DE1271225B

DE1271225B - Hohlleiter zur UEbertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, insbesondere fuer Millimeterwellenroehren, mit einem hochfrequenzdurchlaessigen Fenster und Wanderfeldroehre mit einem derartigen Hohlleiter

Info

Publication number: DE1271225B
Application number: DE1964S0091264
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Franz Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-05-27
Filing date: 1964-05-27
Publication date: 1968-06-27
Also published as: GB1101823A; FR1434049A; NL6506254A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W¥W PATENTAMT Int. α.:

HOIp

AUSLEGESCHRIFT

H03h
Deutsche Kl.: 21a4-74

Nummer: 1271225

Aktenzeichen: P 12 71 225.3-35

Anmeldetag: 27. Mai 1964

Auslegetag: 27. Juni 1968

Die Erfindung betrifft einen Hohlleiter zur Übertragung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, insbesondere für Millimeterwellenröhren, mit einem hochfrequenzdurchlässigen Fenster aus dielektrischem Material, das mit der Hohlleiterwandung vakuumdicht verbunden ist und sich im Raum zwischen elektrisch leitenden Stegen befindet, die vor und hinter dem Fenster von einem Seitenwandungsteil des Hohlleiters ausgehend in den Hohlleiter senkrecht zu dessen Längsachse hineinragen.

Hohlleiter dieser Art sind bereits bekannt, und zwar beispielsweise aus der Zeitschrift »Proc. of the IRE«, September 1954, Seite 1450 und 1451, sowie aus der USA-Patentschrift 2 930 008. Bei diesen bekannten Anordnungen sind die vor und hinter dem Fenster in den Hohlleiter hineinragenden metallischen Stege als Blenden ausgebildet, die zur Korrektur von Fehlanpassungen dienen, die innerhalb des Hohlleiters durch das Fenster und seinen Montagerahmen hervorgerufen sind. In diesem Zusammenhang ist es aus der deutschen Auslegeschrift 1107 291 auch bekanntgeworden, daß der Hohlleiter am Ort des Auskoppelfensters mit einem in die Hohlleiterwandung sickenartig eingedrückten, in Umfangsrichtung verlaufenden Ringwulst versehen ist, an dessen eine Seitenwand das Auskoppelfenster vakuumdicht angelötet ist. Auf diese Weise soll die Gefahr eines Auslötens des Fensters im Hohlleiter vermindert werden.

Die Vakuumdichtigkeit eines Fensters in Hohlleitern hängt in großem Maße von der mechanischen Festigkeit des Fensters ab. Diese ist naturgemäß um so größer, je kleiner die Fensterfläche ist. Die Fensterfläche kann aber nicht beliebig klein gemacht werden; sie ist nämlich durch die Hohlleiterabmessungen festgelegt, welche durch die untere Grenzfrequenz, die gerade noch im Hohlleiter übertragbar sein soll, bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch robustes Vakuumfenster mit einem breiten Übertragungsbereich zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Hohlleiter der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Stege zu beiden Seiten des Fensters im Hohlleiter abwechselnd voneinander gegenüber liegenden Wandungsteilen des Hohlleiters ausgehen und, in Längsrichtung des Hohlleiters gesehen, einander überlappen.

In einem erfindungsgemäßen Hohlleiter kann die frei tragende, dem atmosphärischen Druck ausgesetzte Fensterfläche bei gleichen Übertragungsfrequenzen geringer sein als bei den bekannten Hohlleiter zur Übertragung sehr kurzer
elektromagnetischer Wellen, insbesondere für
Millimeterwellenröhren, mit einem
hochfrequenzdurchlässigen Fenster und
Wanderfeldröhre mit einem derartigen Hohlleiter

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. Franz Groß, 8000 München

Hohlleitern mit einem vakuumdichten Fenster, bei denen das Fenster nicht zwischen zwei im Hohlleiter vorhandenen, einander überlappenden Stegen angeordnet ist. Dies beruht auf der Tatsache, daß ein in erfindungsgemäßer Weise mit elektrisch leitenden Stegen belasteter Hohlleiter (Steghohlleiter) eine niedrigere Grenzfrequenz hat als ein Hohlleiter gleicher Abmessungen ohne Stege. Durch die Erfindung wird also die Gefahr eines Fensterbruches im Vergleich zu einem bekannten Fenster mit der gleichen, noch zu übertragenden unteren Frequenz herabgesetzt. Darüber hinaus läßt sich mit einem erfindungsgemäßen Hohlleiter eine große Bandbreite erzielen, weil die elektrische Störung, die das Fenster im Hohlleiter bedingt, in einfacher Weise durch geeignete Wahl des Abstandes der beiden dem Fenster benachbarten Stege vom Fenster kompensiert werden kann.

Die Verluste im dielektrischen Fenster werden bei dem erfindungsgemäßen Hohlleiter besonders gering, weil die Stege zu beiden Seiten des Fensters im Hohlleiter abwechselnd von einander gegenüber liegenden Wandungsteilen des Hohlleiters ausgehen. Die elektrischen Feldlinien der übertragenen Welle verlaufen zwischen den genannten Stegen quer zur Fensterfläche, weshalb die Feldstärke im Dielektrikum gering ist und Reflexionserscheinungen am Fenster herabgemindert sind.

An Hand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hohlleiter;

Fig. 2 stellt einen Schnitt längs der Linie A-B der F i g. 1 dar.

809 567/198

Claims

3 4

In diesen Figuren ist mit 1 eine Platte aus di- Man erkennt in der Fig. 3, daß der Steg 12 unelektrischem Material bezeichnet, die in einem kreis- mittelbar an der Oberfläche des Fensters 11 anliegt, runden Hohlleiter 2 senkrecht zu dessen Längsachse Der Steg 12 stützt somit das Fenster 11 mechanisch angeordnet und mit der Hohlleiterwandung vakuum- ab. Diese Maßnahme empfiehlt sich bei einem erdicht verlötet ist. Das Fenster 1 befindet sich dabei 5 findungsgemäßen Hohlleiter immer dann, wenn eine im Raum zwischen zwei Längsstegen 3 und 4, mit besonders große mechanische Festigkeit des Fensters denen der Hohlleiter 2 belastet ist. Die Längsstege 3 erforderlich ist.

und 4 gehen abwechselnd von einander gegenüber Die Fig.4 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform Hegenden Wandungsteilen des Hohlleiters aus; ihre der Erfindung, Es ist wiederum im Längsschnitt das Höhe ist nur wenig geringer als die lichte Weite des io auffängerseitige Ende einer Wanderfeldröhre darge-Hohlleiters 2. Die Oberkanten der Längsstege 3 und 4 stellt. Der Auskoppelhohlleiter 16 ist hier mit Quersind abgeschrägt, um einen angenähert stoßfreien Stegen 17 belastet, die eine Interdigitalstruktur im Übergang des elektrischen Feldes im Hohlleiter zwi- Hohlleiter bilden. Das Fenster 18 ist im Raum zwischen den beiden Längsstegen 3 und 4 zu erzielen. sehen zwei benachbarten Fingern 17 der Interdigital-Die Dicke des Fensters 1 und der Abstand der 15 struktur angeordnet, wobei das Fenster 18 in einen Längsstege 3 und 4 voneinander sollen so gewählt zylindrischen Metallrahmen 19 eingelötet ist, der sein, daß der Wellenwiderstand des Hohlleiter- wiederum in das auffängerseitige Ende der Vakuumabschnittes, in dem das Fenster 1 angeordnet ist, hülle 20 der Röhre vakuumdicht eingesetzt ist. Der gleich dem Wellenwiderstand der zu beiden Seiten Fensterrahmen 19 und die daran zu beiden Seiten des Fensters vorhandenen Steghohlleiterabschnitte 20 angrenzenden Hohlleiterabschnitte 21 und 22 sind ist. Die entsprechenden Abmessungen bestimmen so bemessen, daß die Finger 17 der Interdigitalsich aus den Hohlleitermaßen und der Dielektrizi- struktur, zwischen denen das Fenster angeordnet ist, tätskonstante des Fenstermaterials. in Längsrichtung des Auskoppelhohlleiters einen

Ein erfindungsgemäßer Hohlleiter eignet sich be- größeren Abstand voneinander aufweisen als die sonders vorteilhaft als Auskoppelhohlleiter einer 25 übrigen Finger 17 der Interdigitalstruktur. Durch Wanderfeldröhre, insbesondere einer Rückwärts- eine entsprechende Wahl dieses Abstandes wird die wellenröhre, deren Querschnittsabmessungen durch elektrische Störung kompensiert, die das Fenster 18 die größtmöglichen Bohrungen in den Polschuhen im Auskoppelhohlleiter an sich hervorrufen würde, eines Magnetsystems begrenzt sind, das die Röhre In der F i g. 4 stellt die Verzögerungsleitung der zum Zweck der gebündelten Führung des Elek- 30 Höchstfrequenzröhre mit dem erfindungsgemäßen tronenstrahls umgibt. In einem solchen Fall darf Auskoppelhohlleiter 16 in einem Leitungszug eine bekanntlich der Auskoppelhohlleiter nicht dicker Interdigitalstruktur dar. Die Finger dieser Verzögesein als die Röhre selbst. Diese Forderung läßt sich rungsleitung weisen Öffnungen 23 zum Durchtritt besonders leicht mit einem erfindungsgemäßen Hohl- eines Elektronenstrahls auf, die in der Röhrenachse leiter wegen der Herabsetzung seiner unteren Grenz- 35 deckungsgleich hintereinander liegen. Der Durchfrequenz infolge der Belastung mit Stegen erfüllen. messer der Öffnungen 23 nimmt am auffängerseitigen Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das auf- Ende der Röhre ab; die letzten, vor dem Fenster 18 fängerseitige Ende einer solchen Röhre. In dieser angeordneten Finger 17 haben keine Bohrung mehr. Figur sieht man eine Verzögerungsleitung 5, die aus Auf diese Weise benötigt man, ähnlich wie bei einer einem Hohlleiter mit Querstegen 10 besteht und 40 Röhre nach F i g, 3, keinen gesonderten Auffänger deren Außenwandung gleichzeitig die Röhrenhülle 6 für den Elektronenstrahl, Der Elektronenstrahl wird bildet. An die Verzögerungsleitung 5 schließt sich vielmehr von den Fingern der Interdigitalstruktur ein Steghohlleiterabschnitt 7 mit einem Längssteg 8 aufgenommen, welche Öffnungen mit geringerem an. Der Längssteg 8 wirkt dabei als Auffänger für Durchmesser bzw. keine Drucktrittsöffnungen für den Elektronenstrahl, der durch die Öffnungen 9 in 45 den Elektronenstrahl mehr aufweisen, den Querstegen 10 der Verzögerungsleitung 5 ge- Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die darschossen wird, Das der Verzögerungsleitung S abge- gestellten Ausführungsbeispiele. Insbesondere kann wandte Ende des Steghohlleiters7 ist mit einem bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Fenster 11 vakuumdicht verschlossen. Dieses Fenster Interdigitalstruktur außerhalb des Vakuums wie in U ist ähnlich einer Anordnung gemäß den Fig. 1 50 Fig, 3 in eine Koaxialleitung übergeführt werden, und 2 im Raum zwischen dem Längssteg 8 und Weiterhin ist es. grundsätzlich möglich, die in F i g. 3 einem Steg 12 angeordnet, der im Hohlleiterabschnitt dargestellte Maßnahme, nach der das Fenster an 13 außerhalb des Vakuums vorhanden ist. Der Steg einem benachbarten, im Hohlleiter vorhandenen Steg

12 ist dabei aber entgegen der Ausführungsform unmittelbar anliegt, auch bei Anordnungen nach den nach den Fig. 1 und 2 nicht als üblicher Längssteg 55 Fig. 1 und 2 oder 4 anzuwenden. Schließlich ist es ausgebildet, sondern ist in dem Bereich, in dem der nicht erforderlich, daß die Hohlleiterabschnitte zu Steg seine größte Höhe im Hohlleiterabschnitt 13 er- beiden Seiten des Fensters runden Querschnitt reicht, in Richtung auf die Hohlleiterlängsachse um- haben, Ebensogut können auch Hohlleiter rechtgebogen und wird nachfolgend in stetigem Übergang eckigen Querschnitts verwendet werden, wobei allerzum Innenleiter 14 einer Koaxialleitung, deren 60 dings das Fenster selbst aus konstruktiven Gründen Außenleiter die Wandung des HohUeiterabschnitts im Schnitt vorzugsweise rund ist.

13 darstellt. Auf diese Weise kann die der Röhre .. , entnommene Hochfrequenzenergie, deren Weg durch Patentansprüche:

den Pfeil 15 angedeutet ist, auf einer Koaxialleitung 1. Hohlleiter zur Übertragung sehr kurzer elekweiter fortgeführt werden. Es sei jedoch bemerkt, 65 tromagnetischer Wellen, insbesondere für Millidaß je nach Bedarf auch außerhalb des Vakuums ein meterwellenröhren, mit einem hochfrequenz-Steghohlleiter analog zu den Fig. 1 und 2 die Hoch- durchlässigen Fenster aus dielektrischem Matefrequenzenergie fortleiten kann. rial, das mit der Hohlleiterwandung vakuum-

dicht verbunden ist und sich im Raum zwischen elektrisch leitenden Stegen befindet, die vor und hinter dem Fenster von einem Seitenwandungsteil des Hohlleiters ausgehend in den Hohlleiter senkrecht zu dessen Längsachse hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die an beiden Seiten des Fensters im Hohlleiter abwechselnd voneinander gegenüberliegenden Wandungsteilen des Hohlleiters ausgehen und, in Längsrichtung des Hohlleiters gesehen, überlappen.

2. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Stege, welche dem Fenster zu seinen beiden Stirnflächen benachbart sind, sich in Richtung der Hohlleiterlängsachse langer erstreckt, als quer zur Hohlleiterlängsachse (Längssteg).

3. Hohlleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längssteg von einem Seitenwandungsteil des Hohlleiters bis knapp vor dem gegenüberliegenden Hohlleiterwandungsteil ao reicht und an seiner Oberkante abgeschrägt ist.

4. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege im Hohlleiter so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie die Finger einer Interdigitalstruktur im Hohlleiter bilden.

5. Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden Stege, welche dem Fenster benachbart sind, an der Fensterfläche anliegt.

6. Hohlleiter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter einen kreisförmigen Querschnitt hat.

7. Hohlleiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg, welcher außerhalb des Vakuums dem Fenster benachbart ist, in dem Bereich, in dem der Steg seine größte Höhe im Hohlleiter erreicht, in Richtung auf die Hohlleiterlängsachse umbiegt und dabei in stetigem Übergang zum Innenleiter einer Koaxialleitung führt, deren Außenleiter die Hohlleiterwandung darstellt.

8. Wanderfeldröhre zur Erzeugung von Millimeterwellen mit einem Hohlleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Auskopplung der Hochfrequenzenergie, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter in axialer Richtung der Röhre verlaufend das auffängerseitige Ende der Röhre bildet.

9. Röhre nach Anspruch 8 mit einem Hohl· leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung der Röhre in einem Leitungszug mit dem Auskoppelhohlleiter eine Interdigitalstruktur darstellt, die in einem kreisrunden Hohlleiter angeordnet ist und deren Finger in der Röhrenachse deckungsgleich hintereinanderliegende Öffnungen zum Durchtritt des Elektronenstrahls aufweisen, wobei der Durchmesser der Öffnungen am auffängerseitigen Ende der Röhre abnimmt und die letzten, vor dem Fenster angeordneten Finger keine Bohrung haben.

10. Röhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger der Interdigitalstruktur, zwischen denen das Fenster angeordnet ist, in Längsrichtung der Röhre einen größeren Abstand voneinander aufweisen als die übrigen Finger.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 107 291;
USA.-Patentschrift Nr. 2 930 008;
»Proceedings of the I. R. E., September 1954, S. 1450 und 1451.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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