DE2249180C3

DE2249180C3 - Zirkulator für den Frequenzbereich von 10 bis 1000 MHz in konzentrierter Bauweise

Info

Publication number: DE2249180C3
Application number: DE2249180A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 2084 Rellingen Poetzl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1981-04-23
Also published as: FR2202375A1; NL7313506A; DE2249180B2; JPS4974461A; GB1439680A; US3838361A; FR2202375B3; DE2249180A1; JPS5523481B2

Description

Zirkulator für den Frequenzbereich von 10 bis 1000 MHz in konzentrierter Bauweise.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zirkulator, insbesondere Breitbandzirkulator, für den Frequenzbereich von 10 bis 1000 MHz, in konzentrierter Bauweise mit drei jeweils zweipoligen, um 120° in einer Ebene versetzt zueinander angeordneten Anschlüssen, von denen aus die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen über drei zugeordnete, in einer gemeinsamen Ebene liegende Leiterbahnen in einen gemeinsamen ferriterfüllten Verkopplungsraum hereingeführt sind.

Derartige Zirkulatoren, wenn auch nicht immer als breitbandig zu bezeichnen, sind aus den US-PS 33 35 374, 35 10 804 und 35 22 555, der DE-PS 20 03 713 sowie der DE-AS 12 82 754 bekannt. Figur 3 der zuletzt genannten Druckschrift zeigt das bekannte und übliche Gehäuse. Zwischen den aus gyromagnetischem Werkstoff bestehenden Scheiben, den sogenannten Mikrowellenferritscheiben, sind die Leiterbahnen angeordnet. Alle bekannten Ausführungen zeigen weiterhin die Anordnung der Leiterbahnen in etwa einer Ebene und die Anschlüsse in 120^c gegeneinander versetzter Lage.

Ganz wesentlich für die Kennlinie eines derartigen Zirkulators sind u. a. bekanntlich die Verhältnisse im Verkopplungsraum, d. h. also in dem Luftspalt zwischen den beiden Mikrowellenferritscheiben. Während die Anordnung nach der DE-AS 12 82 754 (Figur 2) breite übereinandergelegte Strompfade zeigt, wodurch eine größere Bauhöhe und wegen der Strompfadbreite geringe »magnetische Transparenz« nachteilig wirken, sind die z.B. nach der US-PS 33 35 374 hergestellten Anordnungen mit den eine geringere Bauhöhe aufweisenden durchwobenen Strompfaden der Leiterbahnen schwierig herstellbar, denn die Kreuzungspunkte müssen gut gegeneinander isoliert sein.

Da die Abstände an den Kreuzungsstellen zwecks Erreichen optimaler Kenndaten, z. B. Durchlaßdämpfung, Vor-Rückverhältnis, Bandbreite, gering sein müssen, eignen sich alle diese bekannten Ausführungen nicht ff'r eine Anwendung bei höheren Leistungen.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, diese beiden Nachteile, also Verwendlingmöglichkeit nur bei geringen Leistungen und zu große Bauhöhe, zu vermeiden.

Bei dem Zirkulator der eingangs genannten Art zeigt daher die Erfindung erstmalig eine Lösung, die darin besteht, daß die drei Leiterbahnen unter Vermeidung

ίο von Kreuzungsstellen mit anderen Leiterbahnen jeweils bogenförmig am Verzweigungspunkt das Zirkulators vorbeigeführt sind und mit Abstand parallel zu der in den Verkopplungsraum hineinführenden Leiterbahn eines benachbarten Anschlusses wieder aus dem Verkopplungsraum herausgeführt sind.

Dabei kann auch jede Leiterbahn in zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Strompfade aufgeteilt sein. Weiterhin kann jede Leiterbahn bzw. jeder Strompfad aus einem von einem Kühlmittel durchflossenen Flachrohr bestehen.

Die nebeneinanderliegenden Leiterbahnen schaffen zunächst erst einmal die Möglichkeit der Verwirklichung der denkbaren niedrigsten Bauhöhe im Luftspalt. Diese Anordnung schafft aber weiterhin überhaupt erst

die Voraussetzung zum Bau eines Zirkulators für die Übertragung größerer Leistungen, denn erst dadurch, daß Kreuzungsstellen im Verkopplungsraum gänzlich vermieden sind, kann eine Leiterbahn bzw. ein Strompfad aus einem Flachrohr, ?. B. Rechteckrohr, ausgebildet werden, durch das ein Kühlmittel zwecks Verhinderung unzulässiger Erwärmung der betreffenden Teile hindurchfließen kann.

Gleichzeitig wird eine größere Spannungsfestigkeit der Gesamtanordnung erreichbar, denn die bei größeren Leistungen auch vielfach verwendeten höheren Spannungen erfordern größere Abstände der Leiterbahnen bzw. Strompfade gegeneinander. Diese größeren Abstände sind durch die Vermeidung der Kreuzungsstellen und daher nebeneinanderliegenden Leiterbahnen bzw. Strompfade leichter und überhaupt verwirklichbar, ohne die charakteristischen Kennlinien des Zirkulators hinsichtlich Durchlaßdämpfung, Breitbandigkeit, Vor-Rückverhältnis der Dämpfung u.a. zu verschlechtern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit drei Leiterbahnen in Form von Streckenzügen,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispie! mit drei Leiterbahnen in Form von Bögen, bei denen die einzelnen Leiterbahnen noch in Strompfade aufgeteilt sind,

Fig. 3 charakteristische Kennlinien des Zirkulators nach der Erfindung.

Wie in der Beschreibungseinleitung schon genannt, geht die Erfindung von einem Gehäuse aus. das im bekannten Stand der Technik bereits dargestellt ist und hier nicht noch gesondert gezeichnet werden muß. Es sind also z. B. Gehäuse nach Figur 3 der DE-AS 12 82 754 oder der US-PS ii 35 374, Figur 4b, denkbar. Die F i g. 1 entspricht einer Draufsicht auf eine Mikrowellenferritscheibe 1. Auf dieser sind drei Leiterbahnen 2 angeordnet, und zwar an den Anschlüssen und den Abschlüssen um jeweils 120° zueinander versetzt. Die Anschlüsse können direkt unter Verwendung von Klemmen oder Lötverbindungen an einen gemeinsamen Bezugspunkt (gemeinsame Masse) 5 gelegt sein. Es ist aber nicht unbedingt erforderlich, daß

dieser Abschluß mit einem gemeinsamen Bezugspunkt 5 verwirklicht wird, sondern hier kann auch ein gemeinsames reaktives Element den Abschluß bilden. Die Anschlüsse 3 bestehen aus Anpaßnetzwerken, die ihrerseits wieder z. B. an Koaxialstecker geführt werden können und hier nur schematisch mit 4 bezeichnet sind. Senkrecht zu den größten Ausdehnungen der Leiterbahnen 2 steht das Magnetfeld, wie bu 7 angedeutet

Gegenüber den bisher bekannten Ausführungen besteht der Vorteil, daß Kopplungspunkte der Leiterbahnen 2 vermieden sind und daß diese einen gegenseitigen Abstand 6 aufweisen, der je nach geforderter Spannungsfestigkeit ausgebildet wird. Der Vorteil der Anordnung besteht in einer sehr geringen Bauhöhe innerhalb des oben in der Beschreibungseinleitung genannten Luftspaltes. Dadurch können u. a. auch die Streuinduktivitäten erheblich herabgesetzt werden. Das bei 7 bezeichnete Magnetfeld ist das statische Magnetfeld. Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Leiterbahnen 2 können aus zugeschnittenen Blechstreifen bestehen oder auch in Form stehengebliebener Kupferschichten auf Isolierplatten durch Ätztechnik verwirklicht werden. Die durch einen in einer Leiterbahn 2 fließenden hochfrequenten Wechselstrom erzeugte Wechselinduktion in den Mikrowellenferritscheiben 1, denn es liegt noch eine weitere Scheibe t auf den Leiterbahnen 2, wird durch den Einfluß des statischen Magnetfeldes winkelmäßig derart gedreht, daß nur eine Kopplung zu einer der beiden anderen Leiterbahnen 2 entsteht
F i g. 2 zeigt eine der F i g. 1 entsprechenden Ansicht

ic nur sind hier die Leiterbahnen 2 aufgeteilt in jeweils zwei Strompfade 8. Diese Strompfade Js sind auch nicht als Streckenzug ausgeführt, sondern bogenförmig. Im übrigen gilt das, was in Verbindung mit F i g. 1 ausgeführt ist

F i g. 3 zeigt charakteristische Kennlinien des Zirkulators nach der Erfindung. Zum Beispiel ist hier die Dampfung über der Frequenz aufgetragen. Die Kennlinie 9 zeigt die Dämpfung in der Rückwärtsrichtung und die Kennlinie 10 die Verluste in der

2D Vorwärtsrichtung, also die Durchlaßdämpfung, die sich hier praktisch zwischen dem Wert 11 bei z. B. 120 MHz und dein Wert 12 bei z. B. 140 MHz nicht ändert.

Hieizu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zirkulator, insbesondere Breitbandzirkulator, für den Frequenzbereich von 10 bis 1000 MHz₁ in konzentrierter Bauweise mit drei jeweils zweipoligen, um 120° in einer Ebene versetzt zueinander angeordneten Anschlüssen, von denen aus die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen über drei zugeordnete, in einer gemeinsamen Ebene liegende Leiterbahnen in einen gemeinsamen ferriterfüllten Verkopplungsraum hereingeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Leiterbahnen (2) unter Vermeidung von Kreuzungsstellen mit anderen Leiterbahnen jeweils bogenförmig am Verzweigungspunkt des Zirkulators vorbeigeführt sind und mit Abstand (6) parallel zu der in den Verkopplungsraum hineinführenden Leiterbahn eines benachbarten Anschlusses wieder aus dem Verkopplungsraum herausgeführt sind.

2 Zirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterbahn in zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Strompfade aufgeteilt ist.

3. Zirkulator nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leiterbahn bzw. jeder Strompfad aus einem von einem Kühlmittel durchflossenen Flachrohr besteht.