DE1097498B

DE1097498B - Adjustable microwave directional line

Info

Publication number: DE1097498B
Application number: DEV16216A
Authority: DE
Inventors: Arthur Bayard Vane
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1958-03-19
Filing date: 1959-03-19
Publication date: 1961-01-19
Also published as: FR1218928A; GB881246A

Description

Die Erfindung betrifft eine einstellbare Mikrowellen-Richtungsleitung. The invention relates to an adjustable microwave directional line.

Es sind Mikrowellen-Richtungsleitungen bekannt, die aus einem Hohlleiter von rechteckigem Querschnitt bestehen, wobei ein sich in der Längsrichtung erstreckender Permanentmagnet von C-förmigem Querschnitt an zwei gegenüberliegenden Wandungen des Hohlleiters angesetzt ist, so daß er die dritte Seitenwandung umschließt, und an den Innenwandungen der breiten Hohlleiterseiten Ferritkörper angeordnet sind. Zur Veränderung des magnetischen Feldes hat man bei einer solchen Anordnung bereits vorgeschlagen, den Luftspalt des Permanentmagneten durch einen einstellbaren magnetischen Nebenschluß zu überbrücken. There are known microwave directional lines, which consist of a waveguide of rectangular cross-section consist, wherein a in the longitudinal direction extending permanent magnet of C-shaped cross section is attached to two opposite walls of the waveguide, so that it is the third side wall encloses, and ferrite bodies are arranged on the inner walls of the wide waveguide sides. In order to change the magnetic field in such an arrangement it has already been proposed that to bridge the air gap of the permanent magnet with an adjustable magnetic shunt.

Bei einer Richtungsleitung der vorstehend erörterten Art ist erfindungsgemäß ein U-förmiger magnetischer Nebenschluß auf einem aus nichtmagnetischem Material bestehenden Führungskörper, der an der vierten Seitenwandung des Hohlleiters vorgesehen ist, in Richtung zu der genannten Seitenwandung hin verschiebbar und mittels eines Einstellmittels einstellbar angeordnet.In a directional line of the type discussed above, according to the invention, a U-shaped line is magnetic Shunt on a non-magnetic material guide body, which is on the fourth Side wall of the waveguide is provided, displaceable in the direction of said side wall and arranged to be adjustable by means of an adjusting means.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet besondere Vorteile in konstruktiver Richtung. Dadurch, daß der magnetische Nebenschluß an der einen Hohlleiterseitenwandung befestigt und an derselben sicher geführt ist, ergibt sich eine hinreichende mechanische Stabilität, welche präzise Messungen durchzuführen gestattet.The arrangement according to the invention offers particular advantages in terms of construction. Because the Magnetic shunt attached to one waveguide side wall and safely guided on the same is, there is sufficient mechanical stability, which precise measurements can be carried out allowed.

Es ist ferner eine exakte Einstellung des die Ferritkörper durchsetzenden Magnetfeldes möglich, da durch den Luftspalt ein beträchtlicher Streufluß des von dem Hauptmagneten erzeugten Feldes zustande kommt, auf welches der Nebenschlußkörper einen Einfluß ausüben kann.It is also an exact setting of the ferrite body penetrating magnetic field possible, since a considerable leakage flux of the by the air gap Main magnet generated field comes about, on which the shunt body exert an influence can.

Die Anwendung eines Einstellmittels zum Einstellen der magnetischen Feldstärke in dem Hohlleiter ist deswegen von besonderer Wichtigkeit, weil das die Ferritkörper durchsetzende magnetische Feld der Betriebsfrequenz der durch den Hohlleiter weitergeleiteten bzw. unterdrückten Schwingungen angepaßt sein muß. Ohne Anwendung eines Einstellmittels für die im Hohlleiter erzeugte Feldstärke müßte die Magnetisierung des Permanentmagneten auf die Betriebsfrequenz eingestellt werden, was herstellungsmäßig schwierig ist. Dieser Nachteil entfällt, wenn ein Einstellmittel zur Einstellung der magnetischen Feldstärke Anwendung findet; es kann dann die Magnetisierung des Permanentmagneten stärker gewählt werden, als an und für sich es die Betriebsfrequenz erfordern würde, und es gestattet dann das Einstellmittel, das den Hohlleiter durchsetzende Magnetfeld entsprechend zu reduzieren.The use of an adjustment means to adjust the magnetic field strength in the waveguide is of particular importance because the magnetic field penetrating the ferrite body is the operating frequency adapted to the vibrations transmitted or suppressed by the waveguide got to. Without using an adjustment means for the field strength generated in the waveguide, the magnetization would have to of the permanent magnet can be set to the operating frequency, which is production-wise is difficult. This disadvantage does not apply if an adjustment means is used to adjust the magnetic field strength Applies; the magnetization of the permanent magnet can then be chosen to be stronger than in and of itself it would require the operating frequency, and it then allows the setting means that to reduce the waveguide penetrating magnetic field accordingly.

Einstellbare Mikrowellen-Richtungsleitung Adjustable microwave directional line

Anmelder:Applicant:

Varian Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)Varian Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 38Representative: Dr. phil. GB Hagen, patent attorney,
Munich 22, Widenmayerstr. 38

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. März 1958Claimed priority:
V. St. v. America March 19, 1958

Arthur Bayard Vane, Menlo Park, Calif. (V. St, Α.),
ist als Erfinder genannt wordenArthur Bayard Vane, Menlo Park, Calif. (V. St, Α.),
has been named as the inventor

Dabei ist mechanische Stabilität der Anordnung besonders wichtig, weil dadurch die Gefahr von Modulationserscheinungen, die durch Vibrationen der Anordnung bedingt sein können, vermieden wird.The mechanical stability of the arrangement is particularly important because this reduces the risk of modulation phenomena, which can be caused by vibrations of the arrangement, is avoided.

In der nachfolgenden Beschreibung ist an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Von den Figuren zeigtIn the following description, an embodiment of the invention is based on the drawings explained. From the figures shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise gebrochen, einer Ausführungsform der Erfindung,Fig. 1 is a perspective view, partially broken, of an embodiment of the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei in Fig. 1 die Schnittlinie mit 2-2 bezeichnet ist.FIG. 2 shows a cross section of the arrangement shown in FIG. 1, wherein in FIG. 1 the section line is designated by 2-2 is.

Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung:The reference symbols used in the figures have the following meaning:

1 ist ein Rechteck-Hohlleiter, der beispielsweise aus Messing besteht und zwei verlustbehaftete Ferritstreifen 2 besitzt. Die Ferritstreifen 2 befinden sich an der oberen bzw. unteren Breitseite des Hohlleiters und erstrecken sich über die gesamte Länge des Magneten 3. Die Ferritstreifen 2 besitzen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und laufen sich verjüngend aus; sie können auch statt dessen bzw. zusätzlich an1 is a rectangular waveguide made of brass, for example, and two lossy ferrite strips 2 owns. The ferrite strips 2 are located on the upper or lower broad side of the waveguide and extend over the entire length of the magnet 3. The ferrite strips 2 essentially have rectangular cross-section and tapering; they can also instead or in addition to

009 699/353009 699/353

ihren Enden abgestuft sein, so daß nach Möglichkeit die Reflexion von Wellen vermieden wird und sich ein gewünschter Breitbandcharakter ergibt. Die Ferritstreifen 2 sind an der einen Seite in bezug auf die Mittellinie des Rechteck-Hohlleiters 1 angeordnet, wie dies der üblichen Praxis' bei Ferrit-Mikrowellen-Drosselvorrichtungen entspricht.their ends should be stepped, so that if possible the reflection of waves is avoided and a desired broadband character results. The ferrite strips 2 are on one side with respect to the Center line of the rectangular waveguide 1 arranged, as is common practice in ferrite microwave choke devices is equivalent to.

Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Ferrit-Drosselvorrichtungen verwendbar, beispielsweise bei solchen, bei welchen verlustbehaftete Streifen Anwendung finden und eine Feldverschiebung in der Weise ausgenutzt wird, daß sich in der Längsrichtung des Hohlleiters erstreckende Ferritstreifen senkrecht an den beiden breiten Querseitenwandungen des Hohlleiters angeordnet sind und der eine Ferritstreifen einen Streifen aus Widerstandsmaterial trägt, der die in der einen Richtung sich fortpflanzenden Wellen dämpft. :.However, the invention applies to other ferrite choke devices as well can be used, for example, in those in which lossy strips are used find and a field shift is exploited in such a way that it extends in the longitudinal direction of the waveguide extending ferrite strips perpendicular to the two broad transverse side walls of the waveguide are arranged and the one ferrite strip carries a strip of resistive material that the attenuates waves propagating in one direction. :.

Ein Permanentmagnet 3, dessen Querschnitt im wesentlichen C-förmig ist, ist an der Außenseite des Hohlleiters 1 vorgesehen, und zwar so, daß das magnetische Feld, welches der Permanentmagnet 3 bewirkt, die Ferritstreifen 2 im wesentlichen parallel zu der kurzen Seitenfläche des Hohlleiters durchsetzt. Ein rechteckiger nichtmagnetiseher Klotz 4, der beispielsweise aus Kupfer oder Messing bestehen kann, ist an der Seitenwandung des Hohlleiters 1 vorgesehen, ist beispielsweise an derselben hart angelötet.A permanent magnet 3, the cross section of which is substantially C-shaped, is on the outside of the Waveguide 1 is provided in such a way that the magnetic field which the permanent magnet 3 causes the ferrite strips 2 penetrated essentially parallel to the short side surface of the waveguide. A rectangular non-magnetic block 4, for example can be made of copper or brass, is provided on the side wall of the waveguide 1 is for example, brazed to the same.

Ein U-förmiger, magnetisch gut durchlässiger Körper 5, der beispielsweise aus Eisen besteht, ist verschiebbar auf dem Lagerklotz 4 angeordnet. Der Magnetkörper 5 wird durch den Permanentmagneten induktiv polarisiert und wird daher durch die magnetische Anziehungskraft angezogen. Der U-förmige ferromagnetische Teil 5 besitzt in seiner Symmetrieachse eine Öffnung, und in der Öffnung ist eine aus Bronze bestehende zylindrische Mutter 6 angeordnet. Die Mutter 6 besitzt ein Innengewinde, welches dem Außengewinde einer Spindel 7 entspricht. Die Spindel 7 kann aus Stahl bestehen und erstreckt sich durch die *o Öffnung des magnetischen. Teiles 5 und ist an dem inneren Ende in der Bohrung 8 gelagert, die in der Seitenwandung des Lagerklotzes 4 vorgesehen ist.A U-shaped, magnetically well permeable body 5, which consists for example of iron, is arranged on the bearing block 4 so as to be displaceable. The magnetic body 5 is inductively polarized by the permanent magnet and is therefore attracted by the magnetic attraction force. The U-shaped ferromagnetic part 5 has an opening in its axis of symmetry, and a cylindrical nut 6 made of bronze is arranged in the opening. The nut 6 has an internal thread which corresponds to the external thread of a spindle 7. The spindle 7 can be made of steel and extends through the opening of the magnetic. Part 5 and is mounted at the inner end in the bore 8 which is provided in the side wall of the bearing block 4.

Ein Griff 9 ist an dem äußeren Ende der Spindel 7 angeordnet, so daß die Spindel beliebig gedreht werden kann. Wird die Spindel 7 gedreht, so wird der ferromagnetische Körper in bezug auf den Permanentmagneten 3 hin bzw. von demselben weg verschoben, so daß die Intensität des magnetischen Feldes, welches die Ferritstreifen 2 durchsetzt, verändert wird.A handle 9 is arranged at the outer end of the spindle 7 so that the spindle can be rotated arbitrarily can. When the spindle 7 is rotated, the ferromagnetic body becomes with respect to the permanent magnet 3 moved towards or away from the same, so that the intensity of the magnetic field, which the ferrite strip 2 penetrates, is changed.

Eine Schraube 11 ist in dem Lagerklotz 4 eingeschraubt und ragt in die Bohrung 8 hinein. Die Spindel 7 besitzt an ihrem Ende eine Ringnut, in welche das innere Ende der Schraubeil hineinragt, so daß die Spindel 7 in bezug auf Längsbewegung festgelegt ist.A screw 11 is screwed into the bearing block 4 and protrudes into the bore 8. The spindle 7 has an annular groove at its end into which the inner end of the screw part protrudes so that the spindle 7 is fixed with respect to longitudinal movement.

Bei einer anderen Ausführungsform, die jedoch nicht in einer Figur dargestellt ist, kann der U-förmige ferromagnetische Teil 5 ein Permanentmagnet sein, der entweder die gleiche Polarität wie der Permanentmagnet 3 besitzt oder auch die entgegengesetzte Polarität besitzen kann. Dabei können die Pole des magnetischen Körpers 5 diejenigen Teile desselben sein, welche einem Pol des Permanentmagneten 3 am nächsten liegen. Wenn der Körper 5 so polarisiert ist, daß seine Magnetpole die entgegengesetzte Polarität wie die Permanentmagnetenpole des Magneten 3 besitzen, ist die Wirkungsweise sehr ähnlich derjenigen, die ein nicht permanentmagnetischer ferromagnetischer Körper 5 ausübt. ·In another embodiment, which, however, is not shown in a figure, the U-shaped ferromagnetic part 5 can be a permanent magnet, either of the same polarity as the permanent magnet 3 or can have the opposite polarity. The poles of the magnetic Body 5 be those parts of the same, which is a pole of the permanent magnet 3 on lying next. When the body 5 is polarized so that its magnetic poles have the opposite polarity as the permanent magnet poles of the magnet 3 have, the mode of action is very similar to that which a non-permanent magnetic ferromagnetic body 5 exerts. ·

Wenn jedoch die Pole des Magnetkörpers 5 so magnetisiert sind, daß sie die gleiche Polarität wie die Pole des Permanentmagneten 3 besitzen, so wird eine abstoßende Kraft auf den Magnetkörper 5 ausgeübt, und diese Kraft wird durch die an ihrem Ende festgelegte Spindel 7 aufgenommen. Es kann in diesem Falle der Magnetkörper 5 in bezug auf den Permanentmagneten 3 ebenfalls durch Drehen der an ihrem Ende in der Nut festgelegten Spindel 7 bewegt werden.However, if the poles of the magnetic body 5 are magnetized to have the same polarity as have the poles of the permanent magnet 3, a repulsive force is exerted on the magnet body 5, and this force is taken up by the spindle 7 fixed at its end. It can in this case the magnet body 5 with respect to the permanent magnet 3 also by turning the on spindle 7 fixed at its end in the groove.

Im Betrieb wird Transport elektromagnetischer Energie in dem Hohlleiter 1 in der Vorwärtsrichtung, d. h. bei Fig. 2 in die Papierebene hinein, bewirkt, ohne daß eine wesentliche Dämpfung erfolgt. Der Grund hierfür liegt darin, daß das elektrische Feld der Welle nach rechts versetzt wird und daß dementsprechend ein hoher Anteil der elektrischen Energie der Welle außerhalb der verlustbehafteten Ferritstreifen 2 liegt. Wenn andererseits Energie aus der Papierebene heraus, d.h. in der Rückwärtsrichtung, fortschreitet, wird das elektrische Feld nach links verschoben, und es ergibt sich dementsprechend, daß ein hoher Anteil des elektrischen Feldes der Welle in dem verlustbehafteten Ferritstreifen 2 liegt, wodurch die Welle in dieser Richtung gedämpft wird.In operation, electromagnetic energy is transported in the waveguide 1 in the forward direction, d. H. in Fig. 2 into the plane of the paper, effected without any substantial attenuation taking place. The reason this is because the electric field of the wave is shifted to the right and that accordingly a high proportion of the electrical energy of the wave lies outside the lossy ferrite strips 2. On the other hand, when energy propagates out of the plane of the paper, i.e. in the reverse direction, will shifted the electric field to the left, and it results accordingly that a high proportion of the Electric field of the wave in the lossy ferrite strip 2, whereby the wave in this Direction is dampened.

Wenn der Magnetkörper 5 dem Permanentmagneten 3 genähert wird, so wird, vorausgesetzt, daß der Magnetkörper 5 nicht permanentmagnetisiert ist, das magnetische Feld, welches die Ferritstreifen 2 durchsetzt, in der Intensität geschwächt. Wenn das magnetische Feld, welches auf die Ferritstreifen 2 ausgeübt wird, geringer ist, so wird die Verschiebung der rückwärts gerichteten Welle zu dem Ferritmaterial hin geringer, und es findet dementsprechend eine geringere Dämpfung statt. Wenn andererseits der Magnetkörper von dem Permanentmagneten 3 weg bewegt wird, so wird das magnetische Feld, welches auf die Ferritstreifen 2 wirkt, verstärkt, und die Dämpfung in der Rückwärtsrichtung wird dadurch größer.When the magnetic body 5 is approached to the permanent magnet 3, it is provided that the Magnetic body 5 is not permanently magnetized, the magnetic field which penetrates the ferrite strips 2, weakened in intensity. When the magnetic field exerted on the ferrite strips 2 is less, the displacement of the backward wave towards the ferrite material is less, and there is correspondingly less attenuation. On the other hand, when the magnetic body is moved away from the permanent magnet 3, so the magnetic field, which on the ferrite strips 2 acts, amplified, and the damping in the backward direction is thereby increased.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ergab sich in der Vorwärtsrichtung der Welle bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Dämpfung von 0,4 db. In der Rückwärtsrichtung ergab die Vorrichtung 'eine Dämpfung, die zwischen 3 bis 40 db lag, ohne daß die Dämpfung der in der Vorwärtsrichtung sich bewegenden Welle wesentlich geändert wurde.In one embodiment of the invention, it resulted in the forward direction of the wave in use the device according to the invention has an attenuation of 0.4 db. In the reverse direction, the Device 'an attenuation that was between 3 to 40 db without the attenuation in the forward direction moving shaft has been changed significantly.

Claims

Patent claims:

1. Adjustable microwave directional line, consisting of a waveguide of rectangular Cross section in which a longitudinally extending permanent magnet of C-shaped Cross section is attached to two opposite walls of the waveguide and the third Side wall encloses and in the case of the inner walls of the wide waveguide sides Ferrite bodies are arranged and the magnetic air gap to change the magnetic field the permanent magnet bridging, adjustable, magnetic means are provided, thereby characterized in that a U-shaped magnetic shunt (5) on one of non-magnetic Material existing guide body (4) on the fourth side wall of the waveguide (1) is provided, displaceable in the direction of the fourth side wall and by means of a Adjusting means (7) is arranged adjustable.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic shunt body (5) extends only over the central part of the longitudinally extending, C-shaped permanent magnet (3) extends.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that an adjusting spindle (7) with

its end is mounted on the non-magnetic guide body (4).

References considered: U.S. Patent No. 2,776,412; "Philips Technische Rundschau", 1956/57, Volume 18, No.

4, pp. 122 to 126.

1 sheet of drawings