DE1166853B

DE1166853B - Direction of resonance isolator in a high-frequency waveguide with a rectangular cross-section

Info

Publication number: DE1166853B
Application number: DEN20515A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Bosma
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1960-09-10
Filing date: 1961-09-06
Publication date: 1964-04-02
Also published as: GB913324A; NL255799A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: HOIp;Boarding school Kl .: HOIp;

H 03 hH 03 h

Deutsche Kl.: 21a4-74German class: 21a4-74

Nummer: 1 166 853Number: 1 166 853

Aktenzeichen: N 20515 IX d / 21 a4 File number: N 20515 IX d / 21 a4

Anmeldetag: 6. September 1961 Filing date: September 6, 1961

Auslegetag: 2. April 1964 Opening day: April 2, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Resonanzrichtungsisolator in einem Hochfrequenzhohlleiter mit rechteckigem Querschnitt, bei dem etwa an der Stelle, wo ein magnetisches Drehfeld vorhanden ist, auf den langen Seitenwänden des Hohlleiters zwei sich in der Längsrichtung des Hohlleiters erstreckende Streifen gleicher Länge aus einem hochfrequenten magnetischen Material, z. B. Ferrit, einander gegenüber angeordnet sind, welche in Richtung der magnetischen Kraftlinien magnetisch vorpolarisiert sind.The invention relates to a directional resonance isolator in a high-frequency waveguide rectangular cross-section in which approximately at the point where a rotating magnetic field is present on the long side walls of the waveguide two extending in the longitudinal direction of the waveguide Strips of equal length made of a high frequency magnetic material, e.g. B. ferrite, opposite each other are arranged, which are magnetically pre-polarized in the direction of the magnetic lines of force.

Solche Isolatoren werden z. B. zum Isolieren eines Generators oder eines Verstärkers gegen eine Belastung verwendet, in der Weise, daß lediglich Energie von dem Generator oder dem Verstärker auf die Belastung übertragen werden kann, aber nicht in umgekehrter Richtung. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, daß der Generator eine konstante Belastung hat, die sich bei Änderung der Impedanz des Verbrauchers nicht ändert. Aus den »Transactions of the Inst. Rad. Engrs.«, Oktober 1956, S. 240 bis 243, ist bereits ein Richtungsisolator bekannt, bei dem etwa an der Stelle, wo ein magnetisches Drehfeld vorherrscht, an den langen Seitenwänden eines rechteckigen Hohlleiters zwei sich in der Längsrichtung des Hohlleiters erstreckende Ferritstreifen einander gegenüber angeordnet sind, die in Richtung der elektrischen Kraftlinien, d. h. senkrecht zur langen Rechtecksseite, magnetisch vorpolarisiert sind. Such isolators are z. B. to isolate a generator or an amplifier from a load used in such a way that only energy from the generator or the amplifier can be transferred to the load, but not in the opposite direction. Such a device has the advantage that the generator has a constant load that changes when the Impedance of the consumer does not change. From the "Transactions of the Inst. Rad. Engrs.", October 1956, pp. 240 to 243, a directional isolator is already known in which about the point where a magnetic rotating field prevails, on the long side walls of a rectangular waveguide two Ferrite strips extending in the longitudinal direction of the waveguide are arranged opposite one another which are in the direction of the electric lines of force, i.e. H. perpendicular to the long side of the rectangle, are magnetically pre-polarized.

Es ist ferner bekannt, in Resonanzrichtungsisolatoren die Streifen um eine Viertelhohlleiterwellenlänge gegenseitig zu versetzen, um die Reflexion der Wellen auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch ist jedoch noch keine Bandbreitevergrößerung erzielbar.It is also known, in resonance direction isolators, the strips around a quarter waveguide wavelength to offset each other in order to reduce the reflection of the waves to a minimum. However, this does not yet allow an increase in bandwidth.

Wellen im Hohlleiter, deren Frequenz etwa gleich der magnetischen Resonanzfrequenz des Materials in der Nähe des betreffenden polarisierenden Magnetfeldes und bei denen die Drehrichtung des magnetischen Feldes die gleiche wie die der Präzessionsbewegung des Elektronenspins ist, werden stark vom Ferrit absorbiert, während Wellen in entgegengesetzter Richtung nur in geringem Maße gedämpft werden. Für Wellen, deren Frequenz mehr oder weniger stark von der magnetischen Resonanzfrequenz abweicht, ist die Dämpfung in der Sperrrichtung weniger groß. Die Frequenz, bei der magnetische Resonanz des Materials auftritt, ist von der Stärke des vorpolarisierenden magnetischen Feldes abhängig, und zwar in der Weise, daß die Resonanzfrequenz höher ist, je stärker das Feld ist.Waves in the waveguide whose frequency is approximately equal to the magnetic resonance frequency of the material in the proximity of the relevant polarizing magnetic field and in which the direction of rotation of the magnetic Field is the same as that of the precession motion of the electron spin, are strongly dated Ferrite absorbs it, while waves in the opposite direction are only dampened to a small extent will. For waves whose frequency is more or less different from the magnetic resonance frequency deviates, the attenuation in the reverse direction is less great. The frequency at which the magnetic Resonance of the material occurring is on the strength of the pre-polarizing magnetic field dependent, in such a way that the resonance frequency is higher, the stronger the field is.

Es ist bereits bekannt, daß der Frequenzbereich, Resonanzrichtungsisolator in einem
Hochfrequenzhohlleiter mit rechteckigem
QuerschnittIt is already known that the frequency range, resonance direction isolator in one
High frequency waveguide with rectangular
cross-section

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)Eindhoven (Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Hendrik Bosma, Eindhoven (Niederlande)Hendrik Bosma, Eindhoven (Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 10. September 1960 (255 799)Netherlands 10 September 1960 (255 799)

in dem eine verhältnismäßig starke Dämpfung der Wellen in der Sperrichtung auftritt, dadurch vergrößert werden kann, daß die Stärke des vorpolarisierenden Feldes stellenweise geändert wird, z. B. indem der Luftspalt im Magnetkreis, der die Vorpolarisation liefert, verschieden lang ist oder auch indem die Höhe oder Stärke der Ferritstreifen geändert wird.in which there is a relatively strong damping of the waves in the reverse direction, thereby increased can be that the strength of the pre-polarizing field is changed locally, z. B. in that the air gap in the magnetic circuit, which provides the pre-polarization, is or is of different length by changing the height or thickness of the ferrite strips.

Die Erfindung schafft eine einfache Bauart eines Richtungsisolators mit guten Breitbandeigenschaften und mit äußerst geringer Reflexion.The invention provides a simple type of directional isolator with good broadband properties and with extremely little reflection.

Bei der Vorrichtung der einleitend genannten Ausführung haben die Streifen erfindungsgemäß eine Länge gleich einer ungeraden Anzahl von wenigstens drei Halbwellenlängen der Wellen im Hohlleiter und sind in Bezug aufeinander in Richtung der Achse des Hohlleiters um die Hälfte ihrer Länge verschoben.In the device of the embodiment mentioned in the introduction, the strips according to the invention have a Length equal to an odd number of at least three half-wavelengths of the waves in the waveguide and are shifted relative to each other in the direction of the axis of the waveguide by half their length.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt undF i g. 1 shows a cross section and

F i g. 2 einen Längsschnitt eines Richtungsisolators nach der Erfindung.F i g. 2 shows a longitudinal section of a directional isolator according to the invention.

Auf der langen Rechteckseite des Hohlleiters G der Fig. 1 sind zwei Streifen51 und 52 aus einem hochfrequenten magnetischen Material, z. B. Ferrit, einander gegenüber angeordnet, welche in senkrechter Richtung durch schematisch gezeigte Magnetpole N und 5 magnetisch vorpolarisiert sind, wie dies durch den Pfeil H₀ angedeutet ist. Die Länge der Streifen ist gleich einer ungeraden Vielzahl der HaIb-On the long side of the rectangle of the waveguide G of FIG. 1, there are two strips 51 and 52 made of a high-frequency magnetic material, e.g. B. ferrite, arranged opposite each other, which are magnetically pre-polarized in the vertical direction by schematically shown magnetic poles N and 5, as indicated by the arrow H ₀ . The length of the stripes is equal to an odd number of halves

409 557/353409 557/353

wellenlänge der Wellen im Hohlleiter, wobei die Streifen in Bezug aufeinander in der Achsenrichtung des Hohlleiters um einen Abstand verschoben sind, der gleich der Hälfte ihrer Länge ist, wie dies in F i g. 2 veranschaulicht ist. Es können dann drei Bereiche Al, A 2 und A3 unterschieden werden, deren Länge eine ungerade Vielzahl einer Viertelwellenlänge ist. Bekanntlich können die Reflexionen von Wellen bei einer Diskontinuität in einem Hohlleiter durch eine gleich starke Reflexion an einer zweiten Diskontinuität beseitigt werden, welche in einem Abstand gleich einer ungeraden Vielzahl einer Viertelwellenlänge von der ersten Diskontinuität entfernt ist. Im Hohlleiter nach der Erfindung werden also Reflexionen der Wellen bei den Enden jedes Streifens durch die bei den Enden des anderen Streifens auftretende Reflexion neutralisiert.wavelength of the waves in the waveguide, the strips being shifted with respect to one another in the axial direction of the waveguide by a distance which is equal to half their length, as shown in FIG. 2 is illustrated. It is then possible to distinguish between three areas A1, A2 and A3 , the length of which is an odd number of a quarter wavelength. As is known, the reflections of waves at a discontinuity in a waveguide can be canceled by an equal reflection at a second discontinuity which is a distance equal to an odd number of a quarter wavelength from the first discontinuity. In the waveguide according to the invention, therefore, reflections of the waves at the ends of each strip are neutralized by the reflection occurring at the ends of the other strip.

In den Bereichen A1 und A 3 befindet sich zwischen den Polen des Magnets nur ein einziger Streifen, während im Bereich A 2 zwei einander gegenüberliegende Streifen vorhanden sind. Infolgedessen ist das vorpolarisierende Feld H₀ im Bereich A 2 ein wenig stärker als das FeIdH₀' in den Bereichen Al und A3. Die magnetische Resonanz, bei der die Dämpfung der Wellen maximal ist, tritt also in diesen Bereichen auch bei verschiedenen Frequenzen auf. Außerdem ist durch das Vorhandensein von zwei Streifen im Bereich A 2 die Dämpfung je Längeneinheit in diesem Bereich etwa das Zweifache dieser Dämpfung in den Bereichen A1 und A 3. Die Gesamtdämpfung der Bereiche A1 und A 3 ist bei der örtlichen Resonanzfrequenz also etwa gleich der Dämpfung des Bereiches A 2. Infolgedessen tritt eine Art von Bandfilterwirkung auf, wodurch die Dämpfung für Wellen in der Sperrichtung über einem verhältnismäßig breiten Frequenzbereich hoch ist.In areas A 1 and A 3 there is only a single strip between the poles of the magnet, while in area A 2 there are two mutually opposite strips. Consequently, the vorpolarisierende field H ₀ in the area A 2 is a little stronger than the FeIdH ₀ 'in the areas Al and A3. The magnetic resonance, at which the attenuation of the waves is maximal, also occurs in these areas at different frequencies. In addition, by the presence of two strips in the area A 2, the attenuation per unit length in this area about twice this attenuation in the regions A1 and A 3. The total attenuation of the areas A 1 and A 3 is at the local resonant frequency is therefore approximately equal to the Attenuation of area A 2. As a result, a kind of bandpass filter effect occurs, whereby the attenuation for waves in the reverse direction is high over a relatively wide frequency range.

In der Vorrichtung der F i g. 3 sind zwei Paare einander gegenüberliegender Streifen 51, S 2 bzw. S3, 54 aus Ferrit angeordnet, die in entgegengesetzter Richtung vorpolarisiert sind, was durch die Pfeile H₀ angegeben ist, weil die Drehrichtungen des Magnetfeldes an diesen Stellen entgegengesetzt sind. Die Länge der Streifen in der Achsenrichtung desIn the device of FIG. 3, two pairs of opposite strips 51, S 2 and S3, 54 made of ferrite are arranged, which are pre-polarized in opposite directions, which is indicated by the arrows H ₀ , because the directions of rotation of the magnetic field are opposite at these points. The length of the strips in the axial direction of the

Hohlleiters ist wiederum gleich einer ungeraden Vielzahl von Halbwellenlängen. Die Streifen sind gleichfalls um die Hälfte einer Länge in der Achsenrichtung in Bezug aufeinander, und zwar was die Paare betrifft in entgegengesetzten Richtungen verschoben, d. h., die Streifen 52 und S3 nehmen die gleiche Lage ein, während die Streifen Sl und 54 in bezug auf die zwei ersteren z. B. nach vorn geschoben sind. Diese Vorrichtung hat gegenüber der von F i g. 1 mit einem einzigen Streifenpaar den Vorteil, daß das Auftreten unsymmetrischer Wellentype, wie z. B. des Typs H₀₂, die bei Reflexion an den Enden der Streifen entstehen könnten, weitgehend gehemmt wird.Waveguide is in turn equal to an odd number of half-wavelengths. The strips are also displaced by half a length in the axial direction with respect to one another, namely in opposite directions as far as the pairs are concerned, ie the strips 52 and S3 occupy the same position, while the strips S1 and 54 with respect to FIG two former z. B. are pushed forward. This device has compared to that of FIG. 1 with a single pair of strips the advantage that the occurrence of asymmetrical wave type, such. B. of the type H ₀₂ , which could arise in reflection at the ends of the strips, is largely inhibited.

Claims

Patent claims:

1. Resonance direction isolator in a high-frequency waveguide with a rectangular cross-section, where there is a rotating magnetic field on the long side walls of the waveguide two strips extending in the longitudinal direction of the waveguide of the same length made of a high frequency magnetic material, e.g. B. ferrite, opposite each other are arranged, which are magnetically pre-polarized in the direction of the magnetic lines of force, characterized in that the strips have a length of an odd number of at least three half-wavelengths of the waves in the waveguide and in relation to each other are shifted in the direction of the axis of the waveguide by half their length.

2. Resonance direction isolator according to claim 1, wherein in the waveguide two pairs of each other opposing strips of high frequency magnetic material are arranged, thereby characterized in that, viewed in the direction of the waveguide circumference, the strips with respect to one another shifted alternately in one and the other direction by half a length are.

Considered publications:
German utility model No. 1 788 556.

1 sheet of drawings