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Reziproker Phasenschieber zur übertragung großer Leistungen Die Erfindung
betrifft einen reziproken Phasenschieber zur übertragung großer Leistungen mit einem
in Berührung mit einer Schmalseite eines rechteckigen Hohlleiters in diesem angeordneten
Ferritstab, der einem äußeren, senkrecht auf der Longitudinal- und parallel zur
Querkomponente des magnetischen Feldes der hochfrequenten Welle stehenden Magnetfeld
ausgesetzt ist.
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Im Mikrowellenbereich lassen sich variable Phasenschieber mit Hilfe
von magnetisierten Ferriten herstellen. Ein Ferrit ändert seine Materialeigenschaften,
z. B. seine Permeabilität, wenn er einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt wird. Wird
ein Ferritstab in einem Hohlleiter an geeigneter Stelle untergebracht, so variiert
mit der Permeabilität die Ausbreitungskonstante des Hohlleiterstückes, welches den
Ferrit enthält, wodurch sich eine Phasenänderung der hochfrequenten Welle ergibt.
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So ist ein nichtreziproker Phasenschieber bekannt (F i g. 1), bei
dem sich in einem rechteckigen Hohlleiter für die Hiö Welle ein Ferritstab F, z.
B. längs der schmalen oder breiten Seite des Hohlleiters, befindet. Der Ferrit wird
durch ein äußeres Magnetfeld H magnetisiert, welches senkrecht auf der Längs- und
Querkomponente des hochfrequenten Magnetfeldes der Welle steht. Je nach Ausbreitungsrichtung
der Welle in positiver oder negativer z-Richtung ergeben sich unterschiedliche Ausbreitungskonstanten,
die die Nichtreziprozität der Anordnung hervorrufen. Dasselbe gilt für eine konstante
Ausbreitungsrichtung der Welle bei Umkehr der Richtung des Magnetfeldes. Bei diesem
bekannten Phasenschieber kann der Ferritstab direkt mit der Hohlleiterwand in Verbindung
gebracht werden. Dieser Kontakt gewährleistet eine gute Wärmeübertragung vorn Ferritstab
auf den Hohlleiter und bietet damit die Möglichkeit, auch höhere Leistungen zu übertragen.
Jedoch ist seine Nichtreziprozität für viele Anwendungen ein erheblicher Nachteil.
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Es sind aber auch reziproke Phasenschieber bekannt (F i g. 2). Bei
diesen befindet sich ein Ferritstab längs der Achse eines rechteckigen Hohlleiters
in einem äußeren longitudinalen Magnetfeld H. Dieser reziproke Phasenschieber hat
aber den Nachteil, daß der Ferrit nur schlecht gekühlt werden kann. Daher ist seine
Anwendung auf Leistungen von maximal etwa 50 Watt beschränkt und zur übertragung
hoher Leistungen nicht geeignet.
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Es ist ferner ein reziproker Ferrit-Phasenschieber bekannt, bei dem
die Magnetfeldrichtung längs der Achse des Hohlleiters liegt, womit aber nur sehr
geringe Phasenschübe erreichbar sind.
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Für viele Anwendungen werden jedoch reziproke Phasenschieber benötigt,
denen hohe Leistungen zugeführt werden können und die große Phasenschübe gestatten.
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Es ist ferner ein rechteckiger Hohlleiter bekannt, an dessen einer
schmalen Wandung ein Ferritstab anliegt, der einem Magnetfeld ausgesetzt ist, das
senkrecht auf der Longitudinalkomponente und parallel zur Querkomponente des Magnetfeldes
der hochfrequenten Welle steht. In diesem Hohlleiterabschnitt wird aber die eintretende
Welle umgewandelt, und zwar fällt eine Hiö Welle ein, die in eine H.1-Welle umgewandelt
wird, und das Ferritelement besitzt einerseits nicht nur eine sehr geringe Ausdehnung
in axialer Richtung des Hohlleiters, sondern es soll auch andererseits das äußere
Magnetfeld bezüglich zweier Achsen symmetrisch sein, die durch die Längssymmetrieachse
des Ferritelementes verlaufen. Beim Gegenstand dieser bekannten Anordnung durchsetzt
also das äußere Magnetfeld nicht gleichförmig die beiden Ferritstäbe bzw. Ferritelemente,
sondern punktförmig. Infolgedessen ist das äußere Magnetfeld in den Ferritelementen
weder nach Betrag noch nach der Richtung gleich. Es wird z. B. die Richtung des
äußeren magnetischen Feldes mit zunehmender Entfernung von der Achse des äußeren
Magnetfeldes einen zunehmenden Winkel gegen diese Achse einnehmen. Das Feld in dem
Stab ist also nach Betrag und Richtung inhomogen, was zu verschiedenen Schwierigkeiten
führt.
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Die Erfindung schafft hiergegen eine Anordnung, in der die Richtung
und der Betrag des äußeren Magnetfeldes an den verschiedenen Stellen des Ferritstabes
über praktisch die gesamte axiale Länge des betreffenden Hohlleiterabschnittes homogen
ist.
Es ist auch eine Anordnung nach der USA.-Patentschrift 2 972122
bekanntgeworden, die ähnlich wie der Erfindungsgegenstand aufgebaut ist, sich jedoch
auf eine nichtreziproke Anordnung bezieht.
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Bei Vermeidung der Nachteile und Mängel der bekannten Anordnungen
ist in einem reziproken Phasenschieber zur übertragung großer Leistungen der eingangs
genannten Art nach der Erfindung der Ferritstab aus einem Stück ausgebildet, und
seine Achse ist parallel zur Achse des Hohlleiters gerichtet, und das äußere Magnetfeld
weist an allen Stellen des Ferritstabes die gleiche Richtung und den gleichen Betrag
auf.
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Die Erfindung wird an Hand der F i g. 3 näher beschrieben.
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In einem rechteckigen Hohlleiter für die Hiö Welle ist - ähnlich wie
in F i g. 1 - ein Ferritstab angebracht, der sich längs der schmalen Hohlleiterwand
erstreckt. Zur besseren Anpassung kann der Ferritstab an beiden Enden spitz zulaufen.
Infolge des möglichen engen Kontaktes des Ferrits mit der Hohlleiterwand ist ein
Wärmeaustausch gewährleistet und somit die Anwendbarkeit bei hohen Leistungen gegeben.
Steht nun .das äußere Magnetisierungsfeld H senkrecht auf der Longitudinalkomponente
und parallel zur Querkomponente des magnetischen Feldes der hochfrequenten Welle,
so zeigt die Anordnung in einem weiten Bereich ein reziprokes Verhalten: unabhängig
von der Ausbreitungsrichtung der Welle kommt die gleiche Phasenschiebung zustande.