DE3446196C1

DE3446196C1 - Hohlleiterbauelement mit stark verlustbehaftetem Werkstoff

Info

Publication number: DE3446196C1
Application number: DE3446196A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing Dr.-Ing. 8021 Taufkirchen Lang
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1984-12-18
Filing date: 1984-12-18
Publication date: 1986-06-19
Also published as: US4661787A; FR2574993A1; FR2574993B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlleiterbauelement mit einem stark verlustbehafteten Werkstoff als Absorbermaterial.

Derartige Hohlleiterbauelemente werden als Absorber, also angepaßte Abschlußwiderstände, aber auch als Dämpfungsglieder verwendet. Die Wandungen bestehen aus Metall. In dem von ihnen umschlossenen Feldraum ist das verlustbehaftete Material so angeordnet, daß sich ein möglichst geringer Reflexionsfaktor über einen möglichst großen Frequenzbereich ergibt, gleichzeitig aber ein guter Wärmekontakt zu der Hohlleiterinnenwand besteht, um die in Wärme umgesetzte HF-Leistung in die Wandungen abzuleiten, die bei höheren Leistungen nach bekannten Methoden gekühlt werden.

Je höher allerdings die Frequenz und je kleiner dementsprechend der Hohlleiterquerschnitt wird, desto kleiner wird die Masse an verlustbehaftetem Werkstoff, die in den Feldraum eingebracht werden kann. Da mit steigender Frequenz außerdem auch der Verlust je Längeneinheit des verlustbehafteten Werkstoffs steigt und die Eindringtiefe der HF-Welle abnimmt, treten im Bereich oberhalb von einigen GHz sehr hohe Leistungsdichten auf. Bei den bekannten Hohlleiterbauelementen dieser Bauart wird daher die maximal zulässige HF-Leistung, bei der die Temperatur des Absorbermaterials ihren zulässigen Höchstwert erreicht, mit wachsender Frequenz immer kleinen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlleiterbauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch im Frequenzgebiet oberhalb von beispielsweise 10GHz für hohe HF-Leistungen (z.B. mehr als

1 kW) breitbandig reflexionsarm verwendbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandungen des Hohlleiterbauelementes zumindest in einem an den Hohlleiter-Innenraum angrenzenden Querschnittsteil aus dem stark verlustbehafteten Werkstoff bestehen, der auf seinen dem Hohlleiter-Innenraum zugewandten Oberflächen mit einer Metallisierung versehen ist, deren Schichtdicke längs des Hohlleiterbauelementes in Fortpflanzungsrichtung der Welle

ίο von einem in der Größenordnung der Eindringtiefe der HF-Welle liegenden Wert kontinuierlich bis auf Null oder einen nahe Null liegenden Wert abnimmt.

Die Lösung beruht also zum einen darauf, daß die HF-Leistung in der Wandung des Hohlleiterbauelementes selbst umgesetzt wird, so daß Störungen des Hohlleiterquerschnittes und von diesen verursachte Reflexionen vermieden werden und gleichzeitig eine wirksame Kühlung von außen möglich ist. Zum anderen beruht die Lösung darauf, daß sich über die in Abhängigkeit von der vorgegebenen Eindringtiefe bemessene, längenabhängig ihre Dicke verändernde Metallisierung die Konzentration der Absorption auf ein kleines Volumen verhindern und statt dessen auf die gesamte Länge des Hohlleiterbauelementes verteilen läßt, und zwar so, daß im Idealfall die Leistungsdichte und damit die Übertemperatur über die Gesamtlänge des Hohlleiterbauelementes gleich groß ist.

Die Lösung nach Anspruch 1 ergibt je nach Auslegung einen Absorber oder ein Dämpfungsglied, das letztere jedoch mit der Einschränkung, daß die Welle in Richtung abnehmender Schichtdicke der Metallisierung laufen muß. Eine Ausführungsform des Hohlleiterbauelementes als Dämpfungsglied, für die diese Einschränkung nicht besteht, zeichnet sich dadurch aus, daß sich an einen Abschnitt mit abnehmender Schichtdicke der Metallisierung ein Abschnitt mit kontinuierlich zunehmender Schichtdicke der Metallisierung anschließt.

Mit Vorteil ist der verlustbehaftete Werkstoff ein Halbleiter-Werkstoff.

Besonders geeignet als verlustbehafteter Werkstoff ist Siliciumcarbid.

Je nach in dem Hohlleiterbauelement umzusetzender HF-Leistung steht der verlustbehaftete Werkstoff in engem wärmeleitendem Kontakt mit einem Kühlmedium.

Grundsätzlich können alle bekannten Kühlmaßnahmen angewendet werden. Neben einer oberflächenvergrößernden Profilierung der Außenseiten des Hohlleiterbauelementes und/oder einem das Höhlleiterbauelement umschließenden Metallkühler ist auch eine Siedeso kühlung möglich. Ebenso kann der Hohlleiterkörper mit Bohrungen oder Kanälen zum Hindurchleiten eines Kühlgases oder einer Kühlflüssigkeit versehen werden. In der Zeichnung ist das Hohlleiterbauelement nach der Erfindung in zwei beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

A b b. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform und
A b b. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform.

Das in A b b. 1 dargestellte Hohlleiterbauelement besteht aus einem Holleiterkörper 1 aus stark absorbierendem Material, z. B. Siliciumcarbid. Auf die Innenseiten ist eine Metallisierung 2, z. B. aus Silber oder einer Silber/Nickel-Legierung, derart aufgebracht, daß ihre Schichtstärke längs der von links nach rechts gedachten Fortpflanzungsrichtung der HF-Welle von einem in der Größenordnung der Eindringtiefe liegenden Betrag

kontinuierlich bis auf Null abnimmt. Die Metallisierung kann durch Aufdampfen im Hochvakuum aufgebracht werden. Je nach Schichtstärke erhält man ein Dämpfungsglied oder einen Absorber. Ein solcher Absorber für den Frequenzbereich von 30 bis 40 GHz mit einer Reflexion von weniger als 1 % kann bei einer Länge von 150 mm und geeigneter Kühlung mit einer HF-Leistung von mehr als 1 kW beaufschlagt werden. Die größte Schichtdicke der Metallisierung liegt bei wenigen Mikrometern.

Mit einer größeren Schichtdicke der Metallisierung, die gegebenenfalls auch nicht bis auf Null abnimmt, erhält man statt eines Absorbers ein Dämpfungsglied, das jedoch aus Gründen der gleichmäßigen Leistungsdichteverteilung über die Länge des Hohlleiterbauelemen- is tes und der elektrischen Kontinuität der Innenseiten nur für die angegebene Fortpflanzungsrichtung der HF-Welle von links nach rechts brauchbar ist.

Diese Einschränkung weist die in A b b. 2 dargestellte Ausführungsform des Hohlleiterbauelementes nicht auf, bei der die Metallisierung symmetrisch zu der Mittelebene S\st, so daß das Hohlleiterbauelement von beiden Seiten her mit hoher Leistung belastbar ist und keinem seiner beiden Anschlußflansche eine elektrische Diskontinuität aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Hohlleiterbauelement mit einem stark verlustbehafteten Werkstoff als Absorbermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Hohlleiterbauelementes zumindest in einem an den Hohlleiter-Innenraum angrenzenden Querschnittsteil aus dem stark verlustbehafteten Werkstoff (1) bestehen, der auf seinen dem Hohlleiter-Innenraum zugewandten Oberflächen mit einer Metallisierung (2) versehen ist, deren Schichtdicke längs des Hohlleiterbauelementes in Fortpflanzungsrichtung der Welle von einem in der Größenordnung der Eindringtiefe der HF-Welle liegenden Wert kontinuierlich bis auf Null oder einen nahe Null liegenden Wert abnimmt.

2. Hohlleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an einen Abschnitt mit abnehmender Schichtdicke der Metallisierung ein Abschnitt mit kontinuierlich zunehmender Schichtdicke der Metallisierung anschließt.

3. Hohlleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustbehaftete Werkstoff ein Halbleiter-Werkstoff ist.

4. Hohlleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustfreie Werkstoff Siliciumcarbid ist.

5. Hohlleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verlustbehaftete Werkstoff in engem wärmeleitendem Kontakt mit einem Kühlmedium oder einer Kühlvorrichtung steht.