DE1045495B

DE1045495B - Anordnung zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes im Zuge koaxialer Leitungen

Info

Publication number: DE1045495B
Application number: DET14502A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Hassenpflug
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1957-12-10
Filing date: 1957-12-10
Publication date: 1958-12-04

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes im Zuge koaxialer Leitungen, insbesondere für Resonanzisolatoren..

Es ist bekannt, bei einer koaxialen Leitung durch Wendelung des Innenleiters ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen. Hierbei ist es sehr schwierig, die Polarisation des Feldes beliebig zu variieren.

Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei der innerhalb eines Wellenleiters zwei Leiter parallel zueinander verlaufen. Im entsprechenden Abstand hiervon befindet sich ein magnetisierbares gyromagnetisches Material. Die von den beiden parallelen Leitern erzeugten magnetischen Feldlinien sind näherungsweise konzentrische Kreise um diese Leiter. In dem gemeinsamen Raum der Feldlinien gibt es im Querschnitt nur zwei Punkte, in dem die Feldlinien räumlich aufeinander senkrecht stehen. Bei einer vorgegebenen Phasenverschiebung von π/2 der durch die beiden Leiter fließenden Ströme entsteht in diesen beiden Punkten ein magnetisches Drehfeld. Hierbei ist es jedoch äußerst schwierig, die Ferritstreifen der nicht reziproken elektromagnetischen Leitereinrichtung in den hierfür geeigneten Punkten anzubringen. Es ist außerdem schwierig, diese Anordnung breitbandig anzupassen. Als weiterer Nachteil muß die langgestreckte Form der Anordnung angesehen werden, die die Verwendung eines einfachen Permanentmagneten zur Erzeugung der erforderlichen Gleichfeldstärke unmöglich macht.

Zur Erzeugung eines Drehfeldes müssen bekanntlich die Feldvektoren gegeneinander in der Phase verschoben und außerdem räumlich so angeordnet sein, daß sie nicht parallel verlaufen. Benötigt man ein zirkulär polarisiertes Drehfeld, beispielsweise zum Bau von nicht reziproken Phasenschiebern, Gyratoren usw., so müssen zwei Feldvektoren vorhanden sein, die gleichen Betrag haben, gegeneinander eine Phasenverschiebung von π/2 besitzen und räumlich um 90° gegeneinander versetzt sein.

Ziel der Erfindung ist es, eine einfach, her stellbare Anordnung zu schaffen, die obige Bedingungen erfüllt, ohne die Nachteile bekannter Anordnungen zu besitzen.

Bei einer Anordnung, bei der in einer zu einem Hohlraum aufgeweiteten Abschirmung zwei Innenleiter koaxialer Leitungsabschnitte verlaufen, wobei diese Leitungsabschnitte im Zuge einer koaxialen Leitung liegen und in den Leitungszug ein oder mehrere Phasenschieber so eingeführt sind, daß innerhalb des Hohlraumes ein magnetisches Drehfeld wirksam wird, das insbesondere geeignet ist zur Verwendung bei Resonanzisolatoren, ist erfindungsgemäß der Hohlraum dosenförmig ausgebildet, und die beiden Innenleiter sind im Hohlraum so geführt, daß eine (isolierte) Leitungskreuzung entsteht.

Anordnung zur Erzeugung

eines magnetischen Drehfeldes

im Zuge koaxialer Leitungen

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Ing. Wolf gang Hassenpflug, Backnang (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung beruht auf folgender Tatsache: Ordnet man zwei stromdurchflossene Leiter senkrecht zueinander an, so entsteht in der Ebene vor diesen Leitern ein resultierendes Feld. Sorgt man dafür, daß zwischen den beiden Leiterströmen (bei gleicher Frequenz) eine Phasenverschiebung besteht, so wird das resultierende Feld ein Drehfeld sein. Bei gleichen Amplituden und einer Phasenverschiebung von π/2 ist das Drehfeld zirkulär polarisiert. Beträgt die Phasenverschiebung Null oder π, so liegt ein linear polarisiertes Feld vor. In allen anderen Fällen ist die Polarisation elliptisch. Bei gleichen Amplituden und gleicher Frequenz der Teilströme ist die Polarisation also nur von der Phasenverschiebung abhängig, die man z. B. bequem von außen einstellen kann.

Solch eine Anordnung läßt sich im Bereich der Dezimeter- und Zentimeterwellen gut realisieren. Die beiden stromdurchflossenen Leiter werden hier von den Innenleitern von Koaxialkabeln gebildet, während der Außenleiter für beide Kabel gemeinsam dosenförmig aufgeweitet ist.

An Hand der Zeichnungen werden im folgenden zwei der möglichen Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung im Schnitt dargestellt. L₁ ist der ankommende Teil einer koaxialen Leitung, L₂ der abgehende Teil. Beide Leitungen bestehen aus einem Innenleiter und einem Außenleiter (Abschirmung). Die Abschirmung für beide koaxialen Leitungen ist für beide Kabel gemeinsam zu einem dosenförmigen Hohlraum H erweitert.

Die Leitung L₁ tritt bei der Buchse 1 mit ihrem Innenleiter in den Hohlraum H ein und durchquert diesen. An der gegenüberliegenden Buchse 2 tritt dieser Innenleiter wieder aus dem Hohlraum aus. Er führt über einen Phasenschieber φ, und anschließend

809 697/41Φ

tritt dieser Innenleiter bei der Buchse 3 ein zweites Mal in den Hohlraum H ein. Er kreuzt dann den zwischen Buchse 1 und 2 liegenden Teil des Innenleiters und geht bei der Buchse 4 in den Innenleiter der konzentrischen Leitung L₂ über, die den abgehenden Teil des koaxialen Leitungszuges darstellt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Leitungskreuzung senkrecht. Die sich kreuzenden Innenleiterteile sind im Kreuzungspunkt natürlich gegeneinander isoliert. Der Kreuzungspunkt wird zweckmäßig zentral gelegt und die dosenförmige Erweiterung der beiden Außenleiter zylindrisch geformt sein. Der Durchmesser d des dosenförmigen Hohlraumes H soll hierbei vorteilhafterweise etwa 0,1 λ betragen, wobei unter 2 die Betriebswellenlänge verstanden wird. Die Leitungsführung von der Buchse 2 zur Buchse 3 über den Phasenschieber φ ist abgeschirmt ausgeführt. Die Phasenverschiebung der beiden Ströme, die durch die Leitungskreuzung fließen, wird mit diesem Phasenschieber eingestellt. Wird beispielsweise eine Phasenverschiebung von π/2 eingeregelt, so erhält man den Sonderfall der zirkulären Polarisation. Bei einer Phasenverschiebung von Null oder π Hegt lineare Polarisation vor. Bei allen anderen Werten erhält man ein elliptisch polarisiertes magnetisches Drehfeld. Hierbei wurde immer vorausgesetzt, daß die Frequenz und die Amplituden der beiden Teilströme gleich sind.

Wenn eine elektromagnetische Welle in der Fig. 1 von Buchse 1 nach Buchse 4 verläuft, erhält man ein rechtsdrehendes Magnetfeld, während beim Durchgang einer Welle von Buchse 4 nach Buchse 1 ein linksdrehendes Magnetfeld im Hohlraum H entsteht. Je nach Verwendungszweck kann der Phasenschieber fest eingestellt oder variabel sein. Der dosenförmige Hohlraum H kann ferner ganz oder teilweise mit einem dielektrischen Material ausgefüllt sein.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Der ankommende koaxiale Leitungsteil ist entsprechend der Fig. 1 wieder mit L₁ bezeichnet und der abgehende Teil mit L₂. In dieser Ausführungsform wird die ankommende Energie der Leitung L₁ aufgeteilt. Die koaxiale Leitung L₁ verzweigt sich in zwei Äste. Ein Ast führt direkt durch den Hohlraum H hindurch, während der zweite Ast erst über einen Phasenschieber φ_χ geleitet wird und dann wie beim ersten Ausführungsbeispiel innerhalb des Hohlraumesii eine Leitungskreuzung mit dem ersten Ast bildet. Am Ausgang werden die beiden um cp_x verschobenen Wellen phasenrichtig zusammengesetzt mit Hilfe des zweiten Phasenschiebers φ. Im Anschluß an diesen Phasenschieber sind die beiden Leitungsäste hierzu galvanisch verbunden.

Bei einer koaxialen Leitung existiert im Gegensatz zur Hohlleitung keine Feldkomponente in Fortpflanzungsrichtung und demzufolge auch kein zirkulär polarisiertes Magnetfeld, wie es zum Bau von Resonanzisolatoren benötigt wird. Die Erfindung eröffnet nun die Möglichkeit, auch in der Koaxialleitung ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, das in sehr einfacher Weise von außen geregelt werden kann.

Somit kann die Anordnung insbesondere bei solchen Resonar.zisolatoren Verwendung finden, bei denen die geometrischen Abmessungen eines Hohlleiters infolge niedriger Betriebsfrequenz zu groß würden.

Die obere Grenzfrequenz für die erfindungsgemäße Anordnung liegt etwa bei 2000MHz. Eine untere Frequenzgrenze kann man schlecht angeben. Die beschriebene Anordnung läßt sich bei 100 MHz noch gut realisieren. Die untere Grenzfrequenz dürfte jedoch davon abhängen, inwieweit es möglich ist, Ferrite für niedrige Frequenzen mit guten Resonanzabsorptionseigenschaften zu entwickeln.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung, bei der in einer zu einem Hohlraum aufgeweiteten Abschirmung zwei Innenleiter koaxialer Leitungsabschnitte verlaufen, wobei die Leitungsabschnitte im Zuge einer koaxialen Leitung liegen und in den Leitungszug ein oder mehrere Phasenschieber so eingeführt sind, daß innerhalb des Hohlraumes ein magnetisches Drehfeld wirksam wird, insbesondere zur Verwendung bei Resonanzisolatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum dosenförmig ausgebildet ist und die beiden Innenleiter im Hohlraum so· geführt sind, daß eine (isolierte) Leitungskreuzung entsteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter den dosenförmigen Hohlraum zentral durchquert und daß dieser Innenleiter außerhalb des Hohlraumes über einen Phasenschieber führt und daran anschließend den Hohlraum ein zweites Mal durchquert, wobei er den ersten Teil des Innenleiters kreuzt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des dosenförmigen Hohlraumes etwa ein Zehntel der Betriebswellenlänge beträgt.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungskreuzung innerhalb des dosenförmigen Hohlraumes in der Mitte erfolgt und die sich kreuzenden Teile des Innenleiters in einer Ebene senkrecht zueinander verlaufen.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden 4.0 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber regelbar ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber außerhalb des dosenförmigen Hohlraumes angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter vor Eintritt in den dosenförmigen Hohlraum sich in zwei Äste verzweigt, wobei der erste Ast den Hohlraum direkt durchquert, während der zweite Ast zuerst über einen Phasenschieber führt, um dann ebenfalls den Hohlraum zu durchqueren, wobei dieser zweite Ast den ersten Ast innerhalb des Hohlraumes kreuzt, weiterhin gekennzeichnet durch einen zweiten Phasenschieber, der außerhalb des Hohlraumes in den ersten Ast eingefügt ist, wobei die beiden Leitungsäste außerhalb des Hohlraumes nach dem zweiten Phasenschieber leitend miteinander verbunden werden.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dosenförmige Hohlraum ganz oder teilweise mit einem dielektrischen Material ausgefüllt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 190 095.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen