DE975399C - Anordnung zur Verhinderung des Entweichens von Ultrahochfrequenz-Energie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verhinderung des Entweichens von Ultrahochfrequenz-Energie einer Wellenlänge λ aus einer Unterbrechungsstelle einer Umhüllung oder Abschirmung aus leitendem Material.

Es ist allgemein üblich, bei Ultrahochfrequenzgeräten Umhüllungen oder Abschirmungen aus leitendem Material für diejenigen Teile vorzusehen, welche in unerwünschter Weise Ultrahochfrequenz-Energie ausstrahlen. Aus solchen Abschirmungen kann dann keine Energie entweichen, wenn die Umhüllung oder die Abschirmung aus leitendem Material keine Unterbrechung hat; wenn jedoch selbst nur sehr kleine Spalte an den aneinanderstoßenden Rändern auftreten, beispielsweise zwischen einem Abschirmgehäuse und seinem Deckel, entsteht eine Unterbrechungsstelle, über welche bei Ultrahochfrequenz, insbesondere bei Zentimeterwellen, Energie entweichen kann. Weiter ist es in manchen Fällen erforderlich, eine oder mehrere Öffnungen im Abschirmgehäuse anzubringen, durch welche ein oder mehrere Leiter hindurchragen. Diese Leiter können beispielsweise Zuleitungen zum Zuführen von Gleichstrom oder niederfrequentem Wechselstrom zu dem sich im Abschirmgehäuse befindenden Ultrahochfrequenzgerät sein, oder die Leiter können Achsen sein, um den Apparat im Abschirmgehäuse von außen einregeln zu können. In diesen Fällen wird bei Ultra-

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hochfrequenz auch ein unerwünschtes Entweichen von Energie durch diese Öffnungen auftreten.

Es ist bereits bekannt, die Umhüllung oder Abschirmung an der Unterbrechungsstelle derart fortzusetzen, daß ein Leitungspfad für die am Entweichen zu hindernde Hochfrequenz gebildet wird. Die Erfindung bezweckt, den Leitungspfad derart auszubilden, daß eine möglichst wirksame Hochfrequenzabdichtung erreicht wird. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß der Leitungspfad in der Entweichungsrichtung zunächst eine offene A/4-Leitung bildet, an deren Ende ein Abzweig in Form einer geschlossenen A/4-Leitung vorgesehen ist, wobei λ die Wellenlänge der Hochfrequenz bedeutet. Die Wirkungsweise dieser -erfindungsgemäßen Anordnung kann physikalisch so gedeutet werden, daß am Anfang der geschlossenen λ/4-Leitung der Widerstand »Unendlich« besteht, der durch das offene A/4-Leitungsstück zu der Unterbrechungsstelle als Kurzschluß transformiert wird, so daß für die Ultrahochfrequenz die Unterbrechungsstelle praktisch als nicht vorhanden erscheint. Offene und geschlossene /l/4-Leitungen gehören, für sich allein betrachtet, bereits dem Stand der Technik an. So war für den Übergang von einer symmetrischen auf eine koaxiale Leitung die geschlossene A/4-Leitung bereits als ein Mittel bekannt, um zu verhindern, daß Hochfrequenz auf den Außenmantel der konzentrischen Leitung gelangt. Nicht bekannt war es dagegen, eine geschlossene ο Λ./4-Leitung in Verbindung m it einer offenen A/4-Leitung zum ultrahochfrequenzdichten Abschluß einer Unterbrechungsstelle einer Umhüllung oder einer Abschirmung aus leitendem Material zu benutzen.

Wenn es sich um die Aufgabe handelte, einen zwischen aneinanderstoßenden Bauelementen, z. B. zwischen einem Gehäuse und einem Deckel, auftretenden Spalt abzudichten, war bisher versucht worden, den galvanischen Kontakt zwischen diesen Teilen besonders sorgfältig auszubilden. Sollte eine zur Herausführung einer Gleichstrom- oder Niederfrequenzleitung notwendige Öffnung im Gehäuse hochfrequenzmäßig abgedichtet werden, so wurde als Herausführung eine konzentrische Leitung gewählt, die für die Hochfrequenz entweder eine Kurzschlußkapazität darstellte oder gegen die hochfrequente Betriebswelle verstimmt war.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist mit 3 ein Teil einer Abschirmung aus leitendem Material bezeichnet. Diese Abschirmung weist eine Öffnung 4 auf, durch welche ein Leiter 5 hindurchragt, der dazu dient, Gleichstrom oder niederfrequenten Wechselstrom Teilen des in der Abschirmung 3 eingeschlossenen Gerätes zuzuführen. Hierbei ist angenommen, daß dieses Gerät auf der linken Seite der Abschirmung liegt. Bei einer solchen Anordnung kann Hochfrequenz-Energie über die Unterbrechungsstelle, d. h. Öffnung 4, in der Abschirmung entweichen. Um nun dieses Entweichen von Energie zu verringern oder ganz zu verhindern, ist ein den Leiter 5 umgebender rohrförmiger Leiter 6 vorgesehen, der an einem Ende in der Nähe der Öffnung 4 mit der Abschirmung 3 verbunden ist. Die Leitung 5 ist innerhalb des rohrförmigen Leiters 6 von zwei weiteren rohrförmigen Leitern 7 und 8 umgeben, welche je an einem Ende geschlossen und hier mit der Leitung 5 verbunden sind. Der Zwischenraum zwischen dem rohrförmigen Leiter 6 und den rohrförmigen Leitern 7, 8 und der Zwischenraum zwischen dem letzteren und der Leitung 5 kann, falls gewünscht, mit geeignetem Isoliermaterial gefüllt sein, obwohl dies nicht wesentlich ist, da ein Luftzwischenraum zwischen diesen Teilen genügt. Die effektive Länge jedes der rohrförmigen Leiter 7, 8 ist derart, daß sie bei der Frequenz der zum Entweichen neigenden Hochfrequenz-Energie eine A/4-Resonanz ergibt, wobei die Baulängen dieser Leiter natürlich von dem dielektrischen Medium zwischen den Leitern und der Leitung 5 abhängen. Die Länge des rohrförmigen Leiters 6 ist so groß gewählt, daß sie die beiden von den rohrförmigen Leitern 7, 8 gebildeten A/4-Töpfe umhüllt.

Der sich durch diese konstruktive Ausbildung ergebende Leitungspfad für die Ultrahochfrequenz bildet zwischen den rohrförmigen Leitern 6 und 7 zunächst eine offene λ/4-Leitung, an deren Ende ein Abzweig durch den rohrförmigen Leiter 8 in Form einer geschlossenen A/4-Leitung vorgesehen ist. Durch den I/4 langen rohrförmigen Leiter 8 wird bewirkt, daß an dem offenen Ende dieses Leiters der Widerstand »Unendlich« auftritt, der an die Eintrittsstelle des rohrförmigen Leiters 6 als Widerstand »Null« transformiert wird. Dadurch wird das Eindringen von Ultrahochfrequenz in den Leitungspfad aus den rohrförmigen Leitern 7 und 6 praktisch verhindert.

Durch die Ausbildung des Teiles 7, ebenfalls als geschlossene A/4-Leitung, tritt noch eine Unterstützung der Sperrwirkung insofern ein, als die Energie, die in den Leitungspfad hineinfließen möchte, verringert wird.

Für die Wirkungsweise ist es unwesentlich, daß die rohrförmigen Leiter 7 und 8 mit der Leitung 5 verbunden sind. Wie die Fig. 2 zeigt, kann die geschlossene /l/4-Leitung genausogut Bestandteil des rohrförmigen Leiters 6 sein, und die offene A/4-Leitung kann unmittelbar am Leiter 5 entlanglaufen. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 2 ist genau die gleiche wie die der Anordnung gemäß Fig. 1, wobei noch bemerkt werden soll, daß das Vorhandensein der Leitung 5 auf die Sperrwirkung keinen Einfluß hat.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, welche der in Fig. 1 dargestellten ähnlich ist und für durch die Abschirmung 3 hindurchragende Achsen oder Wellen angewandt wird, wobei die Achsen bzw. Wellen die Aufgabe haben, einen innerhalb der Abschirmung befindlichen Apparat einzustellen. Die Achsen oder Wellen ragen hier durch die Öffnung 4 in der Abschirmung 3, wobei eine Achse 9 konzentrisch in der Öffnung angeordnet ist, während die andere rohrförmige Achse oder Hohlwelle 10 die Achse 9 konzentrisch umgibt. Solche Achsen können beispielsweise für die Grob- und Feineinstellung eines Hohlresonators verwendet werden. Um das Entweichen von Hochfrequenz-Energie zwischen der Achse 9 und der Hohlwelle 10 und der Öffnung 4 zu verhindern, sind rohrförmige Leiter 11, 12, 13 an der Achse 9 und

rohrförmige Leiter 14, 15, 16 an der Achse 10 befestigt, wobei diese Leiter den an Hand der Fig. 1 beschriebenen Leitern 7, 8 ähnlich sind. Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist analog der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

In Fig. 4 ist die Anwendung der Erfindung auf ein im Grundriß kreisförmiges .Metall-Abschirmgehäuse dargestellt. Bei solchen Formen von Abschirmgehäusen ist es erforderlich, den Deckel abnehmbar anzubringen, um einen Zugang zu dem sich im Gehäuse befindlichen Gerät zu ermöglichen. Falls es möglich wäre, Gehäusedeckel und Gehäuseunterteil vollkommen passend auszuführen, könnte keine Energie entweichen. Ein solches Passen ist jedoch praktisch nicht ausführbar, und es entsteht daher infolge der Unterbrechung der Abschirmung zwischen Deckel und Bodenteil des Gehäuses infolge der kleinen Spalte, welche unvermeidlich wegen des unvollkommenen Passens auftreten, eine Unterbrechungsstelle, so daß Hochfrequenz-Energie entweichen kann. Um bei dieser Ausführung das Entweichen von Energie zu verringern oder zu beseitigen, während der Deckel L leicht abnehmbar bleibt, ist dieser so ausgeführt, daß er zwischen zwei parallel zu ihm verlaufende Leisten T₁, r_z ragt, welche am Boden B des Gehäuses angelötet sind. Die Flächen des Deckels und der Leisten T₁, r₂ überlappen sich derart, daß die Entfernungen von α nach b, b nach c und δ nach d gleich einem Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz des im Abschirmgehäuse enthaltenen Hochfrequenzgerätes sind. Der Leitungsabschnitt von δ nach c, dessen effektive Länge A/4 beträgt, ist am unteren Ende kurzgeschlossen.

Das in Fig. 4 dargestellte Prinzip kann in der in Fig. 5 und 6 dargestellten Weise erweitert werden, um das Entweichen von Energie noch wirksamer zu verringern. In Fig. 5 sind noch weitere kurzgeschlossene 1/4-Abschnitte vorgesehen, vor und hinter denen sich wie bei Fig. 4 offene A/4-Abschnitte befinden. Fig. ζ zeigt eine in mechanischer Hinsicht weniger unhandliche Ausführungsform, bei der kurzgeschlossene A/4-Abschnitte entlang der Deckelwandung übereinander angeordnet sind, welche mit einer gemeinsamen Umfassungsleiste zusammenwirken. Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei der Anordnung gemäß Fig. i, nur mit dem Unterschied, daß hier ein Sperrglied mehr verwendet ist.
Die Gesamthöhe eines Abschirmgehäuses und der mit ihm zusammenwirkenden Leisten kann, falls gewünscht, zweckmäßig dadurch verringert werden, daß man als Medium zwischen den sich überlappenden Flächen des Gehäuses und der Leisten ein festes Dielektrikum verwendet, welches eine große Dielektrizitätskonstante K besitzt, oder daß man die Kante des Gehäuses auf einem solchen dielektrischen Material aufruhen läßt. Der erforderliche A/4-Abschnitt

kann auf diese Weise im Verhältnis 77= verringert

werden. Bei Anwendung dieser Maßnahme auf das Abschirmgehäuse gemäß Fig. 4 wird der Raum zwischen den Punkten α und c mit einem geeigneten dielektrischen Material ausgefüllt, und die Entfernungen von α nach δ, δ nach c, und δ nach d werden entsprechend verringert, obwohl sie effektiv eine Viertelwellenlänge lang sind. Es kann aber auch der Raum zwischen δ und c mit einem festen dielektrischen Material ausgefüllt werden und die Kante des Deckels L dann auf dem Dielektrikum ruhen. Die Entfernungen von α nach δ und nach d sind in diesem Fall noch gleich einer Viertelwellenlänge mit Luft als Dielektrikum, aber der Abstand von δ nach c verringert sich entsprechend der Dielektrizitätskonstante des gewählten Materials, obwohl er effektiv noch eine Viertelwellenlänge beträgt.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Abschirmgehäuses dargestellt, bei welchem der Deckel auf dem Boden B des Gehäuses aufruht und zwischen zwei Leisten Y₁ und r₂ ragt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Leiste r₂, die sich vom Boden B aufwärts erstreckt, mit einer Verlängerung r₃ versehen, welche nach unten zwischen den Streifen r₂ und den Deckel L ragt. Bei dieser Ausführungsform ist wie in Fig. 4 ein einziger geschlossener A/4-Abschnitt mit einem davor- und einem dahinterliegenden offenen /l/4-Abschnitt vorhanden.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform für ein Abschirmgehäuse von kreisförmiger oder anderer geeigneter Gestalt dargestellt. Das Gehäuse weist zwei Teile 18, 19 auf, wobei der Rand der Teile 18 und 19, wie aus der Zeichnung ersichtlich, verstärkt ist. In der Zeichnung sind die Teile 18 und 19 an ihrem verstärkten Rand mit Abstand voneinander dargestellt, bei der praktischen Ausführung können jedoch diese benachbarten Flächen aneinanderstoßen. Um das Entweichen von Hochfrequenz-Energie über den durch die aneinanderstoßenden Flächen gebildeten Leitungspfad zu verringern oder zu verhindern, ist der Teil 18 in der Mitte seines Randes mit einer ringförmigen Rinne 20 versehen, welche sich um den Umfang des Teiles 18 erstreckt. Die Rinne 20 bildet einen geschlossenen Leitungsabschnitt mit der Länge A/4 der Betriebsfrequenz des im Abschirmgehäuse befindlichen Hochfrequenzgerätes, während die Länge des mit 21 bezeichneten offenen Leitungsabschnittes vor dem geschlossenen /l/4-Abschnitt 20 ebenfalls A/4 lang ist. Auf diese Weise wird das Austreten von Hochfrequenz aus dem abzuschirmenden Raum verhindert, weil durch die transformierende Wirkung der offenen A/4-Leitung 21 der Kurzschluß der geschlossenen A/4-Leitung 20 an die Eintrittsstelle der offenen Leitung 21 transformiert wird.

Fig. 9 zeigt eine Variante der in Fig. 8 dargestellten Ausführung. Hier sind die kurzgeschlossenen und offenen Leitungsabschnitte 20', 21' und 22' ähnlich, wie mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben, angeordnet, mit Ausnahme einer Änderung am Abschirmgehäuse, durch welche es möglich ist, daß der Rand des Teiles 18' über den Rand des Teiles 19' greift.

Obwohl bei den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen Leitungsabschnitte erwähnt sind, deren Länge A/4 beträgt, versteht es sich, daß die Erfindung sich nicht auf Leitungsabschnitte solcher Länge beschränkt, vielmehr können die Längen der Abschnitte gleich einem ungeraden Vielfachen von A/4 sein, da diese Längen die gleiche Wirkung zeigen

wie A/4-Längen, so daß bei der Frequenz der zum Entweichen strebenden Energie Resonanz herrscht.

Claims (8)

Patentansprüche: 5

1. Anordnung zur Verhinderung des Entweichens von Ultrahochfrequenz-Energie einer Wellenlänge A aus einer Unterbrechungsstelle einer Umhüllung oder Abschirmung aus leitendem Material, die an

ίο der Unterbrechungsstelle derart fortgesetzt ist, daß ein Leitungspfad für die am Entweichen zu hindernde Hochfrequenz-Energie gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungspfad in der Entweichungsrichtung zunächst eine offene A/4-Leitung bildet, an deren Ende ein Abzweig in Form einer geschlossenen A/4-Leitung vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 zur Anwendung bei einer Gehäusedurchführung, dadurch gekenn-

ao zeichnet, daß an der Durchführungsstelle der Abschirmung zur Bildung der A/4-Leitungen ein rohrförmiger Leiter (6) angebracht ist und daß mit der durch die Abschirmung ragenden Zuleitung (5) oder Welle ein oder mehrere weitere sie umgebende rohrförmige Leiter (7, 8) verbunden sind (Fig. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zuleitung oder die Welle (5) umgebenden Leiter (7, 8) mit dem an der Abschirmung (3) befestigten rohrförmigen Leiter (6) verbunden sind (Fig. 2).

4. Anordnung nach Anspruch 1 mit zwei konzentrischen, durch die Abschirmung hindurchragenden Wellen bzw. Hohlwellen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Wellen (9,10) mit einem oder mehreren an denselben angeschlossenen rohrförmigen Leitern (11 bis 16) versehen ist, wobei ein Teil der Leiter (11, 12, 13) mit der Welle (10) und die übrigen Leiter (14, 15, 16) mit dem an der Abschirmung befestigten Leiter (6) zusammenarbeiten (Fig. 3).

5. Anordnung nach Anspruch 1 zur Anwendung bei einem Abschirmgehäuse aus Metall mit abnehmbarem Deckel, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (L) auf seinem ganzen Umfang zwischen zwei parallel dazu verlaufende Leisten (r_lt r₂) greift, die mit der leitenden Grundplatte (B) des Gehäuses verbunden sind, wobei sich die Leisten (r_lt r₂) und der Rand des Deckels in solcher Weise überlappen, daß zwischen dem unteren Rand des Deckels (L) und der Grundplatte (B) ein Abstand von I/4 bleibt und die Überlappung ebenfalls A/4 beträgt (Fig. 4).

6. Anordnung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (B) mit mehr als zwei Leisten versehen ist, zwischen welche mit dem unteren Teil des Deckels (L) verbundene Leisten greifen, wobei die letzterwähnten Leisten parallel zum unteren Teil des Deckels verlaufen (Fig· 5).

7. Anordnung nach Anspruch 1 zur Anwendung bei einem Abschirmgehäuse aus Metall mit abnehmbarem Deckel, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel mit einer Mehrzahl von Leisten mit einer Breite von A/4 versehen ist, wobei diese Leisten übereinander angeordnet sind und von einer an der Bodenplatte (B) angeschlossenen Leiste umgeben sind, die alle am Deckel befestigten Leisten überdeckt (Fig, 6).

8. Anordnung nach Anspruch 1 und 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Deckels zwischen zwei mit der Grundplatte (B) verbundene Leisten zu liegen kommt, wobei jede Leiste eine Breite von A/4 hat und die äußere Leiste einen nach innen umgebogenen Rand besitzt, der sich zu ihrer ganzen Breite parallel erstreckt (Fig. 7).

9. Anordnung nach Anspruch 1 zur Anwendung bei einem zweiteiligen Abschirmgehäuse, dessen beide Teile (18,19) mit ihren Rändern aufeinanderzuliegen kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder jeder dieser Teile eine Stärke von A/2 haben und der Rand des einen Teiles (18) mit einer in der Mitte der Ränder angeordneten ringförmigen Rinne (20) versehen ist, deren Tiefe gleich A/4 ist (Fig. 8).

10. Anordnung nach Anspruch 1 zur Anwendung bei einem zweiteiligen Abschirmgehäuse, dessen beide Teile (18', 19') mit ihren Rändern aufeinanderzuliegen kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder jeder dieser Teile eine Stärke von A/4 haben und daß über den Rand des einen Teiles (19') ein entsprechender Fortsatz (23') des anderen Randes (18') greift, wobei der Übergriff des genannten Fortsatzes über den Außenrand des ersten Teiles (19') A/4 beträgt und am zuerst erwähnten Teil (18') eine Lücke (22') mit einer Länge von A/4 übrigbleibt, und daß am Rand des übergreifenden Teiles (18') eine Rinne (20') mit einer Tiefe von A/4 vorgesehen ist (Fig. 9).

100 In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 662148; britische Patentschrift Nr. 454361;

französische Patentschriften Nr. 805 440, 841 036, 854281; USA.-Patentschriften Nr. 2 030 178, 2 106 768, 128 234, 2 196 272, 2 201 326, 2 220 922; schweizerische Patentschriften Nr. 207 267, 214 062;

Vilbig, Fritz, »Lehrbuch der Hochfrequenztechnik«, 2. Auflage 1939, Leipzig, S. 579;

Zeitschrift für Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, Bd. 41, 1933, S. 11 bis 14;

Pohl, Physikbuch, Teil »Elektrizitätslehre«, 6. und 7. Auflage, S. 57;

»Funk«, 1938, H.

8, S. 204 und 205, H. 16, S. 434 und 449;

»Electrical Engineering«, Juli 1934, S. 1046, 1051 und 1052;

ENT, 1935, Bd. 12, H. 4, S. 107 bis 113.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 885 257, 887 959.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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