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Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen,
bestehend aus einer Hohlleitung mit rechteckigem Querschnitt, in deren Innerem im
Bereich zirkular polarisierter Komponenten des magnetischen Wechselfeldes beiderseits
der Hohlleiterachse gyromagnetisches Material, vorzugsweise in Streifenform, angeordnet
ist, das von einem außen an der Hohlleitung angelegten magnetischen Gleichfeld derart
vormagnetisiert ist, daß es wenigstens näherungweise eine mit der Betriebsfrequenz
übereinstimmende gyromagnetische Resonanzfrequenz hat, und bei der die das magnetische
Gleichfeld erzeugenden äußeren Magnetis.ierungsvorrichtungen in einem magnetischen
Kreis vereinigt sind.
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In Geräten für sehr kurze elektromagnetische Wellen ist es häufig
erforderlich, zwischen einer Quelle von Wellen und einem Verbraucher einen einseitig
gerichteten Energiefluß sicherzustellen, um trotz Fehlanpassung des Verbrauchers,
an die verbindende Hochfrequenz Leitung das Zurückfließen reflektierter Wellenanteile
in die Quelle bzw. den Sender wirksam zu unterbinden. Gelöst wird diese Aufgabe
meist in der Weise, daß eine Richtungsleitung zwischen den Sender und den Verbraucher
eingeschaltet wird. Eine Richtungsleitung kann so ausgebildet sein, daß eine Hoch,frequenzleitung,
z. B. eine Hohlleitung, gyromagnetisches Material, beispielsweise ein Ferrit, ein
Plasma usw., derart enthält, daß es im Bereich einer zirkular polarisierten Komponente
des magnetischen Wechselfeldes der zu übertragenden Wellen liegt. Dieses gyromagnetische
Material ist dann so vormagnetisiert, daß es für die in der einen Richtung zu übertragenden
Wellen durch Resonanzabsorption stark dämpfend wirkt, während es für die in der
anderen Richtung sich ausbreitenden Wellen eine nur geringfügige Beeinflussung bildet.
Wegen des Resonanzeffektes des gyromagnetischen Materials ist die Übertragungsdämpfung
in zufriedenstellendem Maße bei den üblichen Anordnungen nur in einem relativ schmalen
Frequenzbereich vorhanden. Um diesem Nachteil zu begegnen, wurden daher bereits
mehrere Resonanzrichtungsleitungen, die bei gegenseitig versetzten Frequenzen innerhalb
eines vorgegebenen Frequenzbereiches arbeiten, hintereinander in die Verbindungsleitung
zwischen der Quelle der Hochfrequenzwellen und den Verbraucher eingeschaltet. Diese
Anordnung ist indes räumlich sehr aufwendig. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen,
wurden daher bei Anordnung des gyromagnetischen Materials in einer Hohlleitung rechteckförmigen
Querschnitts zu beiden Seiten der Hohlleiterachse im Bereich einer zirkular polarisierten
Komponente des magnetischen Wechselfeldes durch unterschiedliche Form oder Zusammensetzung
des zu beiden Seiten der Hohlleiterachse gelegenen gyromagnetischen Materials unterschiedliche
Resonanzfrequenzen für die beiden Körper aus gyromagnetischem Material erzwungen.
Diese Anordnung stellte somit nichts anderes dar als eine räumliche Zusammenschiebung
der erstgenannten Hintereinanderschaltung mehrerer Richtungsleitungen für unterschiedliche
Betriebsfrequenzen. Nachteilig an dieser Anordnung ist aber die relativ schwierige
Einstellung der Richtungsleitung für die einzelnen Betriebsfrequenzen, abgesehen
von der Schwierigkeit in der Herstellung definiert unterschiedlichen gyromagnetischen
Materials..
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf
dem eine einfachere Lösung der vorgenannten Probleme möglich ist.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Richtungsleitung für sehr
kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer Hohlleitung mit rechteckigem
Querschnitt, in deren Innerem im Bereich zirkular polarisierter Komponenten des
magnetischen Wechselfeldes beiderseits der Hohlleiterachse gyromagnetisches Material,
vorzugsweise in Streifenform, angeordnet ist, das von einem außen an der Hohlleitung
angelegten magnetischen Gleichfeld derart vormagnetisiert ist, daß es wenigstens
näherungsweise eine mit der Betriebsfrequenz übereinstimmende gyromagnetische Resonanzfrequenz
hat, und beider die das magnetische Gleichfeld erzeugenden äußeren Magnetisierungs.vorrichtungen
in einem magnetischen Kreis vereinigt sind, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst,
daß zwisehen
den äußeren Magnetisierungsvorrichtungen wenigstens
ein in seiner Größe einstellbarer, das gyromagnetische Material nicht durchsetzender
magnetischer Nebenfluß vorgesehen ist, der so angebracht istdaß die magnetischen
Gleichfelder für das zu beiden Seiten der Hohlleiterachse in der Hohlleitung angeordnete
gyromagnetische Material unterschiedlich eingestellt werden können.
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Es ist an sich bekannt, daß das gyromagnetische Material vormagnetisierende
Gleichfeld mittels eines magnetischen Nebenschlusses der Magnetisierungsvorrichtung
in seiner Größe einstellbar zu machen. Auch sind Richtungsleitungen bekannt, bei
denen die zu beiden Seiten im Rechteckhohlleiter angeordneten Ferritstreifen jeweils
vom Gleichfeld eines Permanentmagneten durchsetzt werden, deren Feldstärke unterschiedlich
groß gewählt ist. Abgesehen davon, daß derartige Richtungsleitungen nur für relativ
schmale Frequenzbänder geeignet sind, unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand
von denselben durch die besonders vorteilhafte Anordnung und Ausbildung seiner äußeren,
in einem gemeinsamen magnetischen Kreis zusammengefußten, einstellbare magnetische
Nebenschlüsse aufweisenden Magnetisierungsvorrichtungen.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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In der Fig. 1 ist eine Richtungsleitung dargestellt, die aus einer
Hohlleitung 1 rechteckförmigen Querschnitts besteht, in der zu beiden Seiten der
Hohlleiterachse auf der oberen und unteren breiten Hohl- ; leiterwund je ein Streifen
Z, 3 aus gyromagnetischem Material im Bereich der zirkular polarisierten Komponente
des magnetischen Wechselfeldes angeordnet ist. Diese Bereiche treten an den Stelle
±xo der Hohlleiterbreitenabmessungen auf. Die Wellenform für die in der Hohlleitung
sich ausbreitenden Wellen ist die Hlö Wellenform. Zur Vormagnetisierung der Streifen
aus gyromagnetischem Material dienen zwei streifenförmige Permanentmagnete4, 5,
die über Polschuhe6, 7 gegen die Hohlleiteraußenwand abgestützt sind; gegebenenfalls
greifen die Polschuhe 6, 7 auch durch die Hohlleiteraußenwand durch. DieVormagnetisierung
ist wegen des unterschiedlichen -Drehsinns- der zirkular polarisierten Komponente
des magnetischen Wechselfeldes in den Bereichen ±x, gegensinnig. Um in dem magnetischen
Kreis, der durch die Polschuhe, die Magnete und die Strecken zwischen den, gegenüberliegenden
Ferritstreifen gebildet wird, eine unterschiedliche Vormagnetisierung der bei -xo
gelegenen Streifen gegenüber den bei +xo gelegenen Streifen in einfacher Weise und
genau einstellbar zu erreichen, sind Lappen 8, 9 aus ferromagnetischem Material,
vorzugsweise aus Weicheisen, parallel zu den Polschuhen und gegenüber diesen, nach
Art eines Scharniers einstellbar, vorgesehen. Es ist auf diese Weise möglich, beispielsweise
für die bei ± xo liegenden Streifen aus gyromagnetischem Material durch Entfernen
der Lappen. bei -x. und durch leichtes Abschränken der bei +x, gelegenen Lappen
eine entsprechend unterschiedliche Vormagnetisi-erung der je-
weiligen Ferritstreifen
zu erzielen.
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Das hierdurch für die Übertragungsdämpfung der Richtungsleitung erzielbare
Verhalten ist in der Fig. 2 der Zeichnung wiedergegeben. Während bei einer Richtungsleitung,
die nur bei einer Frequenz exakte Übereinstimmung von gyromagnetischer Resonanzfrequenz
und Betriebsfrequenz hat, die übertragungsdämpfung etwa den mit b bezeichneten Verlauf
hat, ist es durch die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung möglich, auf die vorgeschilderte
Weise einen Verlauf der Übertragungsdämpfung zu erreichen, wie er mit a bezeichnet
und eingetragen ist. Dem Diagramm ist beispielsweise ein Frequenzbereich von etwa
1,7 bis etwa 2,3 GHz zugrunde gelegt.
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An Stelle der Beeinflussung des magnetischen Nebenflusses durch Anbringen
eines einen Streufluß bewirkenden verstellbaren Lappens ist es auch möglich, durch
seitliches Verschieben wenigstens eines der Polschuhe in der Weise, da.ß dieser
seitlich über das gyromagnetische Material übersteht, den Streufluß in der geforderten
Weise einzustellen.
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Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die
Polschuhe an der Hohlleiterwandüng an und sind außen durch Permanentmagnete verbunden.
In manchen Fällen ist es jedoch aus Gründen einer gleichförmigen Vormagnetisierung
des einzelnen Streifens aus gyromagnetischem Material vorteilhaft, die in der Fig.
aus ferromagnetischem Material bestehenden Teile als Permanentmagnete auszubilden
und die Permanentmagnete durch ferromagnetische, insbesondere Weicheisenteile zu
ersetzen.
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Ein großer Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt vor allem auch
darin, daß die Vormagnetisierung für die Körper aus gyromagnetischem Material unabhängig
von der Form und der Art des Materials nachträglich innerhalb gewisser Grenzen einstellbar
ist. Es ist deshalb möglich, für die einzelnen Streifen Material gleicher Form und
Art zu verwenden. Auch Streuungen der Materialkonstanten und der Herstellung können
so gut ausgeglichen werden.
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Die Hohlleitung muß nicht streng rechteckigen Querschnitt haben, vielmehr
kommt es lediglich auf vergleichbares elektrisches Verhalten an. Auch kann die Hohlleitung
ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Dielektrika ausgefüllt werden.