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Hohlraumresonator Die Erfindung bezieht sich auf einen Hohlraumresonator
für sehr kurze elektromagnetische Wellen.
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Es ist an sich bekannt, kreiszylindrische Hohlraumresonatoren als
Frequenzmesser zu benutzen. Dabei werden diese Hohlraumresonatoren aus Gründen der
Kreisgüte meist in der Hol.-Schwingungsart betrieben, wobei die Hochfrequenzenergje
dem Resonator über eine entsprechend ausgebildete Kopplungseinrichtung zugeführt
bzw. entnommen wird. Diese Kopplungsvorrichtung besteht beispielsweise aus Lochkupplungen,
aus Schleifen oder aus Sonden. Es hat sich gezeigt, daß mit diesen Kopplungsanordnungen
zwar die hohe Kreisgüte eines in der Hoin-Schwingungsart betriebenen Hohlraumreson,ators
vorteilhaft ausgenutzt werden kann, daß aber die Ankopplungsorgane eine Reihe unerwünschter
Schwingungsformen verursachen, welche den Betriebsbereich dieser bekannten Anordnung
erheblich einschränken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der
es ermöglicht, in einfacher Weise die Schwierigkeiten der vorgenannten bekannten
Anordnungen zu umgehen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, in einer Stirnfläche eineg Hohlraumresonators
der vorbezeichneten Art einen radial verlaufenden exzentrischen Kopplungsschlitz
und auf den Mantel des
Resonators einen in axialer Richtung verlaufenden
weiteren Kopplungsschlitz derart anzuordnen, daß die,Schnittpunkte ihrer Ver längerungen
mit der kreisförmigen Begrenzungslinie der Stirnfläche des Resonators um go' versetzt
sind und daß der eine Kopplungsschlitz zur Einkopplung und der andere zur Auskopplung
vorgesehen ist.
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Es ist an sich bereits ein Vorschlag bekanntgeworden, der eine Koppelvorrichtung
zum Gegenstand hat, die nur die H.ii-Welle anregen soll. Dieser bekannte Vorschlag
bezieht sich indes nicht auf einen Hohlraumresonator mit zwei Ankopplungsvorrichtungen,
von denen die eine zur Einkopplung und die andere zur Auskopplung dienen kann, sondern
auf einen Hohlraumresonator, der eine einzige Koppelvorrichtung besitzt. Darüber
hinaus erfolgt bei der bekannten Anordnung die Ankopplung über eine ganze Reihe
von in der S tirnfläche des Resonators kreisförmigen Querschnitts angeordneten
Kopplungsschlitzen, die über eine besonders ausgebildete Hohlrohrverzweigung mit
einer gemeinsamen Hohlrohrleitung verbunden sind. Eine Übertragung dieses bekannteii
Prinzips auf einen Hohlraumresonator mit zwei Kopplungsvorrichtungen würde darüber
hinaus zu einer wesentlich komplizierteren Anordnung führen als die erfindungsgemäß
vorgeschlagene Ausbildung. Bei der Erfindung wird nämlich im Gegensatz zu dem bekannten
Vorschlag von einer Art Auswahlverfahren Gebrauch gemacht, bei dem zunächst die
eiffe Kopplungsvorrichtung nur eine sehr eng begrenzte Anzahl von Schwingungsarten
anzuregen in der Lage ist, und die zweite der Kopplungsvorrichtungen aus der an
sich schon geringen Anzahl nur die gewünschte Schwingüngsart auswählt.
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Es ist weiter bekannt, in einem Hohlleiter die Holä-Welle dadurch
anzuregen, daß auf dem Mantel eine Anzahl von Schlitzen angebracht ist, die in axialer
Richtung verlaufen, über die die Anregung erfolgt. Die vorstehenden Ausführungen
gelten hierfür sinngemäß ebenfalls.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Ab.b. i zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Frequenzmesser,
wie er beispielsweise im Bereich der Zentimeterwellen verwendet werden kann. Es
ist dies ein zylindrischer Hohlraumresonator 1,
an dessen einer Stirnseite
ein radial verlaufender, exzentrisch angeordneter Kopplungsschlitz:2 vorgesehen
ist. Ferner ist die gegenüberliegende Stirnwand 3 in Achsrichtung des Resonators
verschiebbar ausgebildet und dient zur Abstimmung desselben. Längs einer Mantellinie
des Resonators ist ein um go' gegen' den ersten versetzter weiterer Kopplungsschlitz4
vorgesehen, an den über ein Stück Koppelleitung 5, das mittels des Abstimmschiebers
6 angepaßt werden kann, der Anzeigedetektor 7 angeschaltet ist. An
den in der Stirnwand des Hohlraumresonators vorgesehenen Kopplungsschlitz:2 ist
eine Hohlrohrleitung 8 angeschlossen, in der die zu untersuchenden Wellen
geführt werden können. An die Stelle der Hohlrohrleitung 8 kann natürlich
auch ein anderes Gebilde, beisffielsweise der Hohlraumresonator eines Hochfrequenzgenerators
treten. Am Abstimmschieber 3
sind einzelne kreisförmige zentrische Einschnitte
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bzw. io angebracht, deren Länge und Lage in dem Abstimmschieber derart gewählt
sind, daß gegebenenfalls noch auftretende störende Schwingungsarten in ihrer Ausbildung
im Hohlraumresonator verhindert werden.
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Zur Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgendes zu sagen. Um eine
rein magnetische Kopplung zu erhalten, muß die Länge der Schlitze bedeutend größer
sein als deren Breite. Der Abstand des Kopplungsschlitzes 4 von der mit dem Kopplungsschlitz:2
versehenen Stirnwand soll etwa ein Viertel der Wellenlänge der mittleren Betriebswellenlänge
oder ein ungerades Vielfaches hiervon sein. Das hat zur Folge, daß eine Reihe von
störenden Schwingungsarten, die in einem zylindrischen Hohlraumresonator auftreten
können, entweder nicht mehr angeregt oder nicht mehr ausgekoppelt werden.
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An Hand von Abb. 2 sind einige Feldbild#r von derartigen störenden
Schwingungsarten abgebildet, an Hand deren der Zusammenhang ersichtlich ist. Im
Schnitt A-A ist ein Querschnitt und im Schnitt B-B ein Längsschnitt durch einen
erfindungsgemäß ausgebildeten kreiszylindrischen Hohlraumpesonator wiedergegeben.
Für jede der anzuregenden Schwingungsarten, die untereinander dargestellt sind,
ist angegeben, ob eine Anregung (Anreg.) oder eine Auskopplungbzw. Indikation (4)
statt-T findet. Man kann aus der Abbildung entnehmen, daß praktisch nur für die
Hoiü-Welle sowohl eine starke Anregung als auch eine starke Auskopplung gegeben
ist, während für drei weitere Schwingungsarten die Anregung bzw. die Auskopplung
nur sehr schwach ist. Diese nur schwach angeregten bzw. angezeigten Schwingungsarten
lassen sich völlig unterdrücken, wenn, wie gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen,
in einer der Stirnwände des Resonators im vorliegenden Falle im Abstimmschieber
Sperreinrichtungen für diese Wellen vorgesehen sind. Um keine zu große Tiefe für
die erfindungsgemäß hierfür vorgeschlagenen Einschnitte - welche nach Art
der bekannten Sperrtöpfe wirken - zu erhalten, kann man dieselben mit einem
Dielektrikum hoher Dielektrizitätskonstante ausfüllen, wodurch sich die Kanaltiefe
reziprok mit der Wurzel aus der relativen Dielektrizitätskonstante verringert.
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Zur Indizierung der in Abb. 2- dargestellten SchwingÜngsarten ist
auszuführen, daß diese nach folgendem Schema, unter Benutzung der allgemein gültigen
Vereinbarungen der Fachwelt, wie folgt vorgenommen wurde.
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Erster Index: Er zählt die Knoten des elektrischen Feldes in der Querschnittsebene
des Resonators, wo das magnetische Feld in der Z-Richtung (Längsrichtung des Resonators)
ein Maximum ist, auf die Winkelteilung für einen Umlauf bezogen.
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Zweiter Index: Er zählt die Knoten des elektrischen Feldes in der
Querschnittsebene des Resonators, wo das magnetische Feld in der Z-Richtung
(Längsrichtung
des Resonators) ein Maxium ist, auf den Radius (vom Zentrum bis zur Umfangslinie)
bezogen.
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Dritter Index: Er zählt die Knoten des magnetischen Feldes in der
Z-Richtung (Längsrichtung des Resonators).