DE1165695B

DE1165695B - Breitbandiger Y-Zirkulator in Hohlrohrbauweise

Info

Publication number: DE1165695B
Application number: DET22155A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Walter Wichert
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-05-22
Filing date: 1962-05-22
Publication date: 1964-03-19
Also published as: GB1042004A; US3246262A

Description

Breitbandiger Y-Zirkulator in Hohlrohrbauweise Die Erfindung befaßt sich mit einem breitbandigen Y-Zirkulator in Hohlrohrbauweise, bei welcher der erforderliche Ferrit dreieckigen Querschnitt besitzt und mit der Hohlleiterwand keinen direkten Wärmekontakt aufweist.
Die Abführung der Verlustwärme bei Ferritbauteilen der Mikrowellentechnik bereitet bei Leistungen oberhalb von etwa 1 kW Schwierigkeiten. Bei bekannten Anordnungen dieser Art wird die Wärme im allgemeinen durch Konvexion an die kühlere Umgebung abgegeben. Bei entsprechend großen Verlustleistungen ist dies jedoch nur in sehr beschränktem Umfang möglich. Damit trotzdem die entstehende Verlustwärme abführen kann, hat man bisher bei solchen Mikrowellenbauteilen die Form und Anord= nung des Ferrits so gewählt, daß die entstehende Wärme durch einen unmittelbaren Wärmekontakt mit dem metallischen Leiter abgeleitet wurde. Dies bedeutet jedoch gleichzeitig einen Verzicht auf optimale elektrische Dimensionierung des Ferritbauteiles. Bei Ferritanordnungen, welche auf Grund besonderer elektrischer Bedingungen mit dem metallischen Hohlleiter keine direkte Verbindung besitzen dürfen, ist somit eine befriedigende Ableitung der bei hohen Leistungen in dem Ferrit entstehenden Verlustwärme unmöglich.
Es ist schon eine Anordnung bekanntgeworden, bei welcher zur Abführung der Verlustwärme des Ferrits eine Kühlflüssigkeit verwendet wird, welche den Ferritkörper umgibt. Die dielektrische Flüssigkeit wird hierbei durch ein Pumpsystem laufend umgewälzt. Der Aufwand einer so ausgebildeten Anordnung ist naturgemäß sehr groß.
Außerdem ist es bereits bekannt zur Verbesserung der Wärmeabführung bei einem vormagnetisierten Mikrowellenferrit, der mit der Hohlleiterwand keinen direkten Wärmekontakt besitzt, das Material des Dielektrikums zwischen Ferrit und Hohlleiter so zu wählen, daß die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Dielektrikums sehr viel- größer als die Wärmeleitfähigkeit der Luft ist.
Ziel der Erfindung ist es, eine neue Anordnung aufzuzeigen, bei welcher die schädliche Verlustwärme in einfacher Weise abgeführt werden kann, ohne die elektrischen Eigenschaften zu verschlechtern.
Ausgehend von einem breitbandigen Y-Zirkulator in Hohlrohrbäuweise, bei welchem der erforderliche Ferrit dreieckigen Querschnitt besitzt .und mit der Hohlleiterwand keinen direkten Wärmekontakt aufweist, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Ferrit eine Längsbohrung mit ebenfalls dreieckigem Querschnitt aufweist, welche mit einem gut wärmeleitenden Dielektrikum angefüllt ist, das mit der Hohlleiterwand einen guten flächenhaften Kontakt aufweist.
Durch die Zwischenlage eines geeigneten Dielektrikums zwischen Ferrit und Hohlleiter werden hierbei die elektrischen Eigenschaften nur unwesentlich beeinflußt, während die Abführung der entstehenden Verlustwärme des Ferrits durch das gut wärmeleitende Dielektrikum an die kühlere Umgebung des Hohlleiters wesentlich verbessert wird. Als Dielektrika können hierbei z. B. die Oxyde von Beryllium, Aluminium oder Magnesium Verwendung finden, da diese Werkstoffe neben geringen dielektrischen Verlusten im Mikrowellengebiet eine sehr .gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, die ungefähr in der Größenordnung der Leitfähigkeit der entsprechenden Metalle liegt. Das erwähnte Dielektrikum, welches die Längsbohrung des Ferritkörpers ausfüllt, dient gleichzeitig zur Halterung des Ferrits innerhalb des Hohlleiters in vorbestimmtem Abstand von der Hohlleiterwand.
Damit das Dielektrikum die entstehende Verlustwärme möglichst rasch an den kühleren Hohlleiter ableiten kann, ist es zweckmäßig, daß das Dielektrikum mit der Hohlleiterwand eine möglichst große gemeinsame Berührungsfläche besitzt. Es ist natürlich auch möglich, den Ferrit zusätzlich allseitig mit einem Dielektrikum guter Wärmeleitfähigkeit zu umgeben. Je nach der abzuführenden Wärmemenge kann ferner selbstverständlich zwischen der Hohlleiterwand und einer oder mehreren der Oberflächen des Ferritkörpers außer dem die Bohrung des Ferrits ausfüllenden Dielektrikums noch zusätzlich ein ebenfalls die Wärme gut leitendes Dielektrikum angebracht werden Besonders vorteilhaft für die Herstellung eines gemäß der Erfindung aufgebauten Y-Zirkulators ist es, wenn die dreieckige Bohrung des Ferrits so gewählt wird, daß deren Kanten die Seiten des dreieckförmigen Ferritkörpers gerade berühren. Dann entsteht eine Anordnung, welche aus einem dielektrischen Prisma und drei Ferritprismen besteht, die so zusammengefügt sind, daß sie automatisch die gewünschte dreieckfömige Längsbohrung des Ferritkörpers ergeben.
In Weiterführung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es ferner möglich, den Ferritkörper aus einzelnen Ferritschichten aufzubauen, zwischen denen entsprechend ausgebildete Scheiben aus einem gut wärmeleitenden Dielektrikum vorgesehen sind. Mit einer solchen Anordnung erreicht man eine Temperaturunabhängigkeit der elektrischen Eigenschaften des Ferritkörpers.
Bei einem Y-Zirkulator, welcher gemäß der Erfindung aufgebaut wurde, ergeben sich außer der guten Abführung der entstehenden Verlustwärme des Ferrites unter Beibehaltung der übrigen elektrischen Eigenschaften eine wesentlich größere Bandbreite (ungefähr 40%) als bei bisher bekannten Y-Zikulatoren. Die Erklärung hierfür dürfte darin zu suchen sein, daß durch die zeätral angeordnete Längsbohrung im Ferrit eine Verschiebqng störender Eigenresonanzen aus dem Arbeitsbereich erreicht wurde.

Claims

Patentansprüche: 1. Bteitbandiger Y-Zirkulator in Hohlrohrbauweise, bei welcher der erforderliche Ferrit dreieckigen Querschnitt hat und mit der Hohlleiterwand keinen direkten Wärmekontakt besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferrit eine Längsbohrung mit ebenfalls dreieckigem Querschnitt aufweist, welche mit einem gut wärmeleitenden Dielektrikum angefüllt ist, das mit der Hohlleiterwand einen guten flächenhaften Kontakt aufweist.
2. Zirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferrit aus einzelnen Ferritschichten aufgebaut ist, zwischen denen sich entsprechende Scheiben aus einem gut wärmeleitenden Dielektrikum befinden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1118 286.