WO2012045520A1 - Coaxial waveguide with rf transmitter - Google Patents

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WO2012045520A1
WO2012045520A1 PCT/EP2011/064540 EP2011064540W WO2012045520A1 WO 2012045520 A1 WO2012045520 A1 WO 2012045520A1 EP 2011064540 W EP2011064540 W EP 2011064540W WO 2012045520 A1 WO2012045520 A1 WO 2012045520A1
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slot
transmitter
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Oliver Heid
Timothy Hughes
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H05H7/22—Details of linear accelerators, e.g. drift tubes
    • H05H2007/227—Details of linear accelerators, e.g. drift tubes power coupling, e.g. coupling loops

Definitions

  • the invention relates to a coaxial waveguide with an RF transmitter according to claim 1.
  • coaxial waveguides are known, which are coupled to an RF transmitter to couple RF power in the coaxial waveguide and exhaustivezulei- th.
  • the object of the invention is to enable an improved coupling of an RF transmitter in a coaxial waveguide.
  • the object of the invention is achieved by the coaxial Wellenlei ⁇ ter according to claim 1.
  • An advantage of the described coaxial waveguide is that the sleeve-shaped conductor of the coaxial Wellenlei ⁇ ters has a slot, and that the RF transmitter is provided for feeding a high frequency power in the slot.
  • the slot has two ge ⁇ genüberelled disposed side edges, and the RF transmitter is connected to the side edges for feeding the Hochfre ⁇ quenz soda. In this way a Siche ⁇ re and reliable coupling of RF power into the coaxial waveguide is possible.
  • the RF transmitter is covered by a shielding housing. This enables a reliable From ⁇ shielding of the RF transmitter.
  • a plurality of RF transmitters are seen ⁇ coupled with the slot for supplying the RF power. In this way, it is possible to couple a large high-frequency power distributed around the circumference of the waveguide in the waveguide.
  • the slot extends over the entire circumference of the waveguide, wherein the slot is preferably arranged perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide. In this way can be distributed around the circumference of the sleeve-shaped conductor high frequency power beispielswei ⁇ se be fed via multiple RF transmitter. This enables uniform coupling using several RF transmitters.
  • a plurality of slots are ver ⁇ divides provided around the circumference of the sleeve-shaped conductor, wherein for each slot at least one RF transmitter is provided, which is coupled to the respective slot to feed RF power into the waveguide.
  • the RF transmitter either individually or together shipping ⁇ hen with an Ab ⁇ shielding, for example in the form of a protective cage.
  • the invention allows the combination of the functions of the generation of RF energy and the transport of the RF energy to a consumer such as.
  • An RF cavity in a ge ⁇ common arrangement that is, the RF source and the RF Transport ⁇ device are in one and the same device integrated. This eliminates the complexity and cost of such a device reduce considerably.
  • the possibility gebo ⁇ th existing plants, for example. Accelerator with RF Kavitä- th equip retrofitted with this proposed arrangement.
  • 1 is a schematic representation of a waveguide with a coupling device
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a waveguide which is connected to an HF cavity
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a waveguide
  • FIG. 6 shows a schematic cross section perpendicular to FIG
  • FIG. 7 shows a longitudinal section along the longitudinal axis of the co ⁇ axial waveguide through the shield
  • Fig. 8 shows a cross section through a coupling device
  • Fig. 9 is a schematic representation of the parasitic
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a part ⁇ section of a coaxial waveguide 11.
  • a coupling device 13 for coupling RF power into the waveguide 11 is arranged ⁇ .
  • 2 shows a schematic cross-sectional view of the waveguide 11 with the coupling device 13.
  • the waveguide 11 has a central inner conductor 1, which is surrounded by a sleeve-shaped outer conductor 2. Between the central conductor 1 and the sleeve-shaped conductor 2, a filling 3 made of insulating material can be arranged.
  • the sleeve-shaped conductor 2 is in a first Ab ⁇ section 21 and a second section 23 is divided, which are separated via a slit 4 from each other. If no filling 3 is provided, then the slot 4 can be closed by a seal 27.
  • the sleeve-shaped conductor 2 has an inner side 19, which faces the central conductor 1 ⁇ . Furthermore, the sleeve-shaped conductor 2 has an outwardly directed outer side 17. On the outside 17 is the coupling device 13 for the RF power.
  • the coupling device 13 in the Darge ⁇ exemplary embodiment illustrated includes a plurality of RF transmitters 6, having the solid-state transistors 29, which are in direct contact with a slot-like flange 25 of the first portion 21 and second portion 23 of the managerial border wall is formed.
  • the solid-state transistors 29 are connected via leads 31 to a DC source, not shown here.
  • the hard ⁇ body transistors 29 When activated, the hard ⁇ body transistors 29 induce in the sleeve-like conductor 2 RF currents which extend along the waveguide 11 between the central conductor 1 and the sleeve-like conductor 2 ausbrei ⁇ th. Is desired propagation along the inside 19 of the tubular conductor 2 and the outside of the central conductor 1.
  • the protective cage 35 represents an isolation cavity.
  • a plurality of RF sensors 6 may be arranged with a plurality of solid-state transistors 29 in order to couple RF power into the waveguide 11.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the wave ⁇ conductor 11 with the coupling device 13 and an RF cavity 5, which is connected to the waveguide 11.
  • the RF cavity 5 is supplied via the waveguide 11 with high frequency ⁇ power.
  • the coaxial waveguide 11 is coupled to the cavity 5 by means of conventional means, for example a corresponding window.
  • the solid-state transistors 29 When the solid-state transistors 29 are activated, alternating electromagnetic fields are generated by the RF transmitters, which propagate along the sleeve-shaped waveguide 11. Due to the high frequency alternating currents occur merely in a relatively thin surface layers on the inside of the tubular conductor 2 and on the outer side of the center conductor ⁇ eral. 1
  • the induced alternating currents te along the êtsei- 19 of the waveguide 11 to spread is provided, which
  • Impedance of the RF path on the outside 17 of the waveguide 11 as high as possible. This is achieved by the specially designed shield 35 and the gap 4, which forms a high impedance at the resonant frequency of the waveguide 11, achieved.
  • the shielding housing 35 is electrically connected to the outer side 17 of the sleeve-shaped conductor 2. As shown in Fig. 3, bridges the metallic shield 35 the gap 4 in this case electrically and so represents a short circuit between the at ⁇ the wall portions 21, 23. Since which occur induced alternating ⁇ flows only in surface layers of the tubular conductor 2 While the inner region of the metallic sleeve-shaped conductor 2 is essentially free of flow and field, the short circuit generated by means of the shielding 35 influences only the alternating current propagating along the outer side 17.
  • the shield 35 is formed resonantly.
  • the waveguide properties of the coupling-in device 13 are tuned so that the inside the shield 35 propagating alternating currents in the region of the gap 4 gives the highest possible impedance.
  • Fig. 5 shows a side view of another exemplary form of a horizontal waveguide 11.
  • ⁇ approximately form a plurality of separate coupling devices 13 for coupling of RF power are provided around the outer periphery of the waveguide 11.
  • the coupling devices 13 are connected to a control unit 500 in connection.
  • the control unit 500 controls the coupling devices in such a way that an electromagnetic field is set up in the waveguide 11 which propagates along a longitudinal direction of the Wel ⁇ lenleiters.
  • Fig. 6 shows a schematic Dar ⁇ position of a cross section through the coupling devices 13 and the waveguide 11.
  • Fig. 7 shows a longitudinal section through a Einkoppelvorrich ⁇ device 13, and a portion of the sleeve-shaped conductor 2.
  • the coupling device 13 is analogous to Einkoppelvor- device 13 of FIG. 3 constructed.
  • the peculiarity in this embodiment is that a plurality of slots 4 are pre ⁇ seen, which are distributed around the circumference of the waveguide 11.
  • Each slot 4 is associated with at least one Einkop ⁇ pelvorides 13 with at least one RF transmitter 6 with solid-state transistors 29.
  • a shield 35 is provided for each individual Einkop ⁇ pelvortechnisch 13 a shield 35 is provided.
  • the slots 4 of the coupling devices 13 are preferably arranged on a circular line perpendicular to the longitudinal extension of the Sleeve Shirt ⁇ senförmigen conductor.
  • the slots 4 may have different lengths and / or different widths. Further, the slits 4 may be arranged perpendicular to the longitudinal extension of the waveguide 11 Toggle also in a different orientation, play, laterally at ⁇ offset from a circular line, insbeson ⁇ particular. In addition, the slots 4 may be arranged with the longitudinal side parallel to the longitudinal axis of the waveguide 11, wherein preferably a plurality of slots are arranged parallel to each other ⁇ . Preferably, the slots are equally ab- stood distributed around the circumference of the sleeve-shaped conductor 2 to ⁇ ordered.
  • Fig. 8 shows a cross section along the line VI-VI of Fig. 7.
  • three RF transmitters 6 are arranged at a slot 4 in egg ⁇ nem shield 35th
  • Fig. 9 shows a schematic representation of the operating principle of the coupling device 13 with the representation of a parasitic current I flowing through the outer side 17 of the tubular conductor 2 and the inner sides of the Ablege ⁇ koruses 35th
  • the geometry and of the mate rials ⁇ of the shield case 35 of the parasitic current I is kept mög ⁇ lichst small.
  • the RF generation or RF conversion is integrated into the resonant structure.
  • the Umrich ⁇ ter is built into a structure that consists of the resonator as a first space, a second for the frequency of RF energy substantially completed space and a schlitzför ⁇ shaped connection 4 between the two rooms.
  • the first space is formed by the shield 35.
  • the second space is formed by the inside of the sleeve-shaped conductor 2 of the waveguide 11.
  • the HF current is injected into the slot edges 25 of the slot 4. Both spaces are out ⁇ forms that injected into the slot electromagnetic ⁇ diagram performance ver ⁇ branches mainly in the waveguide 11 which is formed for example as an RF resonator. It is thereby achieved that the edges of the slot in the sleeve-shaped conductor have a directional component perpendicular to the wall current of the desired resonance mode.
  • the impedance of the shielding housing 35 is, for example, at least ten times greater than the impedance of the waveguide at the resonant frequency of the RF transmitter for the RF frequency output by the RF transmitter.
  • no resonant frequency of the second space is close to the operating frequency of the RF resonator and possibly also not in the range from their harmonics.
  • the second space is formed by the shielding housing, ⁇ 35 and ⁇ are within the shield case 35 to the portions of the tubular conductor. 2
  • the Einspeisekanten of the slot close to a current line of nodes of the resonant modes or the Einspeisekanten of the slot are substantially perpendicular to the wall-flow direction of the corresponding resonance ⁇ modes.
  • the power of the drive can take place such that the containing space is transparent to the electromagnetic by the generated current from the feed field, for example by a normal-conducting metal and a DC power supply ⁇ .

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Abstract

The invention relates to a coaxial waveguide with a central guide and with a sleeve-type guide surrounding the central guide, wherein the sleeve-type guide has a slot, wherein an RF transmitter is provided for supplying radio frequency power into the slot.

Description

Beschreibung description
Koaxialer Wellenleiter mit HF-Sender Coaxial waveguide with RF transmitter
Die Erfindung betrifft einen koaxialen Wellenleiter mit einem HF-Sender gemäß Patentanspruch 1. The invention relates to a coaxial waveguide with an RF transmitter according to claim 1.
Im Stand der Technik sind koaxiale Wellenleiter bekannt, die mit einem HF-Sender gekoppelt sind, um Hochfrequenzleistung in den koaxialen Wellenleiter einzukoppeln und weiterzulei- ten. In the prior art coaxial waveguides are known, which are coupled to an RF transmitter to couple RF power in the coaxial waveguide and weiterzulei- th.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Einkopplung eines HF-Senders in einen koaxialen Wellenleiter zu ermöglichen. The object of the invention is to enable an improved coupling of an RF transmitter in a coaxial waveguide.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den koaxialen Wellenlei¬ ter gemäß Patentanspruch 1 gelöst. The object of the invention is achieved by the coaxial Wellenlei ¬ ter according to claim 1.
Vorteilhafte Aus führungs formen der Erfindung sind in den ab- hängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein Vorteil des beschriebenen koaxialen Wellenleiters besteht darin, dass der hülsenförmige Leiter des koaxialen Wellenlei¬ ters einen Schlitz aufweist, und dass der HF-Sender zur Ein- speisung einer Hochfrequenzleistung in den Schlitz vorgesehen ist . An advantage of the described coaxial waveguide is that the sleeve-shaped conductor of the coaxial Wellenlei ¬ ters has a slot, and that the RF transmitter is provided for feeding a high frequency power in the slot.
In einer weiteren Aus führungs form weist der Schlitz zwei ge¬ genüberliegend angeordnete Seitenkanten auf, und der HF- Sender ist an den Seitenkanten zur Einspeisung der Hochfre¬ quenzleistung angeschlossen. Auf diese Weise wird eine siche¬ re und zuverlässige Einkopplung der Hochfrequenzleistung in den koaxialen Wellenleiter ermöglicht. In einer weiteren Aus führungs form ist der HF-Sender von einem Abschirmgehäuse abgedeckt. Dadurch wird eine zuverlässige Ab¬ schirmung des HF-Senders ermöglicht. In einer weiteren Aus führungs form sind mehrere HF-Sender vor¬ gesehen, die mit dem Schlitz zur Einspeisung von HF-Leistung gekoppelt sind. Auf diese Weise ist es möglich, eine große Hochfrequenzleistung verteilt um den Umfang des Wellenleiters in den Wellenleiter einzukoppeln . In a further disclosed embodiment the slot has two ge ¬ genüberliegend disposed side edges, and the RF transmitter is connected to the side edges for feeding the Hochfre ¬ quenzleistung. In this way a Siche ¬ re and reliable coupling of RF power into the coaxial waveguide is possible. In another embodiment, the RF transmitter is covered by a shielding housing. This enables a reliable From ¬ shielding of the RF transmitter. In a further disclosed embodiment, a plurality of RF transmitters are seen ¬ coupled with the slot for supplying the RF power. In this way, it is possible to couple a large high-frequency power distributed around the circumference of the waveguide in the waveguide.
In einer weiteren Aus führungs form erstreckt sich der Schlitz über den gesamten Umfang des Wellenleiters, wobei der Schlitz vorzugsweise senkrecht zur Längsrichtung des Wellenleiters angeordnet ist. Auf diese Weise kann verteilt um den Umfang des hülsenförmigen Leiters Hochfrequenzleistung beispielswei¬ se über mehrere HF-Sender eingespeist werden. Damit wird eine gleichmäßige Einkopplung mithilfe mehrerer HF-Sender ermög- licht. In a further disclosed embodiment, the slot extends over the entire circumference of the waveguide, wherein the slot is preferably arranged perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide. In this way can be distributed around the circumference of the sleeve-shaped conductor high frequency power beispielswei ¬ se be fed via multiple RF transmitter. This enables uniform coupling using several RF transmitters.
In einer weiteren Aus führungs form sind mehrere Schlitze ver¬ teilt um den Umfang des hülsenförmigen Leiters vorgesehen, wobei für jeden Schlitz mindestens ein HF-Sender vorgesehen ist, der mit dem jeweiligen Schlitz gekoppelt ist, um HF- Leistung in den Wellenleiter einzuspeisen. Weiterhin sind die HF-Sender entweder einzeln oder miteinander mit einer Ab¬ schirmung, beispielsweise in Form eines Schutzkäfigs verse¬ hen. Das Ausbilden mehrerer Schlitze ermöglicht eine defi- nierte und vorteilhafte Einkopplung der Hochfrequenzleistung verteilt um den Umfang des Wellenleiters. In a further disclosed embodiment, a plurality of slots are ver ¬ divides provided around the circumference of the sleeve-shaped conductor, wherein for each slot at least one RF transmitter is provided, which is coupled to the respective slot to feed RF power into the waveguide. Furthermore, the RF transmitter, either individually or together shipping ¬ hen with an Ab ¬ shielding, for example in the form of a protective cage. The formation of a plurality of slots enables a defined and advantageous coupling of the high-frequency power distributed around the circumference of the waveguide.
In einer weiteren Aus führungs form ist der Wellenleiter an ei¬ ne Hochfrequenzkavität angeschlossen und leitet die über den Sender eingespeiste Hochfrequenzleistung an die Hochfrequenz¬ kavität . In another From the waveguide is connected to guide form ei ¬ ne Hochfrequenzkavität and directs the fed via the transmitter high-frequency power to the high frequency ¬ cavity.
Die Erfindung ermöglicht die Kombination der Funktionen der Erzeugung von RF Energie und des Transportes der RF Energie zu einem Verbraucher wie bspw. eine HF Kavität in einer ge¬ meinsamen Anordnung, d.h. die RF Quelle und die RF Transport¬ vorrichtung sind in ein und dasselbe Gerät integriert. Damit lassen sich Komplexität und Kosten einer solchen Einrichtung erheblich reduzieren. Zusätzlich wird die Möglichkeit gebo¬ ten, existierende Anlagen, bspw. Beschleuniger mit HF Kavitä- ten, mit der hier vorgeschlagenen Anordnung auch nachträglich auszustatten . The invention allows the combination of the functions of the generation of RF energy and the transport of the RF energy to a consumer such as. An RF cavity in a ge ¬ common arrangement, that is, the RF source and the RF Transport ¬ device are in one and the same device integrated. This eliminates the complexity and cost of such a device reduce considerably. In addition, the possibility gebo ¬ th, existing plants, for example. Accelerator with RF Kavitä- th equip retrofitted with this proposed arrangement.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher er¬ läutert. Es zeigen The invention is in more detail below with reference to FIGS ¬ he explained. Show it
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wellenleiters mit einer Einkoppelvorrichtung, 1 is a schematic representation of a waveguide with a coupling device,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Wellenleiter,  2 shows a cross section through the waveguide,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Einkoppelvorrichtung, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Wellenleiters, der an eine HF-Kavität angeschlossen ist, Fig. 5 eine weitere Aus führungs form eines Wellenleiters, Fig. 6 einen schematischen Querschnitt senkrecht zur 4 shows a schematic representation of a waveguide which is connected to an HF cavity, FIG. 5 shows a further embodiment of a waveguide, FIG. 6 shows a schematic cross section perpendicular to FIG
Längsachse des Wellenleiters der Figur 5, Fig. 7 einen Längsschnitt entlang der Längsachse des ko¬ axialen Wellenleiters durch das Abschirmgehäuse, Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Einkoppelvorrichtung, und 7 shows a longitudinal section along the longitudinal axis of the co ¬ axial waveguide through the shield, Fig. 8 shows a cross section through a coupling device, and
Fig. 9 eine schematische Darstellung des parasitären  Fig. 9 is a schematic representation of the parasitic
Stromflusses in der Einkopplungsvorrichtung . Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Teil¬ abschnitt eines koaxialen Wellenleiters 11. Um den äußeren Umfang des Wellenleiters 11 ist eine Einkoppelvorrichtung 13 zur Einkopplung von HF-Leistung in den Wellenleiter 11 ange¬ ordnet. Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstel- lung des Wellenleiters 11 mit der Einkoppelvorrichtung 13. Der Wellenleiter 11 weist einen zentralen inneren Leiter 1 auf, der von einem hülsenförmigen äußeren Leiter 2 umgeben ist. Zwischen dem zentralen Leiter 1 und dem hülsenförmigen Leiter 2 kann eine Füllung 3 aus Isolationsmaterial angeord- net sein. Current flow in the coupling device. Fig. 1 shows a schematic side view of a part ¬ section of a coaxial waveguide 11. To the outer circumference of the waveguide 11 is a coupling device 13 for coupling RF power into the waveguide 11 is arranged ¬ . 2 shows a schematic cross-sectional view of the waveguide 11 with the coupling device 13. The waveguide 11 has a central inner conductor 1, which is surrounded by a sleeve-shaped outer conductor 2. Between the central conductor 1 and the sleeve-shaped conductor 2, a filling 3 made of insulating material can be arranged.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil des hülsen- förmigen Leiters 2 des Wellenleiters 11 und Einkoppelvorrich- tung 13. Der hülsenförmige Leiter 2 ist in einen ersten Ab¬ schnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 23 unterteilt, die über einen Schlitz 4 voneinander getrennt sind. Sollte keine Füllung 3 vorgesehen sein, so kann der Schlitz 4 über eine Dichtung 27 verschlossen sein. Der hülsenförmige Leiter 2 weist eine Innenseite 19 auf, die dem zentralen Leiter 1 zu¬ gewandt ist. Weiterhin weist der hülsenförmige Leiter 2 eine nach außen gerichtete Außenseite 17 auf. An der Außenseite 17 befindet sich die Einkoppelvorrichtung 13 für die HF- Leistung. Die Einkoppelvorrichtung 13 umfasst in dem darge¬ stellten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von HF-Sendern 6, die Festkörper-Transistoren 29 aufweisen, die in direktem Kontakt mit einem schlitzartigen Flansch 25 stehen, der von dem ersten Abschnitt 21 und dem zweiten Abschnitt 23 der lei- tenden Wand gebildet ist. Die Festkörper-Transistoren 29 sind über Zuleitungen 31 mit einer hier nicht gezeigten Gleichstromquelle verbunden. Bei Aktivierung induzieren die Fest¬ körper-Transistoren 29 in dem hülsenförmigen Leiter 2 HF- Ströme, die sich entlang des Wellenleiters 11 zwischen dem zentralen Leiter 1 und dem hülsenförmigen Leiter 2 ausbrei¬ ten. Gewünscht ist eine Ausbreitung entlang der Innenseite 19 des hülsenförmigen Leiters 2 und der Außenseite des zentralen Leiters 1. Zusätzlich sind die Festkörper-Transistoren 29 und die Einkoppelstelle am Flansch 25 durch einen leitenden, vor- zugsweise metallischen Schutzkäfig 35, beispielsweise aus Kupfer, vor elektromagnetischer Strahlung von außen geschützt. Der Schutzkäfig 35 stellt eine Isolationskavität dar. Verteilt um den Schlitz 4 können mehrere HF-Sensoren 6 mit mehreren Festkörper-Transistoren 29 angeordnet sein, um HF-Leistung in den Wellenleiter 11 einzukoppeln . 3 shows a longitudinal section through part of the sleeve-shaped conductor 2 of the waveguide 11 and coupling device. tung 13. The sleeve-shaped conductor 2 is in a first Ab ¬ section 21 and a second section 23 is divided, which are separated via a slit 4 from each other. If no filling 3 is provided, then the slot 4 can be closed by a seal 27. The sleeve-shaped conductor 2 has an inner side 19, which faces the central conductor 1 ¬ . Furthermore, the sleeve-shaped conductor 2 has an outwardly directed outer side 17. On the outside 17 is the coupling device 13 for the RF power. The coupling device 13 in the Darge ¬ exemplary embodiment illustrated includes a plurality of RF transmitters 6, having the solid-state transistors 29, which are in direct contact with a slot-like flange 25 of the first portion 21 and second portion 23 of the managerial border wall is formed. The solid-state transistors 29 are connected via leads 31 to a DC source, not shown here. When activated, the hard ¬ body transistors 29 induce in the sleeve-like conductor 2 RF currents which extend along the waveguide 11 between the central conductor 1 and the sleeve-like conductor 2 ausbrei ¬ th. Is desired propagation along the inside 19 of the tubular conductor 2 and the outside of the central conductor 1. In addition, the solid-state transistors 29 and the coupling point to the flange 25 by a conductive, preferably metallic protective cage 35, for example made of copper, protected from external electromagnetic radiation. The protective cage 35 represents an isolation cavity. Distributed around the slot 4, a plurality of RF sensors 6 may be arranged with a plurality of solid-state transistors 29 in order to couple RF power into the waveguide 11.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung den Wellen¬ leiter 11 mit der Einkoppelvorrichtung 13 und einer HF- Kavität 5, die an den Wellenleiter 11 angeschlossen ist. Die HF-Kavität 5 wird über den Wellenleiter 11 mit Hochfrequenz¬ leistung versorgt. Der koaxiale Wellenleiter 11 ist mit Hilfe konventioneller Mittel, bspw. ein entsprechendes Fenster, an die Kavität 5 gekoppelt. Bei der Aktivierung der Festkörper-Transistoren 29 werden von den HF-Sendern elektromagnetische Wechselfelder erzeugt, die sich entlang des hülsenförmigen Wellenleiters 11 ausbreiten. Aufgrund der hohen Frequenz treten die Wechselströme dabei lediglich in relativ dünnen Randschichten auf der Innenseite des hülsenförmigen Leiters 2 und auf der Außenseite des zent¬ ralen Leiters 1 auf. Um zu erreichen, dass so viel wie mög¬ lich der induzierten Wechselströme sich entlang der Innensei- te 19 des Wellenleiters 11 ausbreiten, ist vorgesehen, dieFig. 4 shows a schematic representation of the wave ¬ conductor 11 with the coupling device 13 and an RF cavity 5, which is connected to the waveguide 11. The RF cavity 5 is supplied via the waveguide 11 with high frequency ¬ power. The coaxial waveguide 11 is coupled to the cavity 5 by means of conventional means, for example a corresponding window. When the solid-state transistors 29 are activated, alternating electromagnetic fields are generated by the RF transmitters, which propagate along the sleeve-shaped waveguide 11. Due to the high frequency alternating currents occur merely in a relatively thin surface layers on the inside of the tubular conductor 2 and on the outer side of the center conductor ¬ eral. 1 In order to ensure that as much as mög ¬ Lich the induced alternating currents te along the Innensei- 19 of the waveguide 11 to spread, is provided, which
Impedanz des RF-Pfads an der Außenseite 17 des Wellenleiters 11 möglichst hoch auszubilden. Dies wird durch die speziell ausgebildete Abschirmung 35 sowie den Spalt 4 erreicht, der eine hohe Impedanz bei der Resonanzfrequenz des Wellenleiters 11 bildet, erreicht. Impedance of the RF path on the outside 17 of the waveguide 11 as high as possible. This is achieved by the specially designed shield 35 and the gap 4, which forms a high impedance at the resonant frequency of the waveguide 11, achieved.
Um eine Ausbreitung der HF-Ströme entlang der Außenseite 17 des hülsenförmigen Leiters 2 zu unterbinden, ist das Abschirmgehäuse 35 elektrisch mit der Außenseite 17 des hülsen- förmigen Leiters 2 verbunden. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, überbrückt die metallische Abschirmung 35 den Spalt 4 dabei elektrisch und stellt so einen Kurzschluss zwischen den bei¬ den Wandabschnitten 21, 23 dar. Da die induzierten Wechsel¬ ströme nur in Randschichten des hülsenförmigen Leiters 2 auf- treten, während der Innenbereich des metallischen hülsenför- migen Leiters 2 im Wesentlichen ström- und feldfrei ist, wird durch den mittels der Abschirmung 35 erzeugten Kurzschluss lediglich der sich entlang der Außenseite 17 ausbreitende Wechselstrom beeinflusst. So breiten sich die an der Außen- seite 17 des hülsenförmigen Leiters 2 induzierten Ströme ent¬ lang der Innenseite der Abschirmung aus, während die Außen¬ seite 17 des hülsenförmigen Leiters 2 außerhalb der Abschir¬ mung 35 praktisch ström- bzw. spannungslos ist. Um die Ein- kopplung der HF-Ströme in das Innere des Wellenleiters 11 zu optimieren, ist die Abschirmung 35 resonant ausgebildet. In order to prevent propagation of the HF currents along the outer side 17 of the sleeve-shaped conductor 2, the shielding housing 35 is electrically connected to the outer side 17 of the sleeve-shaped conductor 2. As shown in Fig. 3, bridges the metallic shield 35 the gap 4 in this case electrically and so represents a short circuit between the at ¬ the wall portions 21, 23. Since which occur induced alternating ¬ flows only in surface layers of the tubular conductor 2 While the inner region of the metallic sleeve-shaped conductor 2 is essentially free of flow and field, the short circuit generated by means of the shielding 35 influences only the alternating current propagating along the outer side 17. To propagate the induced at the outer side 17 of the sleeve-like conductor 2 while the outer streams ¬ page 17 of the sleeve-like conductor 2 outside the Abschir ¬ mung 35 is ent ¬ long the inside of the shield practically current- or voltage. In order to optimize the coupling of the HF currents into the interior of the waveguide 11, the shield 35 is formed resonantly.
Hierzu sind die Wellenleitungseigenschaften der Einkopplungs- vorrichtung 13 so abgestimmt, dass sich für die im Inneren der Abschirmung 35 ausbreitenden Wechselströme im Bereich des Spalts 4 eine möglichst hohe Impedanz ergibt. For this purpose, the waveguide properties of the coupling-in device 13 are tuned so that the inside the shield 35 propagating alternating currents in the region of the gap 4 gives the highest possible impedance.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungs- form eines horizontalen Wellenleiters 11. In dieser Ausfüh¬ rungsform sind um den äußeren Umfang des Wellenleiters 11 mehrere getrennte Einkoppelvorrichtungen 13 zur Einkopplung von HF-Leistung vorgesehen. Die Einkoppelvorrichtungen 13 stehen mit einer Steuereinheit 500 in Verbindung. Die Steuer- einheit 500 steuert die Einkoppelvorrichtungen in der Weise an, dass ein elektromagnetisches Feld in dem Wellenleiter 11 aufgebaut wird, das sich entlang einer Längsrichtung des Wel¬ lenleiters 11 ausbreitet. Fig. 6 zeigt eine schematische Dar¬ stellung eines Querschnitts durch die Einkoppelvorrichtungen 13 und den Wellenleiter 11. Fig. 5 shows a side view of another exemplary form of a horizontal waveguide 11. In this exporting ¬ approximately form a plurality of separate coupling devices 13 for coupling of RF power are provided around the outer periphery of the waveguide 11. The coupling devices 13 are connected to a control unit 500 in connection. The control unit 500 controls the coupling devices in such a way that an electromagnetic field is set up in the waveguide 11 which propagates along a longitudinal direction of the Wel ¬ lenleiters. 11 Fig. 6 shows a schematic Dar ¬ position of a cross section through the coupling devices 13 and the waveguide 11.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine Einkoppelvorrich¬ tung 13, und einen Teilabschnitt des hülsenförmigen Leiters 2. Die Einkoppelvorrichtung 13 ist analog zur Einkoppelvor- richtung 13 der Fig. 3 aufgebaut. Die Besonderheit in dieser Ausbildungsform besteht darin, dass mehrere Schlitze 4 vorge¬ sehen sind, die um den Umfang des Wellenleiters 11 verteilt angeordnet sind. Jedem Schlitz 4 ist mindestens eine Einkop¬ pelvorrichtung 13 mit wenigstens einem HF-Sender 6 mit Fest- körper-Transistoren 29 zugeordnet. Für jede einzelne Einkop¬ pelvorrichtung 13 ist eine Abschirmung 35 vorgesehen. Die Schlitze 4 der Einkoppelvorrichtungen 13 sind vorzugsweise auf einer Kreislinie senkrecht zur Längserstreckung des hül¬ senförmigen Leiters 2 angeordnet. Abhängig von der gewählten Aus führungs form können die Schlitze 4 unterschiedlich lang und/oder unterschiedlich breit ausgebildet sein. Weiterhin können die Schlitze 4 auch in einer anderen Ausrichtung, bei¬ spielsweise seitlich versetzt zu einer Kreislinie, insbeson¬ dere senkrecht zur Längserstreckung des Wellenleiters 11 an- geordnet sein. Zudem können die Schlitze 4 mit der Längsseite parallel zur Längsachse des Wellenleiters 11 angeordnet sein, wobei vorzugsweise mehrere Schlitze parallel zueinander ange¬ ordnet sind. Vorzugsweise sind die Schlitze mit gleichem Ab- stand verteilt um den Umfang des hülsenförmigen Leiters 2 an¬ geordnet . Fig. 7 shows a longitudinal section through a Einkoppelvorrich ¬ device 13, and a portion of the sleeve-shaped conductor 2. The coupling device 13 is analogous to Einkoppelvor- device 13 of FIG. 3 constructed. The peculiarity in this embodiment is that a plurality of slots 4 are pre ¬ seen, which are distributed around the circumference of the waveguide 11. Each slot 4 is associated with at least one Einkop ¬ pelvorrichtung 13 with at least one RF transmitter 6 with solid-state transistors 29. For each individual Einkop ¬ pelvorrichtung 13 a shield 35 is provided. The slots 4 of the coupling devices 13 are preferably arranged on a circular line perpendicular to the longitudinal extension of the Sleeve Shirt ¬ senförmigen conductor. 2 Depending on the selected embodiment, the slots 4 may have different lengths and / or different widths. Further, the slits 4 may be arranged perpendicular to the longitudinal extension of the waveguide 11 Toggle also in a different orientation, play, laterally at ¬ offset from a circular line, insbeson ¬ particular. In addition, the slots 4 may be arranged with the longitudinal side parallel to the longitudinal axis of the waveguide 11, wherein preferably a plurality of slots are arranged parallel to each other ¬ . Preferably, the slots are equally ab- stood distributed around the circumference of the sleeve-shaped conductor 2 to ¬ ordered.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig. 7. In Fig. 8 sind drei HF-Sender 6 an einem Schlitz 4 in ei¬ nem Abschirmgehäuse 35 angeordnet. Fig. 8 shows a cross section along the line VI-VI of Fig. 7. In Fig. 8, three RF transmitters 6 are arranged at a slot 4 in egg ¬ nem shield 35th
Fig. 9 zeigt in einer schematischen Darstellung das Funktionsprinzip der Einkoppelvorrichtung 13 mit der Darstellung eines parasitären Stroms I, der über die Außenseite 17 des hülsenförmigen Leiters 2 und die Innenseiten des Abschirmge¬ häuses 35 fließt. Durch die Wahl der Geometrie und des Mate¬ rials des Abschirmgehäuses 35 ist der parasitäre Strom I mög¬ lichst klein gehalten. Fig. 9 shows a schematic representation of the operating principle of the coupling device 13 with the representation of a parasitic current I flowing through the outer side 17 of the tubular conductor 2 and the inner sides of the Abschirmge ¬ häuses 35th By selection of the geometry and of the mate rials ¬ of the shield case 35 of the parasitic current I is kept mög ¬ lichst small.
Bei der vorliegenden Anordnung ist die HF-Erzeugung bzw. HF- Umrichtung in die resonante Struktur integriert. Der Umrich¬ ter ist in eine Struktur eingebaut, die aus dem Resonator als ersten Raum, einem zweiten für die Frequenz der HF-Energie im Wesentlichen abgeschlossenen Raum und einer z.B. schlitzför¬ migen Verbindung 4 zwischen beiden Räumen besteht. Der erste Raum wird durch die Abschirmung 35 gebildet. Der zweite Raum wird durch das Innere des hülsenförmigen Leiters 2 des Wellenleiters 11 gebildet. Der HF-Strom wird in die Schlitzkan- ten 25 des Schlitzes 4 injiziert. Beide Räume sind so ausge¬ bildet, dass sich die in den Schlitz injizierte elektromagne¬ tische Leistung hauptsächlich in den Wellenleiter 11 ver¬ zweigt, der beispielsweise als HF-Resonator ausgebildet ist. Es wird dadurch erreicht, dass die Kanten des Schlitzes im hülsenförmigen Leiter eine Richtungskomponente senkrecht zum Wandstrom des gewünschten Resonanzmodes besitzen. In the present arrangement, the RF generation or RF conversion is integrated into the resonant structure. The Umrich ¬ ter is built into a structure that consists of the resonator as a first space, a second for the frequency of RF energy substantially completed space and a schlitzför ¬ shaped connection 4 between the two rooms. The first space is formed by the shield 35. The second space is formed by the inside of the sleeve-shaped conductor 2 of the waveguide 11. The HF current is injected into the slot edges 25 of the slot 4. Both spaces are out ¬ forms that injected into the slot electromagnetic ¬ diagram performance ver ¬ branches mainly in the waveguide 11 which is formed for example as an RF resonator. It is thereby achieved that the edges of the slot in the sleeve-shaped conductor have a directional component perpendicular to the wall current of the desired resonance mode.
Die Impedanz des Abschirmgehäuses 35 ist für die vom HF- Sender abgegebene HF-Frequenz beispielsweise wenigstens zehn- mal größer als die Impedanz des Wellenleiters bei der Resonanzfrequenz des HF-Senders. Zudem liegt vorzugsweise keine Resonanzfrequenz des zweiten Raums nahe der Betriebsfrequenz des HF-Resonators und gegebenenfalls auch nicht im Bereich von deren Oberwellen. Der zweite Raum ist durch das Abschirm¬ gehäuse 35 und die innerhalb des Abschirmgehäuses 35 liegen¬ den Bereiche des hülsenförmigen Leiters 2 gebildet. The impedance of the shielding housing 35 is, for example, at least ten times greater than the impedance of the waveguide at the resonant frequency of the RF transmitter for the RF frequency output by the RF transmitter. In addition, preferably no resonant frequency of the second space is close to the operating frequency of the RF resonator and possibly also not in the range from their harmonics. The second space is formed by the shielding housing, ¬ 35 and ¬ are within the shield case 35 to the portions of the tubular conductor. 2
Weiterhin befinden sich vorzugsweise die Einspeisekanten des Schlitzes nahe an einer Stromknotenlinie des Resonanzmodes oder die Einspeisekanten des Schlitzes sind im Wesentlichen senkrecht zur Wandstromrichtung des entsprechenden Resonanz¬ modes. Die Speisung des Umrichters kann derart stattfinden, dass der umschließende Raum transparent gegen das durch das vom Speisestrom erzeugte elektromagnetische Feld ist, z.B. durch eine normal leitende Metallbox und eine Gleichstrom¬ speisung . Furthermore, there are preferably the Einspeisekanten of the slot close to a current line of nodes of the resonant modes or the Einspeisekanten of the slot are substantially perpendicular to the wall-flow direction of the corresponding resonance ¬ modes. The power of the drive can take place such that the containing space is transparent to the electromagnetic by the generated current from the feed field, for example by a normal-conducting metal and a DC power supply ¬.

Claims

Patentansprüche claims
1. Koaxialer Wellenleiter (11) mit einem zentralen Leiter (1) und mit einem hülsenförmigen Leiter (2), der den zent- ralen Leiter (1) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Leiter (2) einen Schlitz (4) aufweist und dass ein HF-Sender (6) zur Einspeisung einer Hochfrequenz¬ leistung in den Schlitz (4) vorgesehen ist. 1. Coaxial waveguide (11) with a central conductor (1) and with a sleeve-shaped conductor (2) surrounding the central conductor (1), characterized in that the sleeve-shaped conductor (2) has a slot (4) and that an RF transmitter (6) for supplying a high frequency ¬ power is provided in the slot (4).
2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (4) von zwei gegenüber liegend angeordne¬ ten Seitenkanten (25) des hülsenförmigen Leiters (2) be¬ grenzt ist, und dass der HF-Sender (6) an den Seitenkanten (25) zur Einspeisung einer Hochfrequenzleistung ange- schlössen ist. 2. waveguide according to claim 1, characterized in that the slot (4) of two oppositely arranged ¬ th side edges (25) of the sleeve-shaped conductor (2) be ¬ limits, and that the RF transmitter (6) at the side edges (25) is connected to the supply of a high-frequency power.
3. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Sender (6) von einem Abschirm¬ gehäuse (35) abgedeckt ist. 3. waveguide according to one of claims 1 or 2, characterized in that the RF transmitter (6) by a shield ¬ housing (35) is covered.
4. Wellenleiter nach 3, dadurch gekennzeichnet, dass meh¬ rere HF-Sender (6) vorgesehen sind, dass die mehreren HF- Sender (6) mit dem Schlitz (4) zur Einspeisung von HF- Leistung gekoppelt sind. 4. waveguide according to 3, characterized in that meh ¬ rere RF transmitter (6) are provided, that the plurality of RF transmitter (6) are coupled to the slot (4) for feeding RF power.
5. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz (4) um den gesamten Umfang des Wellenleiters (11) erstreckt. 5. waveguide according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slot (4) extends around the entire circumference of the waveguide (11).
6. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schlitze (4) verteilt um den Umfang des hülsenförmigen Leiters (2) vorgesehen sind, dass für jeden Schlitz ein HF-Sender (6) vorgesehen ist, der mit dem jeweiligen Schlitz (4) gekoppelt ist, um HF- Leistung in den Wellenleiter (11) einzuspeisen, und dass die HF-Sender (6) mit einer Abschirmung (35) versehen sind . 6. waveguide according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of slots (4) distributed around the circumference of the sleeve-shaped conductor (2) are provided, that for each slot an RF transmitter (6) is provided, with the respective slot (4) is coupled to feed RF power into the waveguide (11) and that the RF transmitters (6) are provided with a shield (35).
7. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (11) an eine HF- Kavität (5) angeschlossen ist. 7. waveguide according to one of claims 1 to 6, characterized in that the waveguide (11) to an RF cavity (5) is connected.
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