DE2253176A1 - Zirkulator mit einer dreiarmigen streifenleitungsverzweigung - Google Patents
Zirkulator mit einer dreiarmigen streifenleitungsverzweigungInfo
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- H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
- H01P1/38—Circulators
- H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators
- H01P1/387—Strip line circulators
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Description
SIEMENS AKTIENGESELI1SCHAs1T München, den 3 O. OK1197
Berlin und München Witteisbacherplatz 2
vpA 72/6721
Die Erfindung betrifft einen Zirkulator mit einer in MIC-Technik
ausgebildeten dreiarmigen Leitungsverzweigung, bei
dem im Bereich der Verzweigung eine unter dem Einfluß eines magnetischen. Gleichfeldes stehende Ferritscheibe' angeordnet
und die Ferritscheibe mit einem dielektrischen-Material umgeben ist.'
Beim Aufbau von Mikrowellenschaltungen haben Zirkulatoren bekanntlich ein breites Anwendungsfeld deshalb gefunden,
weil die an einem Arm eingespeiste Mikrowellenenergie nahezu vollständig an den in Umlaufrichtung des Zirkulators·
folgenden Arm weitergegeben wird, während einer'oder mehrere weitere Anschlußarme gegenüber diesen Anschlußarmen
entkoppelt sind. Eine bekannte spezielle Ausführungsform solcher Zirkulatoren sind die sogenannten Verzweigungs-Zirkulatoren,
bei denen eine dreiarmige Leitungsverzweigung vorgesehen ist. Im Bereich der Verzweigung selbst ist zentrisch
wenigstens eine Ferrit- oder. Granatscheibe angeordnet.
Für die elektrische Wirkungsweise ist es dabei zusätzlich wesentlich, daß der Ferrit einem magnetischen Gleichfeld
unterv/orfen ist,- dessen Stärke ebenso wie die Formgebung
und die Art des Ferrites für den Arbeitsfrequenzbereich des Zirkulators bestimmend sind. Auch wird bei solchen Verzweigungszirkulatoren,
deren Form einem Y oder einem T gleicht, häufig-die verhältnismäßig niedrige Eingangsimpedanz
des Ferrits mit Hilfe von λ/4-Transformationsleitungen
an den Wellenwiderstand der Anschlußleitungen angepaßt. Wegen der in der Praxis zwingend auftretenden magnetischen,
elektrischen und mechanischen Toleranzen ist der Eingangswiderstand des Zirkulators am Ferritelement Abweichungen
VPA 9/647/3001 Hka/Bri
4098 19/0517
vom Sollwert unterworfen. Insbesondere beim Aufbau in
MIC-Technik (Integrierte Mikrowellenschaltung) ist es
nicht möglich, solche Abweichungen zu kompensieren. Um eine hinreichend gute Anpassung und eine ausreichende Entkopplung
der einzelnen AnschluSarme des Zirkulators zu erreichen, wäre es nämlich erforderlich, eine Änderung des WeI-lenwiderstandes
der Anschlußleitungen, bzw. Transformationsleitungen, vorzunehmen, um die Wirkung der Abweichungen
vom Sollwert-Eingangswiderstand wieder auszugleichen. Eine Änderung des Wellenwiderstandes bedingt aber
eine Änderung der Leiterbreite, bei Verwendung von λ/4-Transformationsleitungen
ist darüber hinaus sogar eine Änderung von deren Länge nötig. Die Verringerung von Leiterbreiten
bzw. Leiterlängen ist bei Anschlußleitungen in MIC-Technik jedoch verhältnismäßig umständlich und aufwendig
und darüber hinaus nur ungenau möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schwierigkeiten
nach Möglichkeit abzuhelfen und den Aufbau von in MIC-Technik realisierten Zirkulatoren anzugeben, der einen
nachträglichen Abgleich der Anschlußleitungen bzw. Transformationsleitungen ermöglicht.
Bei den einleitend erwähnten Zirkulatoren wird erfindungsgemäß diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die einzelnen
Anschlußleitungen der Leitungsverzweigung zwei einseitig
leerlaufende Leitungen etwa im Abstand λ/8 angeschaltet sind, derart, daß auch der Abstand der ersten leerlaufenden
Leitung von der Leitungsverzweigung etwa λ/8 beträgt; hierbei bedeutet λ die mittlere Wellenlänge des Betriebsbereiches.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen in der Zeichnung:
Pig.1 schematisch den Aufbau eines Zirku-VPA
9/647/3001 409819/0517 -3-
lators im Querschnittj
Pig.2 eine Draufsicht der in Pig.1 gezeigten Anordnung ohne λ/4 Transformationsleitungen;
Pig.3 eine Draufsicht der in Pig.1 gezeigten Anordnung
mit λ/4-Transformationsleitungen.
In der Darstellung nach Pig.1 ist mit -1 ein Keramiksubstrat
bezeichnet, auf das die einzelnen Anschlußleitungen nach bekannten Techniken aufgebracht sind. Die Leiterverzweigung
ist eine Ferrit- bzw. Granatscheibe 2, die auf
der Ober- und Unterseite mit einer gut leitenden Metallschicht
versehen ist. Diese kann zwischen den versilberten Eisenpolschuhen 3 eines Dauermagnetsystems angeordnet
sein. In diesem Pail gilt der.Polschuh als Leitungsverzweigung.
Die Draufsicht nach Pig.2 läßt wiederum den Polschuh 3 erkennen, und die drei als Y-Yerzweigung angeordneten Anschlußleitungen 4· Zum Ausgleich der erwähnten
Pertigungstoleranzen sind nun"an jede der Anschlußleitungen
4 Stichleitungen 6 angeschaltet, für die auch der
Ausdruck stub verwendet wird. Diese Stichleitungen stellen kurze, einseitig leerlaufende Leitungen dar, und es ist
insbesondere vorteilhaft, sie als hochohmige Leitungen
auszubilden, d.h. also ihre Leiterbreite im Verhältnis zur Leiterbreite■der Anschlußleitungen 4 so gering zu wählen,
daß ihr Wellenwiderstand merklich größer (beispielsweise um den Paktor 2) ist als der der Anschlußleitungen.
Diese Stichleitungen sind vorzugsweise λ/8 lang oder kürzer. Die leerlaufenden Leitungen 6 haben untereinander -.
etwa einen Abstand von λ/δ, wobei λ diejenige Wellenlänge bedeutet, die zur Mittenfrequenz des für den Zirkulator
vorgesehenen Arbeitsfrequenzbereiches gehört. Der Abstand der ersten Leitung von der Leitungsverzweigung beträgt
dabei ebenfalls etwa λ/8.
VPA 9/647/3001 - 4 -
-409819/0517
Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß auch für
das in Fig.3 gezeigte Ausführungsbeispiel, bei dem wirkungsgleiche
Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Pig.2 bezeichnet sind. Beim Ausführungsbeispiel der
Fig.3 sind lediglich zwischen die Anschlußleitungen 4 und
die Leitungsverzv/eigung noch λ/4-Transformationsleitungen
geschaltet, mit deren Hilfe - wie bereits erwähnt - der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen 4 an den Eingangswiderstand
des Ferritelements angepaßt wird. Dabei sind die leerlaufenden Leitungen 6 unmittelbar an die Transformationsleitungen
5 angeschaltet, und zwar wiederum in der Weise, daß der Abstand der ersten Leitung von der Leiterverzweigung
etwa λ/8 und der Abstand der zweiten leerlaufenden Leitung etwa λ/4 beträgt, so daß also die leerlaufenden
Leitungen 6 etwa in der Mitte und am Ende der Transformationsleitungen 5 liegen.
Durch eine Verkürzung der leerlaufenden Leitungen 6 ist es bei einem verhältnismäßig geringen Aufwand und geringen
Kosten möglich, die bei der Herstellung auftretenden Toleranzen auszugleichen und somit gute Werte für die Anpassung
und Entkopplung zu erzielen, da eine Längenänderung der Stichleitungen 6 mit geringeren Schwierigkeiten möglich
ist als ein Abgleich der Anschlußleitungen 4 bzw. der Transformationsleitungen 5. Es bewirkt nämlich eine Verkürzung
der ersten Stichleitung - also der der Leitungsverzweigung zugewandten Leitung 6 - eine Erhöhung des
Wellenwiderstandes der Transformationsleitung 5» während eine Verkürzung der am Ende der Transformationsleitung
liegenden Stichleitung 6 wie eine Verkürzung der Transformationsleitung 5 wirkt, so daß es also ohne weiteres möglich
ist, die Länge und den Wellenwiderstand der Transformationsleitung in geeigneter Weise einzustellen.
4 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
VPA 9/647/3001 409819/0517 -5-
Claims (4)
- PatentansprücheZirkulator mit einer in MIC-Technik ausgebildeten dreiarmigen Leitungsverzweigung, bei dem im Bereich der Verzweigung eine unter dem Einfluß eines magnetischen . Gleichfeldes stehende Ferritscheibe angeordnet und die Ferritscheibe mit einem dielektrischen Material umgeben - ist, dadurc'h gekennzeichnet, daß an die einzelnen Anschlußleitungen (4) der Leitungsverzweigung zwei einseitig leerlaufende Leitungen (stubs 6) etwa im Abstand λ/8 angeschaltet sind, derart, daß auch der Abstand der ersten leerlaufenden Leitung von der Leitungsverzweigung etwa λ/8 beträgt; hierbei bedeutet λ die mittlere Wellenlänge des Betriebsbereiches.
- 2. Zirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Anschlußleitung^n (4) und der Leitungsverzweigung λ/4-l'ransformationsleitungen (5) liegen, an denen wiederum die leerlaufenden Leitungen (stubs 6) liegen.
- 3. Zirkulator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die leerlaufenden Leitungsabschnitte (6) derart ausgebildet sind, daß ihr Wellenwiderstand merklich größer als der Wellenwiderstand der Anschlußleitungen·(4) ist.
- 4. Zirkulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der leerlaufenden Leitungen (6) kleiner oder · gleich λ/8 ist. ■ ·VPA 9/647/3001409819/0 517Leerseite
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