Vorrichtung zur weitgehenden Verhinderung des Entweichens von Hochfrequenzenergie aus einer Unterbrechung der Abschirmung eines Hochfrequenzapparates. Es ist allgemein üblich, bei Hoclifrequenz- apparaten Abschirmungen aus leitendem Ma terial für diejenigen Teile vorzusehen, welche dem unerwünschten Ausstrahlen von Hochfre- quenzenergie ausgesetzt sind.
Das Entweichen von Enei gie kann verhin dert werden, wenn die Fläche aus leitendem Material fortlaufend ist. Aber schon die Fu gen an aneinanderstossenden Rändern von zwei Teilen der Abschirmung, beispielsweise des Deckels eines Abschirmgehäuses und des Gehäuses selbst, bilden praktisch eine Un- dichtigkeit, welche es ermöglicht, dass bei Ultrahochfrequenz, insbesondere bei Zenti meterwellen, Energie entweicht. Weiter ist es in manchen Fällen erforderlich, eine oder mehrere Öffnungen in dem Abschirmgehäuse anzubringen, durch welche ein oder mehrere Leiter ragen.
Diese Leiter können beispiels weise Leitungen zum Zuführen von Gleich strom oder niederfrequentem Wechselstrom zu dem sich in dem Abschirnigehäuse befinden den Hoehfrequenzapparat enthalten, oder der oder die Leiter können eine oder mehrere Achsen enthalten, durch welche es möglich ist, den Apparat in dem Abschiringeliäuse von aussen mechanisch einzuregeln. In diesen Fäl len wird bei Ultrahochfrequenz auch eine un erwünschte Energieausstrahlung durch die Öffnung oder die Öffnungen stattfinden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur weitgehenden Verhinderung des Entwei- chens von Hochfrequenzenergie aus einer Un terbrechung der Abschirmung eines Hochfre- quenzapparates, wobei die an die Unterbre chung grenzenden Teile der Vorrichtung eine Undichtigkeitsbabn für die IIochfrequenz- energie bilden.
Dieselbe ist. erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, da.ss die Unterbre chung mit. einem abgezweigten Weg verbun den ist, der so dimensioniert und angeordnet ist, dass er eine Übertragungsleitung bildet, welche bei der Arbeitsfrequenz infolge von Resonanz eine. grosse Impedanz darstellt, die in Serie mit mindestens einem Teil der Un- dichtigkeitsbahn liegt, und wobei der genannte Teil der Undichtigkeitsbahn so dimensioniert ist, dass er ebenfalls eine Übertragungsleitung bildet, welche aber bei der Arbeitsfrequenz in folge von Resonanz eine kleine Impedanz dar stellt.
Die Abzweigungsbahn kann verschieden artige Formen aufweisen, jedoch ist die Ab zweigungsbahn zweckmässig bei der Arbeits frequenz eine Viertelwellenläge lang und an einem Ende kurzgeschlossen.
Falls gewünscht., kann die Undiehtigkeits- bahn vor der genannten Abzweigungsbahn zur Resonanz mit der zum Entweichen neigen den Energie gebracht sein, so dass sie am An fang der Undichtigkeitsbahn eine geringe Im pedanz darstellt. Dadurch wird die Energie, welche in die IUndichtigkeitsbahn fliessen kann, kleiner, als es sonst der Fall wäre. Auf der Zeichnung sind neun Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes därgestellt (Fig.1 bis 9).
Bei der Ausführiuigsform nach Fig.1 ist mit 3 .ein Teil einer Abschirmung aus leiten dem Material zum Umhüllen eines nicht dar gestellten Hochfrequenzapparates bezeichnet. Die Abschirmung weist eine Öffnung 4 auf, durch welche ein Leiter 5 ragt, der dazu dient, Gleichstrom oder niederfrequenten Wechsel strom Teilen des in der Abschirmung 3 ein geschlossenen Apparates zuzuführen. Hierbei ist angenommen, dass dieser Apparat auf der linken Seite der Abschirmung liegt.
Bei einer solchen Anordnung bemerkt man, dass Hoch frequenzenergie durch die Undichtigkeit ent weicht, die durch die Öffnung 4 in der Ab schirmung entsteht. Um dieses Entweichen von Energie weitgehend zu verhindern, ist eine leitende Schicht 6 vorgesehen, welche den Leiter 5 umgibt und welche an einem Ende in der Nähe der Öffnung 4 mit der Abschirmung 3 verbunden ist. Die Leitung 5 ist von zwei rohrförmigen Leitern 7, 8 umgeben, welche je an einem Ende geschlossen und an diesem Ende mit der Leitung 5 verbunden sind.
Die Leiter 6 und 7, 8, welche an die Öffnung 4 grenzen, bilden eine Undichtigkeitsbahn. Diese Bahn stellt eine Hochfrequenzleitung dar, deren Leiter 7, 8 in der Mitte aufgetrennt ist.
Die Leiter 5 und 7 bzw.. 5 und 8 bilden zwei Abzweigungswege von der Undiehtigkeits- bahn, welche ebenfalls Hochfrequenzleitungen darstellen. Der zwischen der Schicht 6 und den rohrförmigen Leitern 7, 8, und der Zwischenraum zwischen den letzteren und der Leitung 5 kann, falls gewünscht, mit geeignetem Isoliermaterial gefüllt sein, ob wohl dies nicht wesentlich ist,
da ein Luft- zwischenraum zwischen diesen Teilen genügt. Die Länge jedes der rohrförmigen Leiter 7, 8 ist derart, dass er bei der Arbeitsfrequenz eine Viertelwellenlänge-Resonanz ergibt, wobei die Baulängen dieser Leiter natürlich von dem dielektrischen Medium zwischen den Leitern und der Leitung 5 abhängen.
Die Länge der Schicht 6 ist genügend, -am beide rohrförmi- gen Leiter 7, 8 zu umhüllen, und, obwohl hier zwei rohrförmige Leiter verwendet sind, kann, falls gewünscht, auch nur ein einziger rohr- förmiger Leiter oder es können mehr als zwei rohrförmige Leiter verwendet werden, wobei die Länge der Schicht 6 dementsprechend ge eignet gewählt wird.
Aus Fig.l ist ersichtlich, dass keine di rekte Verbindung zwischen der Leitung 5 und der Abschirmung 3 vorhanden ist, so da.ss die Leitung 5 für Gleichstrom und niederfre quenten Wechselstrom von der Abschirmung isoliert ist. Dem Austreten von Hochfrequenz energie durch die Schicht 6 nach der Öffnung 4 wirkt der durch den Leiter 7 gebildete Ab zweigungsweg entgegen. Da die Länge des Leiters 7 derart ist, dass er sich bei der Ar beitsfrequenz in Resonanz befindet, und er an der Verbindungsstelle mit der Leitung 5 kurz geschlossen ist, ist seine Impedanz sehr gross (gemeint ist immer die Eingangsimpedanz).
Der Weg zwischen der Schicht 6 und dem Lei ter 7, welcher einen Teil der Undichtigkeits- bahn bildet, ist so dimensioniert, dass er bei der genannten Hochfrequenz sich als offene Viertelwellenlänge in Resonanz befindet. Da her ist seine Impedanz, betrachtet von dem linken Ende der Leitung 5, sehr klein und in Serie mit der erwähnten grossen Impedanz in bezug auf die zwischen den linken Enden von 5 und 6 wirksame Spannung E.
Wegen der grossen Impedanz wird der Strom klein, und wegen der kleinen Impedanz des ersten Teils der Undichtigkeitsbahn ist die an deren Ein gang wirksame Teilspannung auch klein, so dass die von der Undichtigkeitsbahn aufge nommene Leistung sehr klein ist.
Der Ener gie; welche schliesslich hinter der genannten grossen und kleinen Impedanz entweicht, tre ten wiederum zwei ähnliche Impedanzen ent gegen, wobei die eine derselben, nämlich der durch die Leitung 5 und den rohrförmigen Leiter 8 dargestellte Kreis, einen zweiten, eine grosse Impedanz aufweisenden Ab7weigungs- weg bildet. Der andere, nämlich der durch den rohrförmigen Leiter 8 lind die Schicht 6 gebildete Kreis, ist ein weiterer Teil der Un- dichtigkeitsbahn und besitzt eine geringe Im pedanz, so dass eine weitere Dämpfung der austretenden Hochfrequenzenergie erfolgt.
Falls es sich ergibt, dass zwei rohrförmige Lei ter 7, 8 mit der sie umgebenden Schicht 6 nicht genügen, um eine genügende Dämpfung zu erzeugen, könnet. weitere rohrförmige Lei ter verwendet werden, so dass jede gewünschte Dämpfung erreicht werden kann. Da auf diese Weise das Entweichen von Energie aus der Öffnung 4 wenigstens angenähert verhindert ist, ist auch das Fliessen eines Ilochfrequenz- stromes längs der Leitung 5 praktisch ver hindert.
Es ist natürlich unwesentlich, welches Ende jedes rohrförmigen Leiters mit der Leitung 5 verbunden ist, sowie ferner, ob die Schicht 6 und der oder die rohrförmigen Leiter sieh innerhalb der Abschirmung 3 befinden oder aus der Abschirmung 3 hervorragen. Weiter ist es nicht wesentlich, dass die rohrförmigen Leiter 7, 8 mit der Leitung 5 kurzgeschlossen sind, da, wie in Fig. 2 dargestellt., diese Leiter mit der Schicht 6 kurzgeschlossen sein können.
Die Wirkungsweise der in Fig.2 darge stellten Bauart ist ähnlich der an Hand der Fig.l beschriebenen, obwohl in diesem Falle die Stromkreise grosser Impedanz durch die rohrförmigen Leiter dargestellt sind, welche mit der Schicht 6 verbunden sind, und die Stromkreise geringer Impedanz durch die Lei tung 5 und die rohrförmigen Leiter 7, 8 dar gestellt sind.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform darge stellt, welche der in Fig. 1 dargestellten ähn lich ist und für Achsen verwendet wird, die durch die Abschirmung 3 hindurchragen, wo bei die Achsen dazu verwendet werden, einen sich innerhalb der Abschirmung befindenden Apparat mechanisch einzustellen. Die Wellen ragen hier durch die öffnung 4 in der Ab schirmung 3, wobei eine Achse, die durch 9 bezeichnet ist, konzentrisch mit Bezug auf die Öffnung angeordnet ist, während die andere rohrförmige Achse 10 die Achse 9 konzen trisch umgibt. Solche Achsen können beispiels weise für die Grob- und Feineinstellung eines Hohlraumresonators verwendet werden.
Um das Entweichen von Hochfrequenzenergie durch die Unterbrechung der Abschirmung 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 an Hand der Fig. 1 beschriebenen Lei tern 7, 8 ähnlich sind.
Die Wirkungsweise und die Ausbildung der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform ist. analog der Wirkungs weise der Ausführungsform gemäss Fig.1. In Fig.4 ist eine Ausführungsform der Erfindung bei einem im Querschnitt kreisfÖr- migen Metallabschirmungsgehäuse dargestellt.
Bei solchen Formen von Abschirmungsgehäu- sen ist es erforderlich, dass der Deckel des Ge häuses abnehmbar angebracht ist., um einen Zugang zu dem sieh in dein G=ehäuse befinden den Apparat zu ermöglichen. Falls es möglich wäre, den Deckel des Gehäuses auf den Bo denteil des Gehäuses vollkommen passend aus zuführen, könnte keine Energie entweichen. Ein solches Passen ist. jedoch praktisch nicht ausführbar, und daher entsteht infolge der durch die Fuge zwischen dem Deckel und dem Bodenteil des Gehäuses gebildeten Unterbre- ehung der Abschirmung eine Undichtigkeit, durch die Hochfrequenzenergie entweicht.
Um dieses Entweichen zu verhindern, ist im Falle von Fig.4 der Deckel L so ausgebildet., dass er zwischen die koaxialen, grossflächigen Lei ter -r1, r. ragt, welche an dem Boden<I>B</I> des Gehäuses angelötet sind. Der Deckel und die Leiter r., r2 überlappen sich derart, dass die Entfernungen von a nach<I>b, b</I> nach c und b nach d ein Viertel einer Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des in dein Abschirmung' s- gehäuse enthaltenen Hochfrequenzapparates betragen.
Die Undichtigkeitsbahn ist in dieser Figur<I>a b, b d</I> und der Abzweigungsweg der Weg b c. Letzterer ist wieder eine Viertel wellenlänge lang und am untern Ende kurz geschlossen. Er stellt daher vom Punkt b aus betrachtet eine grosse Impedanz dar, so dass diese Impedanz in bezug auf die bei b auftre tende Spannung E mit der Impedanz des Un- diehtigkeitsweges von b nach d (welcher von b betrachtet eine kleine Impedanz darstellt), in Serie geschaltet ist.
Infolgedessen ist die längs des Weges zwischen b und d ent-vdei- chende Hochfrequenzenergie sehr klein. Durch die Fläche a-b, welche den untern Rand des Deckels L überlappt, erstreckt sich ein Teil der Undichtigkeitsbahn vor dem genannten Abzweiguugsweg. Dieser Teil der Undichtig- keitsbahn besitzt die Länge eines Viertels einer Wellenlänge, so dass er am Anfang der Undichtigkeitsbahn, das heisst bei a, eine kleine Impedanz darstellt,
wodurch die Ener gie, welche in die genannte Undichtigkeits- bahn fliessen kann, kleiner ist, als dieses sonst der Fall wäre. Um das Entweichen von Energie noch wirksamer zu verhindern, sind bei der Aus- führungsform nach Fig.5 noch weitere Ab zweigungswege von Viertelwellenlänge vorge sehen, und die Undichtigkeitsbahn verläuft vor -und hinter diesen zusätzlichen Abzwei- gungswegen wie bei der Ausführungsform ge mäss Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine in mechanischer Hinsicht weniger unhandliche Ausführungs form. Mehrere Abzweigüngswege von Viertel wellenlänge sind längs der Wandung des Dek- kels in Serie angeordnet und wirken mit einer gemeinsamen Umfassungsleiste zusammen. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch die Undichtigkeitswege geringer Impedanz vor den Abzweigungswegen nicht verwendet, und die Wirkung ist ähnlich der an Hand der Fig.1 beschriebenen.
Die Gesamthöhe eines Abschirmungsgehäu- ses und der mit ihm zusammenwirkenden grossflächigen Leiter kann zweckmässig da durch verringert werden, dass man als Me dium zwischen den sich überlappenden Teilen ein festes dielektrisches Material anbringt, welches eine grosse Dielektrizitätskonstante K besitzt, oder die Kante des Gehäuses kann auf einem solchen dielektrischen Material auf ruhen.
Eine Viertelwellenlänge wird auf diese Weise im Verhältnis von verringert, wobei es sich natürlich immer
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um ein Viertel der längs der Leiter gemessenen Wellenlänge handelt und nicht um die der Betriebsfre quenz entsprechenden Wellenlänge im freien Raum.
Bei Anwendung dieser Massnahme auf das Abschirmungsgehäuse gemäss Fig. 4 wird der Raum zwischen den Punkten a und c mit einem geeigneten dielektrischen Material aus gefüllt und die Entfernungen von a nach<I>b,</I> b nach c und b nach d entsprechend verrin gert, bleiben aber gleich einer Viertehvellen- länge. Es kann aber auch nur der Raum zwi schen b und c finit einem festen dielektrischen Material ausgefüllt werden,
und die Kante des Deckels L kann dann auf dem Dielekt.ri- kum ruhen. Die Entfernungen von a nach b und<I>b</I> nach<I>d</I> sind in diesem Fall noch gleich einem Viertel einer Wellenlänge mit Luft als Dielektrikum, aber der Abstand von b nach c verringert sich entsprechend Quadratwurzel aus der Dielektrizitätskonstante des gewählten Materials, obwohl er noch eine Viertelwellen länge darstellt. In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,
bei welcher der Deckel L auf dem Boden i3 des Gehäuses aufruht und zwischen zwei grossflächige Leiter j"" r, ragt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Leiter r., der sieh von dem Boden L aufwärts erstreckt., mit einer Verlängerung r, versehen, welche nach unten zwischen den Leiter r.. und den Deckel L ragt. Bei dieser Ausführungsform ist wie in Fig. 4 ein einziger Abzweigungsweg mit einer Undichtigkeitsbahn vor und nach dem Abzweigimgsweg vorhanden.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform für ein dosenföriiiiges Abschirmgehäuse von ziun Beispiel kreisförmigem Querschnitt dar gestellt. Das Gehäuse weist zwei Teile 18, 19 auf, wobei der Rand der Teile 18, 19, wie aus der Zeichnung ersichtlich, verstärkt ist.
Die Teile 18, 19 sind an ihrem verstärkten Rand mit Abstand voneinander dargestellt; bei der praktischen Ausführung können jedoch diese benachbarten Flächen aneinanderstossen. Um das Entweichen von Hochfrequenzenergie durch den Undichtigkeitsweg, der durch die aneinanderstossenden Flächen gebildet ist, zu verhindern, ist der Teil 18 mit einem ringför- urigen Kanal 20 versehen, welcher sieh um den Unifang des Teils 18 erstreckt.
Der Kanal 20 bildet einen :1bzweigungsweg, und die Länge dieses Weges ist derart, dass sie bei der Betriebsfrequenz ein Viertel einer Wellen länge des Ilochfrequenzapparates beträgt, wel- eher sieh in dein Ähseliirni-,ebäuse befindet. Der Abzweigungsweg bietet\ auf diese Weise effektiv eine grosse Impedanz in Serie mit der Impedanz des Teils 22 der Undichtigkeits- bahn, so dass er eine wesentliche Dämpfung der austretenden IIoehfrequenzenergie be wirkt.
Die Länge des mit 21 bezeichneten Teils der Undichtigkeitsbahn vor dem Abzweigungs- weg 20 ist ebenfalls so dimensioniert, dass sie ein Viertel der Wellenlänge beträgt, so dass die Impedanz am Anfang des Undichtigkeits- weges klein ist und daher die Energiemenge, welche durch die Undichtigkeitsbahn treten kann, kleiner ist, als es sonst der Fall wäre. Der Teil 22 der Undiehtigkeitsbahn nach dem Abzweigungsweg 20 ist ebenfalls so dimensio niert, dass seine Länge ein Viertel einer Wel lenlänge beträgt.
Fig. 9 zeigt eine Variante der in Fig. 8 dar gestellten Ausführung. Hier sind der Abzwei- gungsweg 20 und die Undichtigkeitsbalin 21, 22, ähnlich wie mit Bezug auf Fig. 8 beschrie ben, angeordnet, wobei aber der Umfang des Gehäuseteils 18 den Umfang des Gehäuseteils 19 umschliesst.
Obwohl bei den verschiedenen beschriebe nen Ausführungsformen Bahnen erwähnt. sind, deren Länge ein Viertel einer Wellen- hinge beträgt., ist es klar, ilass Wege, deren Länge gleich einem ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge ist; liinsielitlieli der Wir kung von Wegen von Viertelwellenlänge äqui valent sind.
Falls gewünscht, können die Abzweigungs- wege auch eine halbe Wellenlänge lang sein, wobei jedoch ein solcher Abzweigungsweg an seinem von der Undichtigkeitsbahn entfernten 1".nde offen ist, wodurch ebenfalls die er wähnte grosse Impedanz erhalten wird. In einem solchen Falle kann das letztere Ende, um zu verhindern, dass Energie an dein offe- nen Ende des Abzweigungsweges entweicht. Bach einem Hohlraum von geeigneten Abmes- sun--en offen sein.