DE2110461A1 - System zum Behandeln von elektrischen Hochfrequenzwellen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. RICHARD GLAWE · DIPL-ING. KLAUS DELFS · DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

MÜNCHEN HAMBURG MÖNCHEN

8 MÖNCHEN 26 2 HAMBURG 52

POSTFACH 37 WAITZSTR. 12.

LIEBHERRSTR. 20 TEL. (0411) 89 22 55 TEL (0811) 22Ä5 48

ihrenachrichtvom unserzeichen " MÜNCHEN

A 16

BETRIFFT:

Husqvarna Vapenfabriks Aktiebolag Huskvarna / Schweden

System zum Behandeln von elektrischen Hochfrequenzwellen

Die Erfindung, "betrifft elektrische Hochfrequenzvorrichtungen mit elektrischen Hochfrequenzantennen und/oder Vorrichtungen zum Verhindern einer Wellenausbreitung wie etwa Drosseln. Dabei ist die Erfindung auch auf Mikrowellenund Hochfrequenzöfen, -feuerungen und dergleichen gerichtet, welche mit derartigen Vorrichtungen versehen sind. Auf dem Gebiet der Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik besteht häufig ein Bedürfnis nach derartigen Vorrichtungen wie etwa Antennen zum Übertragen und Empfangen von sich lediglich in einer Richtung fortpflanzenden elektromagne-

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tischen Wellen und Drosseln zum Begrenzen der Fortpflanzung solcher Wellen derart, da<3 die Energie innerhalb bestimmter Abgrenzungen der Vorrichtung gehalten wird. Vorrichtungen der ersterwähnten Art bestanden bisher hauptsächlich aus Hochfrequenz-Viertelwellen- oder -Halbwellenantennen nacli Art eines Dipols, die vor einer reflektierenden Fläche angeordnet waren, und zwar in einem'Abstand von etwa einea Viertel der Wellenlänge. Die Vorrichtungen der letzterwähnten Art bestehen häufig aus Taschen oder Ausnehmungen mit einer Tiefe von einea Viertel der V/ellenlange oder aus Schlitzen mit einer Erstreckung von einer halben Wellen- ■ länge, wobei die Anordnung in einer oder beiden der oben erwähnten Flächen dort erfolgt, v/o es erwünscht ist, die Wellenausbreitung aufzuhalten. Bei derartigen Vorrichtungen sitzt normalerweise in der iJähe der Dipolantenne eine wellenreflektierende Fläche, die sich quer zur-"wellenauG-breitungsrichtung erstreckt, und zwar zwischen Flächen,dio die Wellenausbreitung begrenzen. Jedoch ist es in bestimmtenpraktischen Anwendungsfäilen derartiger vorrichtungen unmöglich, einen perfekten Kontakt zwischen den Enden der reflektierenden Fläche und den BegrenzungsfIj.cheu für clio Wellenausbreitung zu schaffen. Dies beeinträchtigt die Verwendbarkeit der Vorrichtungen. Darüber hinaus sind Drossjln in Form von Taschen, Ausnehmungen, Schlitzen und dergleichen nur innerhalb sehr schmaler Frequenzbereiche v/irksam und r:e-

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BAD ORIQINAl.

station dalicr Can Durchgang eines beträchtlichen Anteils uer !!.eiligen EueE_:;:i2, die gebunden werden soll. ·

.. /iera-rtige 'kangol stellen ein ernstes Problem dar, und i;uit ins besonder G bei iloehfrequenzheizungen und lükrowellenöxeu I)ZVi. -feuerungen^ bei denen die Gegenstände, die erhitzt oder in anderer Vieise mit elektrischer Ilochfrequenzeeüergie behandelt werden^sollen,. in eine Höhlung eingeführt werden, welche dann abgedichtet wird, woraufhin man die -J-egenstinäe einer hohen elektrischen KochfrequenzenerjXG aiiGsetst. unangemessene Verluste dieser Energie kann •.jry.-t nicht zulassen.. Dies gilt nicht nur für die Energie-"/Grlaste bei nochfrequenzheiHungen, sondern auch für die Verluste bei mehr offenen Hochfrequenzvorrichtungen. Die aaxirnaldosis, welcher der a:nschliche .rlorper für längere

es betten ausgesetzt werden kann, liegt bei ein/raW Mikrowellenenergie pro era Körperfl-äehe. Höhere Dosen .sind jedoch schwer zu verhindern, da die Energie, die derartigen Vorrichtungen zugeführt wird, oft in der Größenordnung von i -iw und mehr liegt. Auch tendiert die Entwicklung der ilochfrequenzlieizungen zu Energien von 1ü kvv und sogar 100 kJ. . ^:

Diese und zugehörige Probleme werden mit dem System mich der Erfindung gelöst., welches vor allem dadurch gekennzeichnet ist, daß periodische Strukturen vorgesehen

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sind, welche die ζngefuhrte elektromagnetische Energie mit entgegengerichteter Phasengeschwindigkeit und G-ruppengeschwindigkeit fortpflanzen, und daß die Phasengeschwindigkeit gleich oder größer als die Phasengeschwindigkeit ist, mit v/elcher die gleiche Energie forgepflanat wird.

Elektrische Eochfrequensantenneti and Torrichtungen zum Begrenzen der ¥ellenfortpflanzung, die nach der Erfindung oberhalb von leitenden Flächen angeordnet sind, können in einem sehr viel "breiteren Frequenzbereich als bisher bekannte ähnliche Vorrichtungen wirksam worden.

Im folgenden v/erden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer vereinfachten Ausi'iüiruniform nach der Erfindung zum Empfangen und Übertragen elektromagnetischer Wellen und/oder zum Begrenzen der Wellenausbreitung auf einen vorbestimmten Bereich;

Fig. 2 einen Einfrequenz-llochpaß (a high pass filter of the single mode type), der einen Bestandteil der

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AusfiihrungsfoEm nach Pig. 1 darstellt and bei dem Phasengeschwindigkeit■und G-ruppengeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen einander entgegengerichtet sind;

Fig. 3 einen Tiefpaß, bei dem Grruppengeschwindigkeit und Phasengeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen die gleiche Richtung aufweisen;'

Pig. 4- ein ζ/ύ — Lf Diagramm für die Filter nach den Figuren 2 und 3, wobei der Buchstabe a die mit dem Filter nach Fig. 2 erzielte und der Buchstabe b die mit . dem-Filter nach Fig. 3 erzielte Kurve bezeichnet;

Fig. 5 einen Hochpaß entsprechend Fig. 2, der zu einem Zweifreq.uenzfilter (two-mode filter) abgewandelt ist;

Fig. 6 einen liefpaß nach Fig. 3, ebenfalls abgewandelt zu einem Zweifreq.uenzfilter;

Fig. 7 ein Iv - <j> Diagramm, in welchem die Kurven a und b das Verhältnis zwischen den entlang den Filtern nach Fig. 5 and Fig. 6 fortgepflanzten Wellen wiedergibt;

.""'■- 5 - ■
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Fig. β ein w - (j Diagramm, ermittelt mit den Filtern nach

Fig. 9, 10, 11 und 12 sowie in den zugehörigen Schnittdarstellungen A-A, B-B, G-G, D-D, E-E und F-F verschiedene Arten biperiodischer Strukturen;

Fig. 13 einen Durchlauf-Mikrowellenofen;

Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie G-G- durch einen andersartigen Förderband- oder !Tunnelofen;

Fig. 15 und 16 Mikrowellenofen und Vorrichtungen mit rechteckigen Hohlräumen;

Fig. 17 bis 19 sowie in den zugehörigen Schnittda.rstellungen H-H, I-I und J-J; K-K und L-L; H-H und N-N verschiedene Arten sogenannter zweidiraensionaler periodi

scher Strukturen.

Das System nach der Erfindung, wie es aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt eine periodische Struktur 1 und vorzugsweise eine leitende Fläche 2. Im vorliegenden Fall weist die Fläche 2 eine Verlängerung 3auf, und die periodische Struktur ist weiterhin mit einer Fläche 4 sowie mit einer

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Verlängerung 5 dieser I?Iache versehen. Das Ende der periotsischen Struktur 1 nächst der Verlängerung 3 und der Ii¹Iaclie 4 ist an einen elektrischen Leiter angeschlossen, "beispielsweise an einen Koaxialleiter mit einem inneren Leiter 6 und einem äußeren Leiter 7. Die periodische Struktur 1 sollte den an ihr entlang fortgepflanzten elektromagnetischen Wellen entgegengerichtete Phasen- und Gfruppengeschwindigkeiten der Wellen "bieten. Strukturen, die diese Anforderungen erfüllen, können in vielen unterschiedlichen Arten ausgebildet sein. Oft bestehen sie aus verteilten, Itettenartig angeordneten Schaltelementen, obwohl sie ihrem Priuzip nach auch hauptsächlich aus zusammengefaßten Schaltelementen aufgebaut sein können. Die folgende Beschreibung bezieht sich jedoch im wesentlichen auf verteilte Schaltelemente. Eine periodische Struktur, wie etwa die periodische Struktur 1 nach dem Ausfiihrungsbeispiel, die den oben erwähnten Anforderungen gerecht wird, besteht aus im wesentlichen zusammengefaßten Schaltelementen einschließlich eines r.ocw.jr.sses mit in Serie geschalteten Kondensatoren 8 und parallel geschalteten Induktanzen 9. Eine entsprechende Anordnung ist in Ii¹Ig. 2 gezeigt. Die struktur, die elektromagnetische wellen mit gleichgerichteten Phasen- und Gruppengeschwind igke it en fortpflanzt, entspricht im li'all zusammengefaßter Schaltelemente einem ^rJ)iefpaß mit in Serie geschalteten Induktanzen TO und parallel geschalteten Kondensato-

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ren 11, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Eine Wellenfortpflanzung entlang periodischer Strukturen mit der Periodenlänge L wird normalerweise in einem (λ> -if -Diagramm dargestellt, in welchem u> die Winkelfreqüenz der elektromagnetischen Welle darstellt (UJ = 2.TfI; f = Frequenz) und U den elektrischen Phasenwinkel über der Periodenlänge L bezeichnet. Der Phasenwinkel U kann im Fall der Wellenfortpflanzung auch durch die Phasenkonstante Q = /v aus-

P gedrückt werden, wobei ν die Phasengeschwindigkeit der fortgepflanzten Welle bedeutet. Der Ausdruck lautet dann ψ = ßL. Fig. 4 zeigt das W-Cf Diagramm für elektromagnetische Wellen entlang periodischer Strukturen, wobei im Falle a die Phasengeschwindigkeit der G-ruppengeschwindigkeit entgegengerichtet ist, d.h., daß es sich um das οο-Φ-Diagramm für Wellen entlang Hochpässen gemäß Fig. 2 handelt. Im Falle b gilt das Co _ Cj -Diagramm für periodische Strukturen, bei denen die Phasengeschwindigkeit mit der G-ruppengeschwindigkeit gleichgerichtet ist. Dies gilt für die Struktur nach Fig. 3. Das charakteristische Merkmal des Falls a besteht darin, daß der Phasenwinkel ι/ bei der niedrigsten Frequenz am größten wird (^ ="Ό und bei der höchsten Frequenz den Wert KuIl erreicht. Im Fall b tritt der größte Phasenwinkel (Q=IT) bei der höchsten Frequenz auf, während der kleinste Phasenwinkel (CP= ß) am Ort der niedrigsten Frequenz erscheint. Die Phasengeschwindigkeit

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μ der elektromagnetischen ¥elle an einem Punkt im CJ - β . L-Diagraram ist gleich LotgtX., wobei der Winkel oL von einer -durch den Nullpunkt laufenden Geraden gebildet wird, welche diesen einen Punkt des Diagramms sehneidet (v=L /ß; L=Lo. tg<x). Da sich der !Phasenwinkel· zwischen Null und IT ändern kann, kann die Phasengeschwindigkeit "v dementsprechend zwischen unendlich und dem endlichen Wert v=2.Lf liegen. Anders ausgedrückt: v/c = 2L/X-O, wobei-2* ο die Wellenlänge der sich fortpflanzenden Welle und c die Lichtgeschwindigkeit bedeuten, folglich gibt es im U) - ^(=ßL)Diagramm normalerweise einen Punkt, in dem die Phasengeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Wird die periodische Struktur bei der Ausführungsform nach Pig. 1 entfernt, so können sich die elektromagnetischen Wellen II lediglich mit einer Geschwindigkeit entlang den λ?erbleibenden !'lachen 2, 3, 4 und 5 fortpflanzen, die etwa der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Durch Hinzunahme der periodischen Struktur 1 wird die Fortpflanzung der Wellen gestört, wobei sich die elektromagnetischen Wellen II mit einer Phasengeschwindigkeit ausbreiten, die normalerweise etwas geringer als die Lichtgeschwindigkeit c ist. Diejenigen Wellen I, die sich entlang der periodischen Struktur 1 fortpflanzen und deren Phasengeschwindigkeit: etwa im Bereich der Phasengesehwindigkeit der Wellen II liegt bzvf. diese übersteigt, werden mit den Wellen II der-

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art gekoppelt, daß die Energie von einer Welle I auf eine Welle II und umgekehrt übertragen wird. Wenn die Flächen' 2 und 5 mit in die Struktur aufgenommen werden, so entspricht die periodische Struktur I für den Pail zusammengefaßter Schaltelemente gemäß den Figuren 2 und 3 im Prinzip den leitenden Filtern mit zwei Frequenzeneigenschaften, wie sie in den Figuren 5 und 6 gezeigt sind. Diese Figuren weisen in Reihe geschaltete Induktanzen 13 auf, und zwar die Induktanz der Flächen 2 und 5 pro Einheit
der Länge L, Weiterhin sind parallel geschaltete Kondensatoren vorgesehen, und zwar die Kapazität, bezogen auf den gleichen längenabschnitt, zwischen der Fläche 2 und derjenigen Fläche der periodischen Struktur, die der Flache 2 am nächsten liegt. Bei derartigen Zweifreq.uenzenleitern (two mode conductors) sind immer swei getrennte Wellen I und II für eine Fortpflanzung vorhanden. Diese Wellen werden aneinander gekoppelt, wenn ihre Phasengeschwindigkeiten zusammenfallen oder bezüglich eines Leiters die Lichtgeschwindigkeit c übersteigen bzw. sich der Lichtgeschwindigkeit annähern. Eine graphische Darstellung derartiger Leiter kann etwa so aussehen, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wobei der Fall a dem (C- ψ -Diagramm eines Hochpasses gemäß Fig. 2 unter Einschluß einer leitenden Fläche 2, 5 entspricht (siehe Fig. 5), und wobei der Fall b die Kurve für einen Tiefpaß (Fig. 3) darstellt,

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ebenfalls unter Einbeziehung der Flächen 2, 5 ind die Vorrichtung gemäß Fig. 6.

Bei Frequenzen unterhalb des Wertes CC. werden lediglich die Wellen II fortgepflanzt, wie es aus dem Diagramm hervorgeht. Diese Wellen besitzen eine Phasenge-schwindigkeit "Vjj» welche geringfügig unterhalb der Lichtgeschwindigkeit c liegt. Bei Frequenzen oberhalb des Wertes &-?. erfolgt eine Kupplung zwischen den Wellen II und den Wellen I,. welche sich entlang der periodischen Struktur 1 fortpflanzen. Wird ein Tiefpaß gemäß Fig. 6 verwendet, kann eine fortschreitende Übertragung von den Wellen II auf die Wellen I bereits bei der Frequenz to , beginnen. Bei Verwendung eines Hochpaß-Leiters (a) erfolgt eine Übertragungskopplung zwischen den Wellen I und II bei Frequenzen zwischen und neben den Frequenzwerten Ιύ ρ ^ααο· ^-α· Innerhalb dieses Hochfrequenzbereichs ( CJp - 1*0 ^) breiten sich die Wellen I und II mit komplexen Fortpflanzungskonstanten folgender Art aus:

= + (ß/ + ) itf); ΐ>_ΙΣ = ±'(ß(t) i&")< Dies bedeutet, daß

sich eine Welle mit ansteigender Amplitude fortpflanzt, während die Amplitude der anderen Welle um einen Betrag abnimmt, welcher dem der ansteigenden Amplitude' entspricht. Dieser Frequenzbereich ist es, innerhalb dessen die Antenne und die die Wellenausbreitung verhindernde Vorrichtung nach der Erfindung arbeiten soll und für den letztere be-

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stimmt sind. Die aus Antenne und Wellenausbreitung ver~. hindernder ITorrlchtung bestehende Einrichtung nach der Erfindung, soll dementsprechend aus einer periodischen Struktur 1 nach Art eines Hochpasses entsprechend Pig, 5 bestehen, welche elektromagnetische Wellen mit entgegengerichteter Phasen*- und G-ruppengeschwindigkeit entlang des !Deiters fortpflanzt, und sie soll so dimensioniert sein, daß die zu übertragenden, zu empfangenden oder aufk zuhaltenden elektromagnetischen Wellen sich mit einer Phase nge schwind igke it Vj ausbreiten, welche nahe der Phasengesehwindigkeit Vjy liegt bzw. dieser G-eschwindigkeit gleicht oder höher als diese G-eschwindiglzeit ist, wobei die Phasengeschwindigkeit v-j-j für diejenigen Wellen gilt, welche zwischen der Struktur 1 und den Flächen 2, 5 fort-

und
gepflanzt werden können eine Frequens zwischen oder nahe den Irequenzwerten ¹^₂* ^\ gemäß der .Kurve a in i'ig. 7 aufweisen. Es handelt sich dabei um Wellen mit einer komplexen Portpflanzungskonstanten innerhalb des nichtgestricfcuelten Bereichs der graphischen Darstellung nach Pig, 8,

Unter diesen Bedingungen wird eine elektromagnetische Welle II zwischen der verlängerten !''lache 3 und der Eläche 4 in Richtung auf die periodische Struktur 1 innerhalb deren Begrenzungen fortgepflanzt, wahrend auf der Struktur eine Y/elle I auftritt, die in entgegengesetzter Richtung

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mit entsprechend ansteigender Amplitude fortgepflanzt wird und die am Ende der Struktur 1 nächst den Flächen 3 und 4 durch die leiter 6 und 7 abgekoppelt wird. Demgegenüber wird eine elektromagnetische ¥elle I, die an dem genannten Ende der Struktur 1 eintritt, mit abnehmender Amplitude fortgepflanzt, während gleichzeitig eine elektromagnetische ■ "Welle II zwischen den Flächen 2 und der Struktur.1 auftritt. Diese Welle wird bei ansteigender Amplitude in die Gegenrichtung fortgepflanzt, d.h. in Richtung auf die Flächen 3 und 4» wo sich die Welle II weiterhin fortpflanzt. Wenn die periodische Struktur 1 eine ausreichende Länge aufweist, so kann es genügen, lediglich sechs Perioden der Länge L anzuordnen, um auf diese Weise praktisch sämtliche Energie von den Leitern 6 und 7 auf den Baum zwischen denFlächen 3 und 4 oder umgekehrt zu übertragen. Geht es darum, eine We1Ienfortpflanzung lediglich zu begrenzen, so ist es nicht erforderlich, die Leiter 6 und 7 an die periodische Struktur 1 anzu.scb.liessen, welche dann nur als Drossel arbeitet. Eine elektromagnetische Welle II, die zwischen den Flächen 3 und 4 in Richtung auf die periodische Struktur 1 fortgepflanzt wird, koppelt sich an die Struktur und wird an deren Enden nächst den Yerlängerungsflachen 3 und 4 reflektiert, woraufhin sich eine Welle I auf der Struktur 1 an eine Welle II koppelt, welche sich in Gegenrichtung fortpflanzt. Diese wird auf diese Weise auf den Zwischenraum zwischen den Flächen

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3 und 4 übertragen, jedoch mit entgegengesetzter Portpflanzungsrichtung, d.h., von der Struktur 1 aus·. Sehr gute Antennen- und Drosseleffekte können mit einer ütruktür erzielt werden, die eine Mehrzahl von Periodenlängea I aufweist, Die Anzahl der Periodenlängen L kann bei einem Minimum liegen, wenn die charakteristische Wellenfortpflanzungsimpeäanz der periodischen Struktur gleich der entsprechenden Impedanz zwischen der Fläche 2 und der periodischen fe Struktur 1 gewählt wird.

Die aus Antenne und eine Wellenausbreitung verhindernder Vorrichtung bestehende Einrichtung nach der Erfindung kann in einer Anzahl unterschiedlicher Arten betrieben werden, wobei eine Anzahl verschiedener, absehbarer Ausführungsformen in den Figuren 9 bis 12 gezeigt ist. Fig. 9 stellt einen Hochpaß mit I-förmigen Leitern 14 dar, welche sich von einer Fläche 5 aus erstrecken und zwischen denen Wände 15 angeordnet sind. Die Fläche 5 kann Öffnungen aufweisen, um Leiteranschlüsse aufzunehmen. Ohne die Wände 15 würde die Struktur 1 so.arbeiten, daß sie Ie-. diglich Welleryfortpflanzt, deren Phasen- und G-ruppengeschwindigkeit gleichgerichtet sind. Die Wände 15 sind folglich bei dieser Ausführungsform erforderlich, wenn die Struktur die Erfordernisse nach der Erfindung erfüllen soll. Der untere Abschnitt der Wände 14, 15 kann vorzugs-

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weise Ivoaxialleiter bilde**, die im unteren Bereich von PiG. 9 über dieFläche 5 kurzgeschlossen sind und atn oberen Ende in einen zentralen Endkörper auslaufen, welcher rechteckige Flächen darbietet und Spaltwände sowie eine obere Fläche der Platte 5 bildet. Aus der Schnittdarsteilung A-A ergibt sieh, daß man die Struktur so breit machen kann, wie man will, wobei die Wände oder Leiter 14- Tor zugsweise -von Schlitzen 16 unterteilt sind, welolie im Abstand von Viertel-Wellenlängen über der Breite der Struktur liegen, iiochfrequeuzabsorbierende Materialien können in die Schlitze 16 eingesetzt werden, um elektromagnetische lie Ilen mit kleinen. Verlusten daran zu hindern, sich entlang der Wände 14,- 15 fortzupflanzen. Ein Anschluß an einen oder mehrere Koaxialleiter, Bandleiter oder Wellenleiter 6, 7 kann beispielsweise durch eine Yerbindung mit dom Leiter oder der Wand 14 nächst den Flächen 5 und 4 hergestellt werden.

x^fiig. 10 zeigt eine biperiodische Struktur, welche anstatt der Wände 15 eine induktive Kopplung, oder vorzugsweise eine sogenannte Balgverbindung 17, 18 (strap connection) zwischen den Leitern oder Wänden 14 aufweist. Die induktiv gekoppelte oder über ein Band verbundene Struktur kann an Koaxialleiter angeschlossen sein, welche eine Verlängerung der Kopplungen oder Bandleiter umfassen

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können. Auch kann sie mit Wellenleitern verbunden sein, die Öffnungen zwischen den Wänden 14 nächst der Fläche. und dieser Fläche aufweisen.

Fig. 11 zeigt eine weitere biperiodische Struktur, die lediglich Wände 14 aufweist, welche, aufgrund von Schlitzen 16, eine verminderte Breite besitzen und abwechselnd gegeneinander versetzt sind. Die Wandbreite fe kann annähernd ein Viertel oder die Hälfte der. Wellenlänge betragen. Für den Fall von Ausführungsformen entsprechend denFiguren 10 und 11 liegt die Höhe der Wände annähernd bei einem Viertel der Wellenlänge, während sie etwas geringer ist bei Ausführungsformen entsprechend Fig. 9. Die biperiodische Struktur kann beispielsweise über Anschlüsse 20 an eine Fläche 4 angeschlossen sein.

Fig. 12 zeigt eine biperiodische Struktur gemäß der nach Fig. 11, jedoch ohne Wände 14. Dort sind lediglich photogeätzte oder in anderer Weise angeordnete leitende Flächen 19 auf einem dielektrischen Substrat zwischen den Flächen und einer Fläche 5 vorgesehen. Die Länge dieser Flächen 19 soll annähernd ein Viertel bis ein Halb der Wellenlänge betragen. Die Flächen können abwechselnd um die Hälfte dieser länge versetzt sein, wie es in Fig. gezeigt ist. Die biperiodische Struktur kann mit einer

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Flache 4 verbunden se tu, and zwar beispielsweise über An-

·-■-■■· .. ■ * ..'■■-" ■ ■ ' ■ · " Schlüsse 20, die zwischen der Struktur 1, der Fläche 19,

und der Fläche 4 liegen.

Fig. 15 zeigt einen Durchlauf-Mikrowellehofen. Der Ofen umfaßt ein elektrisch leitendes oder elektrisch nicht leitendes Förderband 21, das zwischen Rollen 22 und 25 läuft und beispielsweise von einem Motor 24 angetrieben wird. Das Förderband durchläuft einen Yänglichen Hohlraum 25, 26 mit Öffnungen 27, 28, oder es passiert im einfachsten Fall eine Fläche 53, weiche Oberhalb des Förderbandes angeordnet ist und lediglich einen einzigen Hohlraum 25 oberhalb (oder unterhalb) des Bandes bildet, nahe den Enden oder Öffnungen 27, 28 der Hohlräume sind Antennen und/oder Wellen begrenzende Vorrichtungen 29, . gemäß der Erfindung angeordnet, leiter 51 stellen eine Verbindung zwischen diesen Vorrichtungen und einem oder mehreren Hochfrequenzerzeugern 52 her, wobei letztere als Trioden^ Magnetron- oder ,beispielsweise, Halbleiter-Oszillatoren ausgebildet sein können. Die Antennen und Vorrichtungen 29, 3Q-zur Begrenzung der Wellenfortpflanzung können an den Öffnungen 27 und 28 auf all den Flächen angeordnet werden, welche innerhalb dieses Bereichs das Förderband 21 umgreifen. Ist der Öfen offen, beispielsweise wenn lediglich eine Fläche 35 oberhalb des Förderban-

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"des 21 vorgesehen wird, so kann'mit Vorteil eine breitere Fläche 34 oberhalb der Fläche 33 befestigt werden.-Die- ■·.■" Fläche 34 ist dabei gegen die Fläche 33 gut abisoliert, jedoch vorzugsweise in deren ITähe angeordnet, Sie kann auf diese Weise eine Abstrahlung von den anderen Flächen verhindern. In diesem Fall SOllten die Fläche bzw. das Förderband 21 und die Fläche 34 breiter als die Fläche 33 sein. Eine Versorgung mit elektrischer Hochfrequenzenergie kann an mehreren Stellen innerhalb des Hohlraums 25, 26 vorgenommen werden, jedoch nur auf einer Seite 25 der beiden Hohlräume und lediglich nahe einer der beiden am' Ende liegenden Öffnungen 27» 2G, Dabei sind dann nahe der gegenüberliegenden Öffnungenur Vorrichtungen 30 zur Begrenzung der Wellenausbreitung gemäß der Erfindung angeordnet. Wird Hochfrequenzenergie der Antenne 29 zugeführt, so pflanzt sich die Energie zwischen der Antenne, den Flächen 21 (2, 3, 2) und 33 (4) sowie gegenüberliegenden Vorrichtungen 30 fort, welche lediglich als Drossel arbeiten. An den Vorrichtungen 30 wird derjenige Energieanteil reflektiert, der während, des Durchgangs des auf dem Förderband 21 abgelegten und zu erhitzenden Materials nicht absorbiert wurde. Auch kann dieser Energieanteil von den Vorrichtungen 30 beispielsweise dazu verwendet werden, über ein Anzeigesignal· die Ausgangsleistung des HochfrequQttzerzeugers 32 zu steuern. In diesem Falle werden Lei-

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ter-31 auch auf dieser Seite angeordnet. Der Abstand zwischen den Eopplungsstellen 29 und-30 kann vorteilhafterweise -so weit sein, daß der größte Anteil, der zugeführten Hochfrequenzenergie von dem auf dem Förderband 21 abgelegten Material absorbiert wird, bevor die Energie das gegenüberliegende Ende,des Bandes erreicht. Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn der Ofen ausreichend lang ist, und mit Material versorgt wird, welches auf diese Weise den größten Anteil der von einer Seite aus zugeführten Energie absorbiert, die Hochfrequenzenergie der Anordnung am geeignetsten von beiden Enden aus und sogar an verschiedenen Stellen zwischen den Enden zugeführt werden kann. Aufgrund der aus Antennen und Vorrichtungen zur Verhinderung einer Wellenausbreitung bestehenden Einrichtungen 29, 30 nach der Erfindung wird die elektrische Hoohfrequenzenergie in wirksamer Weise daran gehindert, die Offnungen.27 und 28 .des Ofens zu verlassen, und es können auf diese Weise größere Mengen elektrischer Hochfrequenzenergie zugeführt werden, ohne daß das in der !iahe. des. Ofens arbeitende Bedienungspersonal einer schädlichen Strahlung ausgesetzt würde. Wenn die zu erhitzenden Gegenstände dem Ofen nach Fig. 13 von dessen Seiten aus zugeführt und an den Seiten entnommen werden, beispielsweise durch. Öffnungen, Rohre, !Tunnel oder dgl., und, wenn Förder- und Abgabe_vorrichtungen in der Nähe

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der Vorrichtungen 29 und 30 vorgesehen sind, so kann der Abstand zwischen der Fläche 33 (4) und dem Förderband 21 in diesem Bereich größer sein als zwischen den Vorrichtungen 29, 30 und dem Band 31. In diesem Fall sollte die Höhenveränderung in der ITähe der Vorrichtungen 29 und 30 als aufeinanderfolgende Stufen ausgebildet sein.

Eine andere Art eines Durchlauf- oder Tunnelofens nach der Erfindung geht aus Fig. 14 hervor. Im Falle dieses Ausführungsbeispiels wird die elektrische Energie quer zu derjenigen Richtung zugeführt, in welcher die zu erhitzenden Gegenstände 37 bewegt werden bzw. sich relativ zum Ofen bewegen. Auch hier kann die Bewegung von einem Förderband 21 hervorgerufen werden, wohingegen auch die Möglichkeit besteht, daß der Ofen eine Relativbewegung durchführt, und zwar mit einer Fläche, die vorzugsweise elektrisch leitfähig ist. Der Ofen 33 nach Fig. 14 kann auch relativ zu dem Förderband 21 stillstehen, wobei die Gegenstände in Behältern oder Halterungen in den Ofen eingebracht und aus ihm entnommen werden. Die Behälter oder Wagen können aneinander befestigt sein und an der Außenseite des Ofens von zugeordneten Antriebsmitteln entlangbewegt werden. Der Ofen kann auch über die Fläche oder das Band 21 angehoben sein, wobei dann die eine Wellenausbreitung verhindernden Vorrichtungen nach der Erfindung rund um den gesamten Um-

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fang -des Ofens angeordnet und gegen die Fläche 21 geriehtetsowie nahe.' dieser ',Hache angeordnet sind. Auch kann "man sie auf-Rollen setzen und über die Fläche 21 "bewegen, usv/. Wenn die Gegenstände 27 in dieser Weise eingebracht werden, .kann der Ofen im Zentrum höher ausgebildet sein, als an den Seiten 35» 36, an denen die aus Antenne und einer die Wellenausbreitung "verhindernden Vorrichtung bestehende Einrichtungen nach der Erfindung angeordnet sind. Öfen dieser Art können insbesondere dann Anwendung finden, wenn große Gegenstände 37 erhitzt werden sollen, beispielsweise mit Gegenständen gefüllte Waggons,■wobei es sich bei diesen Gegenständen um Steine oder andere Substanzen handeln kann, die mit Hochfrequenzenergie aufgespalten werden sollen. Auch im Falle dieses Ofens kann die elektrische Hochfrequenzenergie an mehreren Stellen entlang der Seiten des Ofens, und zwar verteilt über dessen gesamter Länge, zugeführt werden,. Die Antennen 29 und die eine Wellenausbreitung verhindernden Vorrichtungen 30 nach der Erfindung sind dabei ebenfalls entlang, den Seiten angeordnet und außerdem, noch, an den Zuführungs- und Auslaßendeti 37, 38, obwohl in diesem letztgenannten Fall die Vorrichtungen senkrecht zur anderen Querrichtung.orientiert sein sollten.

. Bei Hochfre,quenzöf en ..nac.h.·. der Erfindung können die Flächen oder Förderbänder-21/iirit. Abdichtwänden aus leiten-

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dem Material versehen sein, die in an sich bekannter Weise quer angeordnet sind und ebene Flächen tragen, welche sich rechtwinklig zu den Kanten der Wände erstrecken und in i'ürderrichtung vorzugsweise so lang sind, daß sie annähernd sechs !Periodenlängen L der Vorrichtungen zur Begrenzung der Wellenausbreitung neben den Ofenöffnungen 27» 28, 3ύ überdecken. Die Länge der Vorrichtungen zur Begrenzung der Wellenfortpflanzung liegt dabei in der Größenordnung des halben Abstands zwischen den oben erwähnten Wänden. Bei einer anderen Ausführungsform können die Vorrichtungen zur Begrenzung der Wellenausbreitung auf allen den !""lachen angeordnet sein, die sich von den oben erwähnten Wänden aus. erstrecken. Wenn die Gegenstände 37"zwischen diese Wände eingeführt werden, beispielsweise in Behältern, Waggons oder dgl., sollte die llochfrequenzenergie lediglich dann zugeführt werden, wenn sich diese einzelnen Einheiten gegenüber einer energieübertragenden Antennenanordnung nach der Erfindung befinden,

Im-JPalle stationärer Mikrowellenofen zur Erwärmung von Speisen kann die Mikrowellenenergie den Ofen durch Antennenkonstruktionen nach der Erfindung zugeführt werden.,, deren Fläche 2 als eine der inneren Wände des Ofens dient oder bei denen eine gesonderte Fläche 2 aus leitendem Material neben den Innenwänden des Ofens angeordnet ist. Diese zusätzliche Fläche kann so gekrümmt und ange-

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ordnet sein, daß'der Abstand zwischen ihr und der Ofenwand, durch welchen die Hochfrequenzenergie über die Antenne nach der Erfindung dem Öfen zugeführt wird, fortschreitend anwächst. Derartige Öfen weisen häufig eine Ofentür" auf, durch welche, die zu erwärmenden Güter eingebracht werden. Diese Tür muß so abgedichtet werden, daß in geschlossenem Zustand keine- Hochfrequenzenergie austreten" kann.'Dies kann dadurch erzielt werden, daß man Tor- ■ richtungen zum Verhindern einer' ¥ellenausbreitung gemäß . der Erfindung rund um sämtliche Kantenflächen anordnet. Dabei sollte nahe dem Ofenhohlraum ein Abstand zwischen diesen Vorrichtungen und der Tür vorgesehen sein·. Nach Wunsch können Tür und Ofeti an ihren Außenseiten miteinander verbunden sein, indem man sie miteinander in Berührung bringt. Antennen und Drosseln (Torrichtungen zur Begrenzung der Wellenfortpflanzung) nach der Erfindung können auch unabhängig von Mikrowellenofen im Zusammenhang mit anäeren Hochfrequenzeinrichtungen Verwendung finden. Beispielsweise kommen hierfür unterschiedliche Arten von Leitern zum Übertragen, Empfangen und Begrenzen der Fortpflanzung von elektromagnetischen Wellen in Präge, deren Frequenzen innerhalb desjenigen Frequenzbandes liegen, an welches die Torrichtungen nach der Erfindung angepaßt werden können, während sie die nach der Erfindung gesetzten Anforderungen erfüllen. Dies trifft zu für eine Wellenfort·

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Pflanzung entlang ebener Leiter, rohrförmiger Wellenleiter und koaxialer Leiter, Auch ist eine Anwendung auf Wellenfortpflanzungen in Azimutrichtung möglich. Gleiches gilt für ringförmige Strukturen (Hohlräume) oder schraubenlinienförmige Hohlräume.

Nach der Erfindung ausgebildete Antennen und Drosseln können auch dazu verwendet werden, elektrische Hochfrequenzenergie anzulegen oder zu unterbrechen, und zwar bei Winkelfrequenzen in der Hähe und oberhalb des Wertes von Co ₂, jedoch unterhalb der Winke!frequenz, bei der die Phasengeschwindigkeit entlang der Struktur sich der Lichtgeschwindigkeit annähert oder ihr gleichkommt. Dies erfolgt dadurch, daß die Fläche 2 nahe oder entfernt von der Struktur 1 angeordnet bzw. vollständig von der Struktur getrennt wird. Eine derartige Möglichkeit zur Unterbrechung elektrischer Hochfrequenzenergie ist insbesondere bei solchen Hochfrequenzvorrichtungen wünschenswert, bei denen sich das Bedienungspersonal häufig in der Fähe der Vorrichtung aufhält, wie es beispielsweise bei Mikrowellenofen oder -heizungen der Fall ist.

Die Figuren 15 und 16 stellen ein Beispiel dafür dar, in welcher Weise diese Energieunterbrechungsmöglichkeit genutzt werden kann. Tor allem aber dienen sie auch als Bei-

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spiel dafür, wie nian Mikrowellenofen mit Vorrichtungen nach, der Erfindung anwenden "kann.

Mikrqwell.enofen "bzw. Sie Vorrichtung nach den Figuren 15 und 16 umfaßt einen rechteckigen Hohlraum mit leitenden Wänden 4.0 sowie eine Öffnung 41· Bemgejjgjnüber kann der Hohlraum auch eine glattere geometrisphe Ausbildung aufweisen, beispielsweise supereliptisph sein, Bine oder- meiere Antennen 4.6 nach der Erfindung sitzen vorzugsweise auf einer B.qdenflache 42 des Ofens oder aber an irgendeiner der Seitenflächen 43» 44 und 45» J3ie Antennen sind ßo ausgerichtet, daß die el^ktrogagnetisphen Wollen nur in der Querrichtung übertragen werden können, a.h.j entlang .den ßeifcen 42, 43," 44 und 45 und nicht qLuep tib.ep die Seite 46 bzw. die Öffnung 41· Elektrische Hoehfrequenzenergie oder Mikrowellenenergie wird den Antennen 4.6 γ.οη einer oder mehreren Hochfreciiienze,rzeugern 47 zugeführt j, wobei letztere in der Ifähe des Ofens, ¥orzugsw.eis^ unterhalb des Ofens angeordnet sind. Bei der denkbar einfachsten Ausführungslorifl kann das zu erhitzende Material ig den Q£en auf einer Reitenden fläche 48 eingebracht wer-^ den_f welche oberhalb der Antennen derart angeörjanet ist, ,daß .elektri.sche HQchfrequenzenergie, τρη und zu den Antennen, zvfischen der Unterseite der Fläche einschließlich der Antenne» und der Oberseite geleitet wird, auf welcher die

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zu erhitzenden Güter angeordnet und der Hochfrequenzenergie ausgesetzt sind. Die Fläche 48 arbeitet in dieser Weise als Fläche 2 und 3 gemäß der Ausführungsform nach. Fig. 1. Die Energie, die reflektiert oder nicht von den Gütern aufgenommen wird, wandert fortlaufend rund um die Platte 48 zu deren Unterseite und wird dort entweder am hinteren Ende der Antennen 46 reflektiert oder aber, wenn diese Enden ebenfalls als Antennen ausgebildet sind, dort aufgenommen und möglicherweise von einem dort angeordneten Hochfrequenzyerbraueher absorbiert. Auch kann diese. Energie als Signal •verwendet werden, um die Ausgangsleistung des Hoch.freq.uenzerzeugers zu steuern. Weiterhin besteht die Möglichkeit, diese Energie über eine Einwellen—Drossel rückzukoppeln, und zwar beispielsweise an eine Übertragungsantenne 46. Die Fläche 48 ist vorzugsweise an isolierten Halterungen 49 befestigt oder aufgehängt, wobei die Halterung aus einem dielektrischen Material mit geringen Hochfrequenz-^ Verlusten besteht. Die leitende Fläche, %ö kann im einfachsten Fall aus einer Metallplatte, bei.spi.elsv/eise aus einer Aluminiumplatte bestehen. Vorzugsweise ist sie ^jedoch aus dielektrischem Iiaterial mit sehr geringen ilQGhfi:eg.uenzverlusten hergestellt. Beispielsweise koiiiinen dafür Kunststoffe oder keramische Materialien in Frage. Die Oberfläche ist durch Ehotoätzen oder in anderer geeigneter Weise mit elektrisch leitenden, abwechselnd isolierten Streifen oder

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Drahtspulen 50 naqh Pig. 16 beschichtet, welche entweder mit sich selbst verbunden sind oder eine oder mehrere, um die Fläche 4-β herumlaufende Spiralen bilden, und zwar derart, daß nur solche elektromagnetischen Wellen entlang den leitenden Streifen 50 fortgepflanzt werden können, deren Portpflanzungsrichtung quer zum Ofen liegt, d.h., entlang den Seiten 4.3» 44 und 45 verläuft. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß eine Fortpflanzung elektromagnetischer Wellen in anderen Richtungen so gering wie möglich gehalten wird. Wenn die leitenden Streifen schraubeiigangförniig angeordnet sind, kann die Antenne, welche die elektromagnetische Energie überträgt, an einer Seite der Fläche, d.h., nächst der Fläche 46 angeordnet sein. Die über die Antenne verlaufenden Streifen sind dabei vorzugsweise so breit wie die Antenne und liegen nach einem Umlauf, möglicherweise bei wesentlich verminderter Breite, so versetzt relativ zur Antenne 46, daß keine bemerkenswerte Kopplung mit dieser umlaufenden Schleife erfolgen kann. Eine ähnliche Anordnung kann am gegenüberliegenden Ende der Schraubenlinie getroffen werden, so daß diejenige Energie, die nicht von den Gütern auf der Schraubenlinie absorbiert wird, von einer Antenne an dieser Seite, und zwar vorzugsweise nächst der Öffnung 41, aufgenommen wird. Die elektrische Hochfrequenzenergie kann an dieser Seite auch reflektiert werden, und zwar beispielsweise da-

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durch.., üa-ß: man eine Schleife der Schraubenlinie mit sich selbst verbindet oder daß man an dieser Stelle eine Drossel gemäß der Erfindung anordnet. Die Platte 4o, die vollständig aus Metall besteht oder aus dielektrischem Material mit einer nur in einer Richtung bzw. in Richtung der Schrauben.lin.ie leitenden Fläche-50 hergestellt ist, kann an der Abdeckung: befestigt sein, welche zum Verschließen der öffnung 41 verwendet wird. Ist die Abdeckung geöffnet, so wird die Platte 48 gleichzeitig von den Antennen wegbewegt. Auf diese Weise gelangen letztere in eine Position, in der sie keine elektrische Hochfrequenzenergie übertragen können. .

. .. .-■ !fach .einer abgewandelten Ausfiihrungsform der Erfindung können-Mikrowellen- und Hochfrequenzofen mit dem o~j-.Sftera nach der Erfindung isolierte, sehr leitf äb.ige, abwechselnd miteinander verbundene Plächen 59 aufweisen, die vorzugsweise sehr nahe, jedoch im Abstand zu den inneren Plächen 42, 43, 44 utid 45 angeordnet sind. Die Fläche 52 kann dann in gleicher Weise wie die Pläche 4 arbeiten, die gemäß Pig. 1 von den Wänden des Ofens entfernt liegt. Die Pläche. 52 ist gegen die Innenflächen des Ofens (42-45) isoliert, und zwar mittels dielektrischen Materials, cas geringe. Kochf reqaienzverluste auf we ißt. Die Pläche 52 kann auch mit .Vorteil aus dielektrischem Material jeriii^er IIochfreq,uenzverluste bestehen und leitende utreifen tra-

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gen., durch Photoätzen oder in anderer geeigneter Weise hergestellt sind und "vorzugsweise mit sich.selbst in Verbindung stehen oder möglicherweise eine Schraubenlinie bilden, und zwar bezüglich der Plachen 42 bis 45 nächst üea zentralen inneren Hohlraum des Ofens und der Pläche 4ü. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich die elektrische iiochfrequenzenergie nur zwischen den leitenden Streifen und den darüber liegenden Plachen,, beispielsweise der fläche 40 nach Pig. 15 und 16, fortpflanzt.

-Da die Antennen nach der Erfindung elektrische Hochfrequensenergie lediglich in einer Richtung aufnehmen und übertragen, können Mikrowellenöfen, die beispielsweise mit derartigen Torrichtungen ausgerüstetsind, so konstruiert werden, daß sie- im wesentlichen nicht resonant sind. Dies bedeutet, daß elektromagnetische Wellen nur in einer Richtung übertragen und fortgepflanzt werden können sowie lediglich an deren jiintlen empfangen werden können, um möglicherweise dort absorbiert oder über einen zweiten Leiter bzw. eine zweite Leitung an das Eingangsende zurückgeführt zu werden. ;

Mikrowellen- und· Hochfrequenzofen ähnlich denen nach den Figuren 15 und 16 können auch als 'tunnelofen konstruiert sein, wobei dann auch an der Seite 46 eine Öffnung

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angeordnet ist. Wenn der Ofen lang oder tief ist, kanu man ihn sogar dann/verwenden, wenn die Seiten 46» 41 offen sind, Nach. Wunsch kann der Durchmesser des Ofens im Bereich der Hochfrequenzenergie vergrößert oder "verkleinert sein. I¹Un-" nelöfen nach der Erfindung lassen sich auch, so ausbilden, ".'daß .sich." die elektrische Jiochfrequenzenergie ebenfalls in Längsrichtung ausbreiten kann. Beispielsweise ordnet man hierzu Antennen und Drosseln nach der Erfindung an den Uffk nungen des Tunnelofens an, und zwar in deren ITälie und ausgerichtet auf die Öffnungen (Fig. 13). Me Platte 48 sit der leitenden Fläche 15 kann sowohl in diesem !rille, als auch dann, wenn sich die Wellen in -Querrichtung fortpflanzen, ein endloses Förderband 21 aufweisen, welches sich durch den Ofen erstreckt. Es kann hinter der Antenne und der Drossel nach der Erfindung mit der Fläche 2 verbunden sein, oder es können gebräuchliche Drosseln verwendet wurden. Zusätzlich oder alternativ kann man Dämpfun-:smaterial anordnen, welches elektrische iioc hf reque-ns energie, aie dieses Ende erreicht, reflektiert und/oder absorbiert. jüiQernfalls bedarf es keiner Verbindung zwischen der PiacLe 2 unf. den hinteren Enden der Vorrichtungen.

Ein wesentlicher Vorteil der Öfen, die mit Vorrichtungen nach der Erfindung versehen sind, liegt darin, dai3 die Hochfrequen2ienergie in große Ofenkamraern fortgepflanzt wer-

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den ίαιηη, in .de tie "α -Lie ine periodischen Strukturen angeordnet sind, "und dabei dennoch an den Enden des Ofens reflektierend übertragen und gehandhabt wird. Bei großen Ofenkammern ohne periodische Strukturen kann die elektromagnetische Energie mit beachtlich geringeren Verlusten und größerer G-leichmässiglceit der Energieverteilung über breite Oberflächen und voluminöse Güter, die der Energie ausgesetzt werden sollenyfortgepflanzt werden, als es in Ofen der Fall ist, in denen die. Energieübertragung auf die Güter 37 mittels periodischer Strukturen erfolgt, und zwar insbesondere dann, wenn diese (räter in der Ofenkatnmer elektromagnetische Wellen verzögerter Phasengeschvrindigkeiten relativ zur--Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen. ■ . ■ " - .

■■"-",- Mikrowellenofen arbeiten häufig bei Frequenzen zwischen 2400 und .2500 Bis. Hit den Torrichtungen nach der -JJrfindiin.;; können sie jedoch sowohl mit Frequenzen oberhalb als auch unterhalb dieses Frequenzbereichs betrieben werden, . beispielsweise 13-22250 Ulis oder sogar unter 1OkHz,

Wenn elektrische uochfrequenHener_c"ie in einen Zwischen-, -i.'auiri fortgepflanzt wird,-beispielsweise in den Hohlraum -vines i-likrowellenofens oder -heizgeräts, kommt es häufig zu einer Fortpflanzung in verschiedenen Richtungen, und üV/ar in wesentlicher. Abhängigkeit von der Form und Lage-

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anordnung der Güter innerhalb des Hohlraums. !Folglich ist es unmöglich, eine Begrenzung der Energiefortpflanzung mit Vorrichtungen durchzuführen, welche elektromagnetische Wellen nur in einer Richtung weiterleiten können.

Mach der Erfindung weisen Vorrichtungen,, die aus Antennen und Einrichtungen zum Verhindern einer Wellenausbreitung bestehen sowie elektromagnetische Wellen in verschiedenen Richtungen fortpflanzen können, periodische Strukturen auf, die in zwei Dimensionen wirksam sind. Beispielsweise handelt es sich um sogenannte zweidiraensionale Strukturen, welche in zwei Dimensionen die gleiche Form aufweisen und elektromagnetische Wellen ähnlich solchen periodischen Strukturen fortpflanzen, welche über lediglich eine Wellenausbreitungsrichtung verfügen (siehe die obige Beschreibung).

Im folgenden wird die Konstruktion derartiger zweidimensionaler periodischer Strukturen anhand der Figuren 17 bis 19 erläutert.

Die zweidimensionale periodische Struktur nach der Erfindung kann ähnlich ausgebildet sein wie die Struktur 1 nach I¹Ig. 9, jedoch soll sie die gleiche Strukturform

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auch, in der Richtung aufweisen, die rechtwinklig zu der mit ihr erzielten FOrtpflanzungsrichtimg liegt, siehe -Schnitt H-H nach Pig. 17. Dies bedeutet, daß die Schlitze 16 vorzugsweise ebenso breit sind wie der Spalt zwischen den I-förmigen Wänden 14 in der linken Figur der Zeichnung und auch ebenso dicht angeordnet sind, und daß weiterhin die Wände 14 im Bereich der Wände 15 und der Fläche 5 ebenso schmal und T-förmig ausgebildet sind, wobei die unteren !eile der Wände 14, 15 vorzugsweise koaxiale Leiter aufweisen, welche am unteren Ende von Fig. 9 über die Fläche 5 kurzgeschlossen sind und am oberen Ende in einen zentralen Endkörper auslaufen, der rechteckige !lachen darbietet und Spaltwände sowie eine obere Fläche der Fläche 5 bildet. .

Die Abmessungen der Verlängerungen der Struktur müssen nicht unbedingt einander gleich sein. Es ist zwar vorzuziehen, daß diese Verlängerungen rechtwinklig zueinander liegen, jedoch können sie.in der Praxis jeden beliebigen Winkel miteinander einschließen. Auch ist es nicht erforderlich, daß die zweidimensionalen Strukturen exakt die in Fig. 9 gezeigte Form aufweisen, sie können vielmehr von abweichender Konstruktion sein. Allerdings müssen sie gemäß der Erfindung dazu in der Lage sein, elektromagnetische Wellen mit entgegengerichteten Phasen- und G-ruppengeschwin-

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digkeiten in zwei dimensionalen Richtungen fortzupflanzen.,..

Die Torrichtungen nach, dec Erfindung können a is Einrichtungen zum Begrenzen der Wellenausbreitung in Kammern verwendet werden, deren öffnungen groß sind im Verhältnis zur ¥ellenlänge der Hochfrequenzenergie, und zv/ar. auch dann, wenn die Vorrichtung nicht über eine Fläche 2 verfügt. Hie Wellenfortpflanzungsvorrichtung ist in solchen Fällen auch b dann wirksam, "wenn die Frequenz der Hochfrequenzenergie mit derjenigen Frequenz zusammenfällt, bei der elektromagnetische Wellen entlang den oben erwähnten Strukturen fortgepflanzt werden, wobei die Phasengeschwindigkeit mit der Lichtgeschwindigkeit zusammenfällt oder höher als letztere ist.

Wenn Torrichtungen nach der Erfindung gegeneinander gerichtet angeordnet werden und wenn keine Fläche 2 (leitende Fläche) zwischen ihnen vorgesehen ist, so soll die gegenüber !fegende Torrichtung, sofern es sich um Antennen handelt, ebenfalls eine Antenne sein, welche in der gleichen Weise und entweder mit gleicher Phase oder mit entgegengerichteter Phase versorgt wird. Andernfalls soll die entgegengerichtete Torrichtung aus dem Bereich der anderen herausbewegt werden.

Wenn die leitende Fläche 2 als endloses Förderband

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ausgebildet wird,: ka-nn 'sie aus Isoliermaterial bestehen, auf welchem eine leitende' Fläche 50 aufgebracht ist, und zwarparallel mit einer'Schraubenlinie oder rechtwinklig zur Laufrichtung des Förderbandes (siehe Fig. 16). Die periodischen Strukturen können unterschiedliche Formen aufweisen. Beispielsweise können sie auf gleicher Höhe mit einer leitenden Fläche liegen, und zwar einer sogenannten geerdeten Fläche, in welcher -Öffnungen für die äußersten Flächen der zentralen Enakörper der Struktur vorgesehen sind. Sie können aus zweidiraensionalen, biperiodischen Strukturen bestehen, beispielsweise entsprechend den Figuren 10 bis 1.2, usv/.

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Claims (1)

1. P a t e η t a n spräche

   1 J System zum Behandeln elektrischer Hochfroquenzwellen mit aus Antennen und Einrichtungen zum Begrenzen von Wellenausbreitungen "bestehenden Vorrichtungen, die zu Mikrowellenapparaten, gehören, welchen elektromagnetische Energie hoher Frequenz von Hochfrequenzerzeugern zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wellenausbreitung verhindernden Vorrichtungen aus periodischen Strukturen (1) bestehen, welche die zugeführten elektromagnetisGhen wellen mit entgegengerichteter Phasengeschwindigkeit und Gruppengeschwindigkeit fortpflanzen, und daß die durch die Struktur bestimmte Phasengeschwindigkeit gleich oder größer als die Phasengeschwindigkeit (Vyj) ist, mit welcher die Wellen in der Umgebung der Struktur fortgepflanzt werden.

   2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenapparat als Mikrowellenofen ausgebildet ist, bei dem die Hochfrequenzenergie von dem Hochfrecjuenzerseuger einem Hohlraum mit leitenden Wänden und Öffnungen zum Aufnehmen und Abgeben der der

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   Hoch.fseq.uea2- auszusetzenden Gitter zugeführt \ilvä._t und daß ate periodischen Strukturen so angeordnet sind» daß sie die Portpflanzung der .Energie an den -Öffnungen öclei; au anderen Stellen innerhalb des Ofens

   5 ο .System nao. ta. Anspruch, 2, dadurch g e k e η η -' ζ e i c h η e t, daß die periodischen Strukturen einen {Beil mindestens einer der die Öffnung umgebenden Wände bilden, ■

   4V System nach. Anspruch 3, dadurch g e k e η η -ze i ch η e t_§ daß eine Wand (2), die an der der Struktur gegenüberliegenden Öffnung angeordnet ist, parallel zu der Struktur verläuft₀ .

   5. System nach Anspruch 4» dadurch g e k e η η - ζ e i c h η et, daß der Abstand zwischen des? Wand und der Struktur mindestens eine halbe Wellenlänge der der Vorrichtung zugeführten Hochfregjienswelle beträgt.

   6_a System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der periodischen Elemente (.14) der Struktur in lortpflanzungsrichtung der Welle mindestens ,drei beträgt«,

   — 2 —

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   110461

   Io System näoh Anspruch. 2_S dadurch, g e κ β a ε ~ ~- 2 e i ο ίι a e t, daß die Antenne aus ^inera leitenden. Element (6) besteht, weloh.es mit den periodischen Strukturen verbunden ist und daau dient., elektrische Hoohfrequenaenergie iß bestimmter Richtung -in den Ofen einzuleiten oder aus ihm herauszulesen«,

   8 ο System nach Ansprach, 1_S d ad ar ob. g e ic 3 ti ri ~ P zeichnet, daß die periodische Struktur in "zv/ei Richtungen periodisch ausgebildet ist uxiü slelctroffl-s-gneti« sehe Wellen in verschiedenen Sichtungen innerhalb einsr ebenen, oder gekrümmten l!^lläoh.e fortzupfl&osan oüsv a^fsnnehmen vermag_e

   9ο System nach Anspruch 4j dadureb. g e Ic e an—" zeichne t_s daß die parallel angecr-il-iete Vfenü (2) eine weitere periodische Strulrfcue aufweist, welche elel:- tromagnetische Wellen mit einer - Phasengeschv/indiglceit fortpflanztj welche kleiner oder gleich der Phasengeschwindigkeit in der ersten periodischen Struktur (1) • ist.

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