der auftretenden
Frequenzsprünge nur eine relativ grobe Regelung zulassen.
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Der Erfidnung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, die Resonanzfrequenz eines normalleitenden oder eines supraleitenden
Resonators in einem weiten, ein mehrfaches der HF-Bandbreite betragenden Frequenzbereiches
auf einen vorbestimmten Wert einzustellen und dabei insbesondere die auf sprunghaften
Frequnezänderungen beruhenden Nachteile der bekannten Einrichtungen zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfidnung dadurch gelöst, daß an zwei einander
gegenüberliegenden Endplatten eines Resonators je ein ersten und ein zweiter Nabel
spiellrei angeschlossen ist, duß mit je einem ersten Ende des ersten und des zweiten
Hebels ein biegsames Verbindungselement spielirei verbunden ist, daß jeweils das
zweite Ende des ersten und des zweiten Hebels spielfrei gelegert ist, und daß ein
von einem Stellmotor angetriebenes Kraftübertragungselement an des Verbsindungselemet
angeschlossen ist.
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Die erforderliche, auf das Verbisnungselemnt wirkende Stellkraft ist
relativ klein, so daß Frequenzsprünge mit Sicherheit vermieden werden können. Die
in Achsrichtung auf den Resonator wirkende Kraft zum elastischen Verformen der Resonatorwände
ist dennoch sehr groß, da beide Kräfte über eine Tangensfunktion miteinander verknüpft
sind und das Verbisnungselement durch die Stellkraft im allgemeinen nur wenige Millimeter
ausgelenkt wird, so daß der Winkel zwischen Verbindungselemt und Wirkungslinie der
Stellkraft nur wenig kleiner als 90° ist.
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Durch die Erfidnung werden also in überraschend einfacher Weise die
Nachteile der bekannten Einrichtungen der erfidnungsgemäßen Art beseitigt und ein
Stellglied zum Einstellen der Frequenz von Resonatoren geschaffen, mit dem Resonanzfrequenzen
von Hohlraumresonatoren mit hoher Genauigkeit und sehr feinstufig in eitteitt weiten
Frequenzbereich eingestellt werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfidnung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Ein Resonator 1 ist doppelwandig mit einer inneren Wand 2 und einer
äuJ,'eren Wand 3 ausgebildet. Ir Itat die geometrische Form eines Zylinders, indessen
ebenfalls doppelwandige Endplatten 4 je ein zentrales Strahlrohr 5 zum Durchtritt
eines Telichenstromes eingelassen ist.-An jede der Endplatten 4 ist ein Flansch
6 angeschlossen, über den z.B. ein weiterer Resonator 1 angesetzt werden kann. Ein
erster und ein zweiter Hebel 7, 8 ist durch je eine öffnutig 9 des Flansches 6 gesteckt
und mit diesem über einen Faltenbalg 10 vakuumdicht verschwe Bt, um das hohe Strahlvakuum
(p = 10-8 Torr) innerhalb des Resonators 1 von dem niedrigeren Isoliervakuum (p
ä 10-5 Torr) außerhalb des Resonators 1 zu trennen.
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Der erste und der zweite Itebel 7, 8 ist im Bereich des Strahirohres
5 mit eilter Bohrung 11 für den Durchtritt des Teilchenstromes versehen. Konzentrisch
zu der Bohrung 11 ist iii jedem der ilebel 7, 8 eine Ringnut 12 zum Aufnehmen des
Strahlrohres 5 angebracht. Die aus der Öffnung 9 der Flansche 6 herausragenden ersten
Enden 13 der Hebel 7, 8 sind durch ein biegsames Verbindungselement 14 spieli'rei
rniteinander verbunden. Z,l diesen Zweck tragen die ersten Enden 13 der Hebel 7,
8 je eine La;sctle 15, die eine quer zur Kraftrichtung liegende Nut 16 besiczt.
Das Verbindungselement 14 besteht aus einem mellrschichtigen Metallband von 60 mm
Breite und 2 x 0,4 min Stärke und wird durch eine mit der Lasche 15 verschraubbare
Klemme 17 mit einem in die IJuL 16 greifenden Vorsprung 18 mit der Lasche 15 fest
verbunden, so daß eine spielfreie Verbindung der ersten Enden 13 der Hebel 7, 8
besteht;. Die zweiten Enden 19 der Hebel 7, 8 berühren die Wand des Flansches 6
an einer der öffnung 9 diametralen Stelle und stützen sich an einem dort arn
Flansch
o befindlichen Nocken 20 al. Dabei ist das zweite Ende 19 des Hebels 7, 8 zwischen
dem Nockeit 20 und der Endplatte II des Resonators 1 so angeordnet, daß bei Normalvolumen
des Resonators 1 das Straltlrohr 5 in der Ringnut ,.) des IIetels 7, 8 steckt und
ilas zweite Ende 19 des Hebels 7, 8 fest. aii dcii Nocken 20 anliegt und das spielfrei
zwischen den Hebeln 7, 8 eingespannte, als Metallband ausGebildete Verbdinungselement
14 gestreckt ist.
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Auf die Mitte des biegsamen Verbidnungselementes 14 wirkt eine Gewindehülse
21, deren Spindel 22 über eine Untersetzungsgetriebe 23 von einem Stellmotor 211
gedreht wirt. Dabei entsteht eine auf die Mitte des Verbindungselementes lii in
Richtung auf die Resonatorwand wirkende Kraft K, die das Metallband 111 auslenkt
und dabei eine an jedem der Hebel 7, 8 wirketide, zur Wirkungslinie der Kraft K
gerichtete und auf dieser senkrecht stehende Kraft P1 erzeugt, die über die Hebel
7, 8 uttd die Strahlrohre 5 auf die Endplatten 4 des Resoantors 1 als Kraft P2 wirkt
und dadurch eine Volumenränderung und eine Änderung der Pesonanzfrequenz des Resoantors
1 bewirkt.
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Die mechanische Elastizität der Endplatten 4 stellt das System in
Richtung auf seine Ausgangslage zurück, wenn die Kraft K am Verbindungselemnt 14
verkleinert wird. Die Einstellung der resonangfrequenz erfolgt stufenlos, da das
Antriebssystem spielfrei arbeitet.
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Der Stellmotor 24 ist als Schrittmotor mit 200 Schritten je Umdrehung
ausgebildet, wobei eine Umdrehung je Sekunde möglich ist und der Vorschub der Gewindehülse
21 je Schritt des Stellmotors 24 etwa 5,5 x 10-7 mm beträgt.
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Bei einer Längs der Verbindungselementes 14 von 260 mm und einem maximalen
Rub desselben von 30 mm, einer Längs der Nebel 7, 8 von 360 mm und einer Hebelarmlänge
vom Drehpunkt am Nocken 20 bis zur Achse des Strahlrohres 5 von 140 mm ergab sich
eine Verkürzung der axialen Resoantorlänge von 2,3 mm. An dem zylindrischen Teil
des Resonators ist eine Einrichtung 25 zum Einkoppeln der HF-Energie angeordnet.