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Hohlleiteranordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit gyromagnetischem
Material Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlleiteranordnung für sehr kurze
elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hohlleiterabschnitt, dessen Inneres
bis auf eine konzentrische Bohrung, die einen in Achsrichtung vormagnetisierten
Stab aus gyromagnetischem Material aufnimmt, mit dielektrischem Material angefüllt
ist.
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Anordnungen dieser Art sind in der Höchstfrequenztechnik unter anderem
als Faraday-Dreher bekannt. Da sie auf einfache Weise als Richtungsleitungen, Richtungsgabeln,
Phasenschieber u. dgl. ausgebaut werden können, finden sie insbesondere in der Richtfunktechnik
eine vielfältige Anwendung. Wichtig für alle diese Anwendungen ist hierbei eine
reflexionsarme und im allgemeinen breitbandige Anpassung des den gyromagnetischen
Stab enthaltenden Hohlleiterabschnitts an die sich daran auf beiden Seiten anschließenden
Hohlleiterabschnitte. Diese Anpassung ist nämlich von vornherein nicht gegeben,
weil die Dielektrizitätskonstante des den Stab bildenden gyromagnetischen Stoffes
den Leitungswellenwiderstand des ihn enthaltenden Hohlleiterabschnitts beeinflußt.
Die Anpassung läßt sich dadurch erzielen, daß die Enden des gyromagnetischen Stabes
als Spitzen ausgebildet werden. Diese Spitzen müssen einen sehr kleinen Neigungswinkel
(z. B. 5°) aufweisen, wenn bei -einer breitbandigen Anpassung der Reflexionsfaktor
im Übertragungsbereich den Wert von 1 % nicht wesentlich überschreiten soll.
Dies bedeutet, daß die Spitzen eines beispielsweise runden Stabes mit 5 mm Durchmesser
25 mm lang sind. Abgesehen davon, daß der gyromagnetische Stoff, beispielsweise
Ferrit, spröde ist und daher das Andrehen der Spitzen erhebliche fertigungstechnische
Schwierigkeiten bereitet, bedingen die Spitzen eine unerwünschte Vergrößerung der
an sich bereits großen Baulänge derartiger Anordnungen. Auch müssen besondere Maßnahmen
vorgesehen werden, die verhindern, daß bereits bei geringer Stoß- oder Schlagbeanspruchung
der Anordnung die dünnen Stabspitzen abbrechen.
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An Stelle der in einem spitzen Kegel verlaufenden Enden des gyromagnetischen
Stabes kann die Anpassung auch dadurch herbeigeführt werden, daß der Stab- oder
Streifenform aufweisende gyromagnetische Körper an seinen Enden nach Art eines R/4-Transformators
stufenförmig abgesetzt ist. Diese Maßnahme führt bereits zu einer Verkürzung der
Baulänge der Gesamtanordnung. Auch sind bei dieser Bauform die gyromagnetischen
Stäbe nicht mehr in so hohem Maß durch Schlag- und Stoßbeanspruchung gefährdet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlleiteranordnung der einleitend
beschriebenen Art, insbesondere hinsichtlich noch günstigerer Abmessungen .des gyromagnetischen
Stabes weiter zu verbessern.
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Ausgehend von einer Anordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen,
bestehend aus einem Hohlleiterabschnitt, dessen Inneres bis auf eine konzentrische
Bohrung, die einen in Achsrichtung vormagnetisierten Stab aus gyromagnetischem Material
aufnimmt, mit dielektrischem Material angefüllt ist und bei der das dielektrische
Material im wesentlichen nur in dem den Stab aufnehmenden Teilbereich des Hohlleiterabschn-itts
vorhanden ist, wird gemäß der Erfiradung die Aufgabe dadurch gelöst, daß das dielektrische
Material jeweils über die Enden des gyromagnetischen Stabes hinaus übersteht und
die überstehenden Teile des dielektrischen Materials in Abständen von .einem Viertel
einer mittleren Hohlleiterbetriebswellenlänge derart gestuft sind, daß eine gute
Anpassung des mit dielektrischem Material angefüllten, den gyromagnetischen Stab
enthaltenden Hohlleiterteilabschnitts an die sich daran auf beiden Seiten anschließenden
Hohlleiterteilabschnitte erzielt ist.
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Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß einerseits
die Hülse aus dielektrischem Material für die elektrischen Eigenschaften der Anordnung
lediglich im Bereich des von ihr umschlossenen gyromagnetischen Stabes von Bedeutung
ist und daß andererseits auch unabhängig vom gyromagnetischen Stab der mit dem festen
Dielektrikum belastete Hohlleiterteilabschnitt an die sich hieran auf beiden Seiten
anschließenden luftgefüllten Hohlleiterabschnitte angepaßt werden muß. Durch die
Stufung der dielektrischen Hülse an ihren Enden gemäß
einem Merkmal
der Erfindung kann somit bei kürzester Länge des gyromagnetischen Stabes in außerordentlich
einfacher Weise eine gute Anpassung zwischen den einzelnen Hohlleiterteilabschnitten
herbeigeführt werden.
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An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt
ist, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.
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Die Zeichnung zeigt eine Hohlleiteranordnung, bestehend aus einem
Rundhohlleiter 1, dessen Inneres in einem Teilbereich mit dielektrischem Material
2 angefüllt ist. Das dielektrische Material 2 weist eine konzentrische Bohrung 3
auf, in der in Erstreckung des dielektrischen Materials 2 ein Stab 4 aus gyromagnetischem
Material angeordnet ist. Die Anpassung des mit dem dielektrischen Material 2 angefüllten,
den Stab 4 enthaltenden Hohlleiterteilabschnitts an die sich daran auf beiden Seiten
anschließenden luftgefüllten Hohlleiterteilabschnitte erfolgt durch Stufung der
Enden des ein Rohr darstellenden dielektrischen Materials 2. Der Stab 4 besitzt
über die ganze Länge den Durchmesser d. und ist an den Enden jeweils in einer scheibenförmigen
Halterung 5 konzentrisch zur Bohrung 3 angeordnet. Das dielektrische Rohr ragt über
die Enden des Stabes 4 hinaus. Diese überstehenden Enden weisen zwei sich in ihrem
Außendurchmesser voneinander unterscheidende Teilabschnitte 6 und 7 auf, deren Länge
ein. Viertel einer mittleren Hohlleiterbetriebswellenlänge beträgt.
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Die in diesen Teilabschnitten begrenzten Hohlleiterteilabschnitte
stellen eine zweistufige A./4-Transformationsleitung dar, deren Wellenwiderstände
Zl* und Z,* den Gleichungen
genügen. Hierbei ist ZI der Wellenwiderstand des sowohl mit dem Stab 4 als auch
mit dem dielektrischen Material belasteten Hohlleiterteilabschnitts und Z, der Wellenwiderstand
der sich an diesen Hohlleiterteilabschnitt auf beiden Seiten anschließenden luftgefüllten
Hohlleiterteilabschnitte.
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Die in, dieser Weise bemessene zweistufige A./4-Transformationsleitung
gewährleistet eine gute Anpassung des mit dem Stab 4 und dem dielektrischen Material
2 belasteten Hohlleiterteilabschnitts an die sich daran auf beiden Seiten anschließenden
luftgefüllten Hohlleiterteilabschnitte.
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An Stelle einer Stufung des Außendurchmessers des dielektrischen Rohres
nach der Zeichnung kann selbstverständlich auch der seinen Innendurchmesser darstellende
Durchmesser der Bohrung 3 entsprechend gestuft werden.