DE1058587B - UEbertragungsanordnung mit regelbarer UEbertragungsdaempfung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsanordnung mit regelbarer Übertragungsdämpfung, insbesondere für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Koaxialleitungsabschnitt, der im Raum zwischen Innen- und Außenleiter mit einem magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise Ferrit, gefüllt ist, der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß wenigstens teilweise freie Sektoren des Raumquerschnitts zwischen Innen- und Außenleiter gegeben sind, und bei der weiterhin eine senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Wellen im Koaxialleitungsabschnitt gerichtete und veränderbare Magnetisierung des Werkstoffes vorgesehen ist.

Übertragungsanordnungen mit einem Koaxialleitungsabschnitt, der im Raum zwischen Innen- und Außenleiter mit einem magnetisierbaren Werkstoff gefüllt ist, stellen Dämpfungsglieder dar, die sich gegenüber den herkömmlichen Dämpfungsgliedern, bei denen verlustbehaftetes Material mehr oder weniger weit in das Feld einer Hochfrequenzleitung eingebracht wird, vor allem durch eine einfachere Regelbarkeit auszeichnen. Die Regelung erfolgt hierbei in der Weise, daß der Stromfluß einer der Vormagnetisierung des Ferrits dienenden Spule verändert wird, was in vielen Fällen störend ist. Die bisher zur Verfügung stehenden Dämpfungsglieder mit einem magnetisierbaren Werkstoff, bei denen ein in Leitungsrichtung magnetisierter Ferrit zwischen dem Innen- und dem Außenleiter einer Koaxialleitung angeordnet ist, haben außerdem den Nachteil, daß die untere Frequenzgrenze zum Teil unerwünscht hoch liegt und daß eine relativ starke Temperaturabhängigkeit der Übertragungseigenschaften auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter anderem gerade diese Nachteile zu beheben.

Bei einer Übertragungsanordnung der einleitend angeführten Art i.st erfindungsgemäß das zur Vormagnetisierung dienende Magnetfeld konstant gewählt und um die Längsachse der Koaxialleitung drehbar vorgesehen.

Es ist an sich aus der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, Vol. 28, Februar 1957, S. 220 bis 222, eine Übertragungsanordnung, bestehend aus einem Koaxialleitungsabschnitt, der mit Ferrit gefüllt ist, bekannt, bei dem der Ferrit derartige Gestalt besitzt, daß freie Sektoren des Raumquerschnitts zwischen Innenleiter und Außenleiter gegeben sind. Außerdem ist eine senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Wellen im Koaxialleitungsabschnitt gerichtete Magnetisierung des Ferrits vorgesehen. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich jedoch nicht um eine Ubertragungsanordnung mit regelbarer Übertragungsdämpfung im Sinne dar Erfindung, sondern um eine Richtungsleitung, bei der besondere nichtreziproke

üb er tr agungs anordnung mit regelbarer Übertragungsdämpfung

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Josef Deutsch,
und Dr. rer. nat. Wolfgang Haken, München,
sind als Erfinder genannt worden

Übertragungseigenschaften ausgenutzt werden. Eine Veränderbarkeit der Übertragungsdämpfung fehlt hierbei außerdem. Weiterhin ist es an sich bekannt, bei einer Übertragungsanordnung mit magnetisierbarem Werkstoff im Leiter das zur Vormagnetisierung dienende Magnetfeld konstant zu wählen, und um die Längsachse der Hohlleitung drehbar anzuordnen. Hierbei nimmt aber der magnetisierbare Werkstoff den gesamten Querschnitt ein und nicht die Übertragungsdämpfung, sondern die Phasenverteilung wird geregelt.

Nachstehend wird die Erfindung an. Hand von. Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Füllt man den Raum zwischen Innen- und Außenleiter einer Koaxialleitung beispielsweise mit Ferrit aus, so zeigt sich (vgl. Fig. 1 [stark ausgezogene Kurve]), daß bei Zugrundelegung eines für Mikrowellen geeigneten Ferrits im Bereich der kürzeren Dezimeterwellen die Übertragungsdämpfung a durch Anlegen eines veränderbaren Magnetfeldes H, welches quer zur Ausbreitungsrichtung der Wellen verläuft, beeinflußt werden kann. Im wesentlichen lassen sich hierbei vier Bereiche feststellen, in denen die Übertragungsdämpfung a einem unterschiedlichen Einfluß unterworfen ist. Im Bereich I kleiner Feldstärken, treten Verluste auf, die davon herrühren, daß die magnetischen Bereiche des Materials noch ungenügend orientiert und sogenannte Blochwände vorhanden sind (vgl. zum Beispiel Bozorth, »Ferro-Magnetism«, Van Nostand Comp., New York, 1953, S.814). Bei zunehmendem Magnetfeld werden die Verluste im allgemeinen kleiner (Bereich II). Bei geeigneter Anord-

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Claims (3)

nung und richtiger Wahl des Werkstoffs können die Verluste dabei vernachlässigbar gering werden. Bei weiterer Erhöhung der magnetischen Feldstärke H nehmen die \'erluste sehr rasch zu, und man kommt in den Bereich der ferromagnetischen Resonanz (Bereich III). Die zur Erreichung des Dämpfungsmaximums erforderliche magnetische Feldstärke ist einerseits von der Frequenz der in dem Koaxialleitungsabschnitt sich ausbreitenden Wellen und andererseits von der Art des Werkstoffes und dessen Formgebung abhängig. Für die Schärfe der Resonanz (Steilheit des Anstieges) ist ebenfalls die Art des Werkstoffes und dessen Formgebung wesentlich. Bei weiterer Erhöhung der magnetischen Feldstärke (Bereich IV) verschwinden schließlich die magnetischen Verluste praktisch völlig, und es verbleiben nunmehr die dielektrischen Verluste, die jedoch außerordentlich gering gehalten werden können, und zwar auch durch Wahl des Werkstoffes. Das Verhalten für andere Frequenzen ist in der Fig. 1 ebenfalls andeutungsweise dargestellt, wobei die gestrichelte Kurve für Zentimeterwellen und die strichpunktierte Kurve für Meterwellen und längere Dezimeterwellen gilt. Für ein regelbares Dämpfungsglied sind demnach die Übergänge zwischen den Bereichen I und II, den Bereichen II und III und den Bereichen III und IV als Arbeitsbareiche geeignet. Der Übergangsbereicih zwischen den Bereichen I und II läßt zwar unter Umständen nur eine geringere Maximaldämpfung erreichen, hat aber vor allem den Vorteil einer guten Frequenzunabhängigkeit verbunden mit dem weiteren Vorteil des Erfordernisses eines nur geringen Magnetfeldes, während der Übergangsbereich zwischen II und III im allgemeinen bei zwar etwas höherer magnetischer Feldstärke eine größere maximale Übertragungsdämpfung zu erreichen gestattet. Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Fig. 2 dargestellt unter Fortlassung der Magnetisierungsvorrichtung. Mit 1 ist der Außenleiter und mit 2 der Innenleiter eines Koaxialleitungsab-Schnitts bezeichnet. 3 und 4 sind plattenförmig ausgebildete magnetische Werkstoffe, beispielsweise Ferrite, die senkrecht zur Achsrichtung des Koaxialleitungsabschnitts zu magnetisieren sind. Aiit einer Anordnung dieser Art war es, bei Verwendung von etwa 5 cm langen Ferritstreifen für die Teile 3 und 4, möglich, bei praktisch nicht mehr meßbarer Grunddämpfung, Maximaldämpfungen von 1 Neper und mehr bei 2,5 GHz zu erreichen. Das lediglich sektorförmig in dem Raum zwischen Innen- und Außenleiter des Koaxialleitungsabschnitts angeordnete magnetisierbare Material kann vorteilhaft mittels eines Permanenitmagneten 7 magnetisiert werden (vgl. Fig. 3), der aus Gründen einer besonderen Feldkonzentration mit Polschuhen 5 und 6 versehen ist. Wegen der sektorförmigen Ausbildung ist eine einfache Variation der magnetischen Feldstärke dadurch möglich, daß die Koaxialleitung und die Magnetisierungsvorrichtung gegeneinander verdreht werden, so wie es durch die in der Fig. 3 eingezeichrieten Richtungspfeile angedeutet ist. Im allgemeinen wird es dabei zweckmäßig sein, die Koaxialleitung feststehend zu belassen und dem Permanentmagneten eine Form zu geben, die es gestattet, ihn um die Leitungsachse zu bewegen. Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sind die Teile 3,4 aus magnetisierbarem Material nicht mehr plattenförmig, sondern sektorförmig ausgebildet. Es hat dies den Vorteil, daß trotz geringer Grunddämpfung eine sehr gute Führung des Magnetisierungsfeldes erreicht wird. Gegebenenfalls empfiehlt es sich, hierfür auch den Innenleiter 2 aus Weicheisen herzustellen und lediglich an der Oberfläche elektrisch zu vergüten, beispielsweise zu versilbern. In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform für das lediglich sektorförmig angeordnete magnetisierbare Material gezeigt, bei dem die Teile 3, 4 beispielsweise plattenförmig ausgebildet und etwa sehnenartig innerhalb des Querschnitts der Koaxialleitung liegend angeordnet sind. DieseAnordnung hat den sehr großen Vorteil, daß die untere Frequenzgrenze, bei der das Maximum der Übertragungsdämpfung auftritt, wesentlich tiefer liegt als bei der Anordnung, wie sie beispielsweise die Fig. 2 zeigt. Allgemein gilt etwa folgende Regel, daß die untere Frequenzgrenze um so niedriger ist, je dünner, bei gleichbleibender Breite, die Streifen 3, 4 sind. Ebenso wie bei den bekannten Übertragungsanordnungen mit veränderbarer Übertragungsdämpfung, die einleitend geschildert wurden, kann auch beim Erfindungsgegenstand die Magnetisierungsvorrichtung aus einem Elektromagneten bestehen, der um die Längsachse der Koaxialleitung drehbar ist, doch hat demgegenüber der Permanentmagnet den Vorteil eines Fortfallens der sonst erforderlichen elektrischen Leistung. Zur Erzielung einer Reflexionsfreiheit der Übertragungsanordnung können die bei den bekannten Anordnungen dieser Art an sich bekannten Vorkehrungen getroffen werden, die beispielsweise darin bestehen, daß der von magnetisierbarem Werkstoff freie Raum zwischen Innen- und Außenleiter des Koxialleitungsabschnitts mit einem Dielektrikum, vorzugsweise gleicher Dielektrizitätskonstante wie das magnetisierbare Material, ausgefüllt wird und/oder daß der magnetische Werkstoff und/oder gegebenenfalls das dielektrische Material in Ausbreitungsrichtung der Wellen auslaufend und/oder elektrisch vorzugsweise um eine Viertelbetriebswellenlänge abgestuft ausgebildet wird. Patentansprüche:

1. Übertragungsanordnung mit regelbarer Übertragungsdämpfung, insbesondere für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Koaxialleitungsabschnitt, der im Raum zwischen Innen- und Außenleiter mit einem magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise Ferrit, gefüllt ist. der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß wenigstens teilweise freie Sektoren des Raumquerschnitts zwischen Innen- und Außenleiter gegeben sind, und bei der weiterhin eine senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Wellen im Koaxialleitungsabschnitt gerichtete und veränderbare Magnetisierung des Werkstoffes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Vormagnetisierung dienende Magnetfeld konstant gewählt und um die Längsachse der Koaxialleitung drehbar vorgesehen ist.

2. Übertragungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Werkstoff in Form von Platten oder sektorförmigen Teilen symmetrisch zur Achse des Innenleiters angeordnet ist.

3. Übertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von magnetisierbarem Werkstoff freie Raum zwischen