DE19734097A1 - Mikrowellen-Bauelement - Google Patents
Mikrowellen-BauelementInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrowellen-Bauelement.
In der deutschen Patentanmeldung 196 36 840.5 ist ein Mikrowellen-Bauelement
beschrieben, welches ein im wesentlichen wannenförmiges Gehäuseteil aus einem
Bodenabschnitt und wenigstens einem am Umfang des Bodenabschnitts sich
anschließenden Wandabschnitt sowie ein Deckelteil aufweist, wobei Gehäuseteil und
Deckelteil einen Innenraum umschließen. In diesem Innenraum ist eine Anzahl im
wesentlichen scheibenförmiger Bauteile stapelförmig zwischen Bodenabschnitt und
Deckelteil angeordnet. Angrenzend an die stapelförmige Anordnung der Bauteile ist
in wenigstens nahezu der gesamten Höhe des Innenraums zwischen Bodenabschnitt
und Deckelteil wenigstens ein magnetisch nichtleitendes Abstandselement
angeordnet. Dieses Abstandselement ist zum formschlüssigen Ausfüllen eines
Zwischenraumes zwischen der stapelförmigen Anordnung der Bauteile und dem
bzw. den Wandabschnitten entlang wenigstens eines Teils derjenigen Abmessung des
Wandabschnitts bzw. der Wandabschnitte vorgesehen, die sich zumindest im
wesentlichen in Richtung des Umfangs des Bodenabschnitts erstreckt. Das
magnetisch nichtleitende Abstandselement kann dabei aus elektrisch nichtleitendem
Werkstoff ausgebildet sein und übernimmt in diesem Fall außer einer mechanischen
Arretierung auch die Funktion einer elektrischen Isolierung. Das Abstandselement
kann insbesondere eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen. So kann zumindest
ein wesentlicher Teil des Zwischenraumes zwischen der stapelförmigen Anordnung
der Bauteile und dem Wandabschnitt bzw. den Wandabschnitten mit einer hohen
Dielektrizitätskonstanten ausgefüllt sein. In der zitierten Patentanmeldung ist weiter
angegeben, daß dieser Raum vorteilhaft für kompakte, elektrische oder elektronische
Schaltungselemente nutzbar gemacht werden kann.
Bei der gegenwärtigen Entwicklung der gattungsgemäßen Mikrowellen-Bauelemente
werden aus mehreren Gründen immer kompaktere Bauformen mit immer weiter
verringerten Abmessungen angestrebt. Dies dient einerseits der fortschreitenden
Miniaturisierung von Geräten, in denen derartige Mikrowellen-Bauelemente zum
Einsatz gelangen, und andererseits auch dem Betrieb dieser Mikrowellen-Bau
elemente bei immer weiter gesteigerten Betriebsfrequenzen. Dies betrifft auch
Mikrowellen-Zirkulatoren sowie Mikrowellen-Isolatoren, die üblicherweise als
Mikrowellen-Zirkulatoren mit eingebauter Lastimpedanz konstruiert sind. In deren
üblicher Bauform ist die Lastimpedanz in gleicher Ebene mit einer Mikro
wellen-Leiteranordnung angeordnet, wie sie in an sich bekannter Weise bei Mikro
wellen-Zirkulatoren zum Einsatz gelangt. Diese Anordnung der Lastimpedanz hat jedoch
insbesondere bei einer Dimensionierung für eine hohe elektrische Leistungsaufnahme
den Nachteil, daß für die Lastimpedanz in der Ebene der Mikrowellen-Leiter
anordnung ein sehr großer Platz vorgesehen werden muß. Das bedeutet, daß
eine sich in Richtung der Ebene der Mikrowellen-Leiteranordnung erstreckende
Grundfläche des Bodenabschnitts des Gehäuseteils des Mikrowellen-Bauelements
ebenfalls sehr große Abmessungen aufweisen muß, wenn die Lastimpedanz vom
Gehäuseteil umschlossen werden soll. Diese ist jedoch aus schaltungs- und
fertigungstechnischen Gründen erwünscht.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Mikrowellen-Bauelement der vorstehend
beschriebenen Art in der Weise zu verbessern, daß trotz Aufnahme einer
umfangreicheren Lastimpedanz eine der Miniaturisierung förderliche, kompakte
Bauform erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Mikrowellen-Bauelement mit
einem im wesentlichen wannenförmigen Gehäuseteil, das einen Bodenabschnitt und
wenigstens einen am Umfang des Bodenabschnitts sich anschließenden
Wandabschnitt umfaßt und mit einem Deckelteil, wobei Gehäuseteil und Deckelteil
aus magnetisch leitendem Werkstoff geformt sind und einen Innenraum umschließen,
in dem eine Anzahl im wesentlichen scheibenförmiger Bauteile stapelförmig
zwischen Bodenabschnitt und Deckelteil derart angeordnet sind, daß ein an
wenigstens einen Teilabschnitt des Bodenabschnitts angrenzender Teilraum des
Innenraums von der stapelförmigen Anordnung ausgespart ist.
Bei dem in der Patentanmeldung 196 16 840.5 beschriebenen Mikrowellen-Bau
element sind die im wesentlichen scheibenförmigen Bauteile, insbesondere eine
Mikrowellen-Leiteranordnung, bei der Montage in das im wesentlichen
wannenförmige Gehäuseteil angrenzend an dessen Bodenabschnitt eingebracht.
Dadurch steht angrenzend an den Bodenabschnitt allenfalls im Bereich des dortigen,
magnetisch und elektrisch nichtleitenden Abstandselements allenfalls ein sehr
geringes Raumangebot für zusätzliche Bauelemente, beispielsweise eine
Lastimpedanz, zur Verfügung. Dieses Raumangebot reicht jedoch für die
geforderten Lastimpedanzen nicht aus. Eine Vergrößerung dieses Raumangebots
entlang der Erstreckung des Bodenabschnitts hätte unweigerlich dessen
Vergrößerung zur Folge.
Beim erfindungsgemäßen Mikrowellen-Bauelement werden jedoch die im
wesentlichen scheibenförmigen Teile in ihrer stapelförmigen Anordnung so
bemessen und ausgerichtet, daß angrenzend an wenigstens einen Teilabschnitt, d. h.
eine Teilfläche, des Bodenabschnitts ein beispielsweise für die Unterbringung einer
Lastimpedanz geeigneter Raumbereich des Innenraumes des wannenförmigen
Gehäuseteils verbleibt. Dieser als Teilraum bezeichnete Raumbereich läßt sich
insbesondere dadurch ohne Vergrößerung des Bodenabschnitts des Gehäuseteils
gewinnen, daß die Reihenfolge der Stapelung der im wesentlichen scheibenförmigen
Bauteile so gewählt wird, daß diejenigen der Bauteile mit den geringsten
Abmessungen in Erstreckungsrichtung des Bodenabschnitts an diesen angrenzend
angeordnet sind. Die Bauteile mit größeren Abmessungen in Erstreckungsrichtung
des Bodenabschnitts des wannenförmigen Gehäuseteils werden bevorzugt an das
Deckelteil angrenzend angeordnet. Dadurch läßt sich ein beispielsweise auch für
umfangreichere Lastimpedanzen ausreichender Teilraum ohne Vergrößerung der
Abmessungen insbesondere des Bodenabschnitts des wannenförmigen Gehäuseteils
schaffen. Dieser Teilraum kann sich bevorzugt zwischen wenigstens dem
Teilabschnitt des Bodenabschnitts, an den er angrenzt, und dem in Richtung auf den
Bodenabschnitt äußersten der Bauteile der stapelförmigen Anordnung erstrecken.
Dabei kann der Teilraum in Bereiche des Innenraumes des Gehäuseteils reichen, die
sich in Richtung parallel zur Erstreckungsrichtung des Bodenabschnitts neben
einzelnen der scheibenförmigen Bauteile befinden. Der Teilraum kann sich aber
auch im wesentlichen in Erstreckungsrichtung des Bodenabschnitts erstrecken und
dabei in Raumbereiche des Innenraumes reichen, die sich zwischen dem
Bodenabschnitt und demjenigen der im wesentlichen scheibenförmigen Bauteile
erstrecken, welches in der stapelförmigen Anordnung dem Bodenabschnitt als
äußerstes zugewandt ist.
Durch die Erfindung wird somit innerhalb des Gehäuseteils des Mikrowellen-Bau
elements ein Teilraum geschaffen, der auch zur Aufnahme umfangreicherer
Lastimpedanz-Anordnungen geeignet ist. Dabei bietet die Lage dieses Teilraumes
unmittelbar an den Bodenabschnitt angrenzend den Vorteil, daß hier angeordnete
Lastimpedanz-Anordnungen in einem guten termischen Kontakt zum Gehäuseteil
angebracht werden können. Damit ist selbst in sehr kleinen Gehäuseteilen die
Anbringung von Lastimpedanzen mit relativ hoher Leistungsaufnahme ohne
thermische Schwierigkeiten, d. h. ohne Überhitzung des Mikrowellen-Bauelements
im Betrieb, möglich. Der Bodenabschnitt bietet dabei sowohl durch seine
Ausgestaltung als auch seinen thermischen Kontakt mit der Umgebung die besten
Voraussetzungen für eine schnelle und gleichmäßige Abfuhr entstehender
Wärmeenergie.
Bevorzugt umfaßt bei dem erfindungsgemaßen Mikrowellen-Bauelement die
stapelförmige Anordnung der im wesentlichen scheibenförmigen Bauteile in der
Reihenfolge der Stapelung vom Deckelteil beginnend wenigstens
- - eine Mikrowellen-Leiteranordnung zum Leiten elektromagnetischer Wellen,
- - wenigstens ein elektrisch und/oder magnetisch leitendes Zwischenelement, welches sich wenigstens weitgehend parallel zum Bodenabschnitt zwischen den Wandabschnitten erstreckt, und
- - ein Magnetelement.
Dabei erstreckt sich der Teilraum wenigstens weitgehend in einen Raumbereich, der
wenigstens teilweise an den Bodenabschnitt, das Zwischenelement und wenigstens
einen Teil der Wandabschnitte angrenzt. Soweit das Zwischenelement elektrisch
leitend ausgeführt ist, kann es als Schirmung und Außenleiter für auf der
Mikrowellen-Leiteranordnung zu führende Mikrowellen dienen, bevorzugt im
Zusammenspiel mit dem Deckelteil. Wird das Zwischenelement magnetisch leitend
ausgeführt, übernimmt es bevorzugt auch die Funktion einer sonst üblichen
Polscheibe zur Homogenisierung des Magnetfeldes, welches der Mikrowellen-Leiter
anordnung durch das Magnetelement beaufschlagt wird. Allerdings ist im
letzteren Fall darauf zu achten, daß ein magnetischer Kurzschluß zwischen dem
Zwischenelement und den Wandabschnitten vermieden wird. Dazu können zwischen
den Wandabschnitten und dem Zwischenelement beispielsweise hinreichend
dimensionierte Luftspalte vorgesehen sein. Im Fall des elektrisch leitend
ausgebildeten Zwischenelements wird dieses elektrisch leitend mit dem Gehäuseteil
verbunden. Diese elektrisch leitende Verbindung kann durch unmittelbaren Kontakt
zwischen dem Zwischenelement und den Wandabschnitten vorgenommen sein.
Dieser elektrische Kontakt muß aber eine geringe magnetische Leitfähigkeit
aufweisen.
Nach einer anderen Ausbildung umfaßt das erfindungsgemäße Mikrowellen-Bau
element wenigstens ein Stützelement, welches sich entlang wenigstens eines der
Wandabschnitte kraft- und/oder formschlüssig zwischen dem Bodenabschnitt und
dem Zwischenelement erstreckt zum Definieren der räumlichen Position des
Zwischenelements gegenüber dem Bodenabschnitt. Dieses Stützelement dient somit
der Arretierung und Ausrichtung des Zwischenelements im Gehäuseteil. Bevorzugt
können an dem Zwischenelement weitere der im wesentlichen scheibenförmigen
Bauteile befestigt sein, beispielsweise durch Kleben. Deren Lage im Gehäuseteil
wird dann durch die Positionierung des Zwischenelements ebenfalls exakt definiert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist durch das Stützelement eine elektrisch
leitende, jedoch magnetisch nichtleitende Verbindung zwischen dem Bodenabschnitt
und dem Zwischenelement gebildet. Je nach gewählter Positionierung des
Stützelements gegenüber dem Wandabschnitt bzw. den Wandabschnitten kann auch
eine elektrisch leitende Verbindung unmittelbar zu dem Wandabschnitt bzw. den
Wandabschnitten hergestellt sein. Bevorzugt ist das Stützelement dazu aus elektrisch
leitendem Werkstoff wie beispielsweise Aluminium ausgebildet, der magnetisch
nichtleitend ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden
im nachfolgenden näher beschrieben. Übereinstimmende Elemente sind in der
gesamten Zeichnung mit denselben Bezugszeichen dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Mikrowellen-Bauelement gemäß einem ersten sowie
einem zweiten Ausführungsbeispiel, im folgenden als Ansicht W bezeichnet,
Fig. 2 eine Rückansicht der Mikrowellen-Bauelemente gemäß Fig. 1, im folgenden
als Ansicht X bezeichnet,
Fig. 3 eine Vorderansicht des ersten der Ausführungsbeispiele des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1, im folgenden als Ansicht Y bezeichnet,
Fig. 4 eine Seitenansicht des ersten der Ausführungsbeispiele des in Fig. 1
dargestellten Mikrowellen-Bauelements, im folgenden als Ansicht Z bezeichnet,
Fig. 5 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 1 dargestellten Schnittlinie A-A,
Fig. 6 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 1 dargestellten Schnittlinie B-B,
Fig. 7 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 4 dargestellten Schnittlinie C-C,
Fig. 8 eine Vorderansicht (Ansicht Y) eines zweiten der Ausführungsbeispiele des
Mikrowellen-Bauelements gemäß Fig. 1,
Fig. 9 eine Seitenansicht (Ansicht Z) des zweiten Ausführungsbeispiels des
Mikrowellen-Bauelements gemäß Fig. 1,
Fig. 10 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 1 dargestellten Schnittlinie A-A,
Fig. 11 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 1 dargestellten Schnittlinie B-B,
Fig. 12 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel des Mikrowellen-Bau
elements gemäß Fig. 1 entlang der in Fig. 9 dargestellten Schnittlinie C'-C'.
Die beiden in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen ein
Mikrowellen-Bauelement, welches einen Mikrowellen-Zirkulator bildet, der durch
reflexionsfreien Abschluß eines seiner drei Tore seiner Mikrowellen-Leiter
anordnung durch eine entsprechend dimensionierte Lastimpedanz für die
Funktion eines Mikrowellen-Isolators ausgebildet sein kann. Dieses Mikrowellen-Bau
element umfaßt ein Gehäuse, bestehend aus einem im wesentlichen
wannenförmigen Gehäuseteil 1 und einem Deckelteil 2. Das im wesentlichen
wannenförmige Gehäuseteil 1 umfaßt einen Bodenabschnitt 3 von wenigstens
weitgehend quadratischem Umfang sowie vier sich am Umfang des
Bodenabschnitts 3 anschließende Wandabschnitte 4, 5, 6, 7. Ein erster dieser
Wandabschnitte mit dem Bezugszeichen 4 bildet dabei die in der Vorderansicht
(Ansicht Y) sichtbare Wand des Gehäuseteils 1. Ein zweiter der Wandabschnitte mit
dem Bezugszeichen 5 bildet den in der Rückansicht (Ansicht X) sichtbaren Teil des
Gehäuseteils 1, ein dritter Wandabschnitt mit dem Bezugszeichen 6 bildet den in der
linken Seitenansicht (Ansicht Z) sichtbaren Teil des Gehäuseteils 1, und der vierte
Wandabschnitt 7 bildet den in der Seitenansicht von rechts - der Ansicht Z
entgegengesetzt - sichtbaren Teil des Gehäuseteils 1. Das Gehäuseteil 1 mit
Bodenabschnitt 3 und Wandabschnitten 4 bis 7 ist vorzugsweise einstückig durch
spanlose Bearbeitung aus einem im wesentlichen plattenförmigen, magnetisch
leitenden Werkstoff geformt, beispielsweise aus einem magnetisch leitenden Blech
gestanzt und abgekantet. In entsprechender Weise ist auch das Deckelteil 2 gefertigt.
Die Wandabschnitte 4 bis 7 sind im wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet. An
ihren dem Umfang des Bodenabschnitts 3 abgewandten Kanten weisen sie
zapfenartige Vorsprünge auf, die beim Zusammenfügen des Gehäuseteils 1 mit dem
Deckelteil 2 in entsprechende Ausnehmungen im Deckelteil 2 formschlüssig
eingreifen. Diese zapfenartigen Vorsprünge an den Wandabschnitten 4 bis 7 sind mit
dem Bezugszeichen 8, die Ausnehmungen im Deckelteil 2 mit dem Bezugszeichen 9
bezeichnet. Gehäuseteil 1 und Deckelteil 2 können durch Verkleben, Verschweißen,
Verlöten oder Abwinkeln bzw. Verschwenken der zapfenartigen Vorsprünge 8
miteinander verbunden werden. Darüber hinaus ist jede andere im Ergebnis gleich
wirkende Verbindungsart von Gehäuseteil 1 und Deckelteil 2 möglich.
Die Wandabschnitte 4 bis 7 sind nicht bis an die Ecken des im wesentlichen
quadratischen Umfangs des Bodenabschnitts 3 geführt, sondern im Bereich dieser
Ecken ausgespart. In diesen Ecken sind in dem Bodenabschnitt 3 Durchbrüche
vorgesehen, die als Schraublöcher zur Befestigung des Mikrowellen-Bauelements in
einem Gerät oder dergleichen dienen, in dem das Mikrowellen-Bauelement Einsatz
findet. Diese Durchbrüche, in den dargestellten Ausführungsbeispielen mit den
Bezugszeichen 10 versehen, sind beispielsweise von kreisrundem Umfang; sie
können jedoch auch als schlitzförmige Rücksprünge im Umfang des Bodenabschnitts
oder in vergleichbar wirkender Kontur ausgebildet sein.
Das Gehäuse 1, 2 in der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung bildet Teil eines
magnetischen Kreises, in den im weiteren eine Anzahl im wesentlichen
scheibenförmiger Bauteile einbezogen ist, die stapelförmig zwischen
Bodenabschnitt 3 und Deckelteil 2 angeordnet sind. In der Reihenfolge der
Stapelung sind dies, beginnend mit dem an das Deckelteil 2 angrenzenden Bauteil,
eine erste Ferritscheibe 11, ein flächiger Innenleiter 12, eine zweite
Ferritscheibe 13, ein Zwischenelement 14, ein kreisscheibenförmiger
Permanentmagnet 15, eine Thermofluxscheibe 16 und, im gezeigten Fall durch einen
Luftspalt 17 abgetrennt, eine verschiebbar angeordnete Lasche 18. In dieser
Stapelung bilden die Ferritscheiben 11, 13 zusammen mit dem Innenleiter 12 die
Mikrowellen-Leiteranordnung, zu der das Deckelteil 2 und das Zwischenelement 14
die in diesem Beispiel symmetrisch beabstandeten Außenleiter bilden. Dazu ist das
Zwischenelement 14 elektrisch leitend ausgebildet. Das Zwischenelement 14 ist
außerdem aus einem auch magnetisch leitenden Material geformt und bildet dadurch
zugleich eine Polscheibe zur Verteilung und Homogenisierung des vom
Permanentmagneten 15 beaufschlagten Magnetfeldes, welches die Mikrowellen-Leiter
anordnung 11, 12, 13 senkrecht zur flächigen Ausdehnung des Innenleiters 12
durchsetzt. Das Zwischenelement 14 ist formschlüssig zwischen die
Wandabschnitte 4 bis 7 eingefügt. Um jedoch einen magnetischen Kurzschluß zu
diesen Wandabschnitten 4 bis 7 zu vermeiden, ist das Zwischenelement 14 mit
Rücksprüngen entlang seiner an die Wandabschnitte 4 bis 7 angrenzenden Kanten
versehen, so daß sich das Zwischenelement 14 an den Wandabschnitten lediglich
über schmale Stege 19 abstützt. Im übrigen ist das Zwischenelement 14
vorzugsweise ebenfalls spanlos aus einem magnetisch leitenden Blech geformt.
Anstelle des beschriebenen Zwischenelements 14 kann bei einer Abwandlung der
dargestellten Ausführungsbeispiele auch ein mehrteiliges Zwischenelement aus einem
elektrisch leitenden, folienartigen Teil als Außenleiter für die Mikrowellen-Leiter
anordnung 11, 12, 13 und einer Anordnung aus magnetisch leitenden
Polscheiben zum Einsatz kommen.
Die Lasche 18 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem ebenen,
magnetisch leitenden Blech und liegt flächig am Bodenabschnitt 3 an. Die Lasche 18
bildet mit dem Luftspalt 17 ein in dem magnetischen Kreis angeordnetes,
geometrisch veränderbares magnetisches Abstimmelement. Durch Verschieben der
Lasche 18 in einer Richtung parallel zur Schnittlinie A-A auf dem Bodenabschnitt 3
wird der Luftspalt 17 in seiner Kontur, insbesondere seiner Breite, verändert und
damit in seiner magnetischen Leitfähigkeit eingestellt. Dies verändert die
magnetische Feldstärke im gesamten magnetischen Kreis und damit auch im Bereich
der Mikrowellen-Leiteranordnung. Ein Abgleich des Mikrowellen-Bauelements wird
auf diese Weise einfach und präzise ermöglicht.
In dem Bereich des Bodenabschnitts 3, an dem die Lasche verschiebbar angeordnet
ist, ist eine von der Lasche 18 wenigstens teilweise überdeckbare, sich vornehmlich
in Verschiebungsrichtung der Lasche 18 erstreckende, schlitzförmige
Ausnehmung 20 in den Bodenabschnitt 3 eingebracht; beispielsweise eine
Ausstanzung. Durch die Wahl der Kontur dieser Ausnehmung 20 können die
Abgleicheigenschaften durch das magnetische Abstimmelement beeinflußt werden.
In dem ersten und dem zweiten Wandabschnitt 4, 5 sind ferner entlang der
Berandung, entlang der diese Wandabschnitte 4, 5 sich an den Umfang des
Bodenabschnitts 3 anschließen, Ausnehmungen 21 bzw. 22 vorgesehen, durch die
auch bei in beispielsweise einem Gerät montiertem Mikrowellen-Bauelement noch
eine Verschiebung der Lasche 18 und damit ein Abgleich leicht vorgenommen
werden kann. Eine gesonderte mechanische Befestigung der Lasche 18 am
Bodenabschnitt 3 ist nicht dargestellt und kann auch entfallen, da beide Elemente
durch magnetische Anziehung in ihrer Lage zueinander gehalten werden. Darüber
hinaus kann jedoch auch eine Sicherung der Lage der Lasche 18 durch Klebstoff
oder Sicherungslack o. dgl. vorgenommen werden.
Der Innenleiter 12 weist zur Bildung der drei Tore des Mikrowellen-Bauelements
drei Anschlußleiter 23, 24, 25 auf. Diese sind durch entsprechend angeordnete
Rücksprünge 26, 27, 28 im ersten, dritten bzw. vierten Wandabschnitt 4, 6 bzw. 7
aus dem Gehäuse 1, 2 des Mikrowellen-Bauelements herausgeführt, wodurch eine
elektrische Isolierung des Innenleiters 12 gegen das Gehäuse 1, 2 gewährleistet ist.
Der Fixierung der Einbaulage der im wesentlichen scheibenförmigen Bauteile 11 bis
18 - wobei sich der Luftspalt 17 als Folge der vorgewählten Einbaulage der
Elemente 11 bis 16 und 18 ergibt - dienen zwei Stützelemente 29, 30, die sich
entlang des dritten bzw. des vierten Wandabschnitts 6 bzw. 7 formschlüssig (und
ebenfalls kraftschlüssig) zwischen dem Bodenabschnitt 3 und dem
Zwischenelement 14 erstrecken. Diese Stützelemente 29, 30 sind elektrisch leitend,
jedoch magnetisch nichtleitend ausgebildet und vorzugsweise aus Aluminium
geformt. Sie definieren die räumliche Position des Zwischenelements 14 gegenüber
dem Bodenabschnitt 3, d. h. sie legen den Abstand dieser beiden Elemente
zueinander fest. Außerdem stellen sie die wesentliche elektrische Verbindung
zwischen dem Gehäuseteil 1 und dem Zwischenelement 14 dar. Die
Stützelemente 29, 30 füllen dabei einen Teil des Raumbereiches innerhalb des
Mikrowellen-Bauelements aus, der durch den Bodenabschnitt 3, das
Zwischenelement 14 sowie die Wandabschnitte 4 bis 7 umgrenzt wird. Dieser
Raumbereich enthält weiterhin den Permanentmagneten 15 und die
Thermofluxscheibe 16 sowie das magnetische Abstimmelement mit der Lasche 18
und dem durch sie beeinflußbaren Luftspalt 17. Dabei ist innerhalb des
beschriebenen Raumbereiches ein an einen Teilabschnitt des Bodenabschnitts 3
angrenzender Teilraum 31 von den aufgelisteten Bauteilen ausgespart. Dieser
Teilraum 31 ist durch fett gezeichnete, gestrichelte Linie angedeutet. In dem
Teilraum 31, der in unmittelbarer Nachbarschaft mit dem Bodenabschnitt 3 steht und
damit einen guten elektrischen und vor allem thermischen Kontakt zum
Bodenabschnitt 3 aufweist, kann bevorzugt die erwähnte Lastimpedanz angeordnet
werden, durch die einer der Anschlußleiter des Innenleiters 12, bevorzugt der erste
Anschlußleiter 23, reflexionsfrei abgeschlossen werden kann. Der vorhandene
Teilraum 31 ermöglicht dabei eine Lastimpedanz-Anordnung, die für eine im
Vergleich zu den Abmessungen des Gehäuses 1, 2 des Mikrowellen-Bauelements
hohe Verlustleistung ausgelegt werden kann. Damit läßt sich ein Mikrowellen-Iso
lator hoher Leistungsklasse mit sehr kompakten Abmessungen aufbauen.
Vorgesehen ist insbesondere eine Lastimpedanz mit einer Leistungsaufnahme im
Bereich zwischen 50 und 200 Watt. Diese große Lastimpedanz kann innerhalb des
Gehäuses 1, 2 angeordnet werden, ohne die Abmessungen des Bodenabschnitts 3 zu
erhöhen. Die Anordnung der Lastimpedanz angrenzend an den Bodenabschnitt 3
gewährleistet ferner eine thermische Entkopplung von der Mikrowellen-Leiter
anordnung 11 bis 13.
Für den Zusammenbau der beschriebenen Ausführungsbeispiele des
erfindungsgemäßen Mikrowellen-Bauelements wird in das Gehäuseteil 1 zunächst die
Lasche 18 eingelegt. Anschließend werden die Stützelemente 29, 30 in das
Gehäuseteil 1 eingebracht. In dem zwischen den Stützelementen 29, 30 und dem
Bodenabschnitt 3 bzw. der Lasche 18 liegenden Raumbereich wird daraufhin die
Thermofluxscheibe 16 und der Permanentmagnet 15 angeordnet und es wird dieser
Raumbereich durch das Zwischenelement 14 abgedeckt. Zur Gewährleistung des
Luftspalts 17 muß dabei die Höhe der Stützelemente 29, 30 in Blickrichtung der
Ansicht W größer sein als die Summe der Höhen der Lasche 18, der
Thermofluxscheibe 16 und des Permanentmagneten 15. Anstelle der aus Gründen
der Vereinfachung dargestellten einzigen Thermofluxscheibe 16 kann in der Praxis
auch eine Anordnung aus mehreren Thermofluxscheiben zur Anwendung gelangen.
Vorteilhaft werden in einer Vormontage der Permanentmagnet 15 und die
Thermofluxscheibe 16 auf dem Zwischenelement 14 beispielsweise durch Klebung
befestigt und die so vormontierte Baugruppe 14, 15, 16 mit dem
Permanentmagneten 15 in Richtung auf den Bodenabschnitt 3 auf die Stützelemente
29, 30 aufgesetzt. Auf das Zwischenelement 14 wird die Mikrowellen-Leiter
anordnung aus den Ferritscheiben 11, 13 und dem Innenleiter 12 geschichtet
und durch Aufbringen des Deckelteils 2 und dessen Fixierung am Gehäuseteil 1
fixiert.
Die Montage des gesamten Mikrowellen-Bauelements läßt sich stapelweise in einer
Montagelehre vollführen, die beispielsweise drei Stifte aufweist, die zur Montage
durch entsprechende, in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellte Ausnehmungen
im Bodenabschnitt 3 geführt werden und die Lage der einzelnen, scheibenförmigen
Bauteile 11 bis 16, 18 definieren. Nach Befestigung des Deckelteils 2 wird das
Mikrowellen-Bauelement von diesen Stiften abgezogen.
Der Permanentmagnet 15 wird in vollständig aufmagnetisiertem Zustand eingebaut.
Das für den Betrieb des Mikrowellen-Bauelements nötige Magnetfeld wird mit der
verschiebbaren Lasche abgeglichen. Für den mechanischen Zugriff auf diese
Lasche 18 kann auch die Ausnehmung 20 im Bodenabschnitt 3 herangezogen
werden, solange diese - bedingt durch die Einbaulage des Mikrowellen-Bau
elements - zugänglich ist.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich bezüglich
der Ausbildung des Teilraumes 31 durch die jeweils gewählte Form für den
Permanentmagneten 15. Während im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 7
der scheibenförmige Permanentmagnet eine radiale Ausdehnung aufweist, die im
wesentlichen mit derjenigen der Ferritscheiben 11, 13 übereinstimmt, ist im zweiten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2, 8 bis 12 ein Permanentmagnet mit geringeren
radialen Abmessungen eingesetzt. Um auf ein vergleichbares Volumen für den
Permanentmagneten 15 zu kommen, ist die Dicke des scheibenförmigen
Permanentmagneten 15 im zweiten Ausführungsbeispiel größer gewählt als im ersten
Ausführungsbeispiel. Entsprechend erstreckt sich der Teilraum 31 im ersten
Ausführungsbeispiel zu einem wesentlichen Anteil in den Zwischenraum zwischen
dem Permanentmagneten 15 und der Lasche 18, d. h. in den Luftspalt 17. Im
Vergleich dazu nimmt der Teilraum 31 im zweiten Ausführungsbeispiel in
wesentlich stärkerem Anteil einen Raumbereich zwischen dem Bodenabschnitt 3 und
dem Zwischenelement 14 ein, der seitlich durch den ersten Wandabschnitt 4
einerseits sowie durch den Permanentmagneten 15 und die Lasche 18 andererseits
eingegrenzt wird. Durch die Verkleinerung der radialen Abmessung des
Permanentmagneten 15 im zweiten Ausführungsbeispiel ist außerdem eine
Vergrößerung des Teilraumes 31 zur Aufnahme einer Lastimpedanz gegenüber dem
ersten Ausführungsbeispiel möglich.
Claims (9)
1. Mikrowellen-Bauelement mit einem im wesentlichen wannenförmigen
Gehäuseteil, das einen Bodenabschnitt und wenigstens einen am Umfang des
Bodenabschnitts sich anschließenden Wandabschnitt umfaßt und mit einem
Deckelteil, wobei Gehäuseteil und Deckelteil aus magnetisch leitendem Werkstoff
geformt sind und einen Innenraum umschließen, in dem eine Anzahl im
wesentlichen scheibenförmiger Bauteile stapelförmig zwischen Bodenabschnitt und
Deckelteil derart angeordnet sind, daß ein an wenigstens einen Teilabschnitt des
Bodenabschnitts angrenzender Teilraum des Innenraums von der stapelförmigen
Anordnung ausgespart ist.
2. Mikrowellen-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Teilraum zwischen wenigstens dem Teilabschnitt des Bodenabschnitts
und dem in Richtung auf den Bodenabschnitt äußersten der Bauteile der
stapelförmigen Anordnung erstreckt.
3. Mikrowellen-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Teilraum im wesentlichen in Erstreckungsrichtung des Bodenabschnitts
erstreckt.
4. Mikrowellen-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die stapelförmige Anordnung der im wesentlichen scheibenförmigen Bauteile in
der Reihenfolge der Stapelung vom Deckelteil beginnend wenigstens
eine Mikrowellen-Leiteranordnung zum Leiten elektromagnetischer Wellen,
- - wenigstens ein elektrisch und/oder magnetisch leitendes Zwischenelement, welches sich wenigstens weitgehend parallel zum Bodenabschnitt zwischen den Wandabschnitten erstreckt, und
- - ein Magnetelement umfaßt und sich der Teilraum wenigstens weitgehend in einen Raumbereich erstreckt, der wenigstens teilweise an den Bodenabschnitt, das Zwischenelement und wenigstens einen Teil der Wandabschnitte angrenzt.
5. Mikrowellen-Bauelement nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
wenigstens ein Stützelement, welches sich entlang wenigstens eines der
Wandabschnitte kraft- und/oder formschlüssig zwischen dem Bodenabschnitt und
dem Zwischenelement erstreckt zum Definieren der räumlichen Position des
Zwischenelements gegenüber dem Bodenabschnitt.
6. Mikrowellen-Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Stützelement eine elektrisch leitende, aber magnetisch nichtleitende
Verbindung zwischen dem Bodenabschnitt und dem Zwischenelement gebildet ist.
7. Mikrowellen-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilraum zur Aufnahme einer Lastimpedanz-Anordnung ausgebildet ist.
8. Mikrowellen-Zirkulator, gekennzeichnet durch
eine Ausbildung mit einem Mikrowellen-Bauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
9. Mikrowellen-Isolator, gekennzeichnet durch
eine Ausbildung mit einem Mikrowellen-Bauelement nach einem der Ansprüche 1
bis 7.
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