DE1141688B - Elektromagnetischer Wellenuebertragungsweg fuer linear polarisierte Wellenenergie - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a⁴ 74

INTERNATIONALE KL.

HOIp; H03h

W28411IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 20. A U G U S T 1960

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 27. DEZEMBER 1962

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wellenübertragungsweg, insbesondere breitbandige gyromagnetische Wellenleiter-Bauteile für derartige Systeme.

Es wurden bereits Elemente aus gyromagnetischem Material in metallischen Hohlleitern verwendet, die zahlreiche erwünschte Wirkungen auf die sich durch den Wellenleiter fortpflanzenden Wellen hervorbringen. Eine Klasse von bekannten Wellenleiter-Bauteilen macht von dem sogenannten »Faraday-Effekt«, der Drehung der Polarisationsebene der Wellenenergie, Gebrauch, die durch ein in Längsrichtung magnetisiertes Element aus gyromagnetischem Material erzeugt wird. Diese Faraday-Drehrichtungen sind bei Mikrowellen als Isolatoren (richtungsabhängige Unterdrücker), Modulatoren, Dämpfungseinrichtungen, Zirkulatoren oder Verteiler, Phasenänderungseinrichtungen usw. angewendet worden.

Es ist zwar ein Bedarf für zahlreiche der obenerwähnten Einrichtungen vorhanden, ihre kommerzielle Einführung wird jedoch durch die Tatsache behindert, daß sich die Drehung, die man mit den zur Zeit bekannten gyromagnetischen Materialien erhalten kann, mit der Arbeitsfrequenz ändert. Infolgedessen waren sie bisher für Nachrichtenübertragungssysteme ungeeignet, die in breiten Frequenzbändern arbeiten.

Eine bekannte Einrichtung besitzt ein längliches Element aus gyromagnetischem Material, das gewöhnlich aus Ferrit besteht. Es befindet sich in einem runden, metallischen Hohlleiter und ist einem Gleichstromvormagnetisierungsfeld ausgesetzt. Insbesondere ist an die Faraday-Dreheinrichtung ein magnetisches Feld angelegt, das parallel zur Längsachse des Ferrits liegt. Der Drehwinkel der Polarisationsebene der über eine derartige Einrichtung übertragenen elektromagnetischen Wellen wird mit zunehmender Frequenz größer. Der Grund für diese Frequenzabhängigkeit ist bekannt.

In einem unendlichen homogenen Dielektrikum wäre die Verteilung der elektromagnetischen Wellenenergie gleichmäßig und unabhängig von der Frequenz. Wenn jedoch ein dielektrisches Material von einem anderen Medium mit einer anderen Dielektrizitätskonstante umgeben ist, verteilt sich die Wellenenergie zwischen dem Element mit hoher Dielektrizitätskonstante und dem ihn umgebenden Medium, das im allgemeinen eine kleine Dielektrizitätskonstante hat. Wenn nun die Frequenz der Wellenenergie zunimmt, ändert sich die Energieverteilung zwischen dem Element und dem umgebenden Me-Elektromagnetischer Wellenübertragungsweg für linear polarisierte Wellenenergie

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. September 1959 (Nr. 843 214)

Clare Earl Barnes, Gillette, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

dium, wobei eine höhere Energiekonzentration in dem Element mit hoher Dielektrizitätskonstante auftritt und gleichzeitig die Energiekonzentration in dem umgebenden Medium abnimmt. Da der Dreheffekt von der Konzentration der Wellenenergie indirekt abhängt, ergibt jede Konzentrationsänderung also eine Änderung der entstehenden Drehung.

Es ist bereits versucht worden, diese Frequenzabhängigkeit der Faraday-Drehung herabzusetzen. Bei einer bekannten Anordnung wird dazu ein Hohlzylinder aus dielektrischem Material benutzt, der einen zentralen Stab aus gyromagnetischem Material umgibt und mit den Wänden des Wellenleiters, aber nicht mit dem gyromagnetischen Material in Berührung steht. Das dielektrische Material entzieht dem Ferritstab Energie, so daß nur ein Teil der Wellenenergie durch den Stab selbst geht. Auf diese Weise wird zwar die Frequenzabhängigkeit kleiner, aber es ergeben sich auch hohe Verluste, da die Wellenenergie vom Ferritmaterial abgezogen und durch ein inhomogenes Medium übertragen wird. Die Verluste sind insbesondere dann hoch, wenn ein dielektrisches Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, die etwa der des Ferrits entspricht, verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Feststellung, daß zwar die Energiedichte insgesamt in dem Material mit höherer Dielektrizitätskonstante mit zunehmender Frequenz größer wird, daß aber Gebiete innerhalb des Materials vorhanden sind, in

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denen die Energiedichte im wesentlichen konstant Material 12 und aus einem inneren Kern aus nichtbleibt. Wenn demnach das aktive Material, d. h. der gyromagnetischem dielektrischem Material 13 besteht. Ferrit, hauptsächlich in diesen Gebieten angeordnet Der Ausdiruck »gyromagnetisches Material« wird

wird, dann wird die sich ergebende Drehung der hier in seinem üblichen Sinn verwendet; er bezeichnet Polarisationsebene ebenfalls etwa konstant bleiben. 5 die Klasse von magnetisch polarisierbaren Materialien, Bei einem elektromagnetischen Wellenübertra- die nichtpaarige Spinnsysteme aufweisen, welche diegungsweg für linear polarisierte Wellenenergie mit jenigen Teile der Atome umfassen, die durch ein einem zusammengesetzten dielektrischen Stab, der äußeres magnetisches, polarisierendes Feld ausgerichin Längsrichtung in diesem Weg angeordnet ist, um tet werden können und die eine wesentliche Präzesdie Polarisationsebene der Wellenenergie zu drehen, io sionsbewegung bei einer Frequenz zeigen, die inner- und der aus einer äußeren Schicht aus gyromagne- halb des Bereichs der Erfindung liegt, und zwar unter tischem Material und einem inneren Kern aus nicht- dem kombinierten Einfluß des Polarisierungsfeldes gyromagnetischem Material besteht, wobei das gyro- und einer senkrecht gerichteten, sich ändernden mamagnetische und das nichtgyromagnetische Material gnetischen Feldkomponente. Diese Präzessionsbeweauf ihrer gemeinsamen Länge miteinander in Be- 15 gung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Winkelrührung stehen, und mit Mitteln zur Vormagnetisie- moment, ein gyroskopisches Moment und ein magnerung des Stabes in Längsrichtung haben erfindungs- tisches Moment aufweist. Typisch für derartige Mategemäß das gyromagnetische und das nichtgyromagne- rialien sind ionisierte Gase, paramagnetische Matetische Material im wesentlichen gleiche Dielektrizitäts- rialien und ferromagnetische Materialien, wobei die konstante. 20 letztgenannten die Spinelle, wie Magnesium-Alumi-

Dadurch wird die normalerweise im zentralen Teil nium-Ferrit, Aluminium-Zink-Ferrit, und die granateines Ferritstabes konzentrierte Energie durch ein artigen Materialien, wie Yttrium-Eisen-Granat, umhomogenes Medium übertragen, und es ergeben sich fassen.

geringe Verluste und eine weitgehend von der Fre- Während einige gyromagnetische Materialien wie

quenz unabhängige Drehung der Polarisationsebene, 25 Ferrit eine Dielektrizitätskonstante aufweisen, die da der nichtgyromagnetische Kern des Stabes die Fre- wesentlich größer als Luft ist und somit als »dielekquenzabhängigkeit des gyromagnetischen Materials irische Materialien« bezeichnet werden können, ist kompensiert. der innere Kern 13 von dem gyromagnetischen Zylin-

Darüber hinaus kann die Länge des Ferritstabes der 12 dadurch unterschieden, daß der erstere im bei der erfindüngsgemäßen Ausbildung für eine ge- 30 wesentlichen keine gyromagnetischen Eigenschaften gebene Drehung der Polarisationsebene gegenüber der zeigt, während das letztere Material ausgesprochene bekannten Anordnung mit einem äußeren Hohl- gyromagnetische Eigenschaften zeigt. Sowohl der zylinder aus dielektrischem Material wesentlich klei- innere Kern 13 als auch die äußeren Mäntel 12 sind ner sein. so gewählt, daß sie im wesentlichen gleiche Dielektri-

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel emp- 35 zitätskonstante aufweisen und somit als ein homofiehlt die Erfindung, daß der innere Kern· aus zwei gener dielektrischer Stab 11 für sich fortpflanzende Teilen besteht, die durch eine Schicht aus elektrisch elektromagnetische Wellenenergie erscheinen. Jedes dämpfendem Material getrennt sind, und daß die Ende des Stabes 11 kann mit Hilfe der konischen äußere Schicht aus weiteren zwei Teilen besteht, die Teile 14 und 18 zugespitzt sein, um Reflexionen von die beiden erstgenannten Teile berühren. 40 auf den Stab 11 auffallender Wellenenergie in be-

Besondere Ausführungsformen der Erfindung er- kannter Weise herabzusetzen. Die Teile sind aus dem geben sich aus der folgenden ins einzelne gehenden gleichen Material wie der Kern 13 hergestellt und Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. schaffen einen verhältnismäßig glatten Übergang für Es zeigt die einfallende Wellenenergie.

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh- 45 Zur Erzeugung des notwendigen magnetischen rungsbeispiels der Erfindung mit einem zylindrischen, Längsfeldes im Stab 11 umgeben geeignete Mittel zusammengesetzten Stab in einem kreisförmigen Hohl- den Leiter 10. Für die Erläuterung ist eine einfache leiter, Zylinderspule 15 dargestellt, die durch eine Quelle

Fig. 2 eine Erläuterung der Änderung der hoch- 20 erregt wird'. Regelmittel für die Änderung des Vorfrequenten magnetischen Feldstärke in einem dielek- 5° magnetisierungsfeldes sind durch den Regelwidertrischen Stab als Funktion der Frequenz, stand 19 geschaffen. Das Feld kann jedoch durch eine

Fig. 3 einen Querschnitt des Hohlleiters und des Zylinderspule von anderem geeignetem Aufbau gezusammengesetzten Stabes der Fig. 1, liefert werden, ferner durch eine permanente Magnet-Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten anordnung, oder es kann der gyromagnetische Zylin-Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem recht- 55 der 12 permanent magnetisiert sein, eckigen, zusammengesetzten Stab, der als dielektri- Bei der gewöhnlichen Arbeitsweise einer Faradayscher Wellenleiter benutzt wird. Dreheinrichtong, d. h. wenn der zusammengesetzte Die in Fig. 1 dargestellte Ausführung ist eine PoIa- Stab 11 durch einen festen Ferritstab ersetzt ist, risations-Dreheinrichtung entsprechend der Erfindung, besteht eine eben polarisierte Welle mit der Fredie aus einem runden Hohlleiter 10 mit metallischem 60 quenz /₀, die auf einen magnetisierten Ferrit auftrifft, Mantel besteht, der so bemessen ist, daß er linear aus zwei Reihen von Wellenkomponenten im Ferrit, polarisierte elektromagnetische Wellen führt, und zwar wobei jede Reihe von Wellenkomponenten zirkulär vorzugsweise derart, daß nur die verschiedenen PoIa- polarisiert ist, und zwar jeweils im entgegengesetzten risationen der Grundwellenform TE₁₁ fortgepflanzt Sinn wie die andere Reihe. Der vormagnetisierte Ferwerden können. Innerhalb des Leiters 10 ist entlang 65 rit zeigt für jede der entgegengesetzt polarisierten seiner Achse das zusammengesetzte dielektrische Teil Wellenkomponentenreihen andere Permeabilitäten. angeordnet, das aus einem magnetisch polarisier- Infolgedessen hat eine der Komponenten eine kleinere baren zylindrischen Element aus gyromagnetischem Phasengeschwindigkeit als die andere, und die beiden

Komponentenreihen werden im Ferrit mit ungleichen Geschwindigkeiten fortgepflanzt. Nach dem Austreten aus dem Ferrit vereinigen sich die Wellenkomponenten, um eine resultierende, eben polarisierte Welle zu bilden, die im allgemeinen mit einem anderen Winkel Θ_ο wie die ursprüngliche Welle polarisiert ist, und zwar infolge der Phasendifferenz zwischen den während der Fortpflanzung im Ferrit eingeführten Komponenten. Eine Welle mit der Frequenz f_v die größer als /₀ ist, hat eine um den Winkel Θ₁ gedrehte Polarisationsebene, der größer als Θ_ο ist. Dies ist ein Ergebnis der besonderen Wellenleitereigenschaften des Ferrits. Bei der Frequenz /₀ wird ein gewisser Teil der hochfrequenten Wellenenergie durch das Ferritelement selbst fortgeleitet, wobei der Rest der Welle sich im Luftraum zwischen dem Ferrit und der Hohlleiterwand fortpflanzt. Bei der höheren Frequenz Z₁ wird ein größerer Teil der hochfrequenten Wellenenergie während der Fortpflanzung im Ferrit in diesem konzentriert als bei der Frequenz/₀. Infolgedessen wird die obenerwähnte anisotropische Permeabilitätseigenschaft des Ferrits verstärkt, so daß die Differenz zwischen den Permeabilitäten für die beiden zirkulär polarisierten Wellenkomponenten erhöht wird. Nach dem Austritt aus dem Ferrit weisen daher die beiden Komponenten bei der Frequenz;^ eine größere Phasendifferenz als bei der Frequenz/₀ auf, so daß ein größerer Drehwinkel hervorgebracht wird.

Die Wirkung auf die hochfrequente magnetische Feldverteilung bei wachsender Signalfrequenz ist in Fig. 2 graphisch dargestellt. Insbesondere zeigt Fig. 2 einen Querschnitt der Ausführung der Fig. 1, wobei das Teil 11 zur Erläuterung als gleichmäßiger dielektrischer Stab dargestellt ist, der entlang der Achse des Leiters 10 gehalten wird. Der Zwischenraum zwischen dem Stab 11 und der Innenfläche des Leiters 10 ist mit Luft oder einem anderen Material mit geringer Dämpfung angefüllt, dessen Dielektrizitätskonstante wesentlich kleiner als diejenige des Stabes 11 ist.

Die Abszisse in Fig. 2 stellt die relative Feldstärke der Querkomponente des hochfrequenten Magnetfeldes innerhalb des Leiters 10 dar und die Ordinate die Lage innerhalb des Leiters entlang des Durchmessers. Wie sich aus der Kurve 21 ergibt, ist bei einer Frequenz /₀ die magnetische Feldstärke nicht gleichmäßig, sondern ändert sich quer zum Leiter. Insbesondere hat das Feld einen kleinen Wert an der Leiterwand, nimmt etwas im Zwischenraum zwischen der Leiterwand und dem Stabil zu, wächst dann schnell innerhalb des Stabes 11 und erreicht ein Maximum in der Mitte. Die Feldverteilung in der anderen Hälfte des Leiters ist das Spiegelbild der beschriebenen, sie nimmt symmetrisch von der Mitte bis zu dem gleichen kleinen Wert an der Leiterwand ab.

Wenn die Signalfrequenz auf eine höhere Frequenz Z₁ vergrößert wird, nimmt die relative Feldstärke die Form der Kurve 22 an, während eine weitere Vergrößerung der Signalfrequenz auf /₂ eine entsprechende weitere Konzentration des magnetischen Feldes im dielektrischen Stab 11 hervorbringt, wie aus Kurve 23 hervorgeht.

Während es offensichtlich ist, daß eine wesentliche Konzentration des Feldes im Mittelteil des Stabes 11 vorhanden ist, ist es ebenso offensichtlich, daß entlang den Rändern des Stabes in den Gebieten 24 und 25 die Gesamtänderung des Feldes verhältnismäßig klein ist. Wenn das Feld etwa konstant ist, folgt daraus, daß die Wirkung der anisotropischen Permeabilität irgendeines Ferritmaterials in diesen Gebieten im wesentlichen konstant bleibt.

Bei der obigen Schilderung wurde der dielektrische Stab 11 für die Prüfung der Wirkung der Vergrößerung der Frequenz auf die Feldverteilung als Einheit betrachtet. Wenn nun aber der Stab so aufgebaut ist, daß das gyromagnetische Material auf Gebiete 24 und 25 beschränkt ist und der Rest des Stabes sich aus

ίο nichtgyromagnetischem dielektrischem Material zusammensetzt, bringen Änderungen der Stärke des hochfrequenten magnetischen Feldes im Mittelteil des Stabes 11, der aus dem nichtgyromagnetischen Material besteht, bei Änderung der Arbeitsfrequenz keine entsprechende Änderung der resultierenden Drehung der Polarisationebene der einfallenden elektromagnetischen Welle hervor.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt der Ausführung der Fig. 1 dargestellt, bei dem das Teil 11 entsprechend den Lehren der Erfindung aufgebaut ist. Insbesondere ist der Stab aus nichtgyromagnetischem Material mit dem Radius r von einem Zylinder aus gyromagnetischem Material mit dem äußeren Radius R umgeben. Das Verhältnis des Radius R/r beträgt vorzugsweise etwa Zwei oder weniger. Im allgemeinen ist die Bandbreite um so größer, je kleiner das Verhältnis ist. Wenn die Bandbreite mit abnehmendem Radiusverhältnis zunimmt, wird ferner der Betrag der für eine gegebene Stablänge hervorgebrachten Drehung entsprechend herabgesetzt. Somit werden die drei Faktoren Bandbreite, Drehung und Länge des Stabes 11 so eingerichtet, daß sie sich der besonderen Anwendung anpassen. Für eine gegebene Bandbreite und eine gegebene Winkeldrehung der Polarisationsebene wird die Länge des Teils 11 bestimmt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung der Erfindung war das gyromagnetische Element in üblicher Weise in einem leitend begrenzten Mantel angeordnet. Bei zahlreichen Anwendungen ist es jedoch wünsehenswert, die Stärke oder die Orientierung des an das gyromagnetische Element angelegten Feldes zu ändern, ferner ist es oftmals vorteilhaft, das Feld schnell und/oder stetig zu ändern. Wenn jedoch das magnetische Feld in dieser Weise geändert wird, entstehen Wirbelströme im metallischen Leitermantel, welche das magnetische Feld daran zu hindern suchen, in das gyromagnetische Element einzudringen. Es ergibt sich dann ein wenig wirksamer Betrieb. Weiterhin muß die magnetische Anordnung 15 notwendigerweise bei einer derartigen Ausführung größer sein als in dem Falle, daß die Vormagnetisierungsanordnung unmittelbar an dem gyromagnetischen Material selbst angelegt werden kann. Es ist bekannt, daß eine Wellenenergie entlang eines dielektrischen Stabes ohne einen leitend begrenzten Mantel fortgepflanzt werden kann. Während ein Teil der Wellenenergie außerhalb des dielektrischen Materials fortgepflanzt wird, stimmt das Feld innerhalb des dielektrischen Stabes genau mit denjenigen Wellenfortpflanzungsformen überein, die in einem Hohlleiter zu erwarten sind. Infolgedessen sind sämtliche üblichen Effekte des gyromagnetischen Materials .auf die sich fortpflanzende Welle im wesentlichen die gleichen. Insbesondere wird die Verteilung der hochfrequenten magnetischen Felder innerhalb des dielektrischen Teils 11, wie sie oben beschrieben wurde, durch das Nichtvorhandensera des metallischen Mantels im wesentlichen nicht beeinflußt, wobei der zusätzliche Vorteil auftritt, daß

das Problem der Wirbelströme verschwindet und die lieh, daß die Übertragung durch das Vorhandensein Größe der Vormagnetisierangsanordnung entspre- des Dämpfungsmaterials völlig unbeeinflußt bleibt, chend herabgesetzt werden kann. wenn die Drehung z. B. eine 180°-Umkehr der PoIa-

Die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführung der risationsrichtung ergibt. Durch Verteilen des Dämp-Erfindung ist eine breitbandige Dämpfungseinrichtung, 5 fungsfilms über die gesamte Länge des gesamten gyrobei der die obenerwähnte dielektrische Wellenleiter- magnetischen Materials, so daß eine fortlaufende wirkung und das breitbandige Prinzip der Erfindung Kopplung entsteht, ist die Energieänderung als Funkangewendet werden. Die Einzelheiten der Ausführung tion der Winkeldrehung gegeben durch der Fig. 4 unterscheiden sich etwas von denjenigen .

der Fig. 1 in der geometrischen Anordnung des io [cos²pd] ■ ε — (1 ^siri 2g«\

gyromagnetischen Materials und des nichtgyro- 2 \ 2 ο d )

magnetischen dielektrischen Materials, welche die

zusammengesetzte dielektrische Wellenleiter anordnung ^{m erster} Annäherung, wobei 40 bilden. Insbesondere hat das gyromagnetische d die Länge der Dreheinrichtung und

Material die Form von zwei sich in Längsrichtung 15 _Q die Drehung je Längeneinheit ist.

erstreckenden rechteckigen Scheiben 41 und 42, die

durch die beiden nichtgyroniagnetischen dielektrischen Es sei bemerkt, daß bei Zunehmen von d der exTeile 43 und 44 getrennt sind. An den beiden Enden ponentielle Ausdruck sich s~^dl2 nähert. Im Idealfalle der Scheiben 41 und 42 verbreitern sich die Teile 43 verläuft die Übertragung in einer erfindungsgemäßen und 44 auf die volle Höhe der zusammengesetzten 20 Dämpfungseinrichtung von Eins bei ρά = O bis O bei Anordnung 40, so daß ein homogenes dielektrisches ρά = 90° und bleibt unterhalb eines willkürlichen Teil entsteht, welches dann so abgeschrägt ist, daß Wertes, der durch d bestimmt ist, wenn die Drehung Reflexionen der einfallenden Wellenenergie vermin- vergrößert wird. Die Dämpfungseinrichtung kann dert werden. Die abgeschrägten Enden 45 und 46 dann so aufgebaut werden, daß eine gegebene minierstrecken sich in die rechteckigen Hohlleiter 48 und 25 male Dämpfung in einem wesentlich größeren Bereich 49 und sind mit ihnen gekoppelt. Zwei dämpfungs- der Änderungen der Drehung bestehenbleibt. Dieses arme Halter 50 und 51 mit niedriger Dielektrizitäts- Merkmal ist insbesondere wertvoll, wenn die Einkonstante halten den Wellenleiter 40 zwischen den richtung in einem breitbandigen geschlossenen Rückbeiden leitend begrenzten rechteckigen Hohlleitern kopplungskreis verwendet wird, da sie es bei den 48 und 49. 30 meisten Anwendungen unmöglich macht, daß die

Die dargestellten gyromagnetischen Scheiben sind Einrichtung in dem positiven Rückkopplungsbetrieb parallel zur Fortpflanzungsrichtung permanent magne- im Bereich der Arbeitsfrequenzen übergeht, tisiert, wie es durch die Pfeile H₀ dargestellt ist. Es Durch Überlagerung eines veränderbaren Feldes

können auch andere geeignete Mittel zur Erzeugung über das konstante Vormagnetisierungsfeld H₀ kann der notwendigen konstanten magnetischen Felder in 35 die Dämpfung verändert und damit das Signal moduden Scheiben 41 und 42 benutzt werden. liert werden. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau

Durch den dielektrischen Wellenleiter 40 erstreckt der Dämpfungseinrichtung kann das (nicht dargesich ein Film aus einem Dämpfungsmaterial 52, der stellte) Modulationsmittel unmittelbar über den Stab die oberen und unteren Hälften des Leiters 40 trennt. 40 ohne Mantel angeordnet werden, so daß schnelle Im Betrieb wird die Richtung der Polarisation einer 40 Änderungen der Dämpfung ohne schädliche Beeinlinear polarisierten Wellenenergie, die von einem der flussung durch Wirbelströme möglich werden, rechteckigen Leiter an den dielektrischen Wellenleiter Von besonderem Interesse ist bei den oben be-

40 angelegt wird, in die Ebene des Dämpfungsfihns schriebenen Einrichtungen die Amplitude des konunter dem Einfluß des in Längsrichtung polarisierten stanten Vormagnetisierungsfeldes, das zum Betrieb gyromagnetischen Materials gedreht. Anfangs stehen 45 der verschiedenen Ausführungen der Erfindung notsämtliche Komponenten der angelegten Welle senk- wendig ist. Die Erscheinung der Faraday-Drehung, recht zur Ebene des Dämpfungsmaterials. Beim Fort- auf der die Arbeitsweise derartiger Dreheinrichtungen schreiten der Welle entlang des Stabes ändert sich beruht, tritt bei jedem Magnetisierungsfeld auf, das jedoch die Polarisationsrichtung und erzeugt eine nicht Null ist. Wenn auch das tatsächliche Feld, das Komponente parallel zur Ebene des Dämpfungsmate- 50 für einen bestimmten Betrag an Drehung erforderlich rials. Dieser Dreheffekt findet stetig entlang der Aus- ist, von der Länge, dem Durchmesser und den Eigendehnung der gyromagnetischen Scheiben statt und er- schäften des Ferrits und des dielektrischen Materials gibt eine fortlaufende Kopplung der hochfrequenten abhängt, so arbeiten doch typische Einrichtungen mit Energie mit dem Dämpfungsfilm 52. Die derart ein- Magnetisierungsfeldern von 100 Gauß oder weniger, gekoppelte Energie wird innerhalb des Dämpfungs- 55 Dies wird von besonderer Wichtigkeit bei dem materials verzehrt. Eine so aufgebaute Dämpfungs- Entwurf von Dämpfungseinrichtungen oder Modulaeinrichtung unterscheidet sich grundsätzlich von der toren für die stets zunehmenden Frequenzen der Dämpfungseinrichtung mit Faraday-Drehung, in der heutigen Mikrowellensysteme. Die höheren Frequendas Dämpfungsmaterial an bestimmten Höhnen an zen haben die Tendenz, die Anwendung dieser Erjedem Ende konzentriert ist. Bei derartigen Einrich- 60 scheinung als gyromagnetische Resonanz, bei der das tungen hat die Dämpfungskennlinie eine typische Magnetisierungsfeld proportional der Arbeitsfrequenz cos²-Energieänderung, bei der es zur Erzielung einer ist, auszuschließen oder schwierig zu machen, maximalen Dämpfung erforderlich ist, daß die Polari- Zum Beispiel kann ein Isolator entsprechend der

sationsebene genau mit der Ebene des Dämpfungs- Erfindung so gebaut werden, daß er in einem Band materials zusammenfällt. Änderungen, welche die 65 von 20 °/o bei 50 kMHz mit einem nicht abgestimm-Drehung zu vergrößern und zu verkleinern suchen, ten Magnetisierungsfeld von nur 50 Gauß arbeitet, ergeben eine Vergrößerung der Übertragung in der Typische Magnetisierungsfelder für Feldverschie-Dämpfungseinrichtung. Insbesondere ist es z. B. mög- bungsisolatoren und Resonanzisolatoren betragen bei

dieser Frequenz 14000 oder 18 000Gauß. Keiner dieser Isolatoren konnte bisher die Bandbreite von °/o ohne Abstimmung des Magnetisierungsfeldes annähernd erreichen.

Claims (5)

5 PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromagnetischer Wellenübertragungsweg für linear polarisierte Wellenenergie mit einem zusammengesetzten dielektrischen Stab, der in Längsrichtung in diesem Weg angeordnet ist, um die Polarisationsebene der Wellenenergie zu drehen, und der aus einer äußeren Schicht aus gyromagnetischem Material und einem inneren Kern aus nichtgyromagnetischem Material besteht, wobei das gyromagnetische und das nichtgyromagnetische Material auf ihrer gemeinsamen Länge miteinander in Berührung stehen, und mit Mitteln zur Vormagnetisierung des Stabes in Längsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das gyromagnetische und das nichtgyromagnetische Material im wesentlichen gleiche Dielektrizitätskonstante haben.

2. Wellenübertragungsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab in einem leitend begrenzten Hohlleiter angeordnet ist.

3. Wellenübertragungsweg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kern ein Vollzylinder und die äußere Schicht ein hohler Zylinder ist, der den Kern umgibt.

4. Wellenübertragungsweg nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kern einen Radius r und der hohle Zylinder einen Außenradius R hat, wobei das Verhältnis von R/r kleiner als Zwei ist.

5. Wellenübertragungsweg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kern aus zwei Teilen besteht, die durch eine Schicht aus elektrisch dämpfendem Material getrennt sind, und daß die äußere Schicht aus weiteren zwei Teilen besteht, die die beiden erstgenannten Teile berühren.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschrift Nr. 1169 581;

»IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques», Oktober 1957, S. 230 bis 234;

»Elektronische Rundschau«, Nr. 3/1958, S. 105;

»The Bell System Technical Journal«, September 1953, S. 1167.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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