DE1940987A1 - Arrangement for influencing the propagation properties of a microwave by at least one ferrite element located in the field of the microwave - Google Patents
Arrangement for influencing the propagation properties of a microwave by at least one ferrite element located in the field of the microwaveInfo
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Description
Anordnung zur Beeinflussung der Ausbreitungseigenschaften einer Mikrowelle durch mindestens ein im Feld der Mikrowelle liegendes Perritelement Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Beeinflussung der Ausbreitungseigenschaften einer Mikrowelle durch mindestens ein im Feld der Mikrowelle liegendes Ferritelement, dessen remanente Induktion-durch einen stromdurchflossenen, ganz vom Ferritelement umschlossenen elektrischen Leiter umgekehrt werden kann und einem außerhalb des Ferritelementes erzeugten und auf das Ferritelement einwirkenden äußeren Magnetfeld.Arrangement for influencing the propagation properties of a microwave by at least one Perrit element lying in the field of the microwave. The invention refers to an arrangement for influencing the propagation properties a microwave through at least one ferrite element located in the microwave field, its remanent induction - by a current flowing through it, entirely from the ferrite element enclosed electrical conductor can be reversed and an outside of the Ferrite element generated and acting on the ferrite element external magnetic field.
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen ein ferritmagnetisches Material zur Beeinflussung der Ausbreitungseigenschaften einer Mikrowelle im Feld der Mikrowelle angeordnet ist und einem oder mehreren Magnetfeldern unterworfen sein kann. Die bekannteste Anordnung ist die eines Ferritstabes in einem Hohlleiter. In diesem erstreckt sich der Ferritstab in axialer Richtung.Arrangements are known in which a ferrite magnetic material to influence the propagation properties of a microwave in the field of the microwave is arranged and can be subjected to one or more magnetic fields. the The best-known arrangement is that of a ferrite rod in a waveguide. In this the ferrite rod extends in the axial direction.
Er ist entweder in der Mitte oder an einer Seite des Hohlleiters angeordnet. Er kann quadratischen, reehteckigen, runden oder rohrförmigen Querschnitt aufweisen. Es ist ferner bekannt, daß durch Anlegen eines außerhalb des Hohlleiters erzeugten Magnetfeldes, dessen magnetische Feldlinien den Hohlleiter bzw. den Ferritstab ganz oder mindestens teilweise durchsetzen, die Mikrowellenpermeabilität des Ferritstabes verändert werden kann und somit eine Änderung der phase der sich im Hohlleiter ausbreitenden Mikrowelle erreicht wird. Aus diesem Grunde werden derartige Anordnungen als Phasenschieber bezeichnet.It is arranged either in the middle or on one side of the waveguide. It can be square, rectangular, round or tubular cross-section exhibit. It is also known that by applying an outside of the waveguide generated magnetic field, whose magnetic field lines the waveguide or the ferrite rod fully or at least partially enforce the microwave permeability of the ferrite rod can be changed and thus a change in the phase of the propagating in the waveguide Microwave is achieved. For this reason, such arrangements are used as phase shifters designated.
Es ist weiterhin bekannt, zusätzlich zu diesem genannten Magnetfeld, das beispielsweise einstellbar ist, ein zweites Magnetfeld anzuordnen, das z.B. durch einen Dauermagneten aufgebracht wird, so daß der Ferrit im Hohlleiter zwei sich überlagernden Felder ausgesetzt ist.Dadurch kann ein bestimmter magnetischer Arbeitspunkt für den Perritstab festgelegt werden, von dem ausgehend die Anderung durch das einstellbare Feld bewirkt wird.It is also known, in addition to this magnetic field mentioned, which is adjustable, for example, to arrange a second magnetic field, e.g. is applied by a permanent magnet, so that the ferrite in the waveguide two is exposed to overlapping fields, which can cause a certain magnetic Working point for the Perrit rod can be set from which the change is based caused by the adjustable field.
Es ist weiterhin bekannt, in einem derartigen Hohlleiter einen sich axial erstreckenden Ferritstab anzuordnen, der eine in axialer Richtung verlaufende Ausnehmung aufweist. Durch diese Ausnehmung hindurch verläuft ein elektrischer Leiter, durch den z.B. ein Stromimpuls geschickt wird, der eine Remanenzmagnetisierung in diesem Ferritstab hinterläßt. Eine derartige Anordnung ist in der französischen Patentschrift 1 459 972 gezeigt. Die aus dieser Patentschrift bekannte Anordnung zeigt weiterhin eine Anordnung zur Eraeugung -eines zweiten magnetischen Feldes zur Beeinflussung dieser Remanenzmagnetisierung, das z.B. durch eine in axialer Richtung um den Hohlleiter herum gewickelte Spule erzeugt werden kann oder auch durch außerhalb des Hohlleiters angeordnete Perinanentmagnete.It is also known to have one in such a waveguide to arrange axially extending ferrite rod, the one extending in the axial direction Has recess. An electrical conductor runs through this recess, through which, for example, a current pulse is sent that causes a remanence magnetization in leaves behind this ferrite rod. Such an arrangement is in the French U.S. Patent 1,459,972. The arrangement known from this patent specification also shows an arrangement for Eraeugung -a second magnetic field to influence this remanence magnetization, e.g. by means of an axial Direction around the waveguide wound coil can be generated or also by means of perineal magnets arranged outside the waveguide.
Bei dieser bekannten Anordnung verlaufen die magnetischen Feldlinien des außen erzeugten Feldes senkrecht zu den Feldlinien der remanenten Induktion im Innern des Ferritelementes8 In diesem Fall bewirkt das von außen angelegte Feld eine symmetrische Erniedrigung der remanenten Induktion (IBr+I = ##Br#).In this known arrangement, the magnetic run Field lines of the externally generated field perpendicular to the field lines of the remanent induction inside the ferrite element8 In this case, the externally applied field causes a symmetrical lowering of the remanent induction (IBr + I = ## Br #).
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, z.B. die Phasenschiebung digitaler Ferritphasenschieber nachtäglich einstellbar zu machen und hierzu ein außerhalb der Hohlleitung erzeugtes magnetisches Feld von geeigneter Größe und Richtung auf das phasenschiebende Ferritelement einwirken zu lassen.The object of the invention is, for example, phase shifting to make digital ferrite phase shifter adjustable afterwards and to do this a Magnetic field generated outside the hollow pipe of suitable size and direction to act on the phase-shifting ferrite element.
Derartige digitale Ferritphasenschieber bestehen aus einem Hohlleitungsabschnitt, in dem sich ein oder mehrere gleich oder ungleich lange Ferritelemente befinden, die in bekannter Weise jeweils einen in sich geschlossenen magnetischen Kreis bilden. Diese Ferritelemente weisen in bekannter Weise runde oder eckige Querschnitte auf und erstrecken sich von einer Breitseite der Hohlleitung zur anderen. Als Stromleiter wird, wie in der oben genannten französischen Patentschrift ausgefffhrt, parallel zur breiten Hohlleiterwand ein elektrischer Leiter isoliert durch die schmalen Hohlleiterwände und in axialer Richtung~der Hohlleitung durch das Ferritelement hindurchgeführt. Durch kurze Stromimpulse wechselnder Polarität und ausreichender Größe können die Ferritelemente zwischen den beiden remanenten Magnetisierungszuständen B+ und Br lmmagnetisiert werden. Jedem dieser beiden Zustände entspricht eine bestimmte elektrische Länge des Hohlleitungsabschnittes, so daß ein eingespeistes Mikrowellensignal beim Umschalten von einem Zustand zum anderen eine Phasenschiebung erleidet.Such digital ferrite phase shifters consist of a waveguide section, in which one or more ferrite elements of equal or unequal length are located, which each form a self-contained magnetic circuit in a known manner. These ferrite elements have round or angular cross-sections in a known manner and extend from one broad side of the hollow conduit to the other. As a conductor is, as stated in the above-mentioned French patent, in parallel to the wide waveguide wall an electrical conductor isolated by the narrow waveguide walls and passed through the ferrite element in the axial direction ~ of the hollow line. With short current pulses of alternating polarity and sufficient size, the Ferrite elements between the two remanent magnetization states B + and Br be magnetized. A certain electrical corresponds to each of these two states Length of the waveguide section, so that a fed-in microwave signal when Switching from one state to another suffers a phase shift.
Diese Phasenschiebung hängt unter anderem von der Länge des Ferritelementes und der gesamten Induktionsänderung |B+rg ab. Da sich jedoch die bekannten Anordnungen nur für eine symmetrische Erniedrigung der Induktionsänderung eignen, ist ihre Anwendung beschränkt und z. B. recht ungeeignet für die Verwendung in digitalen- Perritphasenschiebern, bei denen eine asymmetrische Erniedrigung mit beispielsweise |#Br-| = 0 undiB+ri>Ooder allgemeiner|ABr| + |#Br+| erreicht werden sollte. Um z.B. für diesen Anwendungsfall und auch andere eine asymmetrische Erniedrigung zu erreichen, wird nach der Erfindung bei einem Phasenschieber der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Anordnung zur Erzeugung des Außenfeldes bzw.This phase shift depends, among other things, on the length of the ferrite element and the total induction change | B + rg from. However, since the known arrangements only for a symmetrical lowering of the induction change are suitable, their application is limited and z. B. quite unsuitable for use in digital perrit phase shifters, in which an asymmetrical lowering with for example | # Br- | = 0 and iB + ri> O or more generally | ABr | + | # Br + | can be achieved should. To e.g. an asymmetrical lowering for this application and others to achieve, is according to the invention in a phase shifter of the aforementioned Art proposed that the arrangement for generating the outer field or
der Außenfelder derart getroffen ist, daß die magnetischen Feldlinien des Außenfeldes bzw. -Felder zur wahlweisen Erzielung einer asymmetrischen oder symmetrischen Erniedrigung der Remanenzmagnetisierung mindestens teilweise parallel zu der Richtung der remanenten Induktion im Ferritelement verlaufen und daß dieses äußere Magnetfeld nur einen Teil des Ferritelementes durchdringt.the external fields is hit in such a way that the magnetic field lines of the outer field or fields to optionally achieve an asymmetrical or symmetrical lowering of the remanence magnetization at least partially in parallel to the direction of remanent induction in the ferrite element and that this external magnetic field penetrates only part of the ferrite element.
Die größte Wirkung im Sinne einer asymmetrischen Erniedrigung der Remanenzinduktion wird dann erreicht, wenn nach der Erfindung die Anordnung zur-Erzeugung des Außenfeldes derart getroffen ist, daß die magnetischen Feldlinien des Außenfeldes in einem Teil des Perritelementes parallel in Richtung oder Gegenrichtung der remanenten Induktion im Ferritelement verlaufen. In den Zwischenlagen ist dann| AB+r| ßF rl.The greatest effect in terms of an asymmetrical degradation of the Remanent induction is achieved when, according to the invention, the arrangement for generating of the external field is such that the magnetic field lines of the external field in a part of the Perritelementes parallel in the direction or opposite direction of the remanent Induction run in the ferrite element. In the intermediate layers is then | AB + r | ßF rl.
Eine asymmetrische Beeinflussung der Remanenzpunkte 3r+ und 3r gelingt erfindungsgemäß auch, wenn eine Anordnung derart getroffen ist, daß zwei Außenfelder, beispielsweise unterschiedlicher Größe, angeordnet sind, deren Feldlinien das Perritelement jeweils nur teilweise und an verschiedenen Stellen, sich nicht einander überlagernd, also unabhängig voneinander, durchdringen und parallel bzw. antiparallel zur Richtung der remanenten Induktion im Perritelement verlaufen. Hierbei wirkt jeweils nur das äußere Feld, dessen Feldlinien im Ferritelement antiparallel zur Richtung der Remanenzinduktion sind.An asymmetrical influencing of the remanence points 3r + and 3r succeeds according to the invention also if an arrangement is made such that two outer fields, for example, of different sizes, are arranged, the field lines of which the Perritelement in each case only partially and in different places, not themselves each other superimposed, i.e. independent of one another, penetrate and parallel or antiparallel to the direction of the remanent induction in the Perritelement. This works only the outer field, whose field lines in the ferrite element are antiparallel to Direction of remanence induction.
Sollen mehrere gleiche digitale Phasenschieber parallel zueinander betrieben werden, beispielsweise in Schwenkantennen und Schaltern, so tritt neben die Bedingung,'daß alle Phasenschieber durch das Umschalten von einem Remanenzpunkt in den anderen die gleiche Phasenschiebung bewirken, noch die Forderung, daß alle Phasenschieber z.B. im Schaltzustand Br die gleiche elektrische Länge, d.h. Zwischenschaltphasenschiebung aufweisen. Die Erfindung bietet die Möglichkeit, durch asymmetrische Beeinflussung der Remanenzinduktionen individuell an allen Phasenschiebern die Arbeitspunkte Br und Br unabhängig einzustellen und somit auf einfache Weise evtl. mechanische Toleranzen oder Schwankungen der Materialeigenschaften auszugleichen.Should several identical digital phase shifters be parallel to one another operated, for example in swivel antennas and switches, so appears next the condition 'that all phase shifters by switching over from a remanence point cause the same phase shift in the others, nor the requirement that all Phase shifter e.g. in switching state Br the same electrical length, i.e. intermediate switching phase shift exhibit. The invention offers the possibility of influencing asymmetrically of the remanence inductions individually on all phase shifters the operating points Br and Br can be set independently and thus any mechanical tolerances in a simple manner or to compensate for fluctuations in the material properties.
Bei einem digitalen Hohlleitungsphasenschieber, bestehend aus einem beispielsweise rechteckigen Hohlleiter, in dem ein Ferritelement mit rundem oder quadratischem Querschnitt sich von einer Breitseite des Hohlleiters zur gegenüberliegenden erstreckt und parallel zur Achse des Hohlleiters angeordnet ist, wobei das Ferritelement eine axiale~Bohrung oder Ausnehmung zur Aufnahme eines Drahtes aufweist, mittels dessen durch einen Stromimpuls das zur Ummagnetisierung des Ferritelementesnotwendige Feld erzeugt wird, kann die Erfindung darin bestehen, daß die Anordnung zur Erzeugung eines Außenfeldes derart getroffen ist, daß die Feldlinien dieses Außenfeldes in an sich bekannter Weise parallel zur Breitseite des Hohlleiters liegen, aber das Ferritelement nur teilweise, und zwar in der Nähe der flohlleiterbreitseite, durchdringen.In the case of a digital waveguide phase shifter, consisting of a for example rectangular waveguide in which a ferrite element with a round or square cross-section extends from one broad side of the waveguide to the opposite extends and is arranged parallel to the axis of the waveguide, wherein the ferrite element has an axial bore or recess for receiving a wire, by means of which is necessary for remagnetization of the ferrite element by means of a current pulse Field is generated, the invention can consist in that the arrangement for generating of an external field is taken in such a way that the field lines of this external field in lie in a known manner parallel to the broad side of the waveguide, but the ferrite element only partially, in the vicinity of the broad side of the flashlight conductor, penetrate.
Es kann außerdem eine Anordnung mit einer auf einer Ferritplatte oder dergleichen angeordnetem Streifenleiter geeigneter, beispielsweise mäanderförmiger Struktur zur Bildung eines Phasenschiebers und einem durch eine Bohrung in der Ferritplatte geführten Draht zur Umkehrung der Remanenzinduktion in der Platte nach der Erfindung derart getroffen werden, daß ein äußeres Feld oberhalb oder unterhalb der die Leiterstruktur tragenden Ferritplatte und außerhalb des Bereiches, in dem die Mikrowellenenergie konzentriert ist, angebracht ist, 80 daß die Feldlinien des äußeren Feldes die Ferritplatte nur teilweise durchdringen und innerhalb der Ferritplatte im wesentlichen parallel oder antiparallel zur Richtung der remanenten Induktion verlaufen.It can also be an arrangement with one on a ferrite plate or the like arranged strip conductor more suitable, for example meander-shaped Structure to form a phase shifter and one through a hole in the ferrite plate guided wire for reversing the remanent induction in the plate according to the invention be made such that an external field above or below the conductor structure supporting ferrite plate and outside the area in which the microwave energy is concentrated, is attached, 80 that the field lines of the external field the ferrite plate penetrate only partially and essentially parallel within the ferrite plate or antiparallel to the direction of remanent induction.
Weiterhin kann nach der Erfindung die Anordnung auch derart sein, daß das äußere Feld auf die remanente Induktion eines zusammen mit einem Wellenleiter einen schaltbaren Zirkulator bildenden Ferritelementes einwirkt. Hierbei kann das Ferritelement prismenförmig sein und im Zentrum von drei oder vier zusammengeführten Hohlleitern angeordnet sein, wobei das Ferritelement geeignete Bohrungen parallel zu den Breitseiten der Hohlleiter aufweist, so daß ein durch die Bohrungen geführter Draht das Zentrum des Ferritelementes umschließt und mittels eines Stromimpulses die remanente Induktion des Ferritelementes umgekehrt werden kann.Furthermore, according to the invention, the arrangement can also be such that the external field is due to the remanent induction of a together with a waveguide acts a switchable circulator forming ferrite element. Here it can Ferrite element be prismatic and merged in the center of three or four Waveguides be arranged, the ferrite element suitable bores in parallel to the broad sides of the waveguide, so that a guided through the bores Wire encloses the center of the ferrite element and means of a current pulse the remanent induction of the ferrite element can be reversed.
Nach der Erfindung kann (können) das (die) äußere(n) Magnetfeld(er) durch (einen) Elektromagnete(n) oder Permanentmagnete(n) erzeugt werden.According to the invention, the external magnetic field (s) be generated by (an) electromagnet (s) or permanent magnet (s).
Es kann ferner der in den Elektromagneten eingespeiste Strom zur Erzeugung des äußeren Magnetfeld es mittels eines die Temperatur des Ferritelementes messenden Thermoelementes und eines elektronischen Regelgerätes derart geregelt werden, daß eine Temperaturkompensation der die Ausbreitung der Mikrowelle bestimmenden remanenten Induktion im Ferritelement erzielt wird.It can also be fed into the electromagnet current to generate the external magnetic field by means of the temperature of the ferrite element measuring thermocouple and an electronic control device regulated in this way that a temperature compensation of the determining the propagation of the microwave remanent induction in the ferrite element is achieved.
In allen beispielsweise genannten Anwendungsfällen müssen nach dem Grundprinzip der Erfindung die von einem oder mehreren sich außerhalb der Mikrowellenleiterstruktur befindlichen Außenmagnete im Ferritelement induzierter Felder mindestens teilweise parallel zur Richtung der remanenten Induktion im Ferritelement sein. Die sich im Ferritelement der Remanenzinduktion überlagernden Außenfelder können durch Permanentmagnete oder Elektromagnete erzeugt werden. Die zur Erzielung des gewünschten Effektes erforderliche Feldstärke im Ferritelement kann durch geeignete Wahl der Permanentmagneten und/oder seitliche oder axiale Verschiebung der Magnete eingestellt werden. Auch eine Verdrehung des Magneten oder ein größerer Abstand zum Ferritelement bietet sich als Möglithkeit an, den Effekt in gewünschter Weise zu beeinflussen. Im Falle eines Elektromagneten kann zusätzlich noch der Erregerstrom variiert werden.In all of the use cases mentioned, for example, after Basic principle of the invention that of one or more outside the microwave guide structure external magnets located in the ferrite element induced fields at least partially parallel to the direction of remanent induction in the ferrite element. Which are in External fields superimposed on the ferrite element of the remanent induction can be achieved by permanent magnets or electromagnets are generated. The one required to achieve the desired effect Field strength in the ferrite element can be achieved through a suitable choice of permanent magnets and / or lateral or axial displacement of the magnets can be set. Also a twist the magnet or a larger distance to the ferrite element is possible to influence the effect in the desired way. In the case of an electromagnet the excitation current can also be varied.
Eine weitere erfindungsgemäße Anwendung der beschriebenen Anordnung dient der Temperaturkompensation.Another application according to the invention of the arrangement described is used for temperature compensation.
Bekanntlich sinkt mit zunehmender Temperatur die remanente Induktion und damit gegebenenfalls auch die Phasenschiebung des Ferritelementes. Eine Temperaturkompensation in einem Bereich T1c T 5 T2 kann dadurch erzielt werden, daß erfindungsgemäß ein Elektromagnet angeordnet und von einem Strom erregt wird, dessen Größe mittels eines die Temperatur des Ferritelementes messenden Thermoelementes und eines elektronischen Reglers derart gesteuert wird, daß das vom Elektromagneten im Ferritelement induzierte Feld bei der höheren Temperatur gieich Null ist und mit abnehmender Temperatur steigt, so daß bei der Temperatur T1 die remanente Induktion auf einen Wert Br (T1) = Br (T2) erniedrigt wird. Die gleiche temperaturkompensierende Wirkung kann auch erzielt werden, wenn anstelle des temperaturabhängig erregten Elektromagneten ein Permanentmagnet gewählt wird, dessen magnetischer Fluß über zwei magnetische Polschuhe oder Flußleiter mit niedriger Curie-Temperatur T c dem Ferritelement zugeleitet wird. Erreicht oder überschreitet die Temperatur U die Curie-Temperatur des magnetischen Flußleiters (z.B. Termoflue der Fa. Vacuumschmelze GmbH, Hanau), so schließt sich das magnetische Feld des Permanentmagneten außerhalb des Ferritelementes. Mit abnehmender Temperatur wird in zunehmendem Maße der magnetische Fluß des Permanentmagneten über die Flußleiter dem Ferritelement zugeleitet, so daß im Ferritelement ein die remanente Induktion erniedrigendes mit abnehmender Temperatur ausbiegendes Feld induziert wird. Durch geeignete Wahl des Permanentmagneten und der magnetischen Flußleiter kann eine sehr gute Temperaturkompensation in einem großen Temperaturbereich erzielt werden.As is well known, the remanent induction decreases with increasing temperature and thus possibly also the phase shift of the ferrite element. A temperature compensation in a range T1c T 5 T2 can be achieved according to the invention that a Electromagnet is arranged and excited by a current, the size of which by means of a the temperature of the ferrite element measuring thermocouple and an electronic controller is controlled in such a way that the electromagnet field induced in the ferrite element at the higher temperature is equal to zero and increases with decreasing temperature, so that at temperature T1 the remanent induction is decreased to a value Br (T1) = Br (T2). The same temperature compensating Effect can also be achieved if instead of the temperature-dependent excited Electromagnet a permanent magnet is chosen, whose magnetic flux over two magnetic pole pieces or flux conductors with a low Curie temperature T c dem Ferrite element is fed. If the temperature U reaches or exceeds the Curie temperature of the magnetic flux conductor (e.g. Termoflue from Vacuumschmelze GmbH, Hanau), the magnetic field of the permanent magnet closes outside of the ferrite element. As the temperature decreases, the magnetic one becomes more and more The flux of the permanent magnet is fed to the ferrite element via the flux conductors, see above that in the ferrite element a remanent induction lowering with decreasing Temperature bending field is induced. By suitable choice of the permanent magnet and the magnetic flux guide can be a very good temperature compensation in one wide temperature range can be achieved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näjier beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in the following Näjier.
Es zeigen: Fig. 1 einen Hohlleiter mit in diesem sich axial erstreckenden Ferritelement, Fig. 2a,b bis 4a, b Hysteresiskurven und Querschnitte des Ferritelementes zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung, Fig. 5 ein Ferritprisma für einen schaltbaren 3-Tor-Ferritzirkulator, Fig. 6 eine Ferritplatte mit einer mäanderförmigen Streifenleitung (microstrip) zur Verwendung als schaltbaren Phasenschieber, Fig. 7 und 8 Anordnungen zur Temperaturkompensation mittels Elektro- oder Permanentmagneten.The figures show: FIG. 1 a waveguide with axially extending therein Ferrite element, Fig. 2a, b to 4a, b hysteresis curves and cross sections of the ferrite element to explain the principle of the invention, Fig. 5 shows a ferrite prism for a switchable 3-port ferrite circulator, Fig. 6 shows a ferrite plate with a meandering stripline (microstrip) for use as a switchable phase shifter, 7 and 8 arrangements for temperature compensation by means of electro or permanent magnets.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Hohlleiter bezeichnet, in dem eine Mikrowelle in Richtung des Pfeiles 2 fortschreitet. In diesem Hohlleiter 1 befindet sich ein Ferritelement 3, das sich in axialer Richtung des Hohlleiters 1 erstreckt. Dieses stabförmige Element weist eine Ausnehmung 4 auf, durch den ein elektrischer Leiter 5 geführt ist. Dieser elektrische Leiter 5 kann außerhalb des Hohlleiters 1 an eine ein- und umschaltbare Stromquelle angeschlossen werden. Ein kurzer Stromimpuls durch den elektrischen Leiter 5 bewirkt entsprechend seiner Polarität im Ferritelement 3 eine remanente Induktion in der durch den Pfeil 6 angedeuteten oder entgegengesetzten Richtung.In Fig. 1, 1 denotes a waveguide in which a microwave progresses in the direction of arrow 2. In this waveguide 1 is a Ferrite element 3, which extends in the axial direction of the waveguide 1. This Rod-shaped element has a recess 4 through which an electrical conductor 5 is performed. This electrical conductor 5 can outside of the waveguide 1 to a switchable and switchable power source can be connected. A short current pulse through the electrical conductor 5 effects according to its polarity in the ferrite element 3 shows a remanent induction in the direction indicated by the arrow 6 or in the opposite direction Direction.
Ein außerhalb des Hohlleiters 1 durch einen Elektromagneten oder Permanentmagneten erzeugtes Magnetfeld durchdringt das Ferritelement 3 oberhalb der Ausnehmung 4 in Richtung des Pfeiles 7 (oder entgegengesetzt) und im wesentlichen parallel zur Breitseite des Hohlleiters. Es kann gleichzeitig auch ein zweites Magnetfeld von außen angelegt werden, das dann das Ferritelement 3 unterhalb der Ausnehmung 4 in Richtung des Pfeiles 8 (oder entgegengesetzt) durchdringt. Die beiden Magnetfelder haben in den Bereichen oberhalb oder unterhalb der Ausnehmung 4 des Ferritelementes 3 Komponenten parallel oder antiparallel zur Richtung 6 der remanenten Induktion. Dadurch ist es möglich, die Größe der remanenten Induktion und damit die Phasenschiebung in einem derartigen Hohlleiterabschnitt in gewünschter Weise einzustellen.One outside of the waveguide 1 by an electromagnet or permanent magnet generated magnetic field penetrates the ferrite element 3 above the recess 4 in Direction of arrow 7 (or opposite) and essentially parallel to the broadside of the waveguide. A second external magnetic field can also be applied at the same time be, which then the ferrite element 3 below the recess 4 in the direction of Arrow 8 (or opposite) penetrates. The two magnetic fields have in the Areas above or below the recess 4 of the ferrite element 3 components parallel or antiparallel to direction 6 of remanent induction. This is it possible that Size of the remanent induction and thus the phase shift set in such a waveguide section in the desired manner.
Diese Einstellung kann nun nach der Erfindung in besonders wirkungsvoller Weise dadurch erreicht werden, daß eine asymmetrische Erniedrigung der remanenten Induktion durchgeführt wird, wie sie am besten anhand der Fig. 2a,b bis 4a,b erklärt werden kann.This setting can now be particularly effective according to the invention Way can be achieved that an asymmetrical lowering of the remanent Induction is carried out, as best explained with reference to FIGS. 2a, b to 4a, b can be.
Fig. 2a zeigt+den Querschnitt des Ferritelementes 3.2a shows + the cross section of the ferrite element 3.
Der Zustand Br in Fig. 2b ist dadurch gekennzeichnet, daß die remanente Induktion in Richtung des Pfeiles 6 im Uhrzeigersinn die Ausnehmung 4 umschließt. In diesem Zustand ist das von außen angelegte und nur oberhalb der Ausnehmung 4 das Ferritelement 3 durchdringende Magnetfeld (Richtung Pfeil 30) parallel zur Richtung der remanenten Induktion und somit wirkungslos. Kehrt man die Richtung der remanenten Induktion um (Zustand sosowirken die nun entgegengesetzten Richtungen erniedrigend auf die Größe von Br Fig. 3a zeigt den umgekehrten Fall. Hier ist die Richtung, Pfeil 31, des Magnetfeldes entgegengesetzt, und der Zustand Br bleibt unbeeinflußt, wohingegen B+ eine Erniedrigung erfährt, Fig. 3b.The state Br in Fig. 2b is characterized in that the remanent Induction in the direction of arrow 6 in a clockwise direction encloses the recess 4. In this state, it is applied from the outside and only above the recess 4 the ferrite element 3 penetrating magnetic field (direction arrow 30) parallel to the direction remanent induction and therefore ineffective. If you reverse the direction of the retentive Induction around (state so the now opposite directions have a degrading effect to the size of Br. Fig. 3a shows the reverse case. Here is the direction Arrow 31, opposite of the magnetic field, and the state Br remains unaffected, whereas B + experiences a degradation, Fig. 3b.
In Fig. 4a ist der Fall dargestellt, daß zwei Magnetfelder gleichzeitig und unabhängig voneinander das Ferritelement 3 oberhalb bzw. unterhalb der Ausnehmung 4 durchdringen. Die Richtung der Magnetfelder ist durch die Pfeile 32 und 35 gekennzeichnet. Der etwas kürzere Pfeil 33 soll andeuten, daß die Stärke der entsprechenden Magnetfelder beispielsweise geringer ist. Die Wirkung der beiden Magnetfelder auf die Zustände der remanenten Induktion 3r und Br zeigt Fig. 4b, Das zum Pfeil 32 gehörige Magnetfeld beeinflußt nur die Größe von Br , während das beispielsweise kleinere Magnetfeld (Pfeil 33) im Zustand Br unwirksam bleibt und nur B+r umeinen kleineren Betrag|#Br-| erniedrigt. Da die Stärke der beiden Magnetfelder unabhängig voneinander gewählt werden können, lassen sich also Br und Br unabhängig voneinander in gewünschter Weise einstellen.In Fig. 4a the case is shown that two magnetic fields simultaneously and independently of one another the ferrite element 3 above or below the recess 4 penetrate. The direction of the magnetic fields is indicated by arrows 32 and 35. The somewhat shorter arrow 33 is intended to indicate that the strength of the corresponding magnetic fields for example is lower. The effect of the two magnetic fields on the states the remanent induction 3r and Br is shown in Fig. 4b, The for arrow 32 associated magnetic field only affects the size of Br, while that for example smaller magnetic field (arrow 33) remains ineffective in state Br and only around B + r smaller amount | # Br- | humiliated. Because the strength of the two magnetic fields is independent can be chosen from each other, so Br and Br can be independent of each other set in the desired manner.
Fig. 5 zeigt ein Ferritprisma 9 eines schaltbaren 3-Tor-Zirkulators. Dieses Prisma 9 befindet sich im Zentrum von drei unter 1200 aufeinander treffende Hohlleiter, wobei die Kanten des Ferritprismas 9 jeweils in die Richtung der drei Hohlleiter weisen. Das Ferritprisma 9 besitzt Bohrungen 10 -zur Aufnahme eines elektrischen Leiters 11, der das Innere des Ferritprismas 9 umschließt. Ein Stromimpuls durch den elektrischen Leiter 11 bewirkt eine remanente Induktion im Ferritprisma 9, deren Feldlinien sich im Innern des Prismas schließen. Beispielsweise können die Feldlinien der remanenten Induktion im Zentrum des Ferritprismas 9 von unten nach oben, unterhalb der oberen dreieckförmigen Fläche von innen nach außen in Richtung der Kanten und dann parallel zu den Kanten, und zwar zwischen diesen und den Bohrungen 10 nach unten verlaufen, um sich dann oberhalb der unteren Dreiecksfläche wieder nach innen zu schließen. Auch in diesem Fall läßt sich die remanente Induktion nach der Erfindung dadurch beeinflussen, daß außerhalb des Hohlleiters über einer Dreiecksfläche ein Magnetfeld angelegt wird, dessen Richtung beispielsweise durch den Pfeil 34 gekennzeichnet ist.5 shows a ferrite prism 9 of a switchable 3-port circulator. This prism 9 is located in the center of three out of 1200 meeting one another Waveguide, the edges of the ferrite prism 9 each in the direction of the three Waveguide point. The ferrite prism 9 has holes 10 for receiving an electrical Conductor 11 which encloses the interior of the ferrite prism 9. A current pulse through the electrical conductor 11 causes a remanent induction in the ferrite prism 9, the Field lines close inside the prism. For example, the field lines the remanent induction in the center of the ferrite prism 9 from bottom to top, below of the upper triangular surface from the inside out towards the edges and then parallel to the edges, between these and the holes 10 after run down, then turn inwards again above the lower triangular surface close. In this case, too, the remanent induction according to the invention influence that outside of the waveguide over a triangular area Magnetic field is applied, the direction of which is indicated by arrow 34, for example is.
In Fig. 6 wird ein schaltbarer Ferritphasenschieber in Microstrip-Technik gezeigt. Auf einem dünnen Ferritplättchen 13, das auf der Unterseite metallisiert ist, befindet sich eine beispielsweise mäanderförmige Leiterstruktur 14. Durch eine Bohrung 15 ist ein elektrischer Leiter 16 hindurchgeführt. Ein kurzer Stromimpuls durch diesen Leiter 16 bewirkt eine remanente Induktion innerhalb des Ferritplättchens 13 in der durch Pfeil 17 beispielsweise angedeuteten Richtung. Ein oberhalb oder unterhalb des Ferritplättchens 13 mittels eines Elektromagneten oder Permanentmagneten erzeugtes Magnetfeld induziert im Perritplättchen 13 Feldlinien gemäß Pfeil 18. In entsprechender Weise kann ein zweites Magnetfeld unabhängig entsprechend dem Pfeil 19 angelegt werden. Durch geeignete Wahl der Größe und Polarität dieser Felder ist es erfindungsgemäß möglich, die remanente Induktion und damit die Phasenschiebung der Leiterstruktur 14 in beiden Zuständen, Br und, unabhängig voneinander zu beeinflussen.6 shows a switchable ferrite phase shifter using microstrip technology shown. On a thin ferrite plate 13, which is metallized on the underside is, there is a meandering example Ladder structure 14. An electrical conductor 16 is passed through a bore 15. A short one Current pulse through this conductor 16 causes a remanent induction within the Ferrite plate 13 in the direction indicated by arrow 17, for example. One above or below the ferrite plate 13 by means of an electromagnet Magnetic field generated by permanent magnets induces 13 field lines in the perite plate according to arrow 18. In a corresponding manner, a second magnetic field can independently correspondingly the arrow 19 are applied. By appropriately choosing the size and polarity of these Fields it is possible according to the invention, the remanent induction and thus the phase shift of the conductor structure 14 in both states, Br and, independently of one another.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Temperaturstabilisierung der Phasenschiebung eines Hohlleiterabschnittes 1 mit Ferritelement 3, einer axialen Ausnehmung 4 zur Aufnahme des elektrischen Leiters 5. Außerhalb des Hohlleiters 1 und oberhalb des Ferritelementes 3 eine Anordnung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, bestehend aus einem hier beispielsweise U-förmigen Joch 20 mit einer Erregerwicklung 21, die aus einem elektronischen Regelgerät 22 gespeist wird. Die Temperatur des Ferritelementes wird mit einem Thermoelement 23 gemessen.7 shows an arrangement for temperature stabilization of the phase shift a waveguide section 1 with ferrite element 3, an axial recess 4 for Recording of the electrical conductor 5. Outside the waveguide 1 and above the Ferrite element 3 an arrangement for generating a magnetic field, consisting of here, for example, a U-shaped yoke 20 with an excitation winding 21, which consists of an electronic control device 22 is fed. The temperature of the ferrite element is measured with a thermocouple 23.
Das elektronische Regelgerät 22 speist einen Strom 7 in die Erregerwicklung 21 derart, daß bei niedrigen Temperaturen der Strom hoch ist und die remanente Induktion Br im Ferritelement stark erniedrigt, mit zunehmender Temperatur aber abnimmt, so daß die Erniedrigung der remanenten Induktion kleiner wird.The electronic control device 22 feeds a current 7 into the field winding 21 such that at low temperatures the current is high and the remanent induction Br in the ferrite element is greatly reduced, but decreases with increasing temperature, see above that the lowering of the remanent induction becomes smaller.
Pig. 8 zeigt schließlich eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 7 beschrieben, nur wird hier zur Erzeugung des temperaturabhängigen äußeren Magnetfeldes eine Anordnung gewählt, die aus einem Permanentmagneten 24 und zwei magnetischen Flußleitern 25 besteht.Pig. 8 finally shows a similar arrangement as described in FIG. 7, only here is used to generate the temperature-dependent external magnetic field arrangement selected, which consists of a permanent magnet 24 and two magnetic flux conductors 25 consists.
Die Curie-Temperatur der Flußleiter 25 betrage beispielsweise 65 0C. Unterhalb dieser Temperatur durchdringen die Feldlinien entsprechend Pfeil 27 das Perritelement 3 und bewirken eine Erniedrigung der remanenten Induktion. Mit zunehmender Temperatur sinkt die Permeabilität der magnetischen Flußleiter 25, und das vom Permanentmagneten 24 erzeugte Feld schließt sich mehr und mehr außerhalb des Perritelementes 3. Oberhalb der Curie-Temperatur durchdringen praktisch keine vom Permanentmagneten 24 ausgehende Feldlinien mehr das Ferritelement 3, und die remanente Induktion wird nicht mehr erniedrigt. Durch geeignete Wahl des Permanentmagneten 24 und der magnetischen Plußleiter kann eine Temperaturkompensation der Phasenschiebung in einem breiten Temperaturbereich erzielt werden.The Curie temperature of the flux conductors 25 is 65 ° C., for example. Below this temperature, the field lines penetrate according to arrow 27 Perrit element 3 and cause a reduction in the remanent induction. With increasing Temperature decreases the permeability of the magnetic flux conductors 25, and that of the permanent magnet The field generated 24 closes more and more outside the Perritelementes 3. Above At the Curie temperature, practically none of the permanent magnets 24 penetrate Field lines more the ferrite element 3, and the remanent induction is no longer humiliated. By suitable choice of the permanent magnet 24 and the magnetic positive conductors can provide temperature compensation of the phase shift in a wide temperature range be achieved.
In einem Beispiel betrug die Änderung der Phasenschiebung ohne die erfindungsgemäße Anordnung eines äußeren Magnetfeldes im Temperaturbereich 0°C bis 800C 22 % des Wertes bei 0 0C. Mit der in Fig. 8 beschriebenen Anordnung konnte die Variation im gleichen Temperaturbereich auf 4 ffi verringert werden.In one example the change in phase shift was without the inventive arrangement of an external magnetic field in the temperature range 0 ° C to 800C 22% of the value at 0 0C. With the arrangement described in FIG the variation in the same temperature range can be reduced to 4 ffi.
Patentansprüche: Patent claims:
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691940987 DE1940987A1 (en) | 1969-08-12 | 1969-08-12 | Arrangement for influencing the propagation properties of a microwave by at least one ferrite element located in the field of the microwave |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19691940987 DE1940987A1 (en) | 1969-08-12 | 1969-08-12 | Arrangement for influencing the propagation properties of a microwave by at least one ferrite element located in the field of the microwave |
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| DE1940987A1 true DE1940987A1 (en) | 1971-02-25 |
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ID=5742591
Family Applications (1)
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| DE19691940987 Pending DE1940987A1 (en) | 1969-08-12 | 1969-08-12 | Arrangement for influencing the propagation properties of a microwave by at least one ferrite element located in the field of the microwave |
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|---|---|
| DE (1) | DE1940987A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0139800A1 (en) * | 1983-11-01 | 1985-05-08 | Electromagnetic Sciences, Inc. | Method and apparatus for fast-switching dual-toroid microwave phase shifter |
| EP0272907A2 (en) * | 1986-12-24 | 1988-06-29 | Racal-Mesl Limited | Latching phase shifters |
-
1969
- 1969-08-12 DE DE19691940987 patent/DE1940987A1/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0139800A1 (en) * | 1983-11-01 | 1985-05-08 | Electromagnetic Sciences, Inc. | Method and apparatus for fast-switching dual-toroid microwave phase shifter |
| EP0272907A2 (en) * | 1986-12-24 | 1988-06-29 | Racal-Mesl Limited | Latching phase shifters |
| EP0272907A3 (en) * | 1986-12-24 | 1989-01-18 | Racal-Mesl Limited | Latching phase shifters |
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