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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochfrequenzvorrichtung und
insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Vorrichtung, die
ein hochfrequentes Resonanzhohlraumabstimmelement beinhaltet, das
beweglich ist, um das Volumen, und somit die Resonanzfrequenz, eines
Hohlraums zu verändern.
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Hochfrequenzgeräte wie z.B.
Klystrone und Inductive Output Tubes (IOTs), beinhalten Resonanzhohlräume, in
denen Energie einer geeigneten Frequenz enthalten ist, wobei elektrischer
Strom über die
Innenflächen
des Hohlraums fließt.
Die Resonanzfrequenz eines Hohlraums kann durch Ändern seines Volumens eingestellt
werden, wobei eine oder mehrere Wände des Hohlraums relativ zu
den anderen Wänden
beweglich ist. Eine bewegliche Wand dieses Typs wird gewöhnlich als „Abstimmklappe" (Tuning Door) bezeichnet.
Damit die Hohlräume
eine effektiv kontinuierliche elektrische Oberfläche auf den beteiligten hohen
Frequenzen haben, sind Federkontaktfinger an der/den Abstimmklappe(n)
angebracht, die in Kontakt mit den benachbarten festen Wänden gedrückt werden.
Dieser Mechanismus ergibt die benötigte elektrische Verbindung
und lässt gleichzeitig
eine Bewegung der Abstimmklappe zu.
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1 zeigt
schematisch eine bekannte Abstimmklappenanordnung für einen
Resonanzhohlraum, bei der eine Abstimmklappe 1 in den durch
die Pfeile angedeuteten Richtungen relativ zu Umgebungswänden 2 beweglich
ist. Die Abstimmklappe 1 hat eine aktive Oberfläche 3,
d.h. eine Innenfläche des
Hohlraums, über
die Strom fließt.
Bänder
von Federkontaktfingern, von denen drei bei 4, 5 und 6 dargestellt
sind, werden mittels Schrauben 7 und Klemmplatten 8 an
der Rückseite
der Klappe 1 befestigt. Die Schrauben 7 bilden
einen Strompfad zwischen der aktiven Innenfläche 3 der Abstimmklappe 1 und
den Kontaktfingern 4, 5 und 6. Die Kontaktfinger 4, 5 und 6 liegen
an den Umfangswänden 2 an und
stellen eine elektrische Verbindung damit her. Bänder sind um die gesamte Peripherie
der Abstimmklappe 1 verteilt. In der in 1 gezeigten
Anordnung ist ein Band an jedem Rand der Abstimmklappe 1 befestigt.
Bei anderen, komplexer geformten Abstimmklappen sind mehrere Bänder von
Kontaktfingern möglicherweise
entlang eines Randes einer Klappe erforderlich.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Hochfrequenzvorrichtung
eine bewegliche Wand mit einer Auflage, die eine elektrisch leitende
Platte trägt,
die beim Gebrauch eine aktive Fläche ist,
mit einer Mehrzahl von Kontaktfingern an der Peripherie der Wand,
die mit der leitenden Platte einstückig ausgebildet sind, wobei
die Kontaktfinger so angeordnet sind, dass sie hinter der Auflage
verlaufen.
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Eine
Hochfrequenzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus dem Patent doarmetn [sic]
DE-C-940 364 bekannt.
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Unter „aktive
Oberfläche" ist zu verstehen, dass
die Oberfläche
einen Teil eines Hohlraums oder einer Übertragungsleitung für Hochfrequenzstrahlung
bildet.
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Durch
Anwenden der Erfindung wird die Herstellung von Hohlraumabstimmklappen
oder anderen beweglichen Komponenten im Vergleich zu Baugruppen
des Standes der Technik stark vereinfacht. Die Kontaktfinger um
die Peripherie der leitenden Platte können in einem einzigen Vorgang
ausgebildet werden. Dies steht im Gegensatz zu einer konventionellen
Konstruktion, bei der eine Mehrzahl von separaten Bändern von
elektrischen Kontaktfingern separat hergestellt und dann individuell
an die Hohlraumabstimmklappe geschraubt werden, wobei jedes Band mehrere
Schrauben benötigt,
um es in seiner Position an der Klappe festzuhalten. In der vorliegenden Erfindung
können
alle elektrischen Kontaktfinger in einem einzigen Vorgang beispielsweise
an einer Hohlraumabstimmklappe befestigt werden. Ein weiterer Vorteil
ist, dass die elektrische Verbindung zwischen den Fingern und der
leitenden Platte aufgrund ihrer einstückigen Ausbildung optimal ist,
im Gegensatz zur vorherigen Anordnung, wo die Gefahr besteht, dass
die Bänder
nicht richtig mit der aktiven Frontfläche verbunden sind.
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Die
elektrischen Kontaktfinger müssen
ausreichend flexibel und federnd sein, damit ein guter elektrischer
Kontakt mit den umgebenden Flächen entsteht,
und daher muss die leitende Platte ausreichend dünn und von einem geeigneten
Material sein, um dies zu erzielen.
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Die
Auflage kann ein vollständiges
Verstärkungselement
für die
leitende Platte sein, im Wesentlichen mit derselben Fläche und
derselben Form wie die Platte. In alternativen Ausgestaltungen kann
die Auflage jedoch durch einen Rahmen gebildet werden, so dass das
benötigte
Material und das Gewicht der Vorrichtung reduziert werden.
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Vorzugsweise
bedeckt eine einzige leitende Platte den gesamten Bereich der Wand.
Es kann jedoch auch eine Mehrzahl von Platten an der Auflage befestigt
werden, um die aktive Fläche
zu definieren. Dadurch ergeben sich jedoch zusätzliche Herstellungsschritte,
und es ist für
eine gute elektrische Leistung wichtig, dass benachbarte Platten
genau aufeinander ausgerichtet sind. Wo mehrere leitende Platten für eine einzige
bewegliche Wand verwendet werden, da werden elektrische Kontaktfinger
nur um einen Teil der Peripherie jeder Platte vorgesehen.
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Die
Erfindung ist insbesonders auf Resonanzhohlraumabstimmklappen anwendbar,
kann aber auch in anderen Vorrichtungstypen zum Einsatz kommen,
wo eine elektrische Verbindung durch den Einsatz von Kontaktfingern
benötigt
wird. So kann sie beispielsweise zum Ändern der Länge von Hohlleiterterminierungen
oder in Abschirmvorrichtungen wie z.B. einem Faraday-Käfig zum
Einsatz kommen, um gegen externe elektrische Einflüsse abzuschirmen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer
beweglichen Wand für
eine Hochfrequenzvorrichtung bereitgestellt, umfassend die folgenden
Schritte: Nehmen einer Platte aus leitendem Material; Bilden von
Kontaktfingern an der Peripherie der Platte; und dann Montieren
der Platte auf einer Auflage, wobei die Kontaktfinger so angeordnet
sind, dass sie hinter der Auflage verlaufen.
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Die
Platte besteht typischerweise aus Berylliumkupfer, und nach der
Bildung der Finger und einem eventuellen anschließenden Biegen,
um den Fingern die richtige Konfiguration zu verleihen, so dass
sie eine „Löffel"-Form haben, wird
die Platte mit Gold oder Silber überzogen.
Dies ergibt eine gute, elektrisch leitende aktive Oberfläche und
reduziert oder eliminiert atmosphärisches Anlaufen. Die Platte kann
mit Silber überzogen
werden, die Kontaktfinger können
mit Gold überzogen
werden.
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Die
Finger werden vorzugsweise durch Ätzen gebildet, beispielsweise
durch Fotoätzen,
was eine hohe Genauigkeit ergibt, da dieser Vorgang computergesteuert
werden kann. Es können
stattdessen aber auch andere Techniken wie z.B. Schneiden oder Stanzen
zum Einsatz kommen.
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Die
sich durch die Erfindung ergebende Design-Flexibilität lässt es zu, dass die Konfiguration der
Finger und/oder ihre räumliche
Verteilung bei Bedarf recht komplex ist, beispielsweise um die Konfiguration
der beweglichen Wand in der fertigen Vorrichtung zu berücksichtigen.
Wo beispielsweise die Wand gekrümmt
ist, da können
die Fingerprofile entlang der Peripherie variieren, so dass sich
eine gleichförmigere
Verteilung von Kontaktpunkten in der fertigen Baugruppe ergibt.
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Die
Platte kann beispielsweise mit doppelseitigem Klebeband, mit Befestigungsmitteln
durch die Platte, durch Verklemmen der Platte mit der Auflage oder
mit jeder anderen praktischen Anordnung an der Auflage befestigt
werden. Alternativ kann ein flüssiger
Klebstoff auf die Rückseite
der Platte und/oder auf die Auflage aufgebracht und nachfolgend
härten
gelassen werden. Ein Vorteil der Verwendung von flüssigem Klebstoff
oder Klebeband ist der, dass die Platte in einem einzigen Schritt
im Fertigungsprozess an der Auflage befestigt werden kann und dass
keine zusätzlichen
Befestigungsteile nötig sind.
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Einige
mögliche
Arten und Weisen der Umsetzung der Erfindung werden nachfolgend
beispielhaft mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei
zeigt:
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2 bis 5 schematisch
die Schritte in einem Verfahren zur Herstellung einer Abstimmklappe
für einen
Resonanzhohlraum in einer Hochfrequenzvorrichtung;
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6 eine
schematische Darstellung der fertigen Vorrichtungsabstimmungsklappe
in situ in einem Resonanzhohlraum, von dem nur ein Teil dargestellt
ist; und
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7 und 8 eine
schematische Draufsicht auf andere Abstimmklappen gemäß der Erfindung.
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In
einem Verfahren zur Fertigung einer Hohlraumabstimmklappe und mit
Bezug auf die Draufsicht in 2 wird zuerst
eine rechteckige Platte 9 aus Berylliumkupfer genommen.
Diese wird mit konventionellen Fotoätztechniken geätzt, um
eine Mehrzahl von Fingern 10 um die Peripherie der Platte
wie in 3 (ebenfalls in Draufsicht) gezeigt zu definieren.
In diesem Fall werden die Finger 10 um die gesamte Peripherie
der Platte 9 gebildet. Nach diesem Schritt werden die Finger 10 im
rechten Winkel zur Blechebene gebogen, und ihre Enden werden weiter gekrümmt, so
dass sich die „Federlöffel"-Form ergibt, die
in der isometrischen Ansicht von 4 dargestellt
ist. Die Platte wird dann mit Silber überzogen, so dass sich eine
gute leitende Oberfläche
ergibt.
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Wie
in 5 gezeigt, wird dann doppelseitiges Klebeband 11 auf
die Oberfläche
einer Auflage 12 aufgebracht, wobei die Platte 9 und
die Auflage 12 mit ihren Hauptflächen normal zu der Seite dargestellt
sind. In diesem Fall hat die Auflage 12 dieselbe Form wie
die Abstimmklappe in der fertigen Vorrichtung. Sie hat zwei flache
planare Teile 12A und 12B sowie einen mittleren
teilzylindrischen Teil 12C. Die Platte 9 wird
an die Auflage 12 angehalten und mit dem Klebeband 11 darart
befestigt, so dass die Abstimmklappe 14 gebildet wird.
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Wie
in 6 gezeigt, wird dann die Abstimmklappe 13 so
in den Resonanzhohlraum eingebaut, dass sie in den durch die Pfeile
gezeigten Richtungen mittels eines Mechanismus 14 auf der
Rückseite
der Auflage 12 beweglich ist.
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7 zeigt
eine alternative Anordnung, in der die Auflage aus einem offenen
Rahmen 15 besteht, auf dem die Platte 16 montiert
ist, und bei der die Kontaktfinger bei 17 angedeutet sind.
Die Abstimmklappe ist von einer ähnlichen
Form wie die in 6 gezeigte und hat einen mittleren
teilzylindrischen Teil.
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In
einer in 8 gezeigten weiteren Anordnung
ist die leitende Oberfläche 18 einer
Abstimmklappe 19 aus mehreren separaten leitenden Platten 20, 21, 22, 23 und 24 ausgebildet,
die sich nebeneinander befinden. Jede dieser leitenden Platten 20 bis 29 hat
Finger 20A bis 24A, die nur entlang einem Teil ihrer
Peripherie ausgebildet sind.