DE1766903B1 - Streifenleitungszirkulator - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Streifenleitungs- spalten versehenen Leitern gemäß der USA.-Patentzirkulator mit mehreren Zweigleitungen, bestehend schrift 3 277 399.

aus einem inneren Leiter mit wenigstens drei Zweig- Der Streifenleitungszirkulator gemäß der USA.-

leitern und einem gemeinsamen scheibenförmigen Patentschrift 3 174116 weist Streifenleiter auf, die Anschluß für diese Leitungen, wenigstens einem 5 zwar auf den ersten Blick eine scheinbare Ähnlichkeit scheibenförmigen ferromagnetischen Glied mit einem mit der Erfindung aufweisen, denen aber das wesentgrößeren Durchmesser als der Anschluß und einem liehe Merkmal der Erfindung, nämlich die asymme-Masseleiter, welcher das scheibenförmige ferro- irische Verengung der aus dem ferromagnetischen magnetische Glied mit dem scheibenförmigen An- Bauteil herausragenden Zweigleiter, fehlt. Auch bei Schluß trägt, sowie einer Vorrichtung zum Anlegen io dem Zirkulator gemäß A. E. Ü., Bd. 20 (1966), eines magnetischen Gleichstromfeldes an das ferro- Heft 9, S. 527, fehlt dieses wesentliche Merkmal der magnetische Bauteil von solcher Stärke, daß dieses Erfindung.

unter den magnetischen Resonanzpunkt magnetisiert Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines

wird. Streifenleitungszirkulators, bei dem ein Teil des

Streifenleitungszirkulatoren sind bereits bekannt. 15 Zweigleiters in dem ferromagnetischen Bauteil, der In unter dem Einfluß der Tensorpermeabilität steht,

F i g. 1 ist eine Aufsicht auf den Anschluß eines aus einer Streifenübertragungsleitung besteht, in der bekannten Breitbandstreifen-Y-Zirkulators darge- kein höherer Modus als der TEM-Modus auftritt, stellt; wodurch eine Breitbandanpassung im ferromagne-

F i g. 2 gibt ein Polardiagramm wieder, aus wel- 20 tischen Bauteil bewirkt wird, so daß auf diese Art chem sich der Verlauf der Frequenzkennlinie eines und Weise der Zirkulator in Miniaturabmessung gebekannten Breitbandstreifen-r-Zirkulators in Ab- baut werden kann.

hängigkeit von dem angelegten magnetischen Feld Bei einem Streifenleitungszirkulator mit mehreren

vor der Anpassung ergibt; in Zweigleitungen, bestehend aus einem inneren Leiter

F i g. 3 ist eine schematische, perspektivische An- 25 mit wenigstens drei Zweigleitern und einem gemeinsicht eines bekannten Breitbandstreifenleitungs- samen scheibenförmigen Anschluß für diese Leituny-Zirkulators wiedergegeben. gen, wenigstens einem scheibenförmigen ferromagne-

Aus der USA.-Patentschrift 3 277 399 ist ein Breit- tischen Glied mit einem größeren Durchmesser als bandzirkulator mit Oktavband bekannt. Die Kon- der Anschluß, und einem Masseleiter, welcher das struktion dieses Zirkulators gemäß F i g. 1 dieser 30 scheibenförmige ferromagnetische Glied mit dem Patentschrift unterscheidet sich jedoch grundsätzlich scheibenförmigen Anschluß trägt, sowie einer Vorvon der Erfindung. Wie aus F i g. 1 der USA.-Patent- richtung zum Anlegen eines magnetischen Gleichschrift 3 277 399 ersichtlich, weist der dort abgebil- stromfeldes an das ferromagnetische Bauteil von soldete Zirkulator in einem Winkel von je 120° an der eher Stärke, daß dieses unter den magnetischen Reso-Anschlußscheibe 22 angeordnete Zentralstreifenleiter 35 nanzpunkt magnetisiert wird, weisen erfindungsgemäß 19, 20 und 21 (nicht dargestellt) auf, wobei über und die Zweigleiter (1) jeweils an derjenigen Stelle, welche unter dieser Anschlußscheibe Ferritscheiben 24 und durch die Tensorpermeabilität zwischen dem An-25 angebracht sind. Die mit den Spalten 33 bzw. 34 schluß (2) und dem Umfang des ferromagnetischen versehenen Innenleiter 19 bzw. 20 sind mit den Lei- Bauteils (3) beeinflußt wird, eine asymmetrische Vertern 11 bzw. 13 verbunden. Diese Innenleiter 19 bzw. 40 engung (8) gegenüber ihrem übrigen, aus dem ferro-20 sind mit Spalten 35 bzw. 36 versehen, welche bis magnetischen Bauteil herausragenden Teil auf. zum Außenrand der Ferritscheibe 22 verlaufen. Ein Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfin-

Teil dieser Spalte 35 und 36 befindet sich zwischen dung ist jede der Zweigleitungen mit einem kompenden Ferritscheiben 24 und 25 und der übrige Teil sativen kapazitiven Leiter versehen, zwischen den dielektrischen Blöcken 28 und 29 bzw. 45 In den F i g. 4 und 6 sind erfindungsgemäße Strei-30 und 31. In diesen Spalten verlaufen Leitungs- fenleitungszirkulatoren dargestellt, drähte 37 bzw. 38, welche mit Isolierüberzügen 34 F i g. 4 stellt eine Aufsicht auf den Anschluß eines

bzw. 40 versehen sind, wobei die elektrische Länge erfindungsgemäßen Breitbandstreifenleitungs-F-Zirdieser Drähte etwa einem Viertel der Wellenlänge kulators dar, einer Frequenz im Zentralbereich entspricht. Durch 50 F i g. 5 ist ein Polardiagramm, aus welchem sich die Blindwiderstandswirkung der Serienleitungen, die Wirkung zunehmender Impedanz bei der Erfinwelche durch die in den Spalten verlaufenden Lei- dung ergibt; und

tungsdrähte 37 und 38 und einen nicht dargestellten F i g. 6 stellt eine schematische perspektivische An-

dritten Leitungsdraht gebildet werden, ist ein Breit- sieht eines erfindungsgemäßen Breitbandstreifenleibandbetrieb möglich. 55 tungs-Y-Zirkulators dar.

In der F i g. 4 ist dagegen ein erfindungsgemäßer In den Zeichnungen sind die gleichen oder ent-

Zirkulator dargestellt, bei dem die Zweigleiter 1 einen sprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen Abschnitt mit einer asymmetrischen Verengung auf- bezeichnet.

weisen, der vom Rand der Koaxialscheibe 2 bis zum F i g. 1 zeigt einen Anschluß 2 für die inneren Lei-

Rand der Ferritscheibe 3 verläuft (aus diesem Grund 60 ter 1 eines Streifenleitungs-F-Zirkulators, wie er bis ist der Durchmesser der Anschlußscheibe 2 kleiner heute weitgehend verwendet wurde. Er weist Zweigais der Durchmesser der Ferritscheibe 3. Diese Vor- leitungen 1 aus Streifenleitungen mit großer Breite richtung wurde aus einer herkömmlichen Bauart ent- auf, einen Anschluß 2, der diese Zweigleitungen verwickelt, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, bei welcher bindet, und ein ferromagnetisches Bauteil 3. Beim drei Zweigleiter 1 in einem Winkel von 120° über die 65 Einwirken eines Magnetfeldes H hat der Streifen-Anschlußscheibe 2 miteinander verbunden sind. Die leitungszirkulator nach der beschriebenen Bauweise Zweigleiter gemäß der Erfindung unterscheiden sich eine geringe Bandbreite und zeigt eine Frequenzsomit grundsätzlich von den mit zentralen Längs- kurve, die einem Parallelschwingkreis äquivalent ist,

wie durch die Kurve A in F i g. 2 gezeigt. Bei weiterer Verstärkung des angelegten Magnetfeldes verbessert sich die Frequenzkurve nach und nach, bis schließlich eine ausgezeichnete Frequenzkurve auftritt, bevor das Anpassen unter einem angelegten Magnetfeld bestimmter Stärke erfolgt, wie durch Kurve B in F i g. 2 gezeigt. Wie in F i g. 3 gezeigt, ist bei einem bekannten Breitbandzirkulator. um diese Frequenzkurve nicht zu verlieren, ein Ä/4-Transformator 4 aus einem Dielektrikum um das ferromagnetische Bauteil 3 herum vorgesehen, um die Impedanz, von der Endoberfläche des ferromagnetischen Teils aus gesehen, zu vergrößern, wodurch ein Anpassen über ein sehr breites Band möglich ist.

5 ist ein Masseleiter, 6 ein Leiter und 9 eine Schraube zum Einstellen des Eigenwertes.

Da jedoch dieser bekannte Zirkulator einen X/A-Transformator aufweist, können die Abmessungen des Zirkulator nicht unter eine gewisse Grenze herabgesetzt werden. Da außerdem die Eigenschaften zo des Dielektrikums durch rasche Temperaturänderungen schlechter werden, eignet sich ein solcher Zirkulator nicht für Anwendungsgebiete, bei denen starke Temperaturschwankungen auftreten.

Die Erfindung schafft dagegen einen Zirkulator mit ausgezeichneten Temperatureigenschaften und geringen Abmessungen.

F i g. 4 zeigt eine Verbindung für die inneren Leiter eines erfindungsgemäßen Zirkulators. Die Zweigleitungen 1 sind mit asymmetrischen Verengungen 8 versehen, die von der Tensorpermeabilität im ferromagnetischen Bauteil beeinflußt werden. Die äußeren Enden P der Verengungen liegen innerhalb des Umfangs des ferromagnetischen Bauteils. Bei dieser Bauart kann man die Impedanz, von der Endoberfläche des ferromagnetischen Teiles aus gesehen, wirksam vergrößern, wodurch die Bandbreite vergrößert wird. F i g. 5 gibt dieses Ergebnis graphisch wieder. Die Kurve A bezieht sich auf einen herkömmlichen Zirkulator, in welchem die Impedanz bei gleichzeitiger Verbesserung der Frequenzkurve verringert wird, wenn die Intensität des angelegten magnetischen Feldes nach und nach in bezug auf ein Ende des ferromagnetischen Bauteiles vergrößert wird. Kurve B bezieht sich auf die Erhöhung der Impedanz bei einem erfindungsgemäßen Zirkulator. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit Zweigleitungen 1, Verengungen 8 in den Zweigleitungen an Stellen, die von der Tensorpermeabilität beeinflußt werden, und einen kapazitiven Leiter 9 zur Korrektur der induktiven Komponente.

Wie aus der durch Kurve B in Fig. 5 wiedergegebenen Kennlinie eindeutig hervorgeht, zeigt der erfindungsgemäße Zirkulator eine hervorragende Frequenzkurve in der Nähe der Einheitskonduktanz und in einem mehr oder weniger induktiven Bereich. Sa kann das Anpassen entsprechender Arme geschehen, indem eine kapazitive Leitung zum Korrigieren des Eigenwertes an der Endoberfläche des ferromagnetischen Bauteiles vorgesehen wird, so daß ein Breitbandzirkulator von einer Größe hergestellt werden kann, die ungefähr einem Viertel der Größe eines bekannten Breitbandzirkulators entspricht.

In einem Streifenleitungszirkulator, der an einem Punkt unter dem Abstimmpunkt arbeitet, ändert sich, abhängig vom Bereich des kreisförmigen Zentralteiles des in Kontakt mit dem ferromagnetischen Bauteil stehenden inneren Leiters, üblicherweise das wirksame magnetische Feld, das erforderlich ist. um die gleiche Frequenzkurve zu schaffen.

Andererseits ist es notwendig, das wirksame magnetische Feld so zu wählen, daß die Bandbreite verbreitert wird. Dabei ist der Wert 4 .τ MS (Sättigungsmagnetisierung) so zu wählen, daß die Temperaturkurve verbessert wird, so daß es möglich ist, das wirksame magnetische Feld gemäß dem Wert 4 rc MS des ferromagnetischen Bauteiles zu verändern, indem man die Fläche der Verengung ändert. Auf diese Weise kann man einen Miniaturzirkulator mit ausgezeichneter Temperaturkurve sowie einer breiten Bandbreitenkurve zum Betrieb bei normaler Temperatur herstellen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Streifenleitungszirkulator mit mehreren Zweigleitungen, bestehend aus einem inneren Leiter mit wenigstens drei Zweigleitern und einem gemeinsamen scheibenförmigen Anschluß für diese Leitungen, wenigstens einem scheibenförmigen ferromagnetischen Glied mit einem größeren Durchmesser als der Anschluß, und einem Masseleiter, welcher das scheibenförmige ferromagnetische Glied mit dem scheibenförmigen Anschhiß trägt, sowie einer Vorrichtung zum Anlegen eines magnetischen Gleichstromfeldes an das ferromagnetische Bauteil von solcher Stärke, daß dieses unter den magnetischen Resonanzpunkt magnetisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleiter (1) jeweils an derjenigen Stelle, welche durch die Tensorpermeabilität zwischen dem Anschluß (2) und dem Umfang des ferromagnetischen Bauteils (3) beeinflußt wird, eine asymmetrische Verengung (8) gegenüber ihrem übrigen, aus dem ferromagnetischen Bauteil herausragenden Teil aufweisen.

2. Streifenleitungszkirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zweigleitungen mit einem kompensativen kapazitiven Leiter versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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