DE1117674B - Nichtreziprokes Ferritbauelement fuer Mikrowellen - Google Patents

Description

INTERNAT.KL. H Ol P

DEUTSCHES

PATENTAMT

M 43313 IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 6. NOVEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 23. NOVEMBER 1961

Die Erfindung betrifft einen Übertragungsleitungsabschnitt für Mikrowellen, welcher ein nichtreziprokes Verhalten zeigt. Der Abschnitt weist einen streifenförmigen Innenleiter und mindestens zwei hierzu parallel verlaufende flache Außenleiter auf, wobei mindestens zwischen einem Außenleiter und dem Innenleiter flache dielektrische und ferromagnetische Teile eingefügt skid. Die ferromagnetischen Teile werden hierzu durch ein äußeres Magnetfeld entsprechend vormagnetisiert. Nichtreziproke Bau- xo elemente dieser Art finden in der Mikrowellentechnik Verwendung als richtungsabhängige »Isolatoren«, Zirkulatoren, Modulatoren oder Phasenschieber,

Solche Anordnungen sind an sich bekannt. In den beiden Fig. 1 und 2 ist eine bekannte Ausführung eines nichtreziproken Ferritelementes der Mikrowellentechnik dargestellt. Es besteht aus einem massiven oder hohlen Innenleiter 1 und einem koaxialen äußeren Leiter 2. Zwischen diesen Leitern befindet sich ein sektorförmiger Teil 3, der aus Keramikmaterial besteht oder aus einem Ferritmaterial mit niedrigem Curiepunkt. Der sektorförmig ausgebildete Teil 3 besitzt zwei Fortsätze 3 a, welche zur Impedanzanpassung dienen. Diese Fortsätze haben einen kleineren Radius als der Mittelteil 3. Gewöhnlich ist das Radiusverhältnis 1: 2. Ein ebenfalls sektorförmiger Ferritteil4 ist so angeordnet, daß es das Mittelstück 3 berührt. Mit 5 ist ein Magnetsystem bezeichnet, welches die für das Ferritstück erforderliche Feldstärke zur Erzielung des nichtreziproken Effektes erzeugt.

Ferner ist ein nichtreziprokes Ferritbauelement bekanntgeworden, das aus einem Innenleiter und einem hierzu parallel verlaufenden Außenleiter besteht, bei dem zwischen Außen- und Innenleiter flache dielekirische und ferromagnetische Stücke eingefügt sind. Diese dielektrischen Teile füllen den Querschnitt der Übertragungsleitung hierbei nicht vollständig aus. Im allgemeinen berührt dabei eine Seite des Ferrits eine Seite des verwendeten Dielektrikums.

Ferner ist es bekannt, den Innenleiter einer Mikrowellenleitung streifenförmig und den Außenleiter mit zwei flachen Streifen auszubilden.

Bei diesen bekannten Anordnungen hat es sich jedoch als äußerst nachteilig herausgestellt, daß die einzelnen Teile auf Grund ihrer schwierigen Herstellung die Anlage wesentlich verteuern. Bekanntlich sind Ferrite und keramische Materialien sehr hart und deshalb nur äußerst schwierig zu bearbeiten. Hier setzt nun die Erfindung ein, welche die Verwen- ^s° dung von ferromagnetischen und dielektrischen Teilen für solch ein nichtreziprokes Bauelement der Nichtreziprokes Ferritbauelement
für Mikrowellen

Anmelder:

Marconi's Wireless
Telegraph Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 21. November 1958

und 24. August 1959 (Nr. 37 623/58)

Robert James Benzie, Chelmsford, Essex,

Walter Scott Carter, Writtle, Essex,
und John Arthur Penney, Great Baddow, Essex

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

Mikrowellentechnik ermöglicht, welche mit einem äußerst geringen Arbeitsaufwand hergestellt werden können, da die Formgebung der einzelnen Teile durch Schleifen, wie das bisher erforderlich war, entfällt. Außerdem wird der verhältnismäßig lange Luftspalt der bekannten Anordnungen, welcher unerwünscht große Feldstärken zur Vormagnetisierung des Ferritkörpers bedingte, vermieden.

Bei einem nichtreziproken Ferritbauelement für Mikrowellen, bestehend aus einem streifenförmigen Innenleiter und mindestens zwei hierzu parallel verlaufenden flachen Außenleitern, bei dem mindestens zwischen einem Außenleiter und dem Innenleiter flache dielektrische und ferromagnetische Teile eingefügt sind, sind erfindungsgemäß diese eingefügten Teile von einfacher rechteckiger Form und besitzen flache Seiten, wobei der Querschnitt des ferromagnetischen Teiles wesentlich kleiner gewählt ist als der des dielektrischen Teiles und eine Seite des ferromagnetischen Teiles flach auf dem Innenleiter aufliegt und dabei bezüglich dieses Leiters symmetrisch angeordnet ist, während eine weitere Seite dieses ferromagnetischen Teiles flach auf einer Seite des dielektrischen Teiles aufliegt.

109 740/381

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- / dung dient als Außenleiter ein röhrenförmiger Leiter rechteckförmigen Querschnittes, welcher einen ^tko-'' axialen flachen Innenleiter besitzt. Auf einer Seite des zentral angeordneten Innenleiters befindet sich hierbei ein dielektrischer Teil mit rechteckförmigem Querschnitt, welcher mit seiner einen Seite flach auf dem Innenleiter aufliegt und mit der gegenüberliegenden Seite den Außenleiter berührt. Ferner ist ein ebenfalls rechteckförmiger Ferritteil,-dessen Querschnitt kleiner ist als derjenige des Dielektrikums, auf dem Innenleiter angebracht. Dieser Ferritteil berührt mit einer Seite den dielektrischen Teil und ist bezüglich des Innenleiters symmetrisch angeordnet.

Ein solches Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Außenleiter 12 besitzt im Gegensatz zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bekannten Anordnung keinen runden Querschnitt, sondern ist rechteckförmig ausgebildet. Ein streifenförmiger flacher Innenleiter 11 ist axial innerhalb des Außenleiters angeordnet. Der rechteckförmige Außen- , leiter besitzt zwei Schmalseiten 12 & und zwei gegenüberliegende Breitseiten 12 a. Diese Seiten stellen somit für sich allein einen Rechteckhohlleiter dar. Ein Keramikteil 13 oder ein Ferritteil mit niedrigem Curiepunkt, welcher ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt, ist zwischen einer Seite des flachen Innenleiters 11 und der Wand 12 a des Außenleiters so angeordnet, daß seine gegenüberliegenden Seiten die beiden Leiter 11 und 12 a berühren. In der Fig. 4 wurde dieser Teil oberhalb des Innenleiters angeordnet. Der Curiepunkt des Ferritmaterials liegt hierbei so niedrig, daß der Ferrit bei der Arbeitstemperatur nicht magnetisch ist. Der Innenleiter trägt außerdem ein symmetrisch zum Innenleiter angebrachtes Ferritstück 14, welches einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Dieser Teil 14 ist hierbei flach auf den Innenleiter aufgebracht und liegt mit einer Seite flach auf dem keramischen Teil 13 auf. Mit 15 ist ein Magnetsystem bezeichnet, welches die erforderliche Feldstärke für den Ferrit erzeugt. Hierfür kann in an sich bekannter Weise ein Dauermagnet verwendet werden oder ein Elektromagnet. Der keramische Teil 13 besitzt zur Impedanzanpassung zwei entsprechend geformte Fortsätze 13 α.

Verglichen mit den bisher üblichen Ausführungsformen von nichtreziproken Bauelementen lassen sich bei der erfindungsgemäßen Ausbildung die Keramikbzw. Ferritteile sehr leicht herstellen, da sie keine sektorförmige Gestalt besitzen, sondern einfache Streifen mit rechteckförmigem Querschnitt sind. Außerdem kann der Teil 13 in einfacher Weise zur Halterung des Innenleiters 11 verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Bauelement, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, kann in einfacher Weise in den Zug einer koaxialen Leitung eingeschaltet werden. Zur Impedanzanpassung der Teile verschiedenen Querschnittes dienen hierbei Übergangsstücke, welche nach bekannten Methoden dimensioniert sind.

Setzt man voraus, daß die in den Figuren dargestellte bekannte Ausführungsform bei der gleichen Frequenz arbeitet wie die erfindungsgemäße Ausführung, so ergibt sich eine Querschnittsverringerung um ungefähr 25%. Der Übersichtlichkeit halber wurden beide Ausführungsformen im gleichen Maßstab dargestellt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Verkleinerung des Luftspaltes, so daß ein wesentlich schwächeres Magnetsystem verwendet werden kann.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Nichtreziprokes Ferritbauelement für Mikrowellen, bestehend aus einem streifenförmigen Innenleiter und mindestens zwei hierzu parallel verlaufenden flachen Außenleitern, bei dem mindestens zwischen einem Außenleiter und dem Innenleiter flache dielektrische und ferromagnetische Teile eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese eingefügten Teile von einfacher rechteckiger Form sind und flache Seiten besitzen, wobei der Querschnitt des ferromagnetischen Teiles wesentlich kleiner gewählt ist als der des dielektrischen Teiles und eine Seite des ferromagnetischen Teiles flach auf dem Innenleiter aufliegt und dabei bezüglich dieses Leiters symmetrisch angeordnet ist, während eine weitere Seite dieses ferromagnetischen Teiles flach auf einer Seite des dielektrischen Teiles aufliegt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrisches Material ein Ferrit verwendet wird, dessen Curiepunkt so niedrig liegt, daß er bei der Betriebstemperatur nicht magnetisch ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1009 689,

638;
»IRE Transactions on Microwave Theory and

Techniques«, March 1955, S. 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 740/381 11.61