DE1261913B - Meterwellen-Richtungsleitung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

HOIp

H03h
Deutsche Kl.: 21 a4 - 74

Nummer: 1261913

Aktenzeichen: C 34927IX d/21 a4

Anmeldetag: 22. Januar 1965

Auslegetag: 29. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meterwellen-Richtungsleitung mit einer Koaxialleitung mit zwei konzentrischen Schichten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, die zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der Leitung angeordnet sind.

Richtungsleitungen sind bekanntlich nichtreziproke Dämpfungsglieder, die die Wirkung haben, daß Wellen, die in einer bestimmten Richtung durch die Richtungsleitung laufen, sehr viel stärker gedämpft werden als Wellen, die in der entgegengesetzten Riehtung laufen.

Die bekannten Richtungsleitungen sind Hohlleiterabschnitte, die mit zusätzlichen Einrichtungen zur Erzeugung der nichtreziproken Dämpfung ausgestaltet sind. Sie haben daher, wie alle auf Hohlleitern beruhenden Bauelemente, den Nachteil, daß sie nur oberhalb einer durch die Abmessungen des Hohlleiters bestimmten Grenzfrequenz verwendbar sind. Bei den praktisch möglichen Abmesungen von Hohlleitern liegt diese Grenzfrequenz in der Größenordnung von einigen 1000 MHz, also bei Wellenlängen in der Größenordnung von einigen Zentimetern.

Es ist bekannt, daß Koaxialleitungen dieser Einschränkung nicht unterworfen sind, sondern auch bei sehr niedrigen Frequenzen betrieben werden können. Da der Wellenwiderstand der Koaxialleitungen weitgehend von dem zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter liegenden Dielektrikum bestimmt wird, ist es bekannt, zur Erzielung eines gewünschten Wellenwiderstandes zwei konzentrische Schichten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten zwischen dem Innnenleiter und dem Außenleiter anzuordnen. Solche Koaxialleitungen verhalten sich aber gegenüber Wellen in den beiden Ausbreitungsrichtungen völlig gleich; sie sind also nicht als Richtungsleitungen verwendbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Verwendung von Koaxialleitungen dieser Art eine Richtungsleitung zu schaffen, die für wesentlich größere Wellenlängen als die bekannten Hohlleiter-Richtungsleitungen, nämlich für Meterwellen, geeignet ist.

Bei einer Richtungsleitung der in der Einleitung angeführten Ausbildung wird dieses erfindungsgemäß erreicht durch einen Halbleiterkörper, der an der Trennfläche zwischen diesen dielektrischen Schichten angeordnet ist, einen energievernichtenden Körper, der an der gleichen Trennfläche diametral gegenüber dem Halbleiterkörper angeordnet ist, Einrichtungen zur Erzeugung einer zirkulären Polarisation der übertragenen Welle an der Trennfläche zwischen den beiden dielektrischen Schichten und Einrichtungen zum Meterwellen-Richtungsleitung

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphic sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser und

Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Jacques Gremillet, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 23. Januar 1964 (961282) - -

Anlegen eines konstanten Magnetfeldes in einer vorgegebenen Richtung an die Leitung.

Bei der Erfindung wird die Erscheinung ausgenutzt, daß ein Halbleiter sich bei Vorhandensein eines Magnetfeldes für eine zirkularpolarisierte Welle wie ein Dielektrikum verhält, dessen Dielektrizitätskonstante je nach der Polarisationsrichtung der Welle positiv oder negativ ist. Diese Erscheinung ergibt bei dem erfindundungsgemäßen Aufbau der Koaxialleitung die Wirkung, daß die in der einen Richtung laufenden Wellen wesentlich stärker als die in der entgegengesetzten Richtung laufenden Wellen gedämpft werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine vorbekannte Koaxialleitung mit zwei konzentrischen dielektrischen Schichten und

F i g. 2 und 3 eine koaxiale Richtungsleitung nach der Erfindung.

F i g. 1 zeigt den Querschnitt einer vorbekannten Koaxialleitung. Die Koaxialleitung enthält einen Innenleiter 1 aus einem gut leitenden Metall. Rings um diesen Innenleiter 1 sind konzentrisch zwei aufeinanderfolgende Schichten 3 und 4 aus Stoffen angeordnet, von denen der eine die Dielektrizitätskonstante S₁ und der andere die Dielektrizitätskonstante ε₂ haben, wobei S₁ von ε₂ verschieden ist. Ein äußerer Metallmantel 2 umgibt diese Anordnung. Beispielsweise kann die Schicht 3 mit der Dielektrizitätskonstante S₁ aus einem keramischen Material, wie Magnesiumtitanat, bestehen, das den metallischen

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Innenleiter 1 umgibt, während die Schicht 4 mit der Dielektrizitätskonstante ε₂ aus der Luft besteht, welche den Zwischenraum zwischen dem Überzug 3 und dem Außenleiter 2 ausfüllt.

Wenn ein keramisches Material gewählt wird, dessen Dielektrizitätskonstante einen entsprechenden Wert gegenüber derjenigen der Luft hat, kann die Dicke der daraus gebildeten Schicht in bezug auf die Dicke der Luftschicht so bemessen werden, daß in der Nähe der zylindrischen Trennfiäche zwischen der Luft und dem keramischen Material eine im wesentlichen zirkuläre elektrische Polarisation der Meterwellen erhalten wird.

Die Polarisation ist je nach Lage des Falls entweder im keramischen Material oder in der damit in Berührung stehenden Luft genau zirkulär.

Gleichartige Ergebnisse können im übrigen auch dadurch erhalten werden, daß die Innenseite des Außenleiters mit keramischem Material überzogen wird, so daß sich die Luftschicht dann rings um den Innenleiter befindet, oder daß die Luft durch ein anderes geeignetes Dielektrikum ersetzt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß ein Halbleiter sich bei Vorhandensein eines Magnetfelds in Gegenwart einer zirkularpolarisierten elektromagnetischen Welle wie ein Dielektrikum verhält, dessen Dielektrizitätskonstante je nach der Polarisationsrichtung der Welle positiv oder negativ ist. Diese Erscheinung ist unter der Bezeichnung Helicon-Effekt bekannt.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Koaxialleitung enthält die gleichen Teile wie derjenige von F i g. 1 und zusätzlich die Bestandteile der Richtungsleitung, nämlich ein Halbleiterplättchen S und einen Graphitstab 6. Diese beiden Bestandteile der Richtungsleitung sind einander diametral gegenüber an der Oberfläche des Keramiküberzugs 3 befestigt.

Diese Oberflächenbefestigung entspricht dem Fall, daß die zirkuläre Polarisation einer sich im Wellenleiter ausbreitenden Meterwelle in der Luftschicht 4 in der Nähe der Oberfläche der Keramikschicht 3 erhalten wird.

Wenn diese zirkuläre Polarisation in der Nähe der gleichen Trennfläche, jedoch im Keramikmaterial erhalten wird, werden der Halbleiterkörper und der Graphitstab in dieses Keramikmaterial eingebettet.

F i g. 2 entspricht der einen Richtung der zirkulären Polarisation und Fig. 3 der entgegengesetzten Richtung dieser Polarisation, wobei angenommen ist, daß die magnetische Gleichfeldinduktion S in den beiden Fällen die gleiche Richtung hat.

Fig. 2 und 3 zeigen in gestrichelter Linie die Kurve 7, in deren Innerem die durch die Richtungsleitung laufende elektromagnetische Energie bei der betreffenden Polarisationsrichtung konzentriert ist.

Im Fall von F i g. 2 nimmt die äquivalente Dielektrizitätskonstante des Halbleiters 5 auf Grund des Helicon-Effekts einen hohen positiven Wert an, so daß die Energie im Innern einer Kurve 7 konzentriert ist, die den Halbleiter S umgibt und den Graphitstab 6 nicht enthält.

In diesem Fall läuft die elektrische Energie ohne merklichen Verlust durch die Richtungsleitung.

Im Gegensatz dazu nimmt im Fall von F i g. 3 die äquivalente Dielektrizitätskonstante des Halbleiters 5 einen hohen negativen Wert an, so daß die Energiekonzentrationskurve 7 den Halbleiter 5 nicht umschließt, jedoch den Graphitstab 6 umgibt. Da in diesem Graphitstab beträchtliche Verluste entstehen, wird eine in der angegebenen Richtung polarisierte Welle gar nicht oder schlecht übertragen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meterwellen-Richtungsleitung mit einer Koaxialleitung mit zwei konzentrischen Schichten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, die zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der Leitung angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen Halbleiterkörper, der an der Trennfläche zwischen diesen dielektrischen Schichten angeordnet ist, einen energievernichtenden Körper, der an der gleichen Trennfläche diametral gegenüber dem Halbleiterkörper angeordnet ist, Einrichtungen zur Erzeugung einer zirkulären Polarisation der übertragenen Welle an der Trennfläche zwischen den beiden dielektrischen Schichten und Einrichtungen zum Anlegen eines konstanten Magnetfeldes in einer vorgegebenen Richtung an die Leitung.

2. Meterwellen-Richtungsleitung nach An-. sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dielektrische Schicht eine Keramikschicht ist und daß die zweite Schicht aus Luft besteht.

3. Meterwellen-Richtungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht aus Magnesiumtitanat besteht.

4. Meterwellen-Richtungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Indiumantimonid besteht.

5. Meterwellen-Richtungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der energievernichtende Körper aus Graphit besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 946 025; »Funktechnik«, 1954, Nr. 3, S. 65 und 66.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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