DE1591821B1 - Transmit switch for microwaves - Google Patents
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Description
1 21 2
Die Erfindung geht aus von einem Sendeempfangs- Elektroden zu erzeugen, daß die Entladung aufrechtschalter für Mikrowellen, bestehend aus einem Hohl- erhalten wird. Die erforderliche Leistungsdichte, um leiterabschnitt, in dem sich ein in eine Kapsel einge- eine stabile Entladung zu erzielen, kann bis zu 2,3 kW/ schlossenes Gas befindet, das im entionisierten Zustand cm2 betragen. Die dadurch erzeugte Wärme muß eine sehr hohe Impedanz für die in dem Hohlleiterab- 5 irgendwie abgeführt werden, wenn keine unzulässigen schnitt fortschreitenden Mikrowellen darbietet, jedoch Temperatursteigungen auftreten sollen, bei Ionisierung durch die Mikrowellenenergie seine In der deutschen Patentschrift 910 171 ist ein Sendeimpedanz abrupt verringert und dadurch den Hohl- empfangsschalter beschrieben, bei dem zwei Wellenleiterabschnitt für den Durchgang der Mikrowellen- leiter untereinander durch eine aus einer Anzahl energie sperrt. io Kopplungsspalten bestehende Richtkopplung gekop-The invention is based on a transceiver electrode to produce that the discharge upright switch for microwaves, consisting of a hollow is obtained. The power density required to achieve a conductor section in which a stable discharge is located in a capsule can be up to 2.3 kW / closed gas, which is cm 2 in the deionized state. The heat generated in this way must have a very high impedance for the waveguide section to be dissipated somehow, if no impermissible cut-off microwaves are presented, but temperature rises should occur, when ionization by the microwave energy its transmission impedance is abruptly reduced and thereby describes the hollow receiving switch in which two waveguide sections blocks the passage of the microwave guides through one of a number of energy sources. Coupling gaps existing directional coupling coupled
Derartige Sendeempfangsschalter werden insbe- pelt sind, wobei auf beiden Seiten der Kopplungs-Such transmit / receive switches are potted, with the coupling on both sides
sondere in Radargeräten verwendet, um die abwech- spalten im Wellenleiter des Empfängers gasdichteUsed in particular in radar devices to make the alternating gaps in the waveguide of the receiver gas-tight
selnde Benutzung einer einzigen Antenne für Sendung Fenster aus Isolierstoff vorgesehen sind und die Kopp-selective use of a single antenna for broadcast windows made of insulating material and the coupling
und Empfang zu ermöglichen. Um den Empfänger lungsspalten selbst mit isolierenden Gasabdichtungenand enable reception. Around the receiver gaps themselves with insulating gas seals
wirksam zu schützen, muß die Ionisierung sehr rasch 15 ausgefüllt sind, sowie die so gebildete gasdicht abge-To protect effectively, the ionization must be filled very quickly, and the gas-tight seal formed in this way must be
erfolgen, damit durchweinen verhältnismäßig geringen schlossene Kammer eine ionisierbare Gas- odertake place so that weeping through relatively small closed chamber an ionizable gas or
Feldstärkenanstieg eine Raumladung erzeugt werden Dampffüllung enthält. Bei dieser Anordnung steht dasIncrease in field strength generates a space charge containing vapor filling. With this arrangement it stands
kann, d. h., die Durchbruchspannung soll möglichst Gas in unmittelbarer Berührung mit den Wänden descan, d. That is, the breakdown voltage should be in direct contact with the walls of the gas
gering sein. Andererseits soll das Gas sich rasch entioni- Wellenleiters, so daß eine gute Wärmeabführung ge-be low. On the other hand, the gas should quickly become deionized into a waveguide, so that good heat dissipation is achieved.
sieren, wenn der Sendeimpuls aufgehört hat, damit die 20 währleistet ist, obwohl in der Vorveröffentlichungsieren when the transmission pulse has stopped so that the 20 is guaranteed, although in the pre-release
Echosignale den Empfänger erreichen können. Diese diesem Umstand keine Beachtung geschenkt wird.Echo signals can reach the receiver. No attention is paid to this fact.
Anforderungen sind besonders hoch bei nach dem Für eine Halogenfüllung, die das Metall der Hohl- ä Requirements are particularly high in after the For a halogen filling, like the metal of the hollow
Dopplerprinzip arbeitenden Impulsradargeräten für leiterwandung angreift, ist aber diese Anordnung nicht ^Doppler principle working impulse radar for ladder wall attacks, but this arrangement is not ^
Flugzeuge, die eine äußerst hohe Pulsfrequenz auf- geeignet. Außerdem kann die für die IonisierungAirplanes that have an extremely high pulse rate on- suitable. It can also be used for ionization
weisen. Infolgedessen stehen nur wenige Mikrosekun- 25 solcher Halogene erforderliche Leistungsdichte kaumpoint. As a result, only a few microseconds of such halogens are hardly required power density
den für die jeweilige Empfangsperiode zur Verfügung, erreicht werden, abgesehen davon, daß an den Halte-which are available for the respective reception period, apart from the fact that at the holding
weshalb die Erholungszeit des Sendeempfangsschalters rangen der Fenster im Wellenleiter unerwünschtewhich is why the recovery time of the transceiver switch wrestled the windows in the waveguide undesirable
einige Zehntel einer Mikrosekunde nicht übersteigen. Reflexionen auftreten können.do not exceed a few tenths of a microsecond. Reflections can occur.
soll, während die mittlere Mikrowellenleistung ver- Die Erfindung hat das Ziel, einen Sendeempfangs-should, while the average microwave power
hältnismäßig groß ist. .30 schalter der eingangs erwähnten Art so zu verbessern,is proportionately large. .30 to improve switches of the type mentioned at the beginning so that
Aus der USA.-Patentschrift 3 208 012 ist ein Sende- daß er mit hoher Pulsfrequenz und hoher mittlerer empfangsschalter mit den eingangs erwähnten Merk- Leistung betrieben werden kann, ohne daß platzmalen bekannt, der insbesondere einem zweiten, un- raubende und komplizierte Kühlvorrichtungen vormittelbar vor dem Empfängereingang liegenden Sende- gesehen werden müssen.From the USA.-Patent 3 208 012 a transmitter is that it has a high pulse frequency and a high average Reception switch can be operated with the aforementioned Merk- power without painting space known, in particular a second, nasty and complicated cooling devices must be seen in front of the receiver entrance.
empfangsschalter vorgeschaltet werden kann. Dieser 35 Dieses Ziel wird bei einem Sendeempfangsschalter bekannte Sendeempfangsschalter besitzt kreisförmig der eingangs angeführten Ausbildung erfindungsgemäß hohle Elektroden, die ein das ionisierbare Gas ent- dadurch erreicht, daß außerhalb der das Gas umhaltendes Kapillarrohr derart umschließen, daß die schließenden Kapsel eine auf die Mikrowellenfrequenz Ionisationszone dem Spalt zwischen den Elektroden abgestimmte Irisblende derart in dem Hohlleiterabunmittelbar benachbart ist. Diese Anordnung kann 40 schnitt angeordnet ist, daß das eingeschlossene Gas jedoch nur eine begrenzte Sendeleistung vertragen. unmittelbar an die Blendenöffnung angrenzt und die-Die Gründe hierfür sind hauptsächlich folgende: selbe vollständig überdeckt.reception switch can be connected upstream. This 35 This target is at a transceiver switch known transceiver switch is circular according to the invention of the training mentioned at the beginning hollow electrodes that reach the ionizable gas by the fact that outside of the area surrounding the gas Enclose the capillary tube in such a way that the closing capsule has a microwave frequency Ionization zone, the gap between the electrodes matched iris diaphragm in such a way in the waveguide directly is adjacent. This arrangement can cut 40 that the trapped gas but only tolerate a limited transmission power. immediately adjacent to the aperture and the-die The main reasons for this are as follows: it is completely covered.
Ein Kompromiß zwischen hoher mittlerer Leistung Durch die Irisblende wird die von der Gasentladung j und kurzer Erholungszeit läßt sich nicht leicht finden. im Bereich der Blendenöffnung erzeugte Wärme wirk- " Bei den meisten Gasen steigt die Erholungszeit mit der 45 sam abgeführt, insbesondere wenn gemäß einer bemittleren Leistung sehr stark an. Nur bei Halogenen vorzugten Ausführungsform die Ränder der Blendenist der Einfangkceffizient für freie Elektronen so groß, Öffnung abgeschrägt sind, um die Wärmeleitung zu daß sich eine außerordentliche kurze Erholungszeit verbessern. Gleichzeitig erleichtern die schräg zuergibt. Die Halogengase haben zwar hohe Entladungs- laufenden Lippen der Irisblende die Ausbildung eines Verluste, jedoch ist dies für den Empfängerschutz 50 kräftigen elektromagnetischen Feldes, das die Zündung ziemlich unwichtig, sondern spielt nur eine Rolle für und Aufrechterhaltung der Entladung in dem andie Art und Weise, wie das Gas auf die Zündung vor- grenzenden Gas durch kapazitive Kopplung begünstigt, bereitet wird. Andererseits greifen die Halogene Zur Herabsetzung der Zündspannung ist dem in die Metalle stark an, weshalb keine Elektroden unmittel- Kapsel eingeschlossenen Gas vorzugsweise eine Quelle bar in dem Entladungsmedium angebracht werden 55 freier Elektronen, z. B. Kobalt 60, beigemischt, können. Das Gas wird deshalb in eine Kapsel aus Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-Quarz cd. dgl., die dem Angriff der Halogene wider- stehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist steht, eingeschlossen. Aus diesem Grunde müssen F i g. 1 die schematische Darstellung der Leitungs-Überlegungen über die beste Anordnung getroffen führung im Antennenkreis eines Radarsystems, in werden, um die Höchstfrequenzenergie möglichst 60 welche der erfindungsgemäße Sendeempfangsschalter wirkungsvoll in den Gasraum einzukoppeln, damit das einbezogen ist,A compromise between high average power and short recovery time is not easy to find. heat generated in the area of the aperture For most gases, the recovery time increases with the 45 sam removed, especially if according to an average Performance very strongly. Only in the case of halogens is the edges of the diaphragms a preferred embodiment The capture efficiency for free electrons is so large, the opening is beveled in order to increase heat conduction that an extraordinarily short recovery time improves. At the same time make it easier to add diagonally. The halogen gases have high discharge-running lips of the iris diaphragm forming a Losses, however, this is for the receiver protection 50 strong electromagnetic field that the ignition pretty unimportant, just plays a role in and sustaining the discharge in the andie Way in which the gas is favored by capacitive coupling on the ignition pre-bordering gas, is being prepared. On the other hand, the halogens are used to reduce the ignition voltage Metals strongly, which is why no electrodes immediately encapsulated gas preferably a source bar in the discharge medium are attached 55 free electrons, z. B. Cobalt 60, mixed in, can. The gas is therefore made up in a capsule. An embodiment of the invention is made from quartz CD. Like., which resist the attack of the halogens described on the basis of the drawing. Is in here is included. For this reason, F i g. 1 the schematic representation of the line considerations about the best arrangement made in the antenna circuit of a radar system, in be to the maximum frequency energy possible 60 which the transmit / receive switch according to the invention to be effectively coupled into the gas space so that it is included,
Gas ionisiert und die Entladung aufrechterhalten F i g. 2 eine Darstellung der auseinandergezogenGas ionizes and the discharge is maintained F i g. 2 is an exploded view of the
werden kann. Ferner muß die von der Entladung er- dargestellten einzelnen Teile eines erfindungsgemäßencan be. Furthermore, the individual parts produced by the discharge must be a
zeugte Wärmeenergie abgeleitet werden, um eine über- Sendeempfangsschalters,Generated thermal energy can be dissipated to an over- transmit / receive switch,
mäßige Überhitzung zu verhindern. 65 F i g. 3 ein Teillängsschnitt in größerem Maßstabto prevent moderate overheating. 65 F i g. 3 a partial longitudinal section on a larger scale
Weil die Halogenmoleküle einen so hohen Einfang- undBecause the halogen molecules have such a high trapping and
koeffizienten haben, sind große Energiebeträge er- F i g. 4 ein Teilquerschnitt längs der Linie IV-IV inhave coefficients, large amounts of energy are obtained. F i g. 4 shows a partial cross section along the line IV-IV in FIG
forderlich, um im Sperrzustand ständig so viel freie F i g. 3.necessary to keep as much free F i g. 3.
Claims (6)
und die Erholungszeit verlängert wird. Auch der Klebstoff, mit dem die Quarzkapsel, wie weiter unten er- 60 Patentansprüche:
läutert wird, befestigt ist, kann durch ÜberhitzungLead to quartz, thereby contaminating the halogen gas
and the recovery time is extended. Also the adhesive with which the quartz capsule is made, as described below.
Purified, attached, can be caused by overheating
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