DE2253176A1

DE2253176A1 - Zirkulator mit einer dreiarmigen streifenleitungsverzweigung

Info

Publication number: DE2253176A1
Application number: DE19722253176
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Phys Brun; Josef Dr Rer Nat Deutsch; Karl Ludwig Dipl Phys Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1972-10-30
Publication date: 1974-05-09
Also published as: FR2204905A1; NL160683B; AT341583B; GB1450811A; JPS5088957A; FR2204905B1; SE384102B; IN140926B; ATA851073A; AU470868B2; NL160683C; IT999001B; AU6183773A; NL7314638A; YU275473A; DE2253176B2; BE806740A; JPS5230339B2; DE2253176C3

Description

SIEMENS AKTIENGESELI₁SCHAs¹T München, den 3 O. OK1197 Berlin und München Witteisbacherplatz 2

vpA 72/6721

Zirkulator mit einer dreiarmigen Streifenleitungsverzweigung

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

VPA 9/647/3001 409819/0517 -5-

Claims

Patentansprüche

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, 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 9/647/3001

409819/0 517

Leerseite