DE1113721B

DE1113721B - Anordnung zur Speisung der Magnetisierungsspule eines Mikrowellen-Ferrits

Info

Publication number: DE1113721B
Application number: DEB58218A
Authority: DE
Inventors: Charles L Christianson; J Lane Ware
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1959-06-22
Filing date: 1960-06-13
Publication date: 1961-09-14
Also published as: US3093774A; GB880088A

Description

Es ist bekannt, Ferrite in Mikrowellenkreise einzubauen und deren Einfluß auf die übertragenen Mikrowellen durch ein überlagertes magnetisches Gleichfeld zu verändern.

Eine weitgehende Anwendung haben Ferrite in solchen Mikrowellenkreisen gefunden, die die Eigenschaften der Faradaydrehung dazu verwenden, die Polarisation der durch den Ferrit übertragenen Mikrowellen zu ändern. Auf dieser Grundlage arbeitende bekannte Einrichtungen können so ausgebildet werden, daß sie als Mikrowellenschalter, Trenneinrichtung oder als Koppelkreise der verschiedensten Art wirken. Es kann jedoch auch nur die grundlegende Eigenschaft der Ferrite ausgenutzt werden, die Polarisationsebene der Mikrowellenenergie zu drehen. Eine spezielle Form der letztgenannten Art von Ferritanordnungen wird in Radarsystemen verwendet, bei denen man ein elektromagnetisches Feld von der Antenne abstrahlen möchte, dessen Wellen für verschiedene Arbeitsweisen in verschiedenen Ebenen polarisiert sind. Es kann beispielsweise bei einem Bord-Radarsystem erwünscht sein, für die Wetterkartierung eine horizontale Polarisation und für die Kartierung des Erdbodens eine vertikale Polarisation verwenden zu können. Es sind auch weiter Radarsysteme mit ausgewählter Polarisation bekannt, mit denen eine eben polarisierte oder eine zirkulär polarisierte Welle oder andere Kombinationen von Polarisationen ausgestrahlt werden sollen.

Im allgemeinen wird eine solche Ferritanordnung zwischen zwei: bestimmten Zuständen durch Änderung des auf Üen Ferrit einwirkenden, einseitig gerichteten Magnetfeldes umgesteuert. Ein solches Magnetfeld wird zweckdienlich durch eine Magnetisierangsspule erzeugt, die mit Gleichstrom erregt ist. Der Gleichstrom wird dabei ein- oder ausgeschaltet oder in seiner Höhe in dem zum Steuern erforderlichen Maß geändert.

Da die Magnetisierungsspule eine erhebliche Induktivität besitzt, dauert es eine bestimmte Zeit, bis der Strom durch die Magnetisierungsspule seinen stationären Wert erreicht hat. Dies tritt insbesondere beim Einschalten störend in Erscheinung, und es wurde bereits vorgeschlagen, die Zeitkonstante des die Magnetisierungsspule enthaltenden Kreises durch Einschaltung eines dazu in Reihe geschalteten ohmschen Widerstandes zu vermindern.

Es ist weiter eine Schaltanordnung zur Verringerung der Schaltzeit bekannt, bei der die Magnetisierungsspule, eine Drosselspule, eine Stromquelle und ein erster Schalter in Reihe geschaltet sind, wobei ein zweiter Schalter parallel zu der Reihenschaltung von Anordnung

zur Speisung der Magnetisierungsspule
eines Mikrowellen-Ferrits

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Juni 1959 (Nr. 822140/59)

Charles L. Christiansen, Balto, Md.,

und J. Lane Ware, Townson, Md. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Stromquelle und Drosselspule liegt. Im Normalfall sind beide Schalter geschlossen, und die Drosselspule ist erregt. Wird der zweite Schalter geöffnet, so stellt sich sehr schnell ein neuer Gleichgewichtszustand mit einem der Erregung der Magnetisierungsspule entsprechenden Strom ein.

Es hat sich nun gezeigt, daß beim Umsteuern des Ferrits zwischen zwei verschiedenen Zuständen, entsprechend einer Änderung der angelegten magnetischen Feldstärke, ein gewisser Hystereseeffekt auftritt. Wenn z. B. der Ferrit einem starken magnetischen Feld ausgesetzt war und dieses entfernt wird, so verbleibt ein remanenter Magnetismus. Soll daher ein in einen Mikrowellenkreis eingebauter Ferrit wahlweise bei einem magnetischen Feld beträchtlicher Größe und einem solchen der Größe Null betrieben werden, so werden seine Übertragungseigenschaften durch den remanenten Magnetismus im Ferrit stark beeinträchtigt.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, mittels einer geeigneten Schaltanordnung diesen remanenten Magnetismus beim Zurückschalten von hoher Feldstärke auf die Feldstärke Null zu vernichten und somit die Eigenschaften der Ferritanordnung wesentlich zu verbessern.

Dies wird bei einer Anordnung zur Gleichstromspeisung der Magnetisierungsspule eines in einer Mikrowellenleitung angeordneten Ferrits, bei der

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Claims

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eine Drosselspule in Reihe zur Magnetisierungsspule ■ Nach-Schließen <ies Schalters 17 fließt durch die

geschaltet ist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Wicklungen 21, 22 ein bestimmter Strom, der durch

zur Serienschaltung der Spulen ein Kondensator par- den Serienwiderstand, der den Widerstand 19 im

allel geschaltet ist und die Drosselspule und der Stromkreis, die Spule 21 und die Drossel 22 enthält,

Kondensator so bemessen sind, daß der Strom durch 5 bestimmt wird und die gewünschte Wirkung des

den Schwingkreis aus den Spulen und dem Konden- magnetischen Feldes auf den Dreher 16 oder auf eine

sator nach Unterbrechung des Gleichstromes so unter- andere Einrichtung hervorruft. Nach Öffnen des

kritisch gedämpft wird, daß der Ferrit entmagnetisiert Schalters 17 beginnt der Strom durch die Magnetisie-

wird. Die Drosselspule kann dabei mit einem hoch- rungsspule 21 abzufallen und würde bei Fehlen des

permeablen Eisenkern versehen sein. io Kondensators 23 sehr schnell den Wert Null erreichen,

Die erfindungsgemäße Anordnung kann insbeson- ohne den im Bereich der Spule 21 angeordneten

dere für ein Ferritelement verwendet werden, das in Ferritkörper zu entmagnetisieren. In einem speziellen

einem Radarsystem als Ferrit-Dreher arbeitet, der Anwendungsfall kann die Magnetisierungsspule 21

nach Belieben die Polarisationsebene der elektro- eine Induktivität von etwa 140 Millihenry und die

magnetischen Energie ändert. 15 erfindungsgemäß hinzugefügte Drosselspule 22 eine

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Induktivität von etwa 4 oder 5 Henry haben. Diese

Erfindung dargestellt. Es zeigt Induktivitätskombination ist mit einem Kondensator

Fig. 1 ein teilweise schematisches Blockschaltbild 23 von beispielsweise 0,1 Mikrofarad verbunden, da-

eines Radarsystems unter Verwendung eines Ferrit- mit ein Stromkreis hergestellt wird, in dem gedämpfte

Drehers, ²° Schwingungen auftreten können und der in der Lage

Fig. 2 einen schematischen Schaltplan eines Strom- ist, einen negativen Stromfluß in bezug auf den

kreises gemäß der Erfindung, stationären Strom durch die Magnetisierungsspule 21

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Stromver- zu erzeugen. Dieser Stromfluß wird durch die Wirlaufes zur besseren Erklärung der Erfindung und kung der großen, durch die Drosselspule 22 gebilde-

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform des 25 ten Induktivität und der gedämpften Schwingung, die

Stromkreises. diese Induktivität in Verbindung mit dem Konden-

Durch die Erfindung wird die Arbeitsweise von sator 23 herstellt, erzeugt. Die typische Wellenform Ferritanordnungen verbessert, die wechselweise star- des Stromes durch den aus Magnetisierungsspule 21, ken magnetischen Gleichfelder und einem relativ Drosselspule 22 und Kondensator 23 gebildeten Stromkleinen oder keinem magnetischen Feld ausgesetzt 30 kreis ist aus Fig. 3 ersichtlich und zeigt die wohlsind, bekannte gedämpfte Stromschwingung, die zwischen

In Fig. 1 wird die Anwendung einer gesteuerten positiven und negativen Stromwerten mit kleiner Ferritanordnung gezeigt, bei der ein Radarsystem 11 werdenden Amplituden wechselt, bis die Amplitude über eine Wellenleitung 12 zwecks Abstrahlung Null erreicht ist. Mit dieser Anordnung wird der elektromagnetischer Energie in den Raum mit einem 35 Ferritkörper in der Magnetisierungsspule 21 bei jedem Antennensystem 13 gekuppelt ist. Zur Erweiterung Öffnen des Schalters 17 wirkungsvoll zur Herstellung des Anwendungsbereiches des Radarsystems wird der Remanenz Null entmagnetisiert, ohne daß ein gewünscht, daß in einzelnen Anwendungsfällen hori- zusätzlicher Steuerstrom angewendet oder anderzontal polarisierte Energie, wie durch den Pfeil 14 an- weitige Vorkehrungen zur Erzielung dieses Ergebgezeigt, oder wechselweise für andere Anwendungs- 4° nisses getroffen werden als die Hinzufügung der zwecke vertikal polarisierte Energie, wie durch den Drosselspule 22 und des Kondensators 23.
Pfeil 15 angezeigt, abgestrahlt wird. Um die durch die Bei der in Fig. 4 gezeigten Abänderung wird ein Pfeile 14, 15 dargestellten Polarisationen auszuführen, zusätzlicher Schalter verwendet, um eine Unterwird im Zuge der Wellenleitung 12 ein Ferrit-Dreher brechung zwischen Kondensator 23 und Stromquelle 16 eingeschaltet, der in bekannter Weise die Polari- 45 18 während der Entmagnetisierungszeit zu schaffen, sationsebene der Energie im Wellenleiter um einen Der Schalter 17' steuert wie in Fig. 2 den Strom zu Winkel von 90° dreht. Der Dreher 16 kann mittels dem Dreher 21 und der Drosselspule 22. Wenn jedoch des Schalters 17 selektiv gesteuert werden, wobei ein der Schalter 17' geschlossen ist, verbindet der von einer Stromquelle 18 erzeugter vorbestimmter Schalterkontakt 24 α den Kondensator 23 über den Strom eine Magnetisierungsspule des Drehers 16 er- 5° Widerstand 25 mit der Stromquelle 18. Wird der regt, die ein magnetisches Gleichfeld auf den Dreher Schalter 17' geöffnet, so schaltet der Kontakt 24 & den einwirken läßt. Kondensator 23 parallel zu der Serienschaltung von

Nach der Erfindung besteht der Stromkreis der Dreher 21 und Drossel 22. Durch diese Anordnung

Fig. 2 aus der Gleichstromquelle 18, einer Steuerein- kann der parallel zum Oszillatorstromkreis liegende

richtung, z. B. dem Schalter 17, und einer Vorrich- 55 Nebenschlußwiderstand verkleinert werden, und die

tung zum Begrenzen oder Vermindern des Stromes, Energie des geladenen Kondensators steht zusätzlich

z. B. einem Widerstand 19, damit die Magnetisierungs- zu der magnetischen Drossel 22 zur Entmagnetisierung

spule 21 einen Strom vorbestimmter Stärke erhält. des Ferrits zur Verfügung.
Die Magnetisierungsspule 21 ist in bezug auf einen

Ferritkörper im Dreher 16 örtlich so angeordnet, daß 60

sie das gewünschte einseitig gerichtete Magnetfeld PATENTANSPRÜCHE:
ausübt. Der Strom durch die Spule 21 fließt auch

durch die dazu in Serie geschaltete Drosselspule 22 1. Anordnung zur Speisung der Magnetisiemit Eisenkern. Parallel zu der Serienschaltung von rungsspule eines Ferrits, der in einer Mikrowellen-Spule 21 und Drossel 22 ist ein Kondensator 23 be- 65 leitung angeordnet ist, mit Gleichstrom, bei der stimmter Größe angeschaltet. eine Drosselspule in Reihe zur Magnetisierungs-

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anord- spule geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

nimg wird mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. zur Serienschaltung der Spulen ein Kondensator

parallel geschaltet ist und die Drosselspule und der Kondensator so bemessen sind, daß der Strom durch den Schwingkreis aus den Spulen und dem Kondensator nach Unterbrechung des Gleichstromes so unterkritisch gedämpft wird, daß der Ferrit entmagnetisiert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule einen hochpermeablen Eisenkern besitzt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferritelement ein für die Zusammenarbeit mit einem Radarsystem bestimmter Ferrit-Dreher ist, mit dem nach Belieben die Polarisationsebene der elektromagnetischen Energie geändert werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 801 831.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen