DE3134034A1 - "absorber" - Google Patents

Description

Gesellschaft für Schwer- Darmstadt, den 26.8.81 ionenforschung mbH PLA 8138 Hä/he

Absorber

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Beschreibung;

Die Erfindung betrifft einen Absorber nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Einrichtungen zum Erzeugen, Verstärken und übertragen von HF-Energie, wie z.B. Elektronenröhren hoher HF-Leistung, Koaxialleitungen, Rechteckhohlleitern und Kreisresonatoren treten unter bestimmten Voraussetzungen neben der erwünschten Grundschwingung deren harmonische Oberschwingungen und parasitäre UHF-Schwingungen auf.

Diese parasitären Schwingungen im UHF-Bereich können den Betrieb von HF-Einrichtungen erheblich beeinträchtigen und müssen notwendigerweise eliminiert werden.

Insbesondere bei großen Elektronenröhren, die als Verstärkerröhren arbeiten und infolge ihres eng benachbarte rohrförmige Elektroden auf v/ei senden Aufbaues eine große Schwingneigung zeigen, ist eine Bedämpfung der UHF-Schwingungen unerläßlich.

Wegen der Frequenzverteilung der parasitären UIIF-Schwingungen muß ein geeigneter Absorber in einem breiten Frequenzband Hochpaßcharakteristik aufweisen, für die UHF-Schwingungen hart ankoppelbar sein und in seiner Absorptionsfähigkeit in hohem Maße richtungsorien·= tiert also modenselektiv sein, um gleichzeitig die Nutzfrequenz nicht zu belasten.

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Es ist ein Absorber mit Hochpaßcharakteristik bekannt der jedoch nicht hart ankoppelbar ist, so daß die Wirkung des Absorbers nicht voll zur Geltung kommt und deshalb parasitäre Schwingungen nur unzureichend unterdrückt werden. Außerdem ist dieser bekannte Absorber falsch richtungsorientiert (modenselektiv) und schließt aufgrund physikalischer Gesetze eine andere Richtungsorientierung aus. Es ist also nicht möglich, mit der bekannten Einrichtung bei Anordnungen mit großer Schwingneigung parasitäre UHF-Oszillationen ausreichend zu absorbieren.

In anderen Anwendungsfällen ist es wegen zu hoher Belastung durch die Nutzfrequenz nicht möglich, den Absorber im Bereich hoher Leistungsdichte der Nutzfrequenz einzusetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Absorber für parasitäre UHF-Schwingungen zu entwickeln, der sowohl bei Elektronenröhren hoher Schwingneigung als auch bei Koaxialleitungen, Rechteckhohlleitern und Kreisresonatoren verwendbar ist, der als richtungsorientierter und hart ankoppelbarer Oberflächenabsorber ausgebildet ist und eine vorbestimmte frei wählbare Hochpaßcharakteristik für ein breites Frequenzband aufweist und durch seinen variablen Aufbau an unterschiedliche Anwendungsfälle angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Absorber nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.

Die mit dem vorgeschlagenen Absorber erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß dieser Absorber gleichzeitig Hochpaßcharakteristik und Richtungsorientierung (Modenselektion) aufweist und an die jeweils zu bedämpfende HF-Energie, bei gleichzeitig vernachlässigbarer Beeinflussung von unerwünschten niederfreqenteren'und/oder anders richtungsorientierten elektromagnetischen Schwingungen hart ankoppelbar und daher im Bereich hoher Leistungsdichten erwünschter Frequenzen einsetzbar ist, daß durch den modenselektiven Oberflächenabsorber mit vorbestirnmter und frei wählbarer Hochpaßcharakteristik parasitäre UHF-Schwingungen wirkungsvoll bedämpft v/erden und daß der einfache Aufbau und die verwendeten Werkstoffe einen vielseitigen Einsatz bei kostengünstiger Konstruktion ermöglichen.

Ein Ausführungsbeispiel eines Absorbers mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 3 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Absorberelemente,

Schema eines RF-Endverstärkers mit Absorber,

Transmission einer Verstärkerröhre, Transmission einer in einer Kavität angeordneten Verstärkerröhre ohne Absorber, Fig. 5 Transmission mit einem Ferritabsorber,

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4

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Fig. 6 harmonisches und parasitäres Spektrum

ohne Absorber,
Fig. 7 harmonisches und parasitäres Spektrum

mit Absorber,

Zum Bedampfen parasitärer UHF-Schwingungen werden Absorberelemente vorgeschlagen, deren Ausbildung in Fig. 1 dargestellt ist. In einer Tasche 1 aus Kupferblech ist ein zylindrischer ferritischer Absorberstab 2 mit Kreisquerschnitt angeordnet, der sich in Längsrichtung gemessen in der Mitte der Tasche befindet.

Die den Absorberstab 2 einschließende Tasche 1 weist einen u-förmigen Querschnitt auf. Einer der Schenkel ist länger als der andere und nach außen umgebördelt. Der umgebördelte Teil 3 des Schenkels einer ersten Tasche ist so ausgebildet, daß dieser das Ende 4 des glatten Schenkels einer der ersten Tasche 1 benachbarten zweiten Tasche 1 umschließt. Die Tasche 1 weist infolge ihres u-fÖrmigen Querschnitts an.einer Seite eine sich über die ganze Länge dieser Seite erstrekkende Öffnung 5 auf, durch die der Absorberstab 5 in die Tasche 1 eingelegt und in deren Längsrichtung verschoben werden kann. Der Absorberstab 5 wird durch die Federkraft der Schenkel der Tasche 1 in einer vorbestimmten Lage festgeklemmt. Die Tasche 1 weist am tiefsten Punkt des u-förmigen Querschnitts zwei Bohrungen 6 auf durch die mit Serikschrauben die Befestigung der Tasche möglich ist.

Ein Anwendungsbeispiel für den vorgeschlagenen Absorber zeigt Fig. 2. Dort ist ein RF-Endverstärker schematisch dargestellt, der mit Absorbern 1, 2 zum Bedampfen parasitärer UHF-Schwingungen ausgerüstet ist. Der Anodenkreis einer gittergesteuerten Leistungstetrode Io besteht aus einem gefalteten Vollwellen-Resonator 11, der die Leistungstetrode Io koaxial umschließt. Die Leistungstetrode Io, v/eist

12
einen G 2-Fuß/auf und ist über einen Anodenflansch 13 und einen Tragflansch 14 an den Innenzylinder 15 des Vollv/ellenresonators 11 angeschlossen. Auf dem Innenzylinder 15 sind gegenüber der Röhrenkeramik 16 eine. Vielzahl von Taschen 1 mit Absorberstäben 2 so aufgeschraubt, daß deren Öffnungen 5 der benachbarten Röhrenkeramik 16 der Leistungstetrode Io zugewandt sind und die von derselben abgestrahlten parasitären UHF-Schwingungen infolge der harten Ankopplung fast vollständig absorbiert werden.

Der Gitter 1-Gitter 2-Stromkreis besteht aus einer gefalteten Λ/2-Koaxialleitung 17. Die Koppelschleife für den Leistungsausgang 18 besteht aus einer einstellbaren Λ/4-Schleife 19.

Um eine Verstärkung von mehr als 13 dB mit einem geerdeten Gitter zu erreichen, ist eine Steilheit bis zu 2A/V erforderlich. Das bedingt aber einen Abstand von weniger als 1 mm zwischen dem zweiten und dem ersten Gitter ebenso wie zwischen dem ersten Gitter und der Kathode bei einem Durchmesser dieser

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Elektroden von ca. 15 cm.

Damit sind die Voraussetzungen gegeben für die Eigenerregung parasitärer Schwingungen in einem Frequenzband von 5oo MHz bis 25oo MIIz.

Der hier verwendete RF-Endverstärker erzeugt insbesondere bei etwa 75o MHz und bei 12oo MHz parasitäre S chwingungen.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen Meßdiagramme der Transmission des RF-Verstärkers, also der Dämpfung in Dezibel als Funktion der Frequenz bei unterschiedlichen Randbedingungen.

Fig. 3 zeigt die Transmission der Verstärkerröhre, wenn diese im freien Raum angeordnet ist.

Das Diagramm der Fig. 4 ist unter den gleichen Randbedingungen an einer Verstärkerröhre gemessen, die in einer Kavität eingeschlossen ist. Resonzspektren treten auf bei Frequenzen von etwa 53o MIIz, 65o MHz looo MHz und 125o MIIz.

Fig. 5 zeigt den Einfluß eines Ferritabsorbers hoher Effektivität auf die Transmission bei sonst unveränderten Randbedingungen. Die HF-Resonanzen sind durchweg um mehr als Io dB gedämpft. Dieser Absorber besteht aus Ferritstäben, welche die Anodenkeramik der Röhre direkt umschließen.

- Io -

Ein derartiger Absorber kann selbstverständlich nicht ohne weitere Maßnahmen bei Frequenzen hoher Energiedichte verwendet werden, deshalb sind die ferritischen Absorberstäbe 2 durch Taschen 1 aus Kupferblech abgeschottet und umschließen die Anodenkeramik der Röhre weiträumig.

In Fig. 6 ist für die Grundschwingung von Io8 MHz das harmonische und das parasitäre Spektrum von O bis 18oo MHz ohne Absorber dargestellt, in Fig. 7 unter sonst gleichen Bedingungen das Spektrum mit Absorberstäben 2, die jeweils in einer als modenselektive Abschirmung wirkenden Tasche 1 die Röhrenkeramik 16 umschließen.

- 11 -

-η-

Bezugszeichenliste:

1 Tasche für 2

2 Absorberstab

3 umgebördelter Teil von

4 Ende des glatten Schenkels von

5 öffnung von 1

6 Bohrungen in

10 Leistungstetrode

11 Vollwellenresonator

12 G 2-Fuß von

13 Anodenflansch von

14 Tragflansch

15 'Innenzylinder von IG Röhrenkeramik

17 λ/2-Koaxialleitung

18 Leistungsausgang

1'9 A/4-Schleife für 18 "

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Leerseite

Claims (3)

Gesellschaft für Schwerionen- Darmstadt, den 26.8.1931 forschung mbH PLA 8138 Hä/he Patentansprüche:

1. Absorber zum Bedampfen unerwünschter hochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen an Bauteilen der HF-Technik, wie Koaxialleitungen, Hohlleitern und Resonatoren sowie für den Einsatz bei Resonanzkreisen von VHF-Hochfrequenzverstärkern mit Elektronenröhren hoher HF-Leistung, mit den Merkmalen,

a) der Absorber ist in seiner Absorptionsfähigkeit in hohem Maße richtungsorientiert, also modenselektiv,

b) der Absorber weist eine durch Auswahl des Absorbermaterials und durch die Formgebung seines Aufbaus vorbestimmbare Hochpaßcharakteristik auf,

c) die Absorption der unerwünschten Hochfrequenzschwingungen erfolgt im wesentlichen durch abge-: schattete ferritische, dielektrische oder ohmsche Absorberstäbe, -platten oder -flüssigkeiten,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale

d) eine Tasche (1) aus einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit weist an einer Seite eine sich über die ganze Länge dieser Seite erstrekkende öffnung (5) auf,

e) die Öffnung (5) der Tasche (1) ist dem die HF-Energie erzeugenden, transportierenden und/oder abstrahlenden Bauteil zugewandt,

f) in der Tasche (1) ist auf der von der Öffnung (5) abgewandten Seite ein ferritischer, dielektrischer oder ohmscher Absorberstab (2) angeordnet,

g) zum Verstärken des Absorptionseffektes und zum vorbestimmten Einstellen der Absorptionsrichtung ist eine Vielzahl von jeweils einen Absorberstab (2) einschließenden Taschen (1) in vorbestimmter Geometrie zu dem die HF-Energie erzeugenden, transportierenden und/oder abstrahlenden Bauteil angeordnet.

2. Absorber nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

a) die den Absorberstab (2) einschließende Tasche (1) v/eist einen u-förmigen Querschnitt auf,

b) einer der Schenkel des u-förmigen Querschnitts ist länger als der andere und nach außen umgebördelt,

c) der umgebördelte Teil (3) des Schenkels einer ersten Tasche (1) ist so ausgebildet, daß dieser das Ende des glatten Schenkels einer der ersten Tasche (1) benachbarten zweiten Tasche (1) umschließt.

3. Absorber nach Anspruch 1 und 2 zum Bedampfen parasitärer UHF-Schwingungen an einer Elektronenröhre hoher HF-Leistung,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale, a) konzentrisch zu der Elektronenröhre ist eine

Vielzahl von ferritischen Absorberstäben (2) angeordnet,

b) die Achsen der Absorberstäbe (2) verlaufen parallel zu den Achsen der Elektronenröhre,

c) jeder der Absorberstäbe (2) ist zur elektrischen Abschirmung"in einer Tasche (1) aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff angeordnet,

d) jede Tasche (1) weist an der auf die Elektronenröhre weisenden Längsseite eine langgestreckte öffnung (5) auf,

e) jede Tasche (1) überragt an ihren beiden axialen Enden den in der Tasche (1) angeordneten Absorberstab (2).