DE1098557B - Richtungsleitung fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Richtungsleitung fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen

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DE1098557B
DE1098557B DES64681A DES0064681A DE1098557B DE 1098557 B DE1098557 B DE 1098557B DE S64681 A DES64681 A DE S64681A DE S0064681 A DES0064681 A DE S0064681A DE 1098557 B DE1098557 B DE 1098557B
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DE
Germany
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magnetic
gyromagnetic material
gyromagnetic
directional line
waveguide axis
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DES64681A
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English (en)
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Dr Rer Nat Josef Deu Dipl-Phys
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/36Isolators
    • H01P1/365Resonance absorption isolators

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • 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.
  • 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..
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, auf dem eine einfachere Lösung der vorgenannten Probleme möglich ist.
  • 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.
  • 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.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. 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 ist, daß es wenigstens näherungsweise eine mit der Betriebsfrequenz übereinstimmende gyromagnetische Resonanzfrequenz hat, und bei der die das magnetische Gleichfeld erzeugenden äußeren Magnetisierungsvorrichtungen in einem magnetischen Kreis vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den äußeren Magnetisierungsvorrichtungen wenigstens ein in seiner Größe einstellbarer, das gyromagnetische Material nicht durchsetzender magnetischer Nebenfluß vorgesehen. ist, der so angebracht ist, daß die magnetischen Gleichfelder für das zu beiden Seiten der Hohlleiterachse in der Hohlleitung angeordnete gyromagnetische Material unterschiedlich eingestellt werden können.
  2. 2. Richtungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenfluß durch einen Streufluß bewirkende Klappen gebildet wird.
  3. 3. Richtungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ß die- Vormagnetisierungsvorrichtung wenigstens gegenüber dem auf einer Seite der Hohlleiterachse gelegenen gyromagnetischen Material derart seitlich verschiebbar angeordnet ist, daB parallel zu diesem gyromagetischen Material ein magnetischer StreufluB vorgegebenen Wertes auftritt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 952; »IRE Transactions an Microware Theory and Techniques«, Vol. MTT-6, January 1958, November 1, S. 9 und 10, sowie july 1958, November 3, S. 331.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4286135A (en) * 1979-10-09 1981-08-25 Raytheon Company Compact microwave isolator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1036952B (de) * 1956-03-15 1958-08-21 Lignes Telegraph Telephon Ruecklaufsperre fuer rechteckige Hohlleiter

Patent Citations (1)

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