DE4241025C2 - Dielektrischer Resonator - Google Patents
Dielektrischer ResonatorInfo
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
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- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen dielektrischen
Resonator, welcher einen in einem Gehäuse angeordneten
dielektrischen Körper aufweist.
Ein derartiger dielektrischer Resonator ist z. B. aus EP 316 813 A1
bekannt. Für den dielektrischen Zylinder, welcher auf
einem dielektrischen Ring in dem Gehäuse gelagert ist, sind
keine Mittel vorgesehen, um durch eine geeignete
Wärmeverteilung Wärmekonzentrationen zu vermeiden bzw. um
Wärme nach außen abzuleiten.
Bei einem aus US 4 661 790 und US 4 646 038 bekannten
dielektrischen Resonator bestehen wärmeableitende Mittel aus
zwei Metallscheiben, zwischen denen der Resonator eingeklemmt
ist. Ein zentral in das Innere des dielektrischen Resonators
einführbarer Keramikkern dient zur Abstimmung der
Resonanzfrequenz.
Aus US 2 890 422 geht ein dielektrischer Resonator hervor, in
den zentral oder auch exzentrisch ein oder mehrere Stäbe mit
einer höheren Permeabilität eingebracht sind, um die
Resonanzfrequenz zu beeinflussen.
Ein aus US 5 097 238 bekannter dielektrischer Resonator ist
mit einer zentralen Bohrung versehen, um die Kontaktfläche zur
Atmosphäre zu vergrößern und somit eine bessere Wärmeableitung
zu bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dielektrischen
Resonator der eingangs genannten Art anzugeben, der mit
Mitteln versehen ist, um hohe Wärmekonzentrationen im
dielektrischen Körper zu vermeiden bzw. eine gute
Wärmeableitung nach außen zu ermöglichen, wobei diese Mittel
die Güte des Resonators möglichst wenig beeinträchtigen
sollen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Dadurch, daß nach der Erfindung ein oder mehrere Metallkörper
in dem dielektrischen Körper integriert sind, wird die darin
entstehende Wärme über das Volumen des Körpers gleichmäßiger
verteilt. Bereichsweise hohe Wärmekonzentrationen, welche die
Resonatorgüte verschlechtern und auch zur Zerstörung des
dielektrischen Körpers führen können, werden somit abgebaut.
Mit den integrierten Metallstäben können auf einfache Weise
Halterungen für den dielektrischen Körper verbunden werden.
Diese Halterungen können vorteilhaft auch zur Ableitung der
Wärme aus dem dielektrischen Körper nach außen an das Gehäuse
ausgenutzt werden.
Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele wird nun die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1, 2 und 3 einen dielektrischen Zylinder mit
integriertem, parallel zur Zylinderachse orientierten
Metallstab und drei Varianten für eine Halterung des Zylinders
und
Fig. 4 und 5 einen dielektrischen Zylinder mit einem darin
integrierten, senkrecht zur Zylinderlängsachse orientierten
Metallstab und zwei Varianten für eine Halterung des
Zylinders.
Alle Darstellungen der Fig. 1 bis 5 zeigen einen
Längsschnitt durch einen im Gehäuse 1 angeordneten
dielektrischen Körper z. B. in Ford eines Zylinders 2. Die
Querschnittsformen des Gehäuses 1 und des darin gehaltenen
Zylinders 2 können je nach Anwendungsfall beliebig gewählt
werden; sie können z. B. rechteckig, dreieckig, elliptisch etc.
sein.
In dem dielektrischen Zylinder 2 ist mindestens ein
Metallkörper in Form eines Stabes integriert. In der Zeichnung
sind der Einfachheit halber Ausführungsbeispiele mit nur einem
integrierten Metallstab dargestellt.
Damit in dem Metallstab (bzw. den Metallstäben) möglichst
wenig Strom induziert wird, d. h. die Resonatorgüte möglichst
wenig beeinflußt wird, ist jeder Metallstab so zu plazieren,
daß er möglichst orthogonal zu den elektrischen und
magnetischen Feldlinien des Resonators orientiert ist. Bei
einem TEO1δ Resonatorwellentyp z. B. ist diese Bedingung für
Metallstäbe erfüllt, die parallel zur Zylinderachse in dem
Maximum des elektrischen Feldes oder radial zur Zylinderachse
orientiert sind. Unter den genannten Bedingungen können also
ohne nennenswerte Einbuße an Resonatorgüte Stäbe aus Metall
verwendet werden, welche aufgrund ihrer guten
Wärmeleitfähigkeit in der Lage sind, Wärmemengen im
dielektrischen Zylinder 2 so zu verteilen, daß es nicht zu
partiell hohen Wärmekonzentrationen kommt.
Gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 ist der im
dielektrischen Zylinder 2 integrierte Metallstab 3 parallel
zur Zylinderachse orientiert und erstreckt sich über die
gesamte Zylinderhöhe. Der dielektrische Zylinder 2 ist
möglichst zentral in dem Resonatorgehäuse 1 anzuordnen. Dazu
ist er, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, auf einen
dielektrischen Block 4 im Gehäuse 1 fixiert. Wird der
Metallstab 3 so weit aus dem dielektrischen Zylinder 2
herausgeführt, daß er mit dem dielektrischen Block 4 einen
Kontakt eingeht, kann - soweit es die Materialeigenschaften
des dielektrischen Blocks 4 zulassen - Wärme aus dem
dielektrischen Zylinder 2 über den Metallstab 3 und den
dielektrischen Block 4 an die Gehäusewand abgeleitet werden.
Eine sehr gute Wärmeableitung kann dadurch erzielt werden, daß
die Halterung des dielektrischen Zylinders 2 aus einem oder
mehreren Metallstäben 5, 6 besteht, welche mit dem
integrierten Metallstab 6 in Verbindung stehen. Bei dem in
Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes der beiden
Enden des im dielektrischen Zylinder 2 integrierten
Metallstabes 3 mit einem Metallstab 5, 6 verbunden. Die
Verbindung zwischen den Metallstäben 3, 5, 6 kann
beispielsweise durch Verschraubung hergestellt werden, indem
ein Stab eine Gewindebohrung und der andere Stab einen dazu
passenden Gewindestift aufweist. Um auch mit den Haltestäben 5
und 6 die Resonatorgüte möglichst wenig zu beeinflussen, sind
diese so durch den Innenraum des Gehäuses 1 geführt, daß die
Stäbe 5, 6 möglichst orthogonal zu den elektrischen und
magnetischen Feldlinien ausgerichtet sind.
Wie Fig. 2 zeigt, reicht für die Wärmeverteilung bzw.
-ableitung u. U. auch ein Metallstab 7 aus, der sich nicht über
die gesamte Höhe des dielektrischen Zylinders 2 erstreckt und
auch nur mit einem Haltestab 8 verbunden ist.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel gleicht dem aus
Fig. 3 insofern, daß der dielektrische Zylinder 2 einen ihn
vollständig durchquerenden Metallstab 9 aufweist, dessen beide
Enden mit Haltestäben 10, 11 verbunden sind, die für eine
wirksame Wärmeableitung aus Metall bestehen. Im Unterschied
zur Ausführung gemäß Fig. 3 sind hier die Stäbe 9, 10, 11
orthogonal zur Zylinderlängsachse ausgerichtet. Bezüglich der
Lage dieser Stäbe 9, 10, 11 relativ zu den Feldern im
Resonator gelten auch hier die obigen Bemerkungen.
Die Fig. 5 verdeutlicht, daß anstelle eines durchgehenden
integrierten Metallstabes mehrere kürzere Metallstäbe 12, 13
verwendet werden können, von denen jeder mit einem Haltestab
14, 15 in Verbindung steht.
Die in dem dielektrischen Zylinder integrierten Metallkörper
können z. B. als Gewindebuchse ausgeführt sein, welche eine
einfache Befestigung externer Haltestäbe ermöglichen.
Sämtliche Metallstäbe der vorangehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele können innen hohl sein, so daß dadurch
zur Verbesserung der Wärmeableitung aus dem dielektrischen
Zylinder eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas geleitet werden
kann.
Statt den jeweiligen Metallkörper als Stab auszubilden, kann
an entsprechender Stelle im dielektrischen Zylinder eine
metallisierte Bohrung vorgesehen werden. Diese Bohrung kann
z. B. mit einem gut wärmeleitenden Dielektrikum gefüllt sein.
Claims (5)
1. Dielektrischer Resonator, welcher einen in einem Gehäuse
angeordneten dielektrischen Körper aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem dielektrischen Körper (2)
mindestens ein metallener Körper (3, 7, 9, 12, 13) in einem
Bereich integriert ist, wo die magnetischen und elektrischen
Feldlinien möglichst orthogonal zum metallenen Körper (3, 7,
9, 12, 13) orientiert sind.
2. Dielektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der metallene Körper ein sich parallel zur
Längsachse des dielektrischen Körpers erstreckender Stab (3,
7) ist.
3. Dielektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der metallene Körper ein sich senkrecht
zur Längsachse des dielektrischen Körpers erstreckender Stab
(9, 12, 13) ist.
4. Dielektrischer Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Körper (3, 7, 9,
12, 13) mindestens an einer Stelle aus dem dielektrischen
Körper (2) so weit austritt, daß zwischen dem metallischen
Körper (3, 7, 9, 12, 13) und einer Halterung (4, 5, 6, 8, 10,
11, 14, 15) für den dielektrischen Körper (2) eine Verbindung
herstellbar ist.
5. Dielektrischer Resonator nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halterung aus mindestens einem mit dem
Gehäuse (1) verbundenen Metallstab (4, 5, 6, 8, 10, 11, 14,
15) besteht, der so durch den Innenraum des Gehäuses (1)
geführt ist, daß er zu den magnetischen und elektrischen
Feldlinien möglichst orthogonal ausgerichtet ist.
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