DE3842196A1 - Geschirmte doppel-trichter-zelle mit absorbierendem innenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine geschirmte Zelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige geschirmte Zelle ist aus dem deutschen Hauptpatent DBP. ... ... (Patentanmeldung P 37 31 165.4) bekannt. Die bekannte Doppel-Breitband TEM-Zelle gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus zwei im wesentlichen gleichen, trichterförmig ausgebildeten Teilzellen 1 und 2, die um 180° gegeneinander verdreht sind und an ihren offenen Trichterenden (gestrichelte Linie in den Fig. 1 und 2) mit ihren Außenwänden 11-13, 15 und 21-25 und mit ihren unsymmetrisch geführten Innenleitern 14 und 24 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Außenwände ist dabei HF-dicht ausgeführt. Eine bevor­ zugte Ausführungsform dieser Zellen ist dabei für eine Übertragungsbandbreite von 0 bis etwa 2 GHz ausgelegt.

Die Zellen sind so angeordnet, daß die unteren Außenwände 13 und 23 koplanar miteinander verbunden sind und dadurch eine ebene Fläche für das nutzbare Meßvolumen 5 im Innen­ raum der Zelle darstellen. Die Zellen 1 und 2 sind in ih­ rem Querschnitt parallel zur Trichteröffnung vorzugsweise rechteckförmig oder quadratisch ausgebildet mit senkrecht stehenden seitlichen Außenwänden 11 und 12 bzw. 21 und 22. An der Trichterspitze der einen Teilzelle ist eine erste Einrichtung 3 zur Erzeugung der elektromagnetischen Wellen vorgesehen, an der Trichterspitze der anderen Teilzelle 2 entsprechend eine zweite Einrichtung 4 zur Absorption der elektromagnetischen Wellen. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Einrichtung 3 um einen Generator, der z.B. über einen 50Ω-Niederspannungs-/Hochspannungs Adapter an die Innenleiter 14, 24 angeschlossen ist, und bei der zweiten Einrichtung 4 um einen 50Ω-Hochleistungs-Breit­ band-Absorber, der ebenfalls an die Innenleiter 14, 24 angeschlossen ist. Vorzugsweise sind auch die Innenleiter als 50Ω-Leitung ausgeführt.

Die Innenleiter 14, 24 sind so in den Teilzellen 1 bzw. 2 geführt, daß der Öffnungswinkel ϕ _1V zwischen der oberen Außenwand 15 bzw. 25 und den Innenleitern 14, 24 einer je­ den Teilzelle 1 bzw. 2 kleiner ist als der halbe vertikale Öffnungswinkel d _V zwischen der unteren Außenwand 13 bzw. 23 und der oberen Außenwand 15 bzw. 25 einer jeden Teil­ zelle 1 bzw. 2 (Fig. 2).

Der horizontale Öffnungswinkel ϕ _1H zwischen den seitlichen Berandungen des sich zum Trichterende einer jeden Teil­ zelle 1 bzw. 2 keilförmig verbreiternden Innenleiters 14 bzw. 24 ist dabei kleiner als der horizontale Öffnungswin­ kel ϕ _H zwischen den seitlichen Außenwänden 11 und 12 bzw. 21 und 22 einer jeden Zelle 1 bzw. 2 (Fig. 1). Die hori­ zontalen Öffnungswinkel d _2H zwischen den seitlichen Beran­ dungen der Innenleiter 14, 24 und den diesen Berandungen jeweils am nächsten liegenden seitlichen Außenwänden 11, 12, 21, 22 sind dabei in etwa gleich, so daß insgesamt in der horizontalen Projektion (Fig. 2) unsymmetrisch ge­ führte Innenleiter 14, 24 entstehen.

Die Innenleiter 14, 24 bestehen aus mehreren metallischen Einzeldrähten, die zwischen der ersten und zweiten Ein­ richtung 3 und 4 gespannt sind und dabei in der Innenlei­ ter-Ebene zur Trichteröffnung einer jeden Teilzelle 1 bzw. 2 hin fächerförmig auseinanderlaufen und auf diese Weise eine flächenförmige Antenne bilden. Die Innenleiter-Ebene entspricht entweder der Mittelebene oder einer unsymme­ trisch nach oben verschobenen Ebene der geschirmten Zelle. Vorzugsweise sind auch die Drähte abnehmbar befestigt, da­ mit sie bei anderen Messungen, bei denen ein Innenleiter nicht benötigt wird, entfernt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße geschirmte Zelle dahingehend zu verbessern, daß die in der ersten Teilzelle 1 erzeugten, fortschreitenden elektromagnetischen Wellen in der zweiten Teilzelle 2 keine oder nur geringe reflektierte elektromagnetische Wellen erzeugen, die zu Störungen im elektromagnetischen Feld führen.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteil­ hafte Ausgestaltung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert.

In der geschirmten Zelle gemäß den Fig. 1 und 2 wird die Wellenanregung an der Spitze des Trichters in der ersten Teilzelle 1 vorgenommen, da hier der Zellenquerschnitt am geringsten ist und entsprechend die Grenzfrequenzen der störenden höheren Wellentypen am höchsten sind. Die dort erzeugte sphärische TEM-Welle läuft von dort bis zum Tri­ chterende in der zweiten Teilzelle 2, an dem die Zelle den größten Querschnitt aufweist. Dort wird die Welle von dem Innenleiterende in einen großflächigen, das Trichterende verschließenden und als Wellenabschluß dienenden Breit­ bandabsorber mit z.B. 50-Ω-Impedanz geführt und absorbiert.

Gemäß Fig. 3 bestehen die in horizontaler Projektion dar­ gestellten Innenleiter 14, 24 aus mehreren metallischen Einzeldrähten die zwischen der wellenanregenden Einrich­ tung 3 und der wellenabsorbierenden Einrichtung 4 gespannt sind. In der zweiten Teilzelle 2 enthalten die Einzel­ drähte des Innenleiters 24 im Längszweig induktivitäts­ arme, in Serie angeordnete Massewiderstände, z.B. Keramik­ widerstände mit Kohlenstoffeinlagerungen.

Der breitbandige Wellenabschluß des Innenleiters 24 be­ steht aus mehreren parallel geschalteten, induktionsarmen Widerständen. Ihnen parallel wirkt die am Abschluß ange­ brachte ebene Pyramiden-Absorberwand, auf die die sphäri­ sche Welle senkrecht auftrifft und die besonders im Fre­ quenzbereich oberhalb von einigen 100 MHz sehr wirksam ab­ sorbiert.

Durch einen derartigen Aufbau des Innenleiters 24 treten nahezu keine Reflexionen der elektromagnetischen Wellen im Innenleiter 24 in der zweiten Teilzelle 2 auf, so daß die in der ersten Teilzelle 1 erzeugten elektromagnetischen Wellen sich ungestört ausbreiten können.

Um höchsten Anforderungen an störungsfreie Messungen zu genügen, werden vorteilhafterweise die Innenseiten der Außenwände mit zusätzlichen Mikrowellen-Absorbern ausge­ stattet. Vorzugsweise werden hierzu kurze pyramidenförmige Absorber aus mit Kohlenstoffpartikeln getränktem Po­ lyurethanschaum eingesetzt.

Eine weitere Ausgestaltungsform des Innenleiters 24 zeigt Fig. 4. Durch zusätzliche Querverbindungen mit induktivi­ tätsarmen Widerständen werden geschlossene Induktions­ schleifen gebildet, die störende Reflexionen von den Außenwänden zusätzlich bedämpfen.

Die Erfindung ist nicht auf das angegebene Ausführungsbei­ spiel beschränkt, sondern der Innenleiter 14 in der ersten Teilzelle 1 kann als Flächenleiter aus einem dünnen Blech bestehen, das freitragend oder vorzugsweise mit Kunst­ stoffseilen an der oberen Außenwand 15 abnehmbar befestigt ist. Die Einzeldrähte des Innenleiters 24 der zweiten Teilzelle 2 sind an diesem Flächenleiter angeschlossen etwa durch gut leitfähiges Kontaktmaterial.

Claims (2)

1. Geschirmte Zelle zur Erzeugung von elektromagnetischen Wellen des transversal-elektrischen Typs ("TEM"-Zelle), die aus zwei im wesentlichen gleichen trichterförmig aus­ gebildeten Teilzellen (1, 2) besteht, wobei die zweite Teilzelle (2) gegenüber der ersten Teilzelle (1) in der Vertikalen um 180° verdreht ist und die beiden Teilzellen (1, 2) an ihren offenen Trichterenden mit ihren Außenwän­ den (11, 21; 12, 22; 13, 23; 15, 15) und mit ihren Innen­ leitern (14, 24) elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind nach DBP. ... ... (Patentanmeldung 37 31 165.4), dadurch gekennzeichnet, daß die Innenleiter (14, 24) aus mehreren, in der Mittelebene oder einer un­ symmetrisch nach oben verschobenen Ebene der geschirmten Zelle, fächerförmig auseinanderlaufenden metallischen Ein­ zeldrähte bestehen, wobei der in der zweiten Teilzelle (2) angebrachte Innenleiter (24) mindestens im Längszweig der Einzeldrähte induktivitätsarme Massewiderstände ent­ hält.

2. Geschirmte Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Innenleiter (24) der zweiten Teilzelle (2) im Längs- und Querzweig der Einzeldrähte induktivitätsarme Massewiderstände enthält.