DE2139379C3

DE2139379C3 - Nichtreziproker schaltbarer Phasenschieber auf Ferritbasis in Mikrostrip-Bauweise

Info

Publication number: DE2139379C3
Application number: DE19712139379
Authority: DE
Inventors: Hans-Adolf; Hellwege Dieter Dipl.-Ing.; Steffen Peter Dipl.-Phys. Dr.; 2000 Hamburg Andresen
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1978-01-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen nichtreziproken, schaltbaren Phasenschieber auf Ferritbasis in Mikrostrip-Bauweise.

Phasenschieber im Koaxialaufbau sind bekannt. Hierbei dient die auf einen Ferritstab aufgebrachte Wicklung als Innenleiter einer Koaxialleitung, deren Außenleiter eine metallisierte Hülse od. dgl. ist. Zur Ankopplung des Innenleiters müssen entsprechende Anschlüsse vorgesehen sein.

Die Verwendung der planaren stripline-Technik, bei der die HF-Strukturen auf dielektrischem Substrat in Form flacher metallisierter Streifen aufgebracht sind, gestatten Aufbauten sehr kleiner Abmessungen. Eine Verbindung derartiger miniaturisierter H F-Elemente mit den bekannten koaxialen Phasenschiebern erfordert jedoch bisher verhältnismäßig aufwendige und hinderliche Koaxial-Stripline-Adapter.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen schaltbaren Phasenschieber extrem geringer Dimension zu schaffen, der kleiner ist als ein entsprechender planarer Mikrostrip-Mäander-Phasenschieber, der aber in planare Stripline-HF-Anordnungen direkt eingefügt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ferrithülse als dielektrischer Träger und eine auf die Innenwandung dieser Ferrithülse ganzflächig aufgebrachte Metallschicht als Basisleiter der Mikrostrip-Struktur sowie einen in Form einer einlagigen Wicklung auf die Außenwandung der Ferrithülse aufgebrachten Streifenleiter.

Die Schaltung des Phasenschiebers kann sowohl über die Innenmetallisierung der Ferrithülse erfolgen als auch über wenigstens einen axial durch die Bohrung geführten Schaltdraht.

Der neue Phasenschieber hat den Vorteil einer extremen Miniaturisierung. Diese ist insbesondere für niedrige Mikrowellenfrequenzen (L- und S-Band) von Bedeutung. Abgesehen von den Abmessungen handelsüblicher Koaxialstecker läßt sich ein digitaler 360°-Phasenschieber für z. B. 1 GHz mit einem Durchmesser von ca. 6 mm und einer Länge von etwa 45 mm aufbauen. Auch das Herstellungsverfahren ist gegenüber dem bisher bekannten Phasenschieber vereinfacht

An Hand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiei beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den schematischen Aufbau des Mikrostrip-Phasenschiebers,
ίο F i g. 2 ein Ersatzschaltbild,

Fig.3 einen schematischen Anschluß an einen Koaxialstecker,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Phasenschiebers.

ij Die Wicklung H ist in Mikrostrip-Technik auf einer Hülse R der Länge 1 aus magnetischem Ferritmaterial ausgeführt Die axiale Innunbohrung /der Ferrithülse R ist metallisiert Die Stärke der Metallschichten liegt in der Größenordnung von um. Die Arbeitsfrequenz wird gemäß dem Prinzip des Phasenschiebers durch den Außendurchmesser D und die Sättigungsmagnetisierung 4 π M₅ des Ferrits bestimmt Das Verhältnis der Leiterbreite w der Wicklung zur Wandstärke h der Ferrithülse R bestimmt die Impedanz des Wellenleiters. Daraus ergibt sich durch geeignete Wahl des Verhältnisses w/h eine einfache Anpassungsmöglichkeit

Die Größe der Phasenschiebung ist für eine gegebene Frequenz f, wie experimentell ermittelt von der Steigung der Wicklung abhängig. Ferner sind wie bei

anderen Anordnungen die Phasenschiebung Δ Φ und die

Verluste <x bei gegebenem Verhältnis ΔΦΙ«. durch die Länge 1 des Ferrits bzw. durch die Zahl der Windungen

bestimmt. ΔΦ/oc läßt sich durch geeignete Wahl der

Sättigungsmagnetisierung 4 π Μ_Λ des Verhältnisses w/h

und der Steigung der Wicklung bei gewünschten

Arbeitsfrequenzen optimieren.

Die Schaltung des Phasenschiebers zwischen den Phasen Φι und Φι (ΔΦ=Φ\ -Φι) erfolgt mit Hilfe von Strompulsen unterschiedlicher Polarität (latching-Betrieb) über einen axial angeordneten Schaltleiter 5. Dieser Schaltleiter 5 kann leitend mit der metallisierten Bohrung / der Ferrithülse R verbunden sein. Das Ersatzschaltbild ist in Fig.2 gezeigt, wobei R_s den Widerstand des Phasenschiebers und R den Außenwiderstand bezeichnet (\R_S\ ■< |Λ|). B ist die Stromquelle, die über einen Polwender und den Schalter Sch an den Leiter 5 angeschlossen ist.

Zum Anschluß des Phasenschiebers an ein Koaxialkabel K wird die Mikrostrip-Struktur auf dem Umfang der Ferrithülse R mit dem Innenleiter L des Koaxialsteckers K verbunden, während die Innenbohrung / der Ferrithülse R mit der Koaxialsteckerabschirmung A verbunden ist (vgl. F i g. 3). Gegebenenfalls kann dieser Phasenschieber direkt in planare Stripline-Anordnungen einbezogen werden, so daß Koaxialstecker bzw. Adapter an den Anschlüssen des Phasenschiebers entfallen.

Der neue Phasenschieber kann als analoger oder als digitaler Phasenschieber je nach Ansteuerung betrieben werden. Eine digitale 4-bit-Anordnung ist in Fig.4 schematisch dargestellt Der Phasenschieber kann sowohl als eine durchgehend magnetische Ferrithülse ausgeführt werden als auch in Form einer Hülse, bei der die den einzelnen bits entsprechenden magnetischen Zonen durch nichtmagnetisches Material getrennt sind. Die Schaltung der bits erfolgt mit Hilfe der Schaltdrähte Si— Sa, die durch geeignete radiale Bohrungen flb aus der Ferrithülse Rherausgeführt sind(£/i ... Lh).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nichtreziproker, schaltbarer Phasenschieber auf Ferritbasis in Mikrostrip-Bauweise, gekennzeichnet durch eine Ferrithülse (R) als dielektrischer Träger und eine auf die Innenwandung dieser Ferrithülse ganzflächig aufgebrachte Metallschicht als Basisleiter der Mikrostrip-Struktur sowie einen inForm einer einlagigen Wicklung auf die Außenwandung der Ferrithülse aufgebrachten Streifenleiter (H)

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaltung des Phasenschiebers sowohl die Innenmetallisierung der Ferrithülse als auch wenigstens ein axial in der Ferrithülse geführter Schaltdraht dienen.

3. Phasenschieber nach Anspruch 2 in digitaler Mehr-bit-Ausführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferrithülse mit radialen öffnungen versehen ist, durch die Leiter zur Anzapfung des axial in der Ferrithülse geführten Schaltleiters geführt sind.

4. Phasenschieber nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine durchgehende magnetische Ferrithülse, bei der die den einzelnen bits entsprechenden magnetischen Zonen durch nichtmagnetisches Material voneinander getrennt sind.