DE1112150B - Mikrowellen-Schaltglied unter Verwendung eines Zirkulators mit umpolbarem statischemMagnetfeld - Google Patents

Mikrowellen-Schaltglied unter Verwendung eines Zirkulators mit umpolbarem statischemMagnetfeld

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Publication number
DE1112150B
DE1112150B DET19298A DET0019298A DE1112150B DE 1112150 B DE1112150 B DE 1112150B DE T19298 A DET19298 A DE T19298A DE T0019298 A DET0019298 A DE T0019298A DE 1112150 B DE1112150 B DE 1112150B
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DE
Germany
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circulator
magnetic field
static magnetic
switching element
circulators
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Pending
Application number
DET19298A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Erwin Willwacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication date
Application filed by Telefunken Patentverwertungs GmbH filed Critical Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Priority to FR874023A priority patent/FR1301659A/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38Circulators
    • H01P1/383Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/39Hollow waveguide circulators

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • Mikrowellen-Schaltglied unter Verwendung eines Zirkulators mit umpolbarem statischem Magnetfeld Die Erfindung betrifft ein Schaltglied für Mikrowellen.
  • In der Mikrowellentechnik werden oft Schaltglieder benötigt, welche im Zuge einer Energieleitung liegen und zwischen ungestörtem Durchlaß und totaler Reflexion dergeführten Wellen umschaltenkönnen. Insbesondere soll diese Umschaltung sehr schnell arbeiten und mit elektronischen Mitteln durchgeführt werden.
  • Es ist bereits eine Schaltanordnung für Mikrowellen bekannt, welche mit Drehung der Polarisationsebene in einem runden Hohlrohr arbeitet. Zu diesem Zweck enthält dieses runde Hohlrohr einen axialen Ferritstab, welcher mittels einer Spule magnetisiert wird. In diesem Ferritstab findet eine von der Stärke des angelegten statischen Magnetfeldes abhängige Drehung der Polarisationsebene der Welle statt (Faraday-Effekt). Im Zusammenhang mit an beiden Seiten dieses Hohlrohres angebrachten übergängen vom runden Querschnitt auf den Querschnitt von rechteckigen Hohlröhren, welche nur eine bestimmte Polarisation durchlassen und die hiergegen um 90° versetzte Polarisation sperren, kann durch Umschalten des Erregerstromes des angelegten statischen Magnetfeldes die gewünschte hochfrequenzmäßige Schaltwirkung erreicht werden.
  • Diese bekannte Anordnung hat jedoch den großen Nachteil, daß sie, insbesondere im unteren Mikrowellengebiet (500- bis 3000 MHz), sehr große Abmessungen besitzt, da der Durchmesser des Hohlrohres mit Rücksicht auf die Grenzwellenlänge groß und die Länge zur Erzielung einer gewünschten breitbandigen Anpassung und der erforderlichen relativ großen Polarisationsdrehung von 90° damit erheblich wird.
  • Ferner ist bereits ein Mikrowellen-Schaltglied bekanntgeworden, welches einen Zirkulator verwendet,. dessen statisches Magnetfeld umpolbar ist.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Mikrowellen-Schaltglied aufzuzeigen, welches die Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet und insbesondere für Geräte der Richtfunktechnik geeignet ist.
  • Ausgehend von einem Mikrowellen-Schaltglied, bei welchem ein Zirkulator mit umpolbarem statischem Magnetfeld verwendet wird, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß aus zwei dreiarmigen Ferritzirkulatoren durch Verbinden von zwei Armen des einen Zirkulators mit den zwei entsprechenden Armen des anderen Zirkulators eine Schleifenschaltung gebildet wird, wobei einer der beiden Zirkulatoren bezüglich seines statischen Magnetfeldes umpolbar ausgebildet ist. Das Prinzip des erfindungsgemäßen Schaltgliedes soll im folgenden an Hand der Fig. 1 näher erläutert werden.
  • Die Anordnung besteht aus zwei dreiarmigen Zirkulatoren Zil und Zig, welche eine Schleifenschaltung bilden. In der Schaltstellung für den ungestörten Durchgang einer Welle von der Leitung L1 zur Leitung L1 ist der Drehsinn der beiden Zirkulatoren gleichsinnig, wie das durch die ausgezogenen Richtungspfeile dargestellt ist. Eine von der Leitung L1 kommende Welle Wll gelangt über den Arm 1 des Zirkulators Zil zum Arm 2, von dort über die Verbindungsleitung L22 zum Arm 2 des Zirkulators Zig, um anschließend über den Arm 1 dieses Zirkulators zur Leitung L1 zu gelangen. Die beiden Zirkulatoren sind an allen Leitungsanschlüssen reflexionsfrei angepaßt, so daß die beschriebene Übertragung der Welle Wll von der Leitung L1 zur Leitung L1 ebenfalls reflextionsfrei erfolgt.
  • Der entsprechende Vorgang gilt für die umgekehrte übertragungsrichtung, d. h. wenn eine Welle in die Leitung L1' eingespeist wird, nur mit dem Unterschied, daß jetzt diese Welle die Verbindungsleitung L.3 durchläuft.
  • In der Schaltstellung für Totalreflexion zwischen L1 und L1' besitzen die Zirkulatoren entgegengesetzte Drehrichtung. Diese läßt sich z. B. erreichen durch Umpolen des statischen Magnetfeldes des Zirkulators Zig, dargestellt durch den gestrichelten Drehzeiger dieses Zirkulators. Eine in die Leitung L1 eingespeiste Welle Wll gelangt wieder über die Leitung L22 zum Arm 2 des Zirkulators Zig. Jetzt wird diese Welle jedoch entsprechend der geänderten Drehrichtung des Zirkulators zum Arm 3 weitergeleitet, um dann über die Leitung L33 zum dritten Arm des ersten Zirkulators Zil zu gelangen. Danach durchläuft die Welle den ersten Zirkulator bis zu seinem Arm 1, um dann in die Leitung L1 zu gelangen, d. h., es tritt Totalreflexion auf. Die vom Schaltglied weiterführende Leitung L, bleibt bei diesem Vorgang entkoppelt, also energiefrei.
  • Der entsprechende Vorgang gilt auch für die umgekehrte Richtung, d. h. für eine Welle, die in die Leitung L, eingespeist wird. Hierbei tritt ebenfalls Totalreflexion auf, und die Leitung L1 bleibt entkoppelt, wobei die Leitungsschleife zwischen den Zirkulatoren gleichfalls in umgekehrter Richtung durchlaufen wird. Das gesamte Schaltglied ist somit reziprok, da die Eigenschaften für beide Übertragungsrichtungen die gleichen sind, obwohl die Bauelemente in Gestalt der Zirkulatoren nichtreziproke Elemente darstellen.
  • Als Zirkulatoren werden zweckmäßigerweise die bekannten Y-Zirkulatoren verwendet, da sie eine besonders kleine Bauweise erlauben.
  • In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung aufgebauten Anordnung als schematische Schnittzeichnung dargestellt. Die Zirkulatoren Zil und Zig bestehen aus je einer Hohlrohrverzweigung in Y-Form. Im Verzweigungsmittelpunkt ist je ein Ferritstab F1 bzw. Fi angebracht, welcher mit Hilfe eines nicht gezeichneten Magnetsystems einem statischen Magnetfeld ausgesetzt ist. Die Zirkulatorwirkung ergibt sich hierbei durch passende Wahl der Ferritgeometrie und die Größe des angelegten statischen Magnetfeldes. Die Hohlrohrverzweigung ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der Ebene der Hohlrohrbreitseite a vorgenommen. Die Ferritstäbe liegen quer hierzu in der Ebene der Schmalseite des entsprechenden Hohlrohres. Ein Zirkulator enthält zur Erzeugung des erforderlichen Magnetfeldes beispielsweise einen Permanentmagneten, während am anderen Zirkulator ein ebenfalls nicht eingezeichneter Elektromagnet vorgesehen ist, dessen Erregung elektronisch geschaltet wird. Durch Umpolung der Erregung des letztgenannten Magneten wird die Drehrichtung des zugehörigen Zirkulators umgedreht, so daß die gewünschte hochfrequenzmäßige Schaltwirkung eintritt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung kann räumlich sehr klein aufgebaut werden, da die Hohlrohrverzweigung und die Verbindungsleitungen L22 und L33 zwischen den Zirkulatoren extrem kurz gehalten werden können. Da ferner bei dieser Bauweise nur ein relativ schwaches statisches Magnetfeld erforderlich ist, bleibt der Elektromagnet ebenfalls sehr klein und kann somit sehr schnell umgeschaltet werden.
  • Der Vorteil der erwähnten Kleinbauweise wird insbesondere bei niedrigen Frequenzen, etwa unterhalb 3000 MHz bedeutsam, da in diesem Fall die Anordnung nach Fig. 2 an Stelle von Hohlrohren mit koaxialen Leitungen oder mit Bandleitungen aufgebaut werden kann. Dies ist möglich, da der Zirkulator mit Y-Verzweigung auch dann arbeitet, wenn diese Verzweigung z. B. mit koaxialen Leitungen ausgeführt wird.
  • Das beschriebene Schaltglied ist breitbandig, es können damit ganze Frequenzbänder umgeschaltet werden. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung auch eine Umschaltung mit Teilfrequenzen verschiedener übertragungsrichtung, wie das bei Richtfunkgeräten mit Sendern und Empfängern der Fall ist.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Mikrowellen-Schaltglied, bei welchem ein Zirkulator mit umpolbarem statischem Magnetfeld verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus zwei dreiarmigen Ferritzirkulatoren durch Verbinden von zwei Armen (2, 3) des einen Zirkulators (Zil) mit den zwei entsprechenden Armen (2, 3) des anderen Zirkulators (Zi..2) eine Schleifenschaltung gebildet wird, wobei einer der beiden Zirkulatoren bezüglich seines statischen Magnetfeldes umpolbar ausgebildet ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das statische Magnetfeld des einen Zirkulators durch einen Permanentmagneten, das erforderliche Magnetfeld des anderen Zirkulators durch einen umpolbaren Elektromagneten erzeugt wird.
  3. 3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Hohlrohrbauweise ausgeführt ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -gekennzeichnet, daß Bandleitungen verwendet werden.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied aus koaxialen Leitungen aufgebaut ist. In Betracht gezogene Druckschriften: »L'Onde ülectrique«, Februar 1960, S. 153.
DET19298A 1960-11-19 1960-11-19 Mikrowellen-Schaltglied unter Verwendung eines Zirkulators mit umpolbarem statischemMagnetfeld Pending DE1112150B (de)

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CH911861A CH385936A (de) 1960-11-19 1961-08-03 Mikrowellen-Schaltglied
FR874023A FR1301659A (fr) 1960-11-19 1961-09-23 Dispositif de commutation pour micro-ondes

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248195A1 (de) * 1982-12-27 1984-06-28 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Ferritschalter fuer millimeterwellen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248195A1 (de) * 1982-12-27 1984-06-28 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Ferritschalter fuer millimeterwellen

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CH385936A (de) 1964-12-31

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