DE1293264B - Broadband circulator in stripline construction - Google Patents

Broadband circulator in stripline construction

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DE1293264B
DE1293264B DEF47363A DEF0047363A DE1293264B DE 1293264 B DE1293264 B DE 1293264B DE F47363 A DEF47363 A DE F47363A DE F0047363 A DEF0047363 A DE F0047363A DE 1293264 B DE1293264 B DE 1293264B
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circulator
conductor
broadband
approach
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Ito
Konno Kenji
Yokouchi
Dipl-Ing Yukio
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38Circulators
    • H01P1/383Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/387Strip line circulators

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  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen in Streifen- Fig. 5a und 5b ein Anwendungsbeispiel mit einerThe invention relates to an application example with a strip in Fig. 5a and 5b

leitungsbauweise ausgeführten Breitbandzirkulator, mit Dielektrikum ausgefüllten Streifenleitung,
bei dem auf und unter der Abzweigstelle gyromagne- Fig. 6 die Kennlinie, die die bei erfindungsge-
wired broadband circulator, stripline filled with dielectric,
at the top and under the branch point gyromagne- Fig. 6, the characteristic curve which the

tisches Material angeordnet ist und an den bei Be- mäßer Ausbildung eintretende Wirkung veranschautrieb ein magnetisches Gleichfeld angelegt wird. 5 licht,Table material is arranged and the effect that occurs when the training is inadequate is viewed a constant magnetic field is applied. 5 light,

Da die Wirkungsweise derartiger Zirkülatoren all- F i g. 7 ein Schema für einen aus einer Streifengemein bekannt ist, ist eine diesbezügliche nähere leitung bestehenden bekannten Y-Zirkulator,
Erklärung darüber hier weggelassen. Zirkülatoren F i g. 8 ein Schema für einen aus einer Streifenwerden in der deutschsprachigen Fachwelt unter leitung bestehenden erfindungsgemäßen Y-Zirkulator, anderem auch als Richtungsgabeln bezeichnet. Bei io F i g. 9 bis 15 weitere Ausführungsbeispiele der einem Y-Zirkulator, bei dem in der Y- oder T-förmi- Erfindung,
Since the mode of operation of such circulators all- F i g. 7 is a scheme for a known from a strip in common, is a related closer line existing known Y-circulator,
Explanation about it omitted here. Circulators F i g. 8 shows a diagram for a Y-circulator according to the invention, which is composed of a strip and is also referred to as directional forks in the German-speaking professional world under guidance. At io F i g. 9 to 15 further embodiments of a Y-circulator, in which in the Y- or T-shaped invention,

gen Abzweigstelle einer Hochfrequenzleitung, wie F i g. 16 ein Vergleich des erfindungsgemäßen mitgene branch point of a high-frequency line, such as F i g. 16 a comparison of the invention with

einer Koaxialleitung oder vor allem Streifenleitung, dem bisherigen Zirkulator in der Admittanzkarte und gyromagnetischer Stoff vorgesehen und an denselben F i g. 17 die Frequenzabhängigkeit verschiedenera coaxial line or especially strip line, the previous circulator in the admittance card and gyromagnetic material provided and attached to the same F i g. 17 the frequency dependence of various

ein senkrecht orientiertes Magnetfeld angelegt wird, 15 Werte des erfindungsgemäßen Zirkulators im Verwird das Betriebsfrequenzband durch die Abmessung gleich mit derselben des bekannten Zirkulators.
und die Qualität des magnetischen Stoffs sowie die Die Fig. 1 zeigt die obere Ansicht des Breitband-
A vertically oriented magnetic field is applied, 15 values of the circulator according to the invention.
and the quality of the magnetic material as well as the Fig. 1 shows the top view of the broadband

Abmessung jedes Teils der Leitung beeinflußt und zirkulators mit dem Resonatorkreis, wobei der Außenbestimmt, leiter einseitig weggenommen ist, damit man den Zur Verbreiterung des Betriebsfrequenzbandes 20 Innenraum der Leitung leicht sehen kann. Mit 1 ist wird bei der Erfindung von der Überlegung ausge- der Seitenteil eines zylindrischen Außenleiters dargegangen, daß die Eingangsimpedanz und damit die stellt, der unter.dem Kreuzungswinkel von 120° die Frequenzabhängigkeit des Verlustes in der Sperr- Ein- und Ausgängsklemme aufweist. 2 und 4 sind die richtung sowie des Verlustes in der Durchlaßrichtung Aussparungen, in denen die in Koaxialleitungsbaudadurch verbessert werden können, daß in der Ver- 25 weise ausgebildeten Anschlußleitungen vorgesehen längerung einer den Zirkulator bildenden Leitung ein sind. . .Dimension of each part of the duct influences and circulator with the resonator circuit, the outer one determining Head is removed on one side so that you can easily see the 20 interior space of the line to widen the operating frequency band. With 1 is the invention is based on the idea of the side part of a cylindrical outer conductor, that the input impedance and thus that represents the unter.dem crossing angle of 120 ° the Has frequency dependence of the loss in the blocking input and output terminal. 2 and 4 are the direction as well as the loss in the forward direction cutouts in which the coaxial line construction thereby it can be improved that connecting lines formed in the references are provided extension of a line forming the circulator. . .

Parallel- oder Reihenresonanzkreis angeordnet und Mit 5 und 7 sind die Innenleiter dieser Koaxial-Arranged parallel or series resonance circuit and with 5 and 7 are the inner conductors of this coaxial

die Frequenzabhängigkeit der Impedanz oder Ad- leitungen bezeichnet, während mit 8 der Innenleiter mittanz, die durch diesen Resonanzkreis, den gyro- der Streifenleitung, der auf das Dielektrikum 9 nach magnetischen Stoff und die Leitung beeinflußt wird, 30 dem Fotoätzverfahren usw. gedruckt ist und in der innerhalb eines gewissen Bereichs kompensiert wird. Figur als Y-Form dargestellt ist, bezeichnet ist. 10 Anpassungskreise dieser Art können aber für Breit- bedeutet den gyromagnetischen Stoff, der zwischen 8 bandzirkulatoren die Schwierigkeit bringen, daß bei und dem in der Figur nicht dargestellten Außenleiter der Einführung des Parallelresonanzkreises der gyro- eingeführt ist und der kreis-, dreieckförmig usw. ausmagnetische Stoff und die Einführungsstelle des Par- 35 gebildet werden kann. Die übliche Verbindung zwiallelresonanzkreises voneinander entfernt und der sehen den Innenleitern der Koaxial- und der Strei-Raumbedarf vergrößert werden. Bei der Einführung fenleitung wird, wie aus der Verbindung zwischen 7 eines Reihenresonanzkreises wird der Raumbedarf und 8 ersichtlich ist, mittels Lötung durchgeführt, ebenfalls vergrößert, vor allem, wenn es sich um Bei der erfindungsgemäßen Verbindung werden, wie einen Halbwellenlängen-Resonanzkreis handelt. Die 40 bei den Anschlüssen 5, 6 ersichtlich ist, der AnAusführung des Anpassungskreises als Resonanzkreis schluß 6 und der Streifenleitungsinnenleiter 8 oder erfordert also zwangläufig eine gewisse Leitungs- der eine Reiheninduktivität bildende Teil 11, der eine länge, so daß eine geometrische Verkleinerung nicht Verlängerung von S darstellt, und 8 nicht elektrisch erreicht werden kann. Da ferner die Frequenzabhän- leitend miteinander verbunden, sondern in einer gigkeit der Leitungslänge bis zum Resonanzkreis mit 45 Fläche so gegenübergestellt, daß eine zur Leitung in eingeschlossen wird, kann außerdem eine Breitband- Reihe liegende Kapazität eingefügt wird,
anpassung erschwert werden. Am Anschluß 5 wird, von dem gyromagnetischen
denotes the frequency dependence of the impedance or wire lines, while with 8 the inner conductor mittanz, which is printed by this resonance circuit, the gyro- der stripline, which is influenced on the dielectric 9 according to magnetic material and the line, 30 the photo-etching process, etc., and which is compensated within a certain range. Figure is shown as a Y-shape, is designated. However, 10 matching circles of this type for broad- means the gyromagnetic material, which between 8 band circulators bring the difficulty that the gyro- and the circular, triangular, etc. out-magnetic is introduced in and the outer conductor, not shown in the figure, of the introduction of the parallel resonance circuit Fabric and the introduction point of the Par- 35 can be formed. The usual connection between the two resonant circuits is removed from each other and the inner conductors see the coaxial and the space requirement increased. When introducing fenleitung, as can be seen from the connection between 7 of a series resonant circuit, the space requirement and 8 is carried out by means of soldering, also increased, especially if the connection according to the invention is such as a half-wavelength resonant circuit. The 40 at the connections 5, 6 can be seen, the execution of the matching circuit as a resonance circuit 6 and the stripline inner conductor 8 or so inevitably requires a certain line of the series inductance forming part 11, which is a length, so that a geometric reduction is not an extension of S represents, and 8 cannot be reached electrically. Furthermore, since the frequency-dependent conductors are connected to one another, the line length up to the resonance circuit with an area of 45 is compared in such a way that a capacitance connected to the line is included, a broadband row can also be inserted,
adaptation will be made more difficult. At connection 5, from the gyromagnetic

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoff aus betrachtet, zuerst die Reihenkapazität ein-Zirkulator einerseits für Breitbandbetrieb besser geführt und dann die aus einer dünnen Leitung 11 brauchbar und andererseits räumlich wenig aufwett- 50 bestehende Reiheninduktivität, während am Andig zu gestalten. schluß 6 die Reihenfolge der Einführung umgekehrtThe invention is based on the object of looking at a substance, first the series capacity one circulator on the one hand better performed for broadband operation and then the one from a thin line 11 usable and, on the other hand, little space-related series inductance, while on the Andig to design. conclusion 6 reverse the order of introduction

Diese Aufgabe wird bei einem in Streifenleitungs- ist.This job is done at one in stripline.

bauweise ausgeführten Breitbandzirkulator, bei dem Ein Schnitt durch die Klemmen der Koaxialleitungbuilt-in broadband circulator with a cut through the terminals of the coaxial line

auf und unter der Abzweigstelle gyromagnetisches wird in Fig. 2 gezeigt. In dieser Figur ist die Kon-Material angeordnet ist und an den bei Betrieb ein 55 struktion, von der Mittelfläche des Innenleiters bemagnetisches Gleichfeld angelegt wird, erfindungs- trachtet, nach oben und unten symmetrisch ausgegemäß dadurch gelöst, daß im Zirkulator nahe am führt, jedoch können aus Gründen einer einfacheren gyromagnetischen Stoff ein Resonanzkreis eingefügt ist. Herstellung die Innenleiter 8, 11 usw. nur auf einer Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Er- Seite des Dielektrikums 9 vorgesehen werden. Der findung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es 60 Anschluß 5 und der schmale Streifen 11 werden an zeigen der Spitze des Innenleiters der Koaxialleitung mittelson and under the junction gyromagnetic is shown in FIG. In this figure is the Kon material is arranged and to which a 55 struktion during operation, bemagnetic from the central surface of the inner conductor DC field is applied, inventive, balanced up and down symmetrically solved by the fact that in the circulator close to leads, but can for the sake of a simpler a resonance circuit is inserted into the gyromagnetic material. Manufacture the inner conductors 8, 11 etc. only on one Embodiments of the er side of the dielectric 9 will be provided below. Of the Finding explained in more detail on the basis of the drawing. There 60 connection 5 and the narrow strip 11 are connected to show the tip of the inner conductor of the coaxial line by means of

F i g. 1 und 2 jeweils die obere Ansicht der Kon- Lötung verbunden, während das vom Anschluß 5 struktion eines erfindungsgemäßen Breitbandzirkula- abgewandte Ende des Streifens 11 von dem Innentors und dessen Schnitt, leiter 8 der Streifenleitung gleichstrommäßig isoliert Fi g. 3 eine Ersatzschaltung zur Erklärung der Er- 65 ist. Die Größe der Reihenkapazität wird hierbei findung, durch die gegenüberstehenden Flächen von 8 und U, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Konstruk- den Abstand und die Dielektrizitätskonstante des tion zur Änderung der Kapazität, Mediums zwischen diesen beiden Teilen und durchF i g. 1 and 2, the upper view of the Kon-soldering connected, while the connection 5 Structure of an end of the strip 11 facing away from the inner gate according to the invention, facing away from the broadband circula and its section, conductor 8 of the stripline insulated in terms of direct current Fi g. 3 is an equivalent circuit to explain the 65. The size of the row capacity becomes here finding, through the opposing faces of 8 and U, F i g. 4 shows an exemplary embodiment for a construction of the distance and the dielectric constant of the tion to change the capacity, medium between these two parts and through

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den Leitungscharakter bestimmt. Das zu verwen- Außer der Konstruktion in F i g. 4 ist hinsichtlich dende Dielektrikum kann aus einem Material, das im der Änderung von C, auch daran gedacht, daß die Hochfrequenzband niedrige Verluste aufweist, wie gegenüberliegenden Spalte zwischen 8 und 11 geiz. B. Polystyrol, Polytetrafluoräthylen usw., bestehen, ändert werden können oder daß 5 und 11 in bezug aber es kann sich auch um z. B. Bariumtitanat oder 5 auf 8 nach rechts gezogen werden.
Kohlenstoff enthaltendes Material handeln, dessen In F i g. 5 a und 5 b ist ein Anwendungsbeispiel des effektiver Widerstand durch die Frequenzabhängig- Erfindungsgedankens bei einer mit Dielektrikum auskeit des dielektrischen Verlustfaktors geändert wird, gefüllten Streifenleitung gezeigt. Bei der Herstellung wodurch der Selektivität Q bei der Resonanz des der Doppelstreifenleitung nach der Technik einer geStromkreises eine entsprechende Frequenzkennlinie io druckten Schaltung ist die Anwendung der Erfindung gegeben wird. Hierdurch kann die Phasendrehung sehr vorteilhaft. In der F i g. 5 ist mit 12 das ausder sich über einen· weiten Frequenzbereich er- füllende Dielektrikum bezeichnet, das aus einem Mastreckenden Impedanz auf einen gewünschten Wert terial besteht, das im Hochfrequenzbereich sehr niedgesteuert werden. Die Größe der Reiheninduktivität rige Verluste hat. Mit 13 ist ein Innenleiter bezeichwird durch die Breite, die Länge, die Dicke und den 15 net, der auf 12 gedruckt und geschaltet ist und L/ Leitungscharakter der Leitung 11 bestimmt. Der bildet. Mit 14 ist das aus gleichem Material wie bei Reihenresonanzkreis nach dieser Konstruktion weist 12 bestehende Dielektrikum gezeigt, das dem Dielekim praktischen auch die Wirkung eines Parallelreso- trikum 12 gegenübergestellt eingeführt wird. 15 und nanzkreises auf und kann somit nicht als reiner 16 stellen die Außenleiter dar, die von außen so ver-Reihenresonanzkreis angesehen werden, jedoch kann so schraubt werden, daß 12, 14 usw. angedrückt werer bei der praktischen Anwendung als Reihenreso- den. 17 und 18 sind die Innenleiter der Streifennanzkreis behandelt werden. Nach der Konstruktion leitung, die die Y-förmige Abzweigung bilden und in F i g. 1 und 2 kann die Leitungslänge, die der zwischen den gyromagnetischen Stoffen 19 und 20 Reihenresonanzkreis aufweist, stark verkürzt werden. sowie 21 und 22 geklemmt angesetzt oder angedrückt Zum Beispiel kann sie im Frequenzband von 2 GHz 25 werden. Die Teile 17, 18 und 13 sind gleichstromzu ein Zwangzigstel bis ein Dreißigstel der Wellen- mäßig voneinander isoliert, jedoch kapazitiv miteinlänge gewählt werden. ander gekoppelt. Der Wert der Kapazität C1, die
determines the leadership character. In addition to the construction in FIG. 4 is in terms of the dielectric can be made of a material that in the change of C, also thought that the high frequency band has low losses, as opposite column between 8 and 11 stingy. B. polystyrene, polytetrafluoroethylene, etc., exist, can be changed or that 5 and 11 in relation but it can also be z. B. barium titanate or 5 to 8 can be pulled to the right.
Act carbon-containing material whose In F i g. 5 a and 5 b is an application example of the effective resistance by the frequency-dependent inventive concept in a strip line filled with dielectric is changed from the dielectric loss factor. The application of the invention is given in the manufacture whereby the selectivity Q at the resonance of the circuit printed with a corresponding frequency characteristic curve of the double strip line according to the technique of a geStromkreises. This can make the phase rotation very advantageous. In FIG. 5, 12 denotes the dielectric, which is filled over a wide frequency range and consists of a pole-stretching impedance to a desired value, which is controlled very low in the high-frequency range. The size of the series inductance has some losses. With an inner conductor 13 is designated by the width, the length, the thickness and the 15 net, which is printed and connected on 12 and L / line character of the line 11 is determined. That educates. The dielectric, which is made of the same material as in the case of a series resonant circuit according to this construction, has 12, is shown with 14, which, in practice, the effect of a parallel resonant 12 is introduced opposite the dielectric. 15 and nanzkreises and can therefore not represent the outer conductors as pure 16, which are seen from the outside as a series resonance circuit, but it can be screwed in such a way that 12, 14 etc. are pressed on in practical use as series resonators. 17 and 18 are the inner conductors of the nominal strip circle to be dealt with. After the construction line that form the Y-shaped junction and in F i g. 1 and 2, the line length, which has the series resonance circuit between the gyromagnetic substances 19 and 20, can be greatly shortened. as well as 21 and 22 clamped or pressed on. For example, it can be 25 in the frequency band of 2 GHz. The parts 17, 18 and 13 are direct current to one twentieth to one thirtieth of the wave-wise isolated from one another, but are selected capacitively with one-length. coupled to each other. The value of the capacitance C 1 that

In der F i g. 3 ist eine Ersatzschaltung für den An- durch 13 und 18 sowie 13 und 17 dargestellt wird, passungsteil von F i g. 2 dargestellt. Da die Admit- kann durch die Konstruktion nach F i g. 4 verändertanz Yf, die durch den gyromagnetischen Stoff her- 30 bar gemacht werden. Wenn nun Ct und L/ im Wert vorgerufen und vom Ende desselben betrachtet ist, entsprechend gewählt werden, wird die von 18, 19 durch den aus der Kapazität Cf und der Induktivität nach dem gyromagnetischen Stoff gesehene Impe- Lf bestehenden Parallelresonanzkreis und den Ab- danz über ein breites Band im Frequenzgang verbesschlußwiderstand Z dargestellt wird, kann die nor- sert und auch die Anpassungscharakteristik insgemierte Admittanz Yf · Z0 durch folgende Formel aus- 35 samt verbessert. Wenn hierbei der Abstand / zwigedrückt werden: sehen den gyromagnetischen Stoffen und der Ab-/ 1 \ stand Γ zwischen den Reihenkapazitäten des Anpas-In FIG. 3 is an equivalent circuit for the adaptation is represented by 13 and 18 as well as 13 and 17, matching part of FIG. 2 shown. Since the admit- can by the construction according to F i g. 4 changes Yf, which are produced by the gyromagnetic substance. If, C t and L is pre-call in value and considered of the same from the end / are selected in accordance with, the impedance-f of 18, 19 by the of the capacitance C and the inductance by the gyromagnetic material seen Lf existing parallel resonant circuit and the Ab Since the improved terminating resistance Z is represented over a broad band in the frequency response, the normalized and also the adaptation characteristics combined admittance Y f · Z 0 can be improved by the following formula. If the distance / is pressed in between: see the gyromagnetic substances and the distance / 1 \ stand Γ between the series capacitances of the

Yf zo = 1 + j{01 Cf ^L~] ' Zo- sungskreises passend gewählt wird, läßt sich auch Yf z o = 1 + j {01 Cf ^ L ~] 'Zo zo is chosen appropriately, can also

^ f' eine verbesserte Charakteristik erzielen.^ f ' achieve an improved characteristic.

Diese Beziehung ist je nach der Abmessung und 4° Im Fall nach F i g. 5 erleichtern die Teile, in dieThis relationship is depending on the dimension and 4 ° in the case of FIG. 5 facilitate the parts into which

der Qualität des gyromagnetischen Stoffs, der Cha- 19, 20 und 21, 22 eingeführt werden, die Konstruk-the quality of the gyromagnetic material, the Cha- 19, 20 and 21, 22 are introduced, the construct

rakteristik der Leitung und dem angelegten Magnet- tion von 17, 18 dadurch, daß in den Dielektrika 12,characteristic of the line and the applied magnetization of 17, 18 in that in the dielectrics 12,

feld etwas verschieden. Solange man aber im Nah- 14 Rundlöcher vorgesehen werden. Da bei in Strei-field slightly different. However, as long as one provides 14 round holes in the sewing area. Since in stripes

bereich des gyromagnetischen Stoffs bleibt, z. B. fenleitungsbauweise ausgeführten Y-Doppelzirkula-area of the gyromagnetic material remains, z. B. fenleitungsbauweise executed Y-double circula-

innerhalb einer Achtelwellenlänge, besteht diese Be- 45 toren der gleichstrommäßige Verbindungsteil derwithin an eighth of a wavelength, this gate is the direct current connection part of the

ziehung in einem gewissen Frequenzbereich, wenn Leitung in jedem Teil weggelassen werden kann,drawing in a certain frequency range, if line can be omitted in each part,

nur der Betrachtungspunkt etwas geändert wird. kann die Lötarbeit usw. entbehrt und die Schaltungonly the point of view is changed a little. the soldering work etc. can be dispensed with and the circuit

Weiterhin bildet Zt den Reihenresonanzkreis nach, weiter verkleinert werden, wodurch die HerstellungFurthermore, Z t simulates the series resonance circuit, can be further reduced, whereby the production

der außen zugeordnet wird. Die Reihenkapazität Ct sehr vereinfacht und der technische und herstellungs-which is assigned to the outside. The series capacity C t is very simplified and the technical and manufacturing

und die Reiheninduktivität Lt werden zu einem Wert 5° mäßige Gewinn wesentlich vergrößert wird,and the series inductance L t will be significantly increased to a value of 5 ° moderate gain,

gewählt, der die Wirkung von Cf und Lf aufhebt. Da- In der F i g. 6 ist zur Erläuterung der Wirkung derchosen, which cancels the effect of C f and L f. In the fig. 6 is to explain the effect of the

durch geht die Eingangsimpedanz Zin, von der erfindungsgemäßen Anordnung die Kennlinie derthrough the input impedance Z in , of the arrangement according to the invention, the characteristic of the

Klemme 1-1' des Zirkulators betrachtet, in einem ge- Dämpfung in der Sperrichtung für ein relatives Fre-Terminal 1-1 'of the circulator is considered, in a damping in the reverse direction for a relative fre-

wissen Frequenzbereich in eine Breitbandanpassung quenzband gezeigt, wobei α die durch Yf in F i g. 3know frequency range is shown in a broadband matching frequency band, where α is indicated by Y f in F i g. 3

über. Wenn hierbei zur Kompensation der Streuung 55 bestimmte bisherige Kennlinie der Dämpfung in derabove. If here to compensate for the scatter 55 certain previous characteristic curve of the attenuation in the

von Cf, Lf usw. die Kapazität Ct veränderlich ausge- Sperrichtung und b die Kennlinie bei der Zuordnungof Cf, Lf , etc., the capacitance C t is variable from the blocking direction and b the characteristic curve in the assignment

führt wird, kann eine einfache Regelung durchgeführt yon ^ bedemet> Die ^^ ^ Verhältnisses _4£_,a simple scheme can be carried out yon ^ bedemet> the ^^ ^ ratio _4 £ _,

Die F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform zur Ände- das die Dämpfung über 20 bd darstellt, beträgt imThe F i g. 4 shows an embodiment for the modification - that represents the attenuation over 20 bd is im

rung der Kapazität Ct. Wenn in der Fig. 4 die 60 Fall a 20% und im Fall b etwa 60%. Durch die Zu-tion of the capacity C t . If in FIG. 4 the 60 case a 20% and in case b about 60%. Through the access

Teile 8, 9 und 10 um den Winkel Θ gedreht werden, Ordnung von Zt wird die Verlustdämpfung in derParts 8, 9 and 10 are rotated by the angle Θ , the loss attenuation in the order of Z t

wird die aus den Teilen U und 8 bestehende Reihen- Durchlaßrichtung kaum geändert, bzw. die Vergröße-the series transmission direction consisting of parts U and 8 is hardly changed, or the enlargement

kapazität durch die Änderung der Verteilung des rung ist sehr gering.capacity by changing the distribution of the tion is very low.

hochfrequenten elektromagnetischen Feldes, vor Da es nach der Erfindung auch möglich ist, denhigh-frequency electromagnetic field, before Since it is also possible according to the invention, the

allem der Komponente des elektrischen Feldes inner- 65 zuzuordnenden Kreis entsprechend der phasenmäßi-all of the components of the electric field within the circle to be assigned in accordance with the phase

halb der Streifenleitung verringert und in C/ ge- gen Streuung von Yf in den den gyromagnetischenhalf of the stripline and in C / against scattering of Y f in the gyromagnetic

ändert, wodurch die Resonanzfrequenz von Zt erhöht Stoff enthaltenden Innenraum einzuführen, kann aufchanges, thereby increasing the resonance frequency of Z t to introduce substance-containing interior space on

wird. diese Weise ein Zirkulator mit kleiner Konstruktionwill. this way a circulator with a small construction

und hohem Wirkungsgrad ohne Schwierigkeit geschaffen werden.and high efficiency can be created without difficulty.

Wenn ein einen Zirkulator enthaltender Reflexionstypverstärker mit einem negativen Widerstand gebildet wird, werden infolge der Wirkung der Kapazität Ct die Gleichvorspannung und niederfrequente Wechselspannungen von der Schaltung nicht übertragen, so daß die Fortpflanzung, die Erregung und das Schwingen von Nebenwellen vermieden und damit ein stabiler Verstärker erreicht werden kann. Da ferner die Frequenzkennlinie der Impedanz gesteuert und der als konzentrierter Kreis anzusehende Resonanzkreis eingefügt wird, ist die Phasendrehung der sich über den weiten Frequenzbereich erstreckenden Impedanz gering, so daß ein Stromkreis mit einem breiten Betriebsfrequenzband und hohem Gewinn gebildet werden kann.When a reflective type amplifier including a circulator is formed with a negative resistance, the DC bias and low frequency AC voltages are not transmitted from the circuit due to the effect of the capacitance C t , so that the propagation, excitation and oscillation of spurious waves are avoided and a stable amplifier is obtained can be reached. Further, since the frequency characteristic of the impedance is controlled and the lumped circle resonance circuit is inserted, the phase rotation of the impedance extending over the wide frequency range is small, so that a circuit having a wide operating frequency band and high gain can be formed.

F i g. 7 zeigt einen aus einer Streifenleitung bestehenden Γ-Zirkulator. Wenn auf und unter der Abzweigstelle des Innenleiters 1 der Streifenleitung die Ferritscheiben 2, 3 angeordnet und durch ein nicht dargestelltes Magnetsystem das Gleichfeld HDC angelegt werden, wird bekanntlich ein Betrieb des Zirkulators nach der FolgeF i g. 7 shows a Γ circulator composed of a strip line. If the ferrite disks 2, 3 are arranged on and under the junction of the inner conductor 1 of the stripline and the constant field HDC is applied by a magnet system (not shown), the circulator is known to operate according to the sequence

»5»5

für die Energie der elektromagnetischen Wellen herbeigeführt. Dieser bisherige Zirkulator hat den Nachteil, daß das Frequenzband schmal ist und höchstens nur /„ = 10% (wenn die Entdämpfung über 20 db liegt) beträgt und wenn die Bandmittenfrequenz mit /0 bezeichnet wird.for the energy brought about by the electromagnetic waves. This previous circulator has the disadvantage that the frequency band is narrow and at most is only / = 10% (if the attenuation is above 20 db) and when the band center frequency is denoted by / 0 .

Die Frequenzkennlinie der Admittanz in der Nähe von der Bandmittenfrequenz /0 des Zirkulators nach Fig. 7 ist, wenn die dem Ferrit nahe liegende Ebene als Normalebene betrachtet wird, mit der Kurve 12 in F i g. 16 beschreibbar, woraus zu entnehmen ist, daß der Zirkulator äquivalent als ein nichtreziproker Resonanzkreis angesehen werden kann. Um ein breiteres Betriebsfrequenzband zu erreichen, genügt es deshalb, wenn im Abstand von einem ungeradzahligen Vielfachen etwa einer Viertelwellenlänge von außen vom Zirkulator, d.h. von der Normalebene der Kurve 12, ein Resonanzkreis mit derjenigen Kreisgüte Q unter einer Belastung, welche fast gleich ist wie bei der Kurve 12, zugesetzt wird. Aber hierbei tritt der Nachteil auf, daß sich die räumlichen Abmessungen des Zirkulators stark vergrößern und auch die Breitbandigkeit nicht so gut erreicht wird.The frequency characteristic of the admittance in the vicinity of the band center frequency / 0 of the circulator of FIG. 7, when the plane close to the ferrite is regarded as the normal plane, is the curve 12 in FIG. 16 can be described, from which it can be seen that the circulator can be viewed equivalently as a non-reciprocal resonance circuit. In order to achieve a wider operating frequency band, it is therefore sufficient if at a distance of an odd multiple of about a quarter wavelength from the outside of the circulator, ie from the normal plane of curve 12, a resonance circuit with that circular quality Q under a load which is almost the same as in curve 12 is added. But this has the disadvantage that the spatial dimensions of the circulator are greatly enlarged and the broadband capability is also not achieved so well.

Durch die Anwendung der Lehre nach der Erfindung werden solche Nachteile vermieden und ein in Streifenleitungsbauweise ausgeführter Y-Zirkulator erhalten, dessen Form klein ist und der ein breites Betriebsfrequenzband aufweist.By applying the teaching according to the invention, such disadvantages are avoided and an in A Y-circulator made of stripline construction is obtained, the shape of which is small and which is a wide one Has operating frequency band.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird zwischen den Abzweigungen an der Abzweigstelle des Innenleiters 4 der Streifenleitung ein Ansatz 5 mit geeigneter Form, die durch die Betriebsfrequenz, die Qualität und die Abmessung des Ferrits usw. bestimmt wird, zügesetzt. Wenn an dieser Abzweigstelle die Ferritscheiben 2, 3 angeordnet und von außen das Gleichfeld HDC auf einen erforderlichen Wert eingestellt werden, wird aus diesem Ansatz 5 und den Ferritscheiben 2, 3 ein Resonanzkreis gebildet. Hierbei wird die S5 Frequenzkennlinie der Admittanz, wie mit der Kurve in der F i g. 16 gezeigt ist, wesentlich verkleinert. Auf diese Weise kann ein Y-Zirkulator in Streifenleitungstechnik, der ein breiteres Betriebsfrequenzband aufweist, geschaffen werden.As shown in FIG. 8, a projection 5 with a suitable shape, which is determined by the operating frequency, the quality and the dimensions of the ferrite, etc., is added between the branches at the branch point of the inner conductor 4 of the stripline. If the ferrite disks 2, 3 are arranged at this branch point and the constant field HDC is set to a required value from the outside, a resonance circuit is formed from this attachment 5 and the ferrite disks 2, 3. Here, the S5 frequency characteristic of the admittance, as with the curve in FIG. 16 is shown substantially reduced in size. In this way, a stripline Y circulator having a wider operating frequency band can be provided.

Experimentell kann überprüft werden, ob die Form und Abmessung des Ansatzes 5, die Qualität und die Abmessung der Ferritscheiben 2, 3, die Dicke und Breite des Innenleiters 4 usw. aus der Bandmittenfrequenz /0 od. dgl. rechnerisch richtig ermittelt wurden. It can be experimentally checked whether the shape and dimensions of the approach 5, the quality and the dimensions of the ferrite disks 2, 3, the thickness and width of the inner conductor 4 etc. from the band center frequency / 0 or the like have been calculated correctly.

In den F i g. 9 bis 15 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die Fig. 9 bis 13 zeigen den Fall, daß der Innenleiter 4 und der Ansatz 5 des Y-Zirkulators einstückig -ausgebildet sind. Die Fig. 14 stellt den Fall dar, daß auf und unter dem den Ansatz nicht aufweisenden Innenleiter 6 der zweite Leiter 7, der den Ansatz 8 mit entsprechender Form und Abmessung aufweist, mit dem Innenleiter 6 gleichstrommäßig leitend verbunden oder durch das Dielektrikum gleichstrommäßig davon isoliert überlagert ist. Dadurch, daß der Mittelpunkt O' des zweiten Leiters 7 mit dem Mittelpunkt O des Innenleiters 6 übereinstimmend ausgeführt und der Leiter 7 gegenüber dem Innenleiter 6 ein wenig gedreht oder die Drehung unter Verschiebung der Mittelpunkte O' und O durchgeführt wird, wird es ermöglicht, die durch die Ferritscheiben 2, 3, den Innenleiter 6 und verschiedene Elemente bedingte Abweichung der Admittanz an den Klemmen φ, φ, (D zu regeln oder der Admittanz an jeder Klemme unterschiedlichen Wert zu geben.In the F i g. 9 to 15 show further exemplary embodiments of the invention. 9 to 13 show the case that the inner conductor 4 and the extension 5 of the Y-circulator are formed in one piece. 14 shows the case that on and under the inner conductor 6, which does not have the extension, the second conductor 7, which has the extension 8 with the corresponding shape and dimensions, is conductively connected to the inner conductor 6 in direct current or insulated therefrom by the dielectric is superimposed. The fact that the center O 'of the second conductor 7 is made coincident with the center O of the inner conductor 6 and the conductor 7 is rotated a little relative to the inner conductor 6 or the rotation is carried out by shifting the centers O' and O , it is possible to achieve the Deviation of the admittance at the terminals φ, φ, (D caused by the ferrite disks 2, 3, the inner conductor 6 and various elements to be regulated or to give the admittance at each terminal a different value.

Die Fig. 15 zeigt den Fall, daß die Erfindung auf einen sogenannten T-Zirkulator angewendet ist. Durch entsprechende Wahl der Form der Ansätze 10,11 kann wie beim Y-Zirkulator ein breiteres Betriebsfrequenzband erreicht werden.Fig. 15 shows the case that the invention on a so-called T-circulator is used. By choosing the form of the approaches accordingly 10,11 can, as with the Y-circulator, have a wider operating frequency band can be achieved.

Die Erfindung kann nicht nur auf den Y- oder T-Zirkulator, sondern auch auf jeden in Streifenleitungsbauweise ausgeführten Zirkulator angewendet werden.The invention can be applied not only to the Y or T circulator, but also to any one of the stripline construction running circulator.

In der Fig. 17 sind in Abhängigkeit von einer normierten Frequenz das Stehwellenverhältnis VSWR, die Durchlaßdämpfung und die Dämpfung in Sperrichtung eines bisherigen Zirkulators (Kurven 14, 14', 14") mit den entsprechenden Werten eines erfindungsgemäßen Zirkulators (Kurven 15,15', 15") verglichen.In FIG. 17, the standing wave ratio VSWR, the transmission attenuation and the attenuation in the reverse direction of a previous circulator (curves 14, 14 ', 14 ") with the corresponding values of a circulator according to the invention (curves 15, 15', 15 ").

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. In Streifenleitungsbauweise ausgeführter Breitbandzirkulator, bei dem auf und unter der Abzweigstelle gyromagnetisches Material angeordnet ist und an den bei Betrieb ein magnetisches Gleichfeld angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Zirkulator nahe am gyromagnetischen Stoff ein Resonanzkreis eingefügt ist.1. Broadband circulator in stripline construction, with which on and under the Junction point gyromagnetic material is arranged and a magnetic one when in operation DC field is applied, characterized in that a resonance circuit is inserted in the circulator close to the gyromagnetic material is. 2. Breitbandzirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis ein Reihenresonanzkreis ist, der in den Innen- oder Außenleiterteil, wenigstens gleichstrommäßig isoliert, eingefügt ist.2. Broadband circulator according to claim 1, characterized in that the circle is a series resonant circuit which is insulated in the inner or outer conductor part, at least in terms of direct current, is inserted. 3. Breitbandzirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abzweigungen in der Verzweigungsstelle des Innenleiters am Innenleiter ein Ansatz vorgesehen ist.3. Broadband circulator according to claim 1, characterized in that between the branches An approach is provided in the branch point of the inner conductor on the inner conductor. 4. Breitbandzirkulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz aus einem vom Innenleiter getrennten Leiter besteht, der auf dem Innenleiter so angebracht ist, daß er mit diesem gleichstrommäßig leitend verbunden ist.4. Broadband circulator according to claim 3, characterized in that the approach consists of one there is a separate conductor from the inner conductor, which is attached to the inner conductor so that it is with this is conductively connected in terms of direct current. 5. Breitbandzirkulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz aus einem vom Innenleiter abweichenden Leiter besteht, daß zusätzliches Dielektrikum zwischen dem Innenleiter und dem Ansatz eingefügt ist und daß diese drei Teile so angebracht sind, daß der5. Broadband circulator according to claim 3, characterized in that the approach consists of one the conductor deviating from the inner conductor consists in that additional dielectric between the inner conductor and the approach is inserted and that these three parts are attached so that the Innenleiter und der Ansatz gleichstrommäßig voneinander isoliert sind.The inner conductor and the approach are insulated from one another in terms of direct current. 6. Breitbandzirkulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Lage des Ansatzes zu der Abzweigung des Innenleiters veränderbar ist.6. broadband circulator according to claim 3, characterized in that the relative position of the Approach to the branch of the inner conductor is changeable. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings 909517/382909517/382
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