DE1780666U

DE1780666U - WAVE GUIDE RESONANCE INSULATOR.

Info

Publication number: DE1780666U
Application number: DE1958N0009205
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-10-31
Filing date: 1958-10-30
Publication date: 1959-01-08
Also published as: GB843847A

Description

NoVo Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland. Wellenleiter-Resonanzisolator Die Neuerung betrifft einen aus einem Ferritstück bestehenden Wellenleiter-Resonanzisolator und ist besonders für Isolatoren für hohe Leistungen, z. B. eine Ableitung von etwa 10 Watt und höher geeignet.NoVo Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven / Holland. Waveguide resonance isolator The innovation relates to a waveguide resonance isolator consisting of a piece of ferrite and is especially useful for high power isolators, e.g. B. a derivative of about Suitable for 10 watts and higher.

Der Ausbildung von Isolatoren zum Betrieb bei hohen Mikrowellenleistungen sind schärfere Grenzen gesetzt als die zum Betrieb bei kleineren Leistungen.The formation of isolators for operation at high microwave powers there are stricter limits than those for operation with smaller capacities.

Insbesondere muss die Gestalt des benutzten Ferritkörpers derart sein, dass die entwickelte Wärme schnell abgeleitet werden kann. Ausserdem muss die Möglichkeit eines elektrischen Durchschlags über den Wellenleiter wegen des Vorhandenseins des Ferritmaterials auf ein Mindestmass herabgesetzt werden.In particular, the shape of the ferrite body used must be such that that the heat generated can be dissipated quickly. There must also be the possibility electrical breakdown across the waveguide due to the presence of the Ferrite material can be reduced to a minimum.

Um die zuerstgenannte Bedingung zu erfüllen, ist es einleuchtend, dass ein möglichst grosser Teil der Oberfläche mit der Wellenleiterwand in Kontakt sein muss ; die zweite Bedingung wird dadurch erfüllt, dass schärfere Punkte am Ferrit, von denen aus Corona-Entladungen eingeleitet werden können, verhütet werden.In order to satisfy the first-mentioned condition, it is evident, that as large a part of the surface as possible is in contact with the waveguide wall have to be ; the second condition is met by having sharper points on Ferrite, from which corona discharges can be initiated, must be prevented.

Die Beziehung f =, H für ein einziges durch seine Drehung magnetisches Elektron ist über ein sehr schmales Frequenzband erfüllt. Bei einem Ferritmaterial unendlicher Grösse erstreckt sich die Resonanz über ein breiteres Band als die des einzigen Elektrons wegen mikroskopischer Dämpfungseffekte und Unvollkommenheiten des Materials in makroskopischem Massstab. Bei einem Ferritkörper endlicher Grösse ist das wirkt same Magnetfeld im Körper von der Körpergestalt abhängig.The relation f =, H for a single magnetic one by its rotation Electron is met over a very narrow frequency band. With a ferrite material Infinite size, the resonance extends over a wider band than that of the single electron because of microscopic damping effects and imperfections of the material on a macroscopic scale. With a ferrite body of finite size the same magnetic field acts in the body depending on the body shape.

Zur Ausdehnung der Resonanzen in den Ferritkörpern über ein möglichst grosses Frequenzband, kann die Konfiguration der magnetischen Polschuhe derart gewählt werden, dass die Ferrit-Körper einem ungleichförmigen, äusseren magnetischen Gleichfeld unterworfen sind. Dabei muss dafür Sorge getragen werden, dass bei Resonanz der ganze Körper sich in einem konstanten Feld befindet, welches gross genug ist, um eine Verlustzunahme in der Vorwärtsrichtung zu vermeiden.To expand the resonances in the ferrite bodies over a possible large frequency band, the configuration of the magnetic pole pieces can be selected in this way that the ferrite body is subject to a non-uniform, external constant magnetic field are subject. Care must be taken that if the whole body is in a constant field, which is large enough to to avoid an increase in loss in the forward direction.

Ein zweites, bei der vorliegenden Neuerung benutztes Vor : ren besteht darin, dass ein gleichförmiges Magnetfeld und ein Ferritkörper solcher Gestalt verwendet wird, dass die Magnetisierung nicht überall gleich ist.There is a second front used in the present innovation in that a uniform magnetic field and a ferrite body of such shape are used becomes that the magnetization is not the same everywhere.

Nach der Neuerung besteht ein Resonanzisolator aus einem rechteckigen Wellenleiter, der längs der Innenseite einer der breiten Wände desselben mit einem Ferritmaterialstück ungefähr stabförmiger Gestalt versehen ist, und die Längsachse des Stabs parallel zur Längsachse des Wellenleiters ist, während der Umfang des Querschnitts des Stabs eine gerade Linie und eine Kurve aufweist, derart, dass beim Anlegen eines gleichförmigen Magnetfeldes an den Isolator in Richtung von einer breiten Wand zur anderen die Magnetisierung des Ferritmaterials nicht überall gleich ist. Das Ferritmaterial wird vorzugsweise mit der erwähnten geraden Linie gegen die Wellenleiterwand angebracht. Auch besteht vorzugsweise der Umfang aus einem kreisförmigen Bogen und einer Kreissehne. Im Ferritmaterialstück kann eine kreisförmige Nut vorgesehen sein, so dass der Querschnitt der von einem Ringteil und einer Kreissehne umschlossenen Gestalt entspricht. Die Neuerung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der in den Figuren 1 bis 4 und 6 bis 8 verschiedene Formen von Ferritkörpern dargestellt sind, und in Figur 5 zwei in einem Wellenleiter angeordnete Körper dargestellt sind. Die Figuren 1 bis 4 zeigen die Querschnitte verschiedener Ferritkorper. Diese Körper haben die Form von Stäben oder Röhren mit darauf geformten ebenen Flächen, z. B. durch Schleifen.According to the innovation, a resonance isolator consists of a rectangular one Waveguide running along the inside of one of the wide walls of the same with a Ferrite material piece is provided approximately rod-shaped, and the longitudinal axis of the rod is parallel to the longitudinal axis of the waveguide, while the circumference of the Cross-section of the rod has a straight line and a curve, such that at Applying a uniform magnetic field to the isolator in the direction of one wide wall to the other, the magnetization of the ferrite material is not the same everywhere is. The ferrite material is preferably against the straight line mentioned the waveguide wall appropriate. There is also preferably the Circumference from a circular arc and a circular tendon. In the ferrite piece of material a circular groove can be provided so that the cross-section of a Ring part and a circular chord corresponds to enclosed shape. The innovation is explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which in Figures 1 to 4 and 6 to 8 different forms of ferrite bodies are shown, and in FIG 5 two bodies arranged in a waveguide are shown. Figures 1 to 4 show the cross sections of various ferrite bodies. These bodies have the Form of rods or tubes with flat surfaces formed thereon, e.g. B. by grinding.

Figur 5 zeigt schematisch eine Anordnung zweier Körper F von der Gestalt nach Fig. 1, welche einander gegenüber an den breiten Wänden eines rechteckigen Wellenleiterteiles W angeordnet sind. Mittels eines Magneten mit Polen N wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen senkrechte Richtung durch den Pfeil H angedeutet ist. Mit dieser und ähnlichen Anordnungen wurden Prüfungen durchgeführt und, wie bei solchen Prüfungen nicht ungebräuchlich, wurde die Frequenz konstant gehalten, während die Stärke des angelegten Feldes geändert wurde, wobei umgekehrte und Vorwärtsabschwächungen bei verschiedenen Feldstärken gemessen wurden. Die Ergebnisse können in Form von Graphiken aufgezeichnet werden, in denen der Rückwärtsverlust, der Vorwärtsverlust und das Verhältnis zwischen den beiden Verlusten gegenüber der Feldstärke aufgetragen sind. Da die Feldstärke geeignet als proportional zur Frequenz betrachtet werden kann, können diese Graphiken leicht als Angabe der Bandbreite der geprüften Körper angesehen werden, mit anderen Worten es kann geschrieben werden : 14 f--r H Band-breite =-S--' ungefähr. ~ f-H ungezEihr. Es folgen jetzt verschiedene Beispiele von mit Isolatoren nach verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung erzielten Ergebnissen. In jedem Beispiel betrug der innere Querschnitt des Wellenleiters W 10 mm x 2, 3 mm und der Abstand g in Figur 5 betrug 6, 5 mm ; alle Körper hatten eine Länge von 51 mm und die Ergebnisse wurden alle bei einer Frequenz von 9375 Mhz erzielt. Der in der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Au. sdru. ck"Abschwächu-ngsverhältnis" Rückwärtsverlust bedeutet der Parameter Vorwärtsverlust. Die Enden der Fer- ritkörper waren in üblicher Weise verjüngt. BEISPIEL I : Die Anordnung war wie in Fig. 5 ; die Ferritkörper hatten die Konfiguration nach Fig. 1, wobei a war 1,6 mm, b war 3,18 mm, c war 1, 5 mm und d war 0,75 mm. Es wurde festgestellt, dass ein Scheitelwert des Abschwächungsverhältnisses von 70 bei einer Feldstärke H von 3800 Oersted auftrat und dass ein Abschwächungsverhältnis von 40 oder mehr innerhalb des Be- reiches H-j 3300 Oersted bis H2 = 4300. Oersted auftrat. Wenn die Mitte des Bereiches als 1/2 (H1 + H2) = 3800 Oersted 'f = 1'H+=-was eine angenommen wird, so ergibt dies == s- = 1/3. 8 was eine Bandbreite von etwa 26 bei einem Abschwächungsverhältnis von 40 darstellt. Abschwächungsverhältnisse von 30 oder mehr wurden innerhalb des Bereiches Ei == 3230 Oersted bis H2 = 4360 Oersted erzielt, woraus sich also eine Bandbreite von etwa 29,5 % ergibt. BEISPIEL II : Die Anordnung war wieder wie nach Fig. 5, aber die Ferritkörper hatten die Konfiguration nach Fig. 2, wobei a war 1,5 mm und b war 3,2 mm. Es wurde festgestellt, dass ein Abschwächungsverhältnis von 30 oder mehr innerhalb des Bereiches H1 = 4060 Oersted bis H2 = 4660 Oersted erzielbar war, woraus sich also eine Bandbreite von etwa 13, 5 % ergibt.FIG. 5 schematically shows an arrangement of two bodies F of the shape according to FIG. 1, which are arranged opposite one another on the wide walls of a rectangular waveguide part W. A magnetic field, the vertical direction of which is indicated by the arrow H, is generated by means of a magnet with N poles. Tests were carried out on this and similar arrangements and, as is not uncommon in such tests, the frequency was held constant while the strength of the applied field was changed, with reverse and forward attenuations measured at various field strengths. The results can be recorded in the form of graphs plotting the backward loss, the forward loss and the ratio between the two losses versus field strength. Since the field strength can suitably be viewed as proportional to the frequency, these graphs can easily be viewed as indicating the bandwidth of the bodies tested, in other words it can be written: 14 for - r H Band width = -S-- 'approximately. ~ fH untold. Various examples of using isolators now follow results obtained in accordance with various embodiments of the invention. In each example, the internal cross section of the waveguide W was 10 mm x 2.3 mm and the distance g in Figure 5 was 6.5 mm; all bodies were 51 mm in length and the results were all at a frequency of 9375 Mhz achieved. In the following description and in the claims used Au. sdru. ck "attenuation ratio" Backward loss means the parameter forward loss. The ends of the Ritual bodies were tapered in the usual way. EXAMPLE I: The arrangement was as in Fig. 5; the ferrite bodies had the configuration of FIG. 1, where a was 1.6 mm, b was 3.18 mm, c was 1.5 mm and d was 0.75 mm. It was found that a peak value of the attenuation ratio of 70 occurred at a field strength H of 3800 Oersted and that a Attenuation ratio of 40 or more within the rich Hj 3300 Oersted to H2 = 4300. Oersted occurred. If the middle of the range is 1/2 (H1 + H2) = 3800 Oersted 'f = 1'H + = - what a is assumed, this results in == s- = 1/3. 8 what a Bandwidth of about 26 with an attenuation ratio of 40 represents. Attenuation ratios of 30 or more were within the range Ei == 3230 Oersted to H2 = 4360 Oersted, which results in a range of around 29.5%. EXAMPLE II: The arrangement was again as in Fig. 5, but the ferrite bodies had the configuration of Fig. 2, where a was 1.5 mm and b was 3.2 mm. It was found that an attenuation ratio of 30 or more could be achieved within the range H1 = 4060 Oersted to H2 = 4660 Oersted, which results in a bandwidth of approximately 13.5%.

BEISPIEL III : Die Anordnung war wie im Beispiel II beschrieben, und die Körper hatten wieder die Gestalt nach Fig. 2, jedoch die Abmessungen a = 1,37 mm und b = 2, 77 mm. Ein Abschwächungsverhältnis von 30 oder mehr wurde innerhalb des Bereiches H1 = 4080 Oersted bis H2 = 4600 Oersted erzielt, woraus sich eine Bandbreite von 520/4340 oder etwa 12 % ergibt.EXAMPLE III: The arrangement was as described in Example II, and the bodies again had the shape according to FIG. 2, but the dimensions a = 1.37 mm and b = 2.77 mm. An attenuation ratio of 30 or more was found within of the range H1 = 4080 Oersted to H2 = 4600 Oersted is achieved, from which a This gives a bandwidth of 520/4340 or about 12%.

BEISPIEL IV : Die Anordnung war wie im Beispiel III beschrieben, ausgenommen, dass die Körper die Abmessungen a = 1, 59 mm und b = 3,2 mm hatten. Ein Abschwächungsverhältnis von mehr als 80 wurde bei einer Feldstärke H von ungefähr 4200 Oersted festgestellt ; ein Abschwächungsverhältnis von 40 oder mehr wurde innerhalb des Bereiches H = 3900 Oersted bis H2 = 4450 Oersted erzielt, woraus sich eine Bandbreite von ungefähr 13 % ergibt ; ein Abschwächungsverhältnis von 30 oder mehr wurde innerhalb des Bereiches H1 = 3800 Oersted bis H2 = 4550 Oersted erzielt, woraus sich eine Bandbreite von ungefähr 18 % ergibt.EXAMPLE IV: The arrangement was as described in Example III, except that the bodies had the dimensions a = 1.59 mm and b = 3.2 mm. An attenuation ratio of more than 80 was found at a field strength H of approximately 4200 Oersted; an attenuation ratio of 40 or more was achieved within the range of H = 3900 Oersted to H2 = 4450 Oersted, giving a range of approximately 13%; an attenuation ratio of 30 or more was within the range H1 = 3800 Oersted to H2 = 4550 Oersted achieved, which results in a range of approximately 18%.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in nachstehender Tabelle verzeichnet, woraus ersichtlich ist, dass die Körper mit der rohrförmigen Konfiguration nach Fig. 1 besser sind als die mit der festen Konfiguration nach Fig. 2. Sämtliche Körper haben jedoch ein Abschwächungsverhältnis von mindestens 30 über eine Bandbreite von 10 % und haben eine Bandbreite von mindestens 10 % bei einem Abschwächungsverhältnis von 30. Tabelle Beisp-iel Konfiguration Ar = 30 Bandbreite % Ar = 40 I Figur 1 29, 5 26 II Figur 2 13, 5 III Figur 2 12 IV Figur 2 18 13 i -------------------------- AR = Absehwachungsverhältnis - Der Querschnitt des Körpers nach den Figuren 1 bis 4 ist kreisförmig, aber befriedigende Ergebnisse können mit Kör- pern mit auf einem regelmässigen Vieleck basierten Querschnitten erzielt werden. Es muss jedoch dafür Sorge getragen werden, dass eine Gestalt mit zu Corona-Entladung führenden scharfen Winkeln vermieden wird, und ein teilweise kreisförmiger oder teilweise elliptischer Schnitt ist besonders vorzuziehen.The results of these tests are shown in the table below, from which it can be seen that the bodies with the tubular configuration of FIG. 1 are better than those with the fixed configuration of FIG. 2. However, all bodies have an attenuation ratio of at least 30 over a range of 10% and have a bandwidth of at least 10% with an attenuation ratio of 30. Tabel Example configuration Ar = 30 bandwidth% Ar = 40 I Figure 1 29, 5 26 II Figure 2 13, 5 III Figure 2 12 IV Figure 2 18 13 i -------------------------- AR = sighting ratio - The cross-section of the body according to Figures 1 to 4 is circular, but satisfactory results can be achieved with can be achieved with cross-sections based on a regular polygon. Care must be taken, however, to avoid a shape with sharp angles leading to corona discharge, and a partially circular or partially elliptical section is particularly preferable.

Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Querschnitt zu benutzen, der etwas weniger als ein halber Kreis oder ein regelmässiges Vieleck ist ; so sind in den Figuren 6 und 7 Körper mit einem auf ungefähr einem Drittel Kreis basierten Querschnitt dargestellt.Furthermore, it is advantageous to use a cross section that has something is less than half a circle or a regular polygon; so are in the Figures 6 and 7 show bodies with a cross-section based on approximately a third of a circle shown.

Obzwar in Fig. 5 die Anordnung mit zwei Körpern dargestellt ist, einer auf jeder Seite des Wellenleiters, kann es zweckmässig sein, nur einen einzigen Körper an einer der Wände zu benutzen, d. h. einen der Körper nach Fig. 5 wegfallen zu lassen. In der Praxisaber ist es gewöhnlich vorzuziehen, zwei Körper in der dargestellten Weise zu verwenden, da die in den Körpern entwickelte Gesamtwärme dann an zwei Stellen abgeleitet wird : diese Erwägung ist gewöhnlich von gewisser Bedeutung wenn es sich um Isolatoren der obenerwähnten Leistung handelt.Although FIG. 5 shows the arrangement with two bodies, one on each side of the waveguide, it may be convenient to have just one Using bodies on one of the walls, d. H. one of the bodies according to FIG. 5 can be omitted allow. In practice, however, it is usually preferable to have two bodies in that illustrated Way to use, because the total heat developed in the body is then in two places is derived: this consideration is usually of some importance when it is are isolators of the above-mentioned performance.

Bei Verwendung eines Körpers von teilweise rohrförmiger Gestalt, kann es vorteilhaft sein, den Körper mit einem Metallkern zu versehen, der aus Messing bestehen kann. Dieser Kern schafft ein Mittel zur Leitung der Wärme vom Körper zur Wand des Wellenleiters und ist auf diese Weise der Kühlung des Körpers zuträglich. Fig. 8 zeigt den Querschnitt eines solchen Körpers. Das Ferritmaterial bei dieser Ausführungsform hat einen ähnlichen Querschnitt wie in Fig. 1 und ist mit einem Messingkern E versehen. Schu. tzansprüche : :When using a body of partially tubular shape, can it may be advantageous to provide the body with a metal core made of brass can exist. This core creates a means of conducting heat from the body to the Wall of the waveguide and in this way is beneficial for cooling the body. Fig. 8 shows the cross section of such a body. The ferrite material in this one Embodiment has a similar cross section as in Fig. 1 and is with a Brass core E provided. Schu. claims::

Claims

Protection claims: 1. Resonance isolator characterized by a rectangular one Waveguide running along the inside of one of the wide walls of the same with a Ferrite material piece is provided of a substantially rod-shaped shape and the The longitudinal axis of the rod is parallel to the longitudinal axis of the waveguide, during the The circumference of the cross-section of the rod has a straight line and a curve such that that when applying a uniform magnetic field to the insulator in the direction from one wide wall to the other the magnetization of the ferrite material does not is the same everywhere.

2. Insulator according to claim 1, characterized in that the piece of ferrite material is arranged within the waveguide that a rectilinear part of the Cross-section lies on the waveguide wall.

3. Isolator according to one of the preceding Claims, characterized in that the circumference consists of a circular arc and a circular tendon.

4. Isolator according to claim 1 or 2, characterized in that the The circumference consists of a part of a ring and a circular tendon.

5. Insulator according to claim 4, characterized in that the piece of ferrite material is provided with a metal core in the space between the ferrite material and the adjacent wall of the waveguide is arranged.

6. isolator according to claim 5, characterized in that the metal core is made of brass.