DE1042050B - Hohlleiteranordnung mit einem Hohlleiterabschnitt, der ein von einem Magnetfeld durchsetztes Teil aus ferromagnetischem Ferrit-Material enthaelt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nicht reziprok wirkende Hohlleiteranordnungen und insbesondere Mikrowellen-Duplex-Vorrichtungen.

Eine Mikrowellen-Duplex-Vorrichtung ist ein nicht doppelseitig wirkender Übertrager, der zur Verbindung eines Senders und eines Empfängers mit einer gemeinsamen Mikrowellenantenne verwendet wird. Die Hauptaufgabe der Duplex-Vorrichtung ist die Isolation und der Schutz des empfindlichen Empfängers während der Arbeitsperioden des Senders. Eine zweite Aufgabe der Duplex-Vorrichtung ist es, dem Empfänger alle von der Antenne aufgenommene Energie zuzuführen und zu verhindern, daß ein Teil dieser Energie den Sendekanal erreicht, wo sie verlorengehen würde. Bei bekannten Duplex-Systemen werden Gasschalter verwendet, die als Sende-Empfangs-Röhren und Antisende-Empfangs-Röhren bekannt sind und diese beiden erforderlichen Funktionen ausüben. Da diese Gasröhren durchschlagen oder zünden, wenn sie von genügend Mikrowellenenergie getroffen werden, wirken sie als Schalter in Mikrowellenkreisen.

Obwohl Duplex-Vorrichtungen mit Gasschaltröhren in Mikrowellensystemen bei mittleren Sendeenergien verhältnismäßig gut arbeiten, werden sie doch mit wachsenden Energien in zunehmendem Maße unzureichend. Da eine verhältnismäßig hohe Spannung zur Zündung dieser Röhren erforderlich ist, verglichen mit der nach dem Durchschlag zur Aufrechterhaltung der Gasentladung erforderlichen Spannung, so erreicht den Empfänger am vorderen Ende des gesendeten Impulses eine Spannungsspitze. Ferner hängen sowohl die Durchschlagspannung als auch die zur Aufrechterhaltung dienende Spannung von Art und Druck des Gases in den Röhren ab. Diese Spannungen sollten zur Erzielung eines guten Empfängerschutzes so klein wie möglich sein. Während diese Röhren altern, sinkt jedoch der Gasdruck auf einen Wert, dem höhere Durchschlag- und Aufrechterhaltungsspannungen entsprechen, und oft auf einen Wert, bei welchem der Sender die Röhren nicht zünden kann. Ein anderer Nachteil bei der Verwendung von Sende-Empfangs-Schaltern ist das Auftreten des Zerstäubungsvorganges, durch den sich ein metallischer Film am Glas der Röhre ausbildet. Dadurch wird die Stärke des an den Empfänger gelieferten Echosignals verringert. Die Verwendung von Gasschaltröhren ist ferner bei hohen Energien durch ein Zerbrechen oder Weichwerden der Fenster und eine kurze Lebensdauer der Röhre begrenzt.

Die Erfindung bezweckt insbesondere die Schaffung einer verbesserten Mikrowellen-Duplex-Vorrichtung, welche die genannten Nachteile vermeidet. Sie betrifft eine Hohlleiteranordnung mit einem Hohlleiter-Hohlleiteranordmmg mit einem
Hohlleiterabschnitt, der ein von einem

Magnetfeld durchsetztes Teil aus
ferromagnetischem Ferrit-Material enthält

Anmelder:

Sperry Rand Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufmgerstr. 8

Beanspruchte Priorität:
V. St, v. Amerika vom 4. November 1955

Bobby J. Duncan, Port Washington, N. Y.,

und Joseph J. Bolus, Winsted, Conn. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

abschnitt, der ein von einem Magnetfeld durchsetztes Teil aus ferromagnetischem Ferritmaterial enthält, derart, daß zirkulär polarisierte Wellen, die im einen Drehsinn polarisiert sind, reflektiert, die im entgegengesetzten Drehsinn zirkulär polarisierten Wellen jedoch durchgelassen werden.

Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich eine derartige Hohlleiteranordnung durch zwei mit dem Hohlleiterabschnitt jenseits des einen Endes des Ferritteils in Verbindung stehende Hohlleiter in solcher Anordnung, daß in dem Hohlleiterabschnitt von einem der Leiter her eingespeiste linear polarisierte Energie nicht direkt durch den anderen Leiter übertragen werden kann, sowie durch eine Polarisatoranordnung, welche die von den Hohlleitern her in den Hohlleiterabschnitt eingespeisten linear polarisierten Wellen in zirkulär polarisierte umwandelt, wobei die von den beiden Leitern herrührenden Wellen in Wellen von verschiedenem Polarisationsdrehsinn umgewandelt werden, derart, daß die an dem einen Leiter eingespeisten Wellen durch das Ferritteil übertragen, die am anderen Leiter eingespeisten durch das Ferritteil jedoch reflektiert werden.

SOi 660/198

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, daß die Polarisatoreinrichtung die reflektierten Wellen in linear polarisierte umwandelt, wobei diese jeweils über denjenigen der beiden Leiter abgegeben wird, über den sie nicht in die Hohlleiteranordnung eingespeist wurde.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß an dem einen der Leiter ein Sender für linear polarisierte Wellen angekoppelt ist, der auf eine an dem anderen der beiden Leiter angekoppelte Antenne arbeitet, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß von der Antenne aufgenommene Energie nicht an den Sender zurückgegeben, sondern durch das Ferritteil geleitet wird.

Durch die Erfindung wird eine verbesserte, insbesondere zur Verwendung bei hohen Sendeenergien geeigneteMikrowellen-Duplex- Vorrichtung geschaffen. Da die Reaktionseigenschaften des Ferritelements nicht durch das Vorhandensein irgendeiner elektromagnetischen Welle ausgelöst werden, tritt kein Zeitverlust auf, bevor der Ferrit wirkt, und es wird keine wesentliche Spannungsspitze an den Empfänger gegeben. Außerdem tritt bei Alterung keine wesentliche Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Ferrits ein.

Eine Hohlleiteranordnung, bei der in einem Leiterabschnitt ein von einem Magnetfeld durchsetztes Teil aus ferromagnetischem Ferritmaterial angeordnet ist, ist durch die österreichische Patentschrift 179 561 bereits bekannt. Die bekannte Anordnung wirkt nicht als Duplexer, sondern als Polarisator, der linear polarisierte in zirkulär polarisierte Wellen umwandelt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 ein Schaubild des reellen Teiles der effektiven Permeabilität als Funktion des angelegten magnetischen Feldes für Ferrite,

Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansieht einer Duplex-Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Reihe von Darstellungen der Verteilung des elektrischen Feldes an verschiedenen Stellen der Duplex-Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische, teilweise geschnittene Ansieht einer abgewandelten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Abwandlung und

Fig. 6 eine schematische, teilweise geschnittene Ansieht der Ausführungsform nach Fig. 5.

Ferrite lassen sich beschreiben als polykristalline Werkstoffe spineller Struktur, die bei hoher Temperatur durch Reaktionen der festen Phase von Eisenoxyd und einem oder mehreren zweiwertigen Metalloxyden gebildet werden. Durch Änderung der Zusätze und der Herstellungsverfahren können weitere Bereiche innerhalb der allgemeinen Eigenschaften der Ferrite erzielt werden. Ferrite in ihrer einfachsten Form entsprechen der allgemeinen chemischen Formel X O Fe₂ O₃, wobei X das zweiwertige Metall darstellt. Die durch diese allgemeine Formel dargestellten Ferrite lassen sich in zwei Hauptklassen einteilen; in die ferromagnetischen und die nicht ferromagnetischen Ferrite. Ob ein Ferrit in die eine oder andere dieser Klassen fällt, hängt von dem bei seiner Herstellung verwendeten zweiwertigen Metalloxyd ab. Zum Beispiel sind die Ferrite, bei denen X Magnesium, Kupfer, Mangan, Lithium, Nickel, Blei, Eisen, Kalzium oder Kobalt ist, ferromagnetisch. Die ferromagnetischen Ferrite sind keramikähnliche Werkstoffe, die sich durch hohe Permeabilität, niedrige Leitfähigkeit, niedrige Verluste und hohe Dielektrizitätskonstante auszeichnen.

Es ist bekannt, daß die Hochfrequenzpermeabilität eines gesättigten ferromagnetischen Werkstoffes nicht eine skalare Größe ist, sondern daß statt dessen die wechselnde Flußdichte in dem Mediun zu dem Wechselfeld durch eine Tensorpermeabilität in Beziehung steht. Die Tensorkomponenten der Permeabilität sind komplexe Größen.

Wenn sich eine ebenpolarisierte Welle in einem gesättigten ferromagnetischen Werkstoff in einer Richtung parallel zu dem magnetischen Feldvektor eines Gleichfeldes fortpflanzt, so treffen die beiden zirkulär polarisierten Komponenten der Welle wegen der Tensorpermeabilität des Werkstoffes verschiedene Fortpflanzungskonstanten an. Die von den beiden zirkulär polarisierten Komponenten angetroffenen effektiven Permeabilitäten, die komplexe Größen sind, hängen vom Werkstoff, von der Frequenz der Welle und der Stärke des angelegten magnetischen Feldes H ab. Der reelle Teil der effektiven Permeabilität μ für einen parallel zur Fortpflanzungsrichtung einer Welle magnetisierten Ferromagneten ist in Fig. 1 dargestellt. Für unterschiedliche Werkstoffe und unterschiedliche Frequenzen erhält man ähnliche Kurven, die sich nur in den Größen und der Lage kritischer Kurvenpunkte unterscheiden.

Die Fortpflanzungskonstante einer elektromagnetischen Welle in einem Medium ist proportional dem Faktor {μ ε)^ψ-, wobei μ die von der Welle angetroffene effektive Permeabilität und ε die effektive Dielektrizitätskonstante ist. Ist die von einer Welle angetroffene, effektive Permeabilität Null, so kann die Fortpflanzungskonstante nicht existieren und die Welle sich in dem Medium nicht fortpflanzen. In einem solchen Falle wird eine Welle beim Auftreffen auf das Medium vollständig reflektiert und dringt in den Werkstoff nicht ein. Das Medium wirkt also als vollkommener Reflektor für jede auftreffende Welle. Aus Fig. 1 geht ferner hervor, daß für einen gegebenen Werkstoff eine bestimmte magnetische Feldstärke existiert, bei welcher für die positiv zirkulär polarisierte Komponente der Welle der reelle Teil der effektiven Permeabilität Null ist. Wenn in einem solchen Falle der imaginäre Teil der effektiven Permeabilität sehr klein ist, so ist die totale effektive Permeabilität praktisch gleich Null, und das Medium wirkt als Reflektor für positiv zirkulär polarisierte Wellen.

Andererseits ist für die negativ zirkulär polarisierte Komponente die effektive Permeabilität endlich, und diese Wellenkomponente pflanzt sich in dem Ferrit fort. Viele Ferrite haben sowohl einen geringen imaginären Anteil als auch einen reellen Anteil Null der effektiven Permeabilität für Wellen des einen Drehsinnes. Insbesondere weisen Magnesiunimanganferrite, Nickelzinkferrite und viele Nickelferrite dieses Kennzeichen auf. Das unter der Bezeichnung »Ferramic R-I« im Handel befindliche, von der General Ceramics Corporation (USA.) hergestellte Ferritmaterial, dessen ungefähre Zusammensetzung 37 Molprozent Fe₂O₃ und 63 Molprozent einer Mangan-Magnesium-Legierung im Verhältnis Mn/Mg = 0,ll beträgt, weist diese Art Permeabilität auf.

In Fig. 2 ist teilweise im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Duplex-Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die Duplex-Vorrichtung weist ein Hohlleiterteil 11 mit kreisförmigem Querschnitt (im folgenden »Kreis-Hohlleiterteil« genannt) auf, in

dem eine Ferritscheibe 12 angeordnet ist. Vorzugsweise füllt die Scheibe im wesentlichen den Querschnitt des Hohlleiterteils 11 aus. Eine Magnetspule 13 umgibt den Wellenleiter und erzeugt ein die Scheibe 12 durchdringendes axiales magnetisches Feld, wenn sie von einer geeigneten, nicht dargestellten elektromagnetischen Quelle erregt wird. Zwei Zirkularpolarisatoren 14 und 15 sind an gegenüberliegenden Seiten der Ferritscheibe 12 angeordnet und dienen zur Umwandlung von linear polarisierten in zirkulär polarisierte Wellen, und umgekehrt. Ein praktisches Beispiel eines ziemlich breitbandigen Zirkularpolarisators ist in dem »Journal of the British IRE«, Bd. 3, Mai 1953, S. 275 bis 287, dargestellt.

Ein Sender 16 ist mit dem einen Ende eines Stückes 17 eines Rechteck-Hohlleiters verbunden, dessen Achse kollinear zu der Achse des Kreis-Hohlleiterstückes 11 ist. Ein Empfänger 18 ist mit dem einen Ende eines Rechteck-Hohlleiterstückes 19 verbunden, dessen Achse ebenfalls mit der Achse des Kreis-Hohlleiterstückes 11 fluchtet. Die Rechteck-Hohlleiterstücke 17 und 19 sind mit gegenüberliegenden Enden des Kreis-Hohlleiterstückes 11 mit Hilfe von Hohlleiterstücken 20, 21 verbunden, die Rechteck-Kreis-Übergänge darstellen. Eine Antenne 22 ist mit dem Kreis-Hohlleiter mit Hilfe eines Rechteck-Hohlleiterstückes 23 verbunden, dessen Achse die Achse des Kreis-Hohlleiterstückes schneidet und senkrecht zu der breiten Wand des Rechteck-Hohlleiterstückes 17 verläuft und dessen schmale Wand senkrecht zur Achse des Kreis-Hohlleiterstückes 11 steht. Eine Irisblende 24 oder eine andere Anpaßvorrichtung kann zur Anpassung der Antennenimpedanz an die des Übertragungssystems verwendet werden. Die folgenden Definitionen dienen zur Klarstellung der Beschreibung der Arbeitsweise dieser Vorrichtung:

Drehung im Uhrzeigersinne — die Drehung einer Welle im Uhrzeigersinne in Fortpflanzungsrichtung der Welle gesehen;

positive Drehung — Drehung in der Richtung des positiven elektrischen Stromes, der ein stetiges magnetisches Längsfeld erzeugt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung wird erläutert durch die Zeichnungen von elektrischen Feldverteilungen nach Fig. 3 im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 2. Alle Felddarstellungen der Fig. 3 sind für eine Blickrichtung nach rechts in Fig. 2 oder vom Sender 16 fort zu verstehen. Der Sender 16 schickt eine senkrecht linear polarisierte transversale elektrische TE₁₀-WeIIe in den Rechteck-Hohlleiter 17. Die Feldverteilung im Hohlleiter 17 zeigt Fig. 3 a, die einen Querschnitt des Hohlleiters 17 bei A-A darstellt. Diese Welle pflanzt sich nach rechts fort und wird durch das Übergangsteil 20 in den Kreis-Hohlleiterteil 11 eingespeist, wo die Feldverteilung die in Fig. 3 b dargestellte linear polarisierte TE₁₁-FOrHi annimmt. Fig. 3 b entspricht dem Schnitt B-B von Fig. 2. Die Welle bleibt also senkrecht polarisiert, d. h., ihr elektrisches Feld liegt senkrecht zu den verlängerten breiten Wänden des Hohlleiters 17. Wegen der Polarisationsrichtung dieses Feldes wird keine Energie in den Hohlleiter 23 eingespeist.

Die Welle nach Fig. 3 b pflanzt sich nach rechts in der Duplex-Vorrichtung fort und tritt in den Zirkularpolarisator 14 ein. Die zu diesem Zeitpunkt vorherrschenden Komponenten der Welle sind in Fig. 3 c dargestellt, die dem Schnitt C-C entspricht. Im Zirkularpolarisator 14 wird die linear polarisierte Welle in eine sich im Uhrzeigersinne drehende zirkulär polarisierte Welle umgeformt. Diese Umformung läßt sich durch Betrachtung der beiden orthogonalen Komponenten E_lA und E_lß der linear polarisierten Welle E₁ erklären. Die sich parallel zu den Oberflächen des Zirkularpolarisators fortpflanzende Komponente E_lA wandert schneller als E_lB und verläßt den Polarisator eine Viertelwellenlänge vor der Komponente E_lB. Die Kombination von E_lA und E_lB erfüllt nun die Erfordernisse einer zirkulär polarisierten Welle; das sind zwei linear polarisierte Wellen mit einer Phasenverschiebung in Zeit und Raum von 90°. Die den Polarisator 14 verlassende, sich im Uhrzeigersinn drehende zirkulär polarisierte Welle ist in Fig. 3 d dargestellt, die einem Querschnitt bei D-D entspricht.

Die Welle trifft nun auf die Ferritscheibe 12 auf, welche durch das magnetische Feld der Magnetspule 13 auf die effektive Permeabilität Null für eine zirkulär polarisierte Welle mit positivem Drehsinn gebracht ist. Da die auftreffende, sich im Uhrzeigersinne drehende Welle sich gegenüber der Magnetisierungsrichtung der Ferrite im positiven Sinne dreht, trifft sie die Permeabilität Null an und wird ohne einzudringen und im wesentlichen ohne Verluste reflektiert. Die reflektierte Welle, deren Drehsinn umgekehrt ist, ist für den Querschnitt D-D in Fig. 3 e dargestellt. Da diese Welle sich nun nach links in Fig. 2 fortpflanzt, dreht sie sich im Gegenuhrzeigersinne. Diese Welle durchläuft den Zirkularpolarisator 14, wo sie linear polarisiert wird. Die Komponente E_lA läuft wiederum schneller als E_lB und eilt eine weitere Viertelwellenlänge gegenüber E_lB vor. Wenn die Welle den Polarisator 14 verläßt, liegt die Komponente E_lA in Phase mit dem Feld und ist entgegengesetzt gleich E_lB. Das in Fig. 3 f beim Schnitt B-B dargestellte resultierende Feld ist eine waagerecht linear polarisierte Welle. Die Welle nach Fig. 3 f ist parallel zu den breiten Wänden des Hohlleiters 17 polarisiert und kann daher in diesen nicht eingespeist werden. Dagegen wird die Welle ohne weiteres in den Rechteck-Hohlleiter 23 eingespeist, wo sie in die Antenne 22 gerichtet und ausgestrahlt wird.

Von der Antenne 22 empfangene Wellen oder Echos treten in den Rechteck-Hohlleiter 23 ein und erregen eine waagerecht linear polarisierte TE₁₁-WeIIe im Kreis-Hohlleiter 11, wie Fig. 3 g für den Querschnitt B-B zeigt. Diese Welle kann sich wegen ihrer Polarisationsrichtung nicht nach links in dem Rechteck-Hohlleiter 17 fortpflanzen, sondern nur nach rechts in dem Kreis-Hohlleiter 11. Die Welle durchläuft den Zirkularpolarisator 14, wie Fig. 3 h zeigt, wo sie in eine sich entgegen dem Uhrzeigersinne drehende, zirkulär polarisierte Welle verwandelt wird, wie Fig. 3i für den Querschnitt D-D zeigt. Diese Welle trifft auf eine endliche Permeabilität in der Ferritscheibe 12, da ihr Drehsinn gegenüber der Magnetisierungsrichtung des Ferrits negativ ist, und fließt daher durch die Ferritscheibe 12 bei geringer Dämpfung und geringer Reflexion. Die Welle durchfließt dann den Zirkularpolarisator 15 (s. Fig. 3 j für den Querschnitt E-E). Die Welle verläßt den Polarisator 15 in senkrecht linear polarisiertem Zustand, wie Fig. 3 k für den Querschnit F-F zeigt. Da die Welle senkrecht polarisiert ist, fließt sie durch das Übergangsstück 21 in das Rechteck-Hohlleiterstück 19 (Fig. 31) und dann in den Empfänger 18.

Die Reflexion der sich positiv drehenden Welle an der Ferritscheibe 12 ist im wesentlichen eine Oberflächenerscheinung, und daher dringt die Welle sehr wenig in das Ferrit ein. Da die Welle nicht in das

Ferrit eindringt, treten keine Übertragungsverluste innerhalb der Scheibe auf. Infolgedessen kann diese Duplexanordnung mit Sendern äußerst hoher Leistung verwendet werden, da die Ferritscheibe nicht übermäßig erhitzt wird.

Einige Abwandlungen der beschriebenen Duplex-Vorrichtung verbessern deren Arbeitsweise, insbesondere bei hohen Leistungen. So kann jedes Teil der sich im Uhrzeigersinne drehenden gesendeten Welle, das an der Scheibe 12 vorbeiströmen könnte, beseitigt werden. Diese Welle wird in eine linear polarisierte Welle verwandelt, deren Polarisationsebene parallel zu den breiten Wänden des Rechteck-Hohlleiterstückes 19 liegt. Die Fortpflanzung dieser Welle ist in Fig. 3 m für den Schnitt E-E und in Fig. 3 η für den Schnitt F-F dargestellt. Diese Welle kann in den Empfänger 18 wegen ihrer Polarisationsrichtung nicht eindringen. Um jedoch wiederholte Reflexionen und einen Resonanzzustand innerhalb des Kreis-Hohlleiterteiles 11 zu verhindern, kann die Welle durch den dämpfenden Werkstoff 26 absorbiert werden, der in Vertiefungen oder Schlitzen nahe dem oberen und unteren Teil des Hohlleiterstückes 11 angeordnet ist, wie Fig. 2 und 3 zeigen. Dieser dämpfende Werkstoff hindert die empfangene Welle nicht, aber absorbiert das genannte unerwünschte Teil der gesendeten Welle.

Jede Antenne 22 oder andere mit dem Rechteck-Hohlleiterstück 23 verbundene Belastung kann nicht eine vollständige Anpassung für einfallende Wellen darstellen, die sich in dem Hohlleiter 23 aufwärts fortpflanzen. Infolgedessen wird ein kleiner Teil dieser Wellen bei der Verbindung dieser beiden Stücke reflektiert. Diese reflektierte Welle hat alle Eigenschaften eines empfangenen Signals oder Echos und pflanzt sich in gleicher Weise innerhalb der Duplex-Vorrichtung fort. Diese reflektierte Welle wird zu einer sich entgegen dem Uhrzeigersinne drehenden Welle, während sie sich der Ferritscheibe 12 nähert. Sie trifft eine endliche Permeabilität in der Ferritscheibe an und durchdringt die Scheibe. Die Welle hat die in den Fig. 3 g, 3 h, 3 i, 3 j, 3k und 31 dargestellte Feldverteilung in den Querschnitten B-B, C-C, D-D, E-E, F-F bzw. G-G und erreicht infolgedessen den Empfänger 18. Wenn extrem hohe Leistungen gesendet werden, kann die reflektierte Welle von ausreichender Größe sein, um den Empfänger zu beschädigen, und muß beseitigt werden. In einem solchen Falle ist es notwendig, einen Sende-Empfangs-Schalter 27 zwischen der Ferritscheibe 12 und dem Empfänger 18 vorzusehen. Eine geeignete Stelle zur Einfügung des Sende-Empfangs-Schalters ist das Rechteck-Hohlleiterstück 19. Der Sende-Empfangs-Schalter 27 schlägt normalerweise durch und verhindert eine Fortpflanzung von Wellen durch den Rechteck-Hohlleiter 19, wenn reflektierte Wellen hoher Leistung von der Antenne einfallen, reagiert aber nicht auf schwächere Echosignale. Haben jedoch die reflektierten Wellen von der Antenne keine ausreichende Größe, um den Sende-Empfangs-Schalter durchschlagen zu lassen, dagegen aber eine ausreichende Größe, um den Empfänger zu beschädigen, so kann es nötig sein, beim Betrieb des Senders den Sende-Empfangs-Schalter durch zusätzliche Schaltmittel zu zünden. Dieser Sende-Empfangs-Schalter kann so ausgelegt sein, daß er arbeitet und den Empfänger gegen wesentlich niedrigere Leistungen schützt als die tatsächlich gesendeten, da die Ferritscheibe 12 die hauptsächliche Duplexwirkung für das System liefert.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Diese ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Isolators, der nach der Erfindung arbeitet. Er wird als »Isolator« bezeichnet, da er zur Isolation eines Sendeelementes gegen Reflexionen verwendet werden kann, die von folgenden Elementen herrühren. In Fig. 4 besteht daher die Funktion des Isolators darin, den Sender 16' gegen Reflexionen zu isolieren, die von der Antenne oder Belastung 22' herrühren. Wie vorher beschrieben wurde, erzeugt der Sender 16' eine Welle, die im Zirkularpolarisator 14'

ίο in eine sich positiv drehende Welle umgeformt wird, welche dann von der Ferritscheibe 12' reflektiert und zur Antenne oder Belastung 22' geleitet wird. Alle von der Belastung 22' reflektierte Energie wird von dem Zirkularpolarisator 14' in eine negativ rotierende Welle umgeformt, welche von der Ferritscheibe 12' durchgelassen wird. Diese reflektierte Welle muß zur Isolation des Senders 16' unterdrückt werden. Dies wird durch das Absorbieren der Welle in einem verlustreichen Abschluß 28 erreicht. Hierzu kann z. B.

ein aus irgendeinem verlustreichen Werkstoff bestehendes Gebilde dienen, das einen sich verjüngenden Längsschnitt und Zylindersymmetrie hinsichtlich der Achse des Kreis-Hohlleiterteiles 11' hat. Soll der Isolator in einem System hoher Leistung arbeiten, so kann ein verlustreiches Kühlmittel, wie z. B. Wasser, in der Gegend des Hohlleiters 11' rechts von der Ferritscheibe 12' in Umlauf gebracht werden. Das Kühlmittel würde zwei Aufgaben erfüllen, nämlich die reflektierte Welle zu absorbieren und das Ferrit zu kühlen.

Eine in Fig. 5 dargestellte Abwandlung der Erfindung ist ein Zirkulator. Der Ausdruck Zirkulator deutet die Energieumschaltung von einem Eingangsende auf ein anderes an. So tritt gemäß Fig. 5 am Ende 1 eingespeiste Energie am Ende 2 aus, am Ende 2 eingespeiste Energie tritt am Ende 3 aus, am Ende 3 eingespeiste tritt am Ende 4 aus, und schließlich am Ende 4 eingespeiste Energie tritt am Ende 1 aus. Fig. 6 ist eine schematische Ansicht der als Zir-

4Q kulator arbeitenden Abwandlung der Erfindung. In dieser Figur entsprechen die Rechteck-Hohlleiter 17", 23", 19" und 30 den Armen 1, 2, 3 bzw. 4 in Fig. 5. Der von den Zirkularpolarisatoren 14" und 15" hervorgerufene Drehsinn bei in die einzelnen Arme eingespeisten Wellen ist in Fig. 5 angegeben.

So wird die in den Arm 1, der dem Wellenleiter 17" entspricht, eingespeiste Welle in eine Welle mit positivem Drehsinn umgeformt. Diese Welle wird von der Ferritscheibe 12" reflektiert und verläßt den Arm 2

5Q oder den Hohlleiter 23". Eine in den Arm 2 eingespeiste Welle erhält einen negativen Drehsinn, wird vom Ferrit durchgelassen und verläßt den Zirkulator am Arm 3 oder den Hohlleiter 19". Eine in den Zirkulator beim Arm 3 eingespeiste Welle erhält positiven Drehsinn, wird vom Ferrit reflektiert und tritt am Arm 4 oder dem Hohlleiter 30 aus. Eine in den Zirkulator beim Arm 4 eingespeiste Welle erhält negativen Drehsinn, wird vom Ferrit durchgelassen und verläßt den Zirkulator beim Arm 1.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Hohlleiteranordnung mit einem Hohlleiterabschnitt, der ein von einem Magnetfeld durchsetztes Teil aus ferromagnetischem Ferrit-Material enthält, derart, daß im einen Drehsinn zirkulär polarisierte Wellen reflektiert, die im entgegengesetzten Drehsinn zirkulär polarisierten Wellen jedoch durchgelassen werden, gekennzeichnet durch

zwei mit dem Hohlleiterabschnitt jenseits des

einen Endes des Ferritteiles in Verbindung stehende Hohlleiter (17, 23) in solcher Anordnung, daß in dem Hohlleiterabschnitt von einem der Leiter her eingespeiste linear polarisierte Energie nicht direkt durch den anderen Leiter übertragen werden kann, sowie durch eine Polarisatoranordnung (14), welche die von den Hohlleitern her in den Hohlleiterabschnitt eingespeisten linear polarisierten Wellen in zirkulär polarisierte umwandelt, wobei die von den beiden Leitern herrührenden Wellen in Wellen von verschiedenem Polarisationsdrehsinn umgewandelt werden, derart, daß die an dem einen Leiter eingespeisten Wellen durch das Ferritteil übertragen, die am anderen Leiter eingespeisten durch das Ferritteil jedoch reflektiert ig werden.

2. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisatoreinrichtung die reflektierten Wellen in linear polarisierte umwandelt, wobei diese jeweils über denjenigen der beiden Leiter abgegeben wird, über den sie nicht in die Hohlleiteranordnung eingespeist wurde.

3. Hohlleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen der Leiter ein Sender (16) für linear polarisierte Wellen angekoppelt ist, der auf eine an dem anderen der beiden Leiter angekoppelte Antenne (22) arbeitet, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß von der Antenne aufgenommene Energie nicht an den Sender zurückgegeben, sondern durch das Ferritteil geleitet wird.

4. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Empfang von durch die Antenne aufgenommenen Wellen ein Empfänger (18) an dem Hohlleiterabschnitt jenseits des Ferritteiles angekoppelt ist.

5. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlleiterabschnitt jenseits des Ferritteiles eine Energie absorbierende Anordnung (28) angekoppelt ist, welche die von der Antenne aufgenommenen Wellen absorbiert.

6. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei weitere, mit dem Hohlleiterabschnitt jenseits des anderen Endes des Ferritteiles in Verbindung stehende Hohlleiter (19" und 30) sowie durch eine Polarisatoreinrichtung, welche hinsichtlich dieser weiteren zwei Leiter in gleicher Weise wirkt wie die erste Polarisatoreinrichtung hinsichtlich der ersten beiden Leiter.

7. Hohlleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der vier Leiter eingespeiste linear polarisierte Wellen im wesentlichen nur an einem der anderen drei Leiter abgegeben werden und daß keinem Leiter Energie von mehr als einem der anderen Leiter zugeführt wird.

8. Hohlleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschnitt kreisförmigen Querschnitt hat. ~

9. Hohlleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferritteil für in dem einen Drehsinn zirkulär polarisierte Wellen im wesentlichen die 'effektive Permeabilität Null zeigt.

10. Hohlleiteranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils an einem Ende des Hohlleiterabschnitts vorgesehenen zwei Leiter zur Übertragung von senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen ausgebildet sind.

11. Hohlleiteranordnung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren zwei Leiter zur Übertragung von senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen dienen, deren Polarisationsrichtungen jeweils mit der Polarisationsrichtung solcher Wellen übereinstimmt, die über einen der beiden auf der anderen Seite des Ferritteiles angeordneten Leiter übertragen werden können.

In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 179 561.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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