DE2818854A1 - Integrated microwave circulator with unwanted resonance suppressed - uses flat spring contacts on lower yoke part extending to base of casing and circuit board - Google Patents

Integrated microwave circulator with unwanted resonance suppressed - uses flat spring contacts on lower yoke part extending to base of casing and circuit board

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DE2818854A1 DE19782818854 DE2818854A DE2818854A1 DE 2818854 A1 DE2818854 A1 DE 2818854A1 DE 19782818854 DE19782818854 DE 19782818854 DE 2818854 A DE2818854 A DE 2818854A DE 2818854 A1 DE2818854 A1 DE 2818854A1
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38Circulators
    • H01P1/383Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/387Strip line circulators

Abstract

The integrated microwave circulator consists of a pot-shaped housing (8) with a two-part yoke (6') holding the dielectric board (1) that has the circuitry (7) on its upper face. The lower part (6'a) of the yoke has the same dimensions as the dielectric board and is located beneath this board. A spring contact sheet (9) is located between the underside of the board and the lower part of the yoke. A second spring contact plate (10) is located between the lower part of the yoke and the bottom (8') of the casing. An extra spring contact sheet may be situated between yoke and casing. The lower part of the yoke has a blind hole to hold the lower pole shoe (31).

Description

Zirkulator mit in MIC-Technik ausgebildeten Anschluß-Circulator with connector designed in MIC technology

armen Die Erfindung betrifft einen Zirkulator mit in MIC-Technik (Microwave Integrated Circuit) ausgebildeten, zu einer Leitungsverzweigung zusammengeführten Anschlußarmen, bei dem am Ort der Verzweigung ein Bereich gyromagnetischen Materials vorhanden ist, der unbrdem Einfluß eines von einem Permanentmagneten erzeugten magnetischen Gleichfeldes steht und der von einer Platte aus dielektrischem Material umgeben ist, auf deren einer Seite die Anschlußarme in Verbindung mit der Leiterverzweigung und auf deren anderer Seite eine durchgehende Metallisierung vorgesehen ist, und bei dem weiterhin der Permanentmagnet auf der die Anschlußarme bzw. die Leiterverzweigung tragenden Seite der dielektrischen Platte angeordnet und das magnetische Gleichfeld über ein Magnetjoch zurückgeschlossen ist.poor The invention relates to a circulator with MIC technology (Microwave Integrated Circuit) trained, merged into a line branch Connecting arms in which an area of gyromagnetic material at the point of branching is present, the constant influence of a magnetic generated by a permanent magnet Constant field and surrounded by a plate made of dielectric material is, on one side of which the connecting arms in connection with the ladder branch and on the other side of which a continuous metallization is provided, and in which the permanent magnet continues to be attached to the connecting arms or the conductor branch arranged bearing side of the dielectric plate and the magnetic constant field is closed back via a magnetic yoke.

Zirkulatoren der vorbezeichneten Art sind beispielsweise durch die deutsche Offenlegungsschrift 22 53 122 bekannt geworden. Es ist dort im einzelnen die Wirkungsweise eines solchen Zirkulators beschrieben. Zum Einsatz in Geräten der elektrischen Nachrichtentechnik ist es bekanntlich erforderlich, den Zirkulator in einem metallischen Gehäuse unterzubringen, um dadurch störende Beeinflussungen durch Fremdfelder zu vermeiden. Wie sich dabei gezeigt hat, treten - was anhand der Fig. 1 noch erläutert wird - dabei insbesondere bei höheren Frequenzen störende Resonanzerscheinungen auf, durch die die Reproduzierbarkeit des Sbertragungsverhaltens des Zirkulators nicht mehr sichergestellt ist.Circulators of the aforementioned type are for example by the German Offenlegungsschrift 22 53 122 became known. It is there in detail the mode of operation of such a circulator is described. For use in devices In electrical communications engineering, it is well known that the circulator to be accommodated in a metallic housing in order to avoid disturbing influences to be avoided by external fields. As it turned out, kicking - what based on of Fig. 1 will be explained - particularly disturbing at higher frequencies Resonance phenomena through which the reproducibility of the transmission behavior of the circulator is no longer guaranteed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Mikrowellenzirkulators in MIC-Technik anzugeben, bei dem einerseits die Vorteile des in der eingangs genannten Literaturstelle bekannten Zirkulators erhalten bleiben, und andererseits das Auftreten störender Resonanzeffekte unterbunden ist.The invention is based on the object of constructing a microwave circulator Specify in MIC technology, on the one hand, the advantages of the above-mentioned Literature known circulator are retained, and on the other hand the occurrence disturbing resonance effects is prevented.

Ausgehend von dem einleitend angegebenen Zirkulator wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Unterteil des Joches die gleichen Abmessungen wie die aus dielektrischem Material bestehende Platte hat und zwischen Unterseite der Platte und Unterteil des Joches sowie Unterteil des Joches und Gehäuseboden je ein federndes Kontaktblech eingelegt ist.This task is based on the circulator mentioned in the introduction solved according to the invention in that the lower part of the yoke has the same dimensions like the plate made of dielectric material has and between bottom the plate and lower part of the yoke as well as the lower part of the yoke and case back a resilient contact plate is inserted in each case.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.Further advantageous refinements are specified in the subclaims.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 den Aufbau eines Zirkulators gemäß der DOS 22 53 122 Fig. 2 die Ausgestaltung des Magnetäoches bei einem Zirkulator nach Fig. 1 Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Magnetjoches bei einem Zirkulator nach Fig. 3.In the drawing, FIG. 1 shows the structure of a circulator according to FIG the DOS 22 53 122 Fig. 2 shows the design of the magnet hole in a circulator 1, FIG. 3, an embodiment according to the invention, FIG. 4, an embodiment according to the invention Design of the magnetic yoke in a circulator according to FIG. 3.

Wie einleitend bereits erwähnt, ist in Fig. 1 ein in MIC-Technik (Microwave Integrated Circuit-Technik) ausgebildeter Zirkulator dargestellt, dessen Grundkonzept und dessen elektrische Wirkungsweise im wesentlichen bereits in der DOS 22 53 122 beschrieben ist.As already mentioned in the introduction, FIG. 1 shows a MIC technology (Microwave Integrated circuit technology) trained circulator, its basic concept and its electrical mode of operation essentially already in DOS 22 53 122 is described.

Der eigentliche Zirkulator besteht dabei aus einer dielektrischen Platte 1 (Substrat), auf deren Oberseite 7 die in MIC-Technik ausgebildeten Anschlußarme, sowie auch die Leitungsverzweigung angebracht sind. Die Unterseite des Substrats, also die der Seite 7 gegen-Uberliegende Seite ist in bekannter Weise mit einer durchgehenden Metallisierung versehen. Am Ort der Leitungsverzweigung ist ein Bereich 2 gyromagnetischen Materials, der unter dem Einfluß eines magnetischen Gleichfeldes stehen muß. Dieses magnetische Gleichfeld wird von einem Permanentmagneten 4 erzeugt und über Polschuhe 3 und 3' und ein Magnetjoch 6 geschlossen. Der Polschuh 3 liegt dabei entlang der Oberseite 7 des Substrates 1, während der Polschuh 3' entlang der Unterseite des Substrates angebracht ist. In Fig. 1 ist zugleich eine bevorzugte Ausführungsform insofern dargestellt, als zur Temperaturkompensation der Permanentmagnet 4 mit einem aus weichmagnetischem Material bestehenden Ring 5 umgeben ist. Die Wirkungsweise dieser Temperaturkompensation ist ebenfalls aus der vorgenannten Literaturstelle bekannt, geeignete Materialien für den Ring 5 sind unter dem Handelsnamen Thermoflux bekannt geworden.The actual circulator consists of a dielectric Plate 1 (substrate), on the top 7 of which the connecting arms designed in MIC technology, as well as the line branching are attached. The underside of the substrate, so the side opposite the side 7 is in a known manner with a continuous one Metallization provided. At the point of branching there is an area 2 gyromagnetic Material that must be under the influence of a constant magnetic field. This The constant magnetic field is generated by a permanent magnet 4 and via pole pieces 3 and 3 'and a magnetic yoke 6 closed. The pole piece 3 lies along the Top 7 of the substrate 1, while the pole piece 3 'along the bottom of the Substrates is attached. In Fig. 1 is at the same time a preferred one Embodiment shown insofar as the temperature compensation of the permanent magnet 4 is surrounded by a ring 5 made of soft magnetic material. The mode of action this temperature compensation is also from the aforementioned literature reference known, suitable materials for the ring 5 are available under the trade name Thermoflux known.

In Fig. 1 ist ferner zu erkennen, daß der Zirkulator in ein Gehäuse 8 metallischen Materials eingebracht ist. Die Anschlußarme sind aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit nicht im einzelnen gezeichnet. In Fig. 1 ist auch erkennbar, daß das Unterteil des Joches 6 in eine Ausfräsung des Gehäusebodens eingebracht ist, um dadurch den elektrischen Kontakt zwischen der metallisierten Unterseite des Substrates 1 mit dem Gehäuse 8 zu gewährleisten.In Fig. 1 it can also be seen that the circulator is in a housing 8 metallic material is introduced. The connecting arms are for the sake of easier representation not drawn in detail. In Fig. 1 it can also be seen that the lower part of the yoke 6 is introduced into a recess in the bottom of the housing is to thereby establish the electrical contact between the metallized underside of the substrate 1 with the housing 8 to ensure.

Fig. 2 läßt in einer Seiten- und Stirnansicht erkennen, daß dabei das Magnetjoch 6 die Längsabmessung 1 und Breitenabmessung b hat, so daß also die Unterbringung des Joches in der im Gehäuseboden vorgesehenen Ausfräsung gewährleistet ist.Fig. 2 shows in a side and front view that this the yoke 6 has the longitudinal dimension 1 and width dimension b, so that the Accommodation of the yoke in the recess provided in the bottom of the housing is guaranteed is.

Wie der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen gezeigt haben, treten dabei insbesondere bei höheren Betriebsfrequenzen störende Resonanzerscheinungen auf, deren Ursache offenbar durch Streufelder bedingt sind, die wiederum wegen der zwingenlunsymmetrischen Ausgestaltung der Leiteranordnungen in MIC-Technik hervorgerufen werden. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß das Gehäuse 8 mit einem metallischen Deckel abgeschlossen ist, das fUr sich und in Verbindung mit den Zirku- latorteilen den Charakter von Mikrowellenresonatoren annehmen und somit gegebenenfalls wie Resonatoren bei bestimmten Wellentypen hohe Verluste aufweisen kann.As the studies on which the invention is based have shown, occur in the process, disruptive resonance phenomena, particularly at higher operating frequencies on, the cause of which is apparently due to stray fields, which in turn are due to the forced asymmetrical design of the conductor arrangements in MIC technology will. It should be taken into account that the housing 8 with a metallic Cover is closed, which for itself and in connection with the circus latort parts assume the character of microwave resonators and thus possibly like resonators can have high losses with certain wave types.

Die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten lassen sich durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Fig. 3 beheben. In Fig. 3 sind wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet, so daß diesbezüglich die zu Fig. 1 gegebenen Erläuterungen auch für die Ausgestaltung nach Fig. 3 Gültigkeithaben.The above-mentioned difficulties can be solved by an inventive Fix the configuration according to FIG. 3. In Fig. 3 are equivalent elements with the the same reference numerals as in Fig. 2, so that in this regard the to Fig. 1 are also valid for the embodiment according to FIG.

Abweichend von Fig. 1, Jedoch unter Wahrung der Analogie, ist in Fig. 3 das Magnetjoch gewissermaßen in ein Oberteil 6' und ein Unterteil 6'a unterteilt und es ist ferner der Gehäuseboden durch die Bezugsziffer 8' kenntlich gemacht.Deviating from Fig. 1, but maintaining the analogy, in Fig. 3 the magnet yoke is divided, as it were, into an upper part 6 'and a lower part 6'a and the housing bottom is also identified by the reference number 8 '.

In Fig. 4 ist das in Fig. 3 verwendete Magnetjoch wiederum in einer Seiten- und einer Stirnansicht dargestellt.In Fig. 4, the magnetic yoke used in Fig. 3 is again in a Side and a front view shown.

Wie Fig. 3 und 4 erkennen lassen, ist der Gehäuseboden nunmehr als durchgehende ebene Fläche ausgebildet, und es hat das Unterteil 6'a des Magnetjochs 6 die Länge 1' und die Breite b'. Die Abmessungen 1' und b' sind nun so gewählt, daß das Unterteil 6'a des Magnetjochs 6' die gleichen Abmessungen wie die aus dielektrischem Material bestehende Platte 1 (Substrat) hat. Weiterhin ist zwischen die Unterseite der Platte 1 und das Unterteil 6'a des Joches 6 ein erstes federndes Kontaktblech eingebracht, das in der Zeichnung durch die Bezugsziffer 9 kenntlich gemacht ist. Ein weiteres federndes Eontaktblech liegt zwischen dem Unterteil 6'a des Joches 6' und dem Gehäuseboden 8'.As can be seen in FIGS. 3 and 4, the housing bottom is now as formed continuous flat surface, and it has the lower part 6'a of the magnet yoke 6 the length 1 'and the width b'. The dimensions 1 'and b' are now chosen so that that the lower part 6'a of the magnetic yoke 6 'has the same dimensions as the dielectric Material existing plate 1 (substrate) has. Furthermore is between the underside the plate 1 and the lower part 6'a of the yoke 6 a first resilient contact plate introduced, which is indicated by the reference number 9 in the drawing. Another resilient contact plate lies between the lower part 6'a of the yoke 6 'and the housing base 8'.

Wie bereits erwähnt, stellt auch das Magnetjoch 6' gegenüber dem Gehäuse 8 bzw. einen auf dem Gehäuse liegenden Deckel ein Leitersystem dar, über das sich störende elektromagnetische Felder ausbreiten können. Wenn es darauf ankommt, solche Erscheinung zu uzerdrücken, kann zwischen Magnetjoch 6' und Gehäuse 8 ein weitere federndes Blech liegen, das im einzelnen in der Zeichnung nicht mehr dargestellt ist.As already mentioned, the magnet yoke 6 'also faces the housing 8 or a cover lying on the housing represents a conductor system over which can spread disruptive electromagnetic fields. When it comes down to it, such To suppress the appearance, another can be placed between the magnet yoke 6 'and the housing 8 resilient sheet, which is no longer shown in detail in the drawing is.

Zur Unterdrückung unerwünschter Störfelder wird in vorteilhafter Weise der untere Polschuh 3' in einer Sackbohrung untergebracht, die im Unterteil 6'a des Joches 6' vorgesehen ist.To suppress unwanted interference fields is advantageously the lower pole piece 3 'housed in a blind hole, which in the lower part 6'a of the yoke 6 'is provided.

Eine weitere Möglichkeit, die Ausbreitung unerwtinschter Störfelder zu unterdrücken ist darin zu sehen, daß die Dicke des unteren Polschuhes 3' etwa gleich der Dicke des zwischen der dielektrischen Platte 1 und dem Unterteil 6'a des Joches 6' liegenden Kontaktbleches 9 gewählt wird. In diesem Fall kann auf die Einbringung einer Sackbohrung in den Abschnitt 6'a verzichtet werden, und es läßt sich dadurch auch herstellungstechnisch eine einfachere Ausgestaltung des Magnetjoches 6' erreichen.Another possibility for the spread of undesired interference fields to be suppressed can be seen in the fact that the thickness of the lower pole piece 3 'is approximately equal to the thickness of the between the dielectric plate 1 and the lower part 6'a of the yoke 6 'lying contact plate 9 is selected. In this case, the A blind hole can be dispensed with in the section 6'a, and it can be This also results in a simpler design of the magnet yoke in terms of production technology 6 'reach.

4 Patentansprüche 4 Figuren4 claims 4 figures

Claims (4)

Patentansprüche ö Zirkulator mit in MIC-Technik (Microwave Integrated Circuit) ausgebildeten, zu einer Leitungsverzweigung zusammengeführten Anschlußarmen, bei dem am Ort der Verzweigung ein Bereich gyromagnetischen Materials vorhanden ist, der unter dem Einfluß eines von einem Permanentmagneten erzeugten magnetischen Gleichfeldes steht und der von einer Platte aus dielektrischem Material umgeben ist, auf deren einer Seite die Anschlußarme in Verbindung mit der Leiterverzweigung und auf deren anderer Seite eine durchgehende Metallisierung vorgesehen ist, und bei dem weiterhin der Permanentmagnet auf der die Anschlußarme bzw. die Leiterverzweigungtragenden Seite der dielektrischen Platte angeordnet und das magnetische Gleichfeld über ein Magnetjoch zurückgeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Unterteil (6'a) des Joches (6') die gleichen Abmessungen (l',b1) wie die aus dielektrischem Material bestehende Platte (1) hat und zwischen Unterseite der Platte (1) und Unterteil (6'a) des Joches (6') sowie Unterteil (6'a) des Joches (6') und Gehäuseboden (8') Je ein federndes Kontaktblech (9,10) eingelegt ist. Patent claims ö Circulator with MIC technology (Microwave Integrated Circuit) formed connecting arms merged into a line branch, in which an area of gyromagnetic material is present at the point of branching under the influence of a magnetic generated by a permanent magnet Constant field and surrounded by a plate made of dielectric material is, on one side of which the connecting arms in connection with the ladder branch and on the other side of which a continuous metallization is provided, and in which the permanent magnet continues to support the connecting arms or the conductor branches Side of the dielectric plate arranged and the DC magnetic field over a Magnet yoke is closed back, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that the lower part (6'a) of the yoke (6 ') has the same dimensions (l', b1) as those from dielectric material existing plate (1) and between the underside of the plate (1) and lower part (6'a) of the yoke (6 ') and lower part (6'a) of the yoke (6') and Housing base (8 ') each has a resilient contact plate (9, 10) inserted. 2. Zirkulator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein zusätzliches federndes Kontakblech zwischen Magnetjoch (6') und Gehäuse (8) liegt. 2. Circulator according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that an additional resilient contact plate between the magnet yoke (6 ') and Housing (8) lies. 3. Zirkulator nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Unterteil (6'a) des Joches (6') eine Sackbohrung zur Aufnahme des unteren Polschuhes (3') angeordnet ist.3. Circulator according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in the lower part (6'a) of the yoke (6 ') a blind hole for receiving of the lower pole piece (3 ') is arranged. 4. Zirkulator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , daß die Dicke des unteren Polschuhes (3') etwa gleich der Dicke des zwischen Platte (1) und Unterteil (6'a) des Joches (6') liegenden Kontaktbleches (9) ist.4. Circulator according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et that the thickness of the lower pole piece (3 ') is approximately equal to the thickness of the contact plate lying between plate (1) and lower part (6'a) of yoke (6 ') (9) is.
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