DE832026C

DE832026C - Aus Hohlleitern aufgebaute Linse fuer elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE832026C
Application number: DEP9806D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Heinrich Kaden
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-02-21

Description

Aus Hohlleitern aufgebaute Linse für elektromagnetische Wellen Die bekannten Metallinsen fürelektromagnetische Wellen, vorzugsweise des Zentimeter- und Dezi meterwellengebietes, bestehen aus nel)eneinander angeordneten Hohlleitern verschiedener Länge. In solchen Hohlleitern ist die Phasengeschwindigkeit der Wellen höher als im umgebenden Raum, wo den Wellen ein gegenüber der Wellenlänge großer Ausbreitungsquerschnitt zur Verfügung steht. Metallinsen wirken also umgekehrt wie die aus der Optik bekannten Glaslinsen, in denen die Phasengeschwindigkeit des Lichtes kleiner ist als in der Luft: konvexe Linsen zerstreuen, konkave sammeln die Wellen.
iKel)en der Änderung der Phasengeschwindigkeit beim Eintreten in die Hohlleiter der Linse findet die auftreffende Welle aber auch noch einen anderen Wellenwiderstand als im ausgedehnten Medium vor der Linse. Sowohl in der Eintritts- wie in der Austrittsfläche der Linse ändert sich der Wellenwiderstand sprunghaft, was in bekannter Weise zu Reflexionen und damit zur Verminderung der durch die Linse durchtretenden Energie führt.
Gemäß der Erfindung wird, daher der Wellenwiderstand der Hohlleiter wenigstens annähernd dem des umgebenden Mediunms angepaßt. Dies geschieht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die Hohlleiter einer Linse, d'ie sich in Luft befindet, mit einem Stoff ausgefüllt werden, dessen relative Dielektrizitätskonstante ist, wobei @ das Verhältnis der Grenzfrequenz des Wellenleiters zu seiner Betriebsfrequenz bedeutet. Der Wellenwiderstand des Hohlleiters ist nämlich nach der Theorie um den Faktor größer als der des freien Raumes, und außerdem ändert sich der Wellenwiderstand einer Anordnung mit der Wurzel der Dielektrizitätskonstanten. Durch die Wahl einer solchen Dielektrizitätskonstanten würde sich nun natürlich auch die Grenzwellenlänge der Hohlleiter der Linse ändern, und damit erhielte man einen anderen Wert für q. Um dies zu verhindern, muß man entsprechend im Querschnitt verkleinerte Hohlleiter verwenden, und zwar muß man bei quadratischen Hohlleiterquerschnitten die Quadratseiten um den Faktor 1'e. verkleinern.
Bei von anderen. Stoffen umgebenen Linsen wird die Dielektrizitätskonstante des die Hohlleiter erfüllenden Stoffes ebenfalls aus den vorstehenden Beziehungen ermittelt. Schwitriger wird der Fall, wenn eine Linse an der Grenzfläche zweier Medien mit verschiedenen Dielektrizitätskon.stanteii liegt. Dann tnuß die Anpassung an zwei verschiedene Stoffe vorgenommen werden.
Gemäß der weiteren Erfindung geschieht dies dadurch, daß der auf das an sie angrenzende Medium angepaßten Linse unmittelbar eine zweite Linse angesetzt ist, deren Dicke eine Viertelwellenlänge der benutzten Welle und deren DielektrizitätskGnstante gleich dem geometrischen Mittel der Dielektrizität,skonstanten der an die gesamte Linsenanordnung angrenzenden Medien ist. Diese zweite Linse wird zweckmäßig an die ebene Fläche der ersten Linse angesetzt und ist dann eine von zwei ebenen l,' lächen im Abstand i./4 begrenzte scheibenartige _#,nordnung, die ebenfalls aus nebeneinanderliegenden Hohlleitern von stets gleicher Länge besteht. Der Wellenwiderstand dieser zweiten Linse muß das geometrische Mittel zwischen den Welleinviderständen, ihre Dielektrizitätskonstante also auch das geometrische Mittel zwischen dien Dielektrizitätskonstanten der an die gesamte Linsenanordnung angrenzenden Medien .sein.
Um die Dicke dieser zweiten Linse aus der im allgemeinen nur im Luftrauen bzw. Vakuum bekannten Wellenlänge A" der benutzten Welle zu ermitteln, verwendet man die Beziehung worin l die Linsendicke und ELQ die Dielektri7itätskonstante des Stoffes in der Linse ist.
Auch hier muß jedoch der Querschnitt der Hohlleiter um den Faktor V e, verkleinert werden, damit e konstant bleibt.
In der Zeichnung ist eine Anordnung gemäß der Erfindung als Beispiel dargestellt. Dabei ist angenommen, daß die schematisch gezeichnete Anordnung zu therapeutischen Zwecken in derDiathermie Verwendung findet. O ist die Oberfläche eines Körpers, in dem der zu beserählende Punkt F2 in, den Brennpunkt der aus Hohlleiter H, Trichterstrahler T und daran angesetzter Linsenanordnung L1 und L 2 bestehenden Bestrahlungsvorrichtung gebracht ist. g1 und ä2 sind die Brennpuliktabstäiide, jeweils voll der Oberfläche der Linsenanordnung an gerechnet, so die Mittenstärke der Linse L 1, l die Dicke der Linse L2. Wenn Hohlleiter H und Trichterstrahler T mit Luft gefüllt sind und 0 die Oberfläche eines organischen Körpers darstellt, so muß die Linsenanordnung L1 und L2 einerseits an die Dielektrizitätskonstante -,o = i, andererseits an die Diefektrizitätskonstante eb = 81 angepaßt werden. Die Linse L1 erhält also ein Dielektrikum, dessen Diefektrizitätskonstante sich aus berechnet, für ii = o,8 also etwa den Wert 2,77 hat. Die Linse L2 muß dann so gewählt werden, daß ihr Wellenwiderstand das geometrische Mittel zwischen dein Wellenwiderstand der Luft auf der linken Seite (der durch die Anpassung der Linse L1 auch in dieser herrscht) und dem Wellenwiderstand des organischen Körpers auf der rechten Seite beträgt. Sie erhält also ein Dielektrikum, das eine Dielektrizitätskonstante EL2- f,FO#Pb d. h. vom ungefähren @\`ert 9 besitzt. 11ire Dicke berechnet sich aus

Claims

PATENTANSPRCCHE: i. Aus Hohlleitern aufgebaute Linse für elektromagnetische Wellen, dadurch gekennzeichnet, da.ß der Wellenwiderstand der Hohlleiter annähernd dem Wellenwiderstand des die Linse umgebenden Mediums angepaßt ist.
2. Linse nach _'lnsprucli i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ilohlleiter von in Luft befindlichen Linsen mit einem Stoff ausgefüllt sind, dessen relative Dielektrizitätslconstante ist, wobei ii das Verhältnis der Grenzfrequenz des Wellenleiters zu seiner Betriebsfrequenz bedeutet.
3. Linse nach Anspruch i oder 2 an der Übergangsstelle der Wellen aus einem Medium in ein anderes, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das an sie angrenzende Medium angepaßten Linse unmittelbar eine zweite Linse angesetzt ist, deren Dicke eine Viertelwellenlänge der benutzten Welle und deren Dielektrizitätskonstante gleich dem geometrischen Mittel der Dielektrizitätskonstanten der an die gesamte Linsenanordnung angrenzenden Medien ist.
4. Sammellinse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linse von zwei planparallelen Ebenen begrenzt ist.