DE2908255A1 - Zirkulator mit lokalisierten elementen und einer einstellbaren banderweiterungsschaltung - Google Patents

Description

LIGNES TELEGRAFHIQUES ET TELEPHONIQUES 89» Rue de la Faisander!e
75016 Paris / Frankreich

Unser Zeichen; L 1097

Zirkulator mit lokalisierten Elementen und einer einstellbaren Banderweiterungsschaltung

Die Erfindung betrifft einen Zirkulator mit lokalisierten Konstanten, insbesondere einen Zirkulator· mit lokalisierten Konstanten, der im Frequenzbereich der Meterwellen, Decimeterwellen und Zentimeterwellen arbeitet.

In der FR-PS 2 185 896 ist ein Breitbandzxrkulator beschrieben, der dort in Fig. 1 dargestellt ist und eine

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innere Abschirmung 11 enthält, die zwei Ferritscheiben umgibt, welche auf beiden Seiten der Leiterschaltung angeordnet sind, die das nicht reziproke Ausbreitungsmilieu bildet. Die Banderweiterung wird dadurch erhalten, daß die Abschirmung 11, die eine Kapazität C gegenüber dem nicht reziproken Ausbreitungsmilieu aufweist, mit drei Induktivitäten L¹ verbunden wird, deren eines Ende mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, wie dies in Fig. 1b dieser Druckschrift gezeigt ist. Fig. 1c der Druckschrift zeigt die Verwirklichung der Leiterschaltung 15 in Form einer gedruckten Schaltung. In dieser Schaltung ist der mittlere Leiter 16, der in Berührung mit der Abschirmung 11 ist, mit drei Leitern 17 verbunden, die die Induktivitäten L¹ bilden und jeweils mit einer Lasche 18 enden, die den Kontakt mit dem Gehäuse 12 gewährleistet. Die zwischen den Ferritscheiben 10 liegende Leiterschaltung ist mit den Anschlüssen des Zirkulators verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zirkulator mit lokalisierten Konstanten zu schaffen, der mit einer Banderweiterungsvorrichtung versehen ist, die kontinuierlich abgestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Zirkulator mit lokalisierten Konstanten gelöst, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Durchlaßband-Erweiterungsschaltung vorgesehen ist, die aus einem Abschnitt einer Ausbreitungsleitung in Reihe mit einem Kondensator gebildet ist, und daß die charakteristische Impedanz dieser Leitung und die Kapazität des Kondensators unabhängig voneinander kontinuierlich einstellbar sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Abschnitt der Ausbreitungsleitung mit einstellbarer charakteristischer Impedanz und vom Mikrobandtyp aus einem ersten Leiter und

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einer Masseebene gebildet, die durch den Metalldeckel des Gehäuses gegenüber dem Leiter gebildet ist, und zwar gegenüber einer Luftschicht, deren Dicke mittels eines Gewindes am Gehäuse, das mit dem Gewinde des Deckels in Eingriff ist, kontinuierlich einstellbar ist. In gleicher Weise wird die Kapazität des Kondensators durch Verschiebung eines mit Gewinde versehenen Kerns, der in das Gewinde des Deckels eingeschraubt ist, eingestellt.

Der erfindungsgemäße Zirkulator weist den Vorteil auf, daß er eine Einstellung des Durchlaßbandes ermöglicht und während der Montage an die nominellen Werte'angepaßt werden kann. Der Deckel und der Eintauchkern auf dem Potential des Gehäuses sind nämlich von außen durch eine Öffnung in einem Bodenstück zugänglich', das für Abstimmarbeiten verwendet wird, und können verschoben werden, ohne den Betrieb des Zirkulators auf einer Hochstfrequenz-Meßbank zu unterbrechen. Nach der Abstimmung der elektrischen Charakteristika können die einstellbaren Teile in der gewählten Stellung mit einem elektrisch leitfähigen Kleber festgelegt werden.

Der erfindungsgemäße Zirkulator enthält weniger Teile und erlaubt eine stärkere Unsymmetrie als bekannte Zirkulatoren. Insbesondere sind ein einziger Abschnitt einer Mikrobandleitung und eine einzige Ferritscheibe ausreichend. Der erfindungsgemäße Zirkulator kann daher kostengünstiger hergestellt werden als die bekannten Zirkulatoren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Äusführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

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Fig. 1a eine Schnittansicht des bekannten Zirkulators;

Fig. 1b eine Ersatzschaltung der bekannten Durchlaßband-Erweiterungsvorrichtung des Zirkulators;

Fig. 1c eine Draufsicht eines Teils der bekannten Durchlaßband-Erweiterungsvorrichtung des Zirkulators;

Fig. 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Zirkulators;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Banderweiterungsvorrichtung;

Fig. 4 einen schmalen Leiter des Mikrobandleitungsabschnittes, der in der Banderweiterungsvorrichtung vorgesehen ist;

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Zirkulators; und

Fig. 6 die Entkopplungskurve und die Kurve der Einfügungsverluste des erfindungsgemäßen Zirkulators,

Fig. 1a, 1b und 1c wurden bereits eingangs erläutert.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Zirkulators entlang der Symmetrieebene eines Koaxialanschlusses 1. Der Koaxialanschluß 1 ist an einem Metallgehäuse 12 befestigt, das einen zylindrischen Innenraum mit der Achse XY und einen Deckel 27 in Form einer Scheibe und mit derselben Achse aufweist. Der Innenleiter des Koaxialanschlusses 1 ist an das erste Ende einer Leitung 5 angeschlossen, die durch

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Metallisierung auf eine Ferritscheibe 21 aufgebracht ist. Die unter 120 zum Anschluß 1 angeordneten Anschlüsse 2 und 3 sind in gleicher Weise mit den ersten Enden von zwei weiteren Leitungen verbunden, die gegeneinander um 120 verdreht sind. Die drei verschachtelten Leitungen sind in Berührung mit einem ebenen Leiter 22, der an der mit 23 bezeichneten Stelle in Fig. 2 ersichtlich ist. Der metallische Leiter 22 wird in dem Metallgehäuse 12 durch einen isolierenden Zylinder 25 in seiner Stellung gehalten. Der untere Teil des Leiters 22 ist -in Berührung mit der vollständig metallisierten Seite 38 einer gedruckten Schaltung 26, deren zweite Seite, die unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden wird, einen Leiter 40 trägt. Der Metalldeckel 27 weist ein Gewinde 28, das mit einem Gewinde am Gehäuse 12 in Eingriff ist, und einen sich diametral auf seiner Außenseite erstreckenden Schlitz 24 auf; er nähert sich der gedruckten Schaltung 26 bzw. entfernt sich von dieser, wenn er mittels eines Schraubenziehers gedreht wird, der an dem Schlitz 24 angreift. Eine mit Gewinde versehene Bohrung 29 mit der Achse XY nimmt ferner einen Eintauchkern 30 auf, der mit einem dem Gewinde 29 entsprechenden Gewinde versehen ist, so daß er durch Drehung mittels eines in einem Schlitz 31 angreifenden Schraubenziehers entlang der XY-Achse verschoben werden kann. Der Eintauchkern 30 weist einen zylindrischen Teil 32 auf, der in eine metallisierte Höhlung 33 des Leiters 40 eingreift. Der scheibenförmige Deckel 27 und der Eintauchkern 30 werden in ihrer Stellung, die der optimalen Einstellung entspricht, mittels eines elektrisch leitenden Klebers fixiert. Ein magnetisches Dauerfeld, das rechtwinklig zur Ferritscheibe 21 ist, wird mittels eines Magneten erzeugt, der aus magnetisierten Scheiben 34 und 35 und einem Bodenstück 36 aus Eisen gebildet wird.

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Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Schaltung zur Erweiterung des Durchlaßbandes des erfindüngsgemäßen Zirkulators. Diese Schaltung enthält den Leiter 40, den Metalldeckel 27 und den Eintauchkern 30. Der Leiter 40, der durch einen Kranz 39 begrenzt wird, ist aus einer Spirale mit einigen Windungen gebildet, die auf einem isolierenden Substrat 37 aufgebracht sind. Der Kranz 39 ist durch drei innerlich metallisierte Bohrungen 41, die unter 120 zueinander angeordnet sind, mit der Metallisierung verbunden. Der Leiter 40 und der Metalldeckel 27 bilden einen Abschnitt einer Mikroband-Ausbreitungsleitung mit Luftdielektrikum. Die charakteristische Impedanz dieses Abschnittes der Ausbreitungsleitung ist in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Spirale 40 und dem Metalldeckel einstellbar. Ein erstes Ende des Leitungsabschnittes ist mittels des Kranzes 39, der drei metallisierten Bohrungen 41 und der Metallisierung 38 mit dem ebenen Leiter 22 verbunden, der als gemeinsame Rückführung für die drei verschachtelten Leitungen dient, die durch Metallisierung auf der Ferritscheibe 21 verwirklicht sind; das zweite Ende des Mikrobandleitungsabschnittes ist durch eine metallisierte öffnung 33, die mit dem mittleren Ende der Spirale 40 verbunden ist, mit dem einstellbaren Kondensator verbunden.

Fig. 5 zeigt die Ersatzschaltung des Zirkulators. Der Mikrobandleitungsabschnitt, der aus der Spirale 40 und dem Metalldeckel 27 gebildet ist, ist mit 42 bezeichnet. Der einstellbare Kondensator ist mit 43 bezeichnet. Die Metallisierung 38 und die Metallscheibe 22 bilden gemeinsam eine Verbindung 44, die den gegenseitigen Induktivitäten 45 gemeinsam ist, durch die die nicht reziproke Ausbreitung stattfinden kann. Die Induktivitäten 46 stellen ein parasitäres Glied dar, das die reziproke Ausbreitung

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zwischen Anschlüssen 1,2 und 3 des Zirkulators ermöglicht.

Eine konkrete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zirkulators arbeitet auf einer Frequenz zwischen 1,2 und 1,7 GHz, weist einen Einfügungsverlust von weniger als 0,4 dB und eine Entkopplung von mehr als 20 dB auf, wie aus Fig. 6 hervorgeht; dies wird erreicht mittels:

einer Scheibe aus Granat mit einem Durchmesser von 16 mm und einer Dicke von 1,7 mm, auf der drei verschachtelte Leitungen aufmetallisiert sind, die gegeneinander unter 12O angeordnet sind;

einer gedruckten Schaltung 26 mit einen Durchmesser von 16 mm und einer Dicke 1,2 mm, die auf ihrer einen Seite eine durchgehende Metallisierung 38 und auf der anderen Seite eine Metallisierung aufweist, die aus einem Kranz 39 mit einen Äußendurchmesser von 16 mm und einem Innendurchmesser von 14 mm gebildet ist, und ferner eine Spirale 40 mit zwei Windungen aufweist, die aus einem flachen Leiter mit 1,5 mm Breite gebildet ist, der in seiner Mitte eine Höhlung 33 aufweist, deren Durchmesser 0,5 mm und deren Höhe O,6 mm beträgt;

einem Metalldeckel 27 aus der Legierung AU 4 G und mit einem Außendurchmesser von 18 mm;

mit einem Eintauchkern 30 aus Messing mit einem Außendurchmesser von 3 mm und mit einem darüber angeordneten Zylinder 32, dessen Durchmesser O,4 mm und dessen Höhe •O,8m beträgt.

Fig. 6 zeigt die Entkopplungskurve für die Entkopplung zwischen den Anschlüssen und die Kurve der Einfügungsverluste im Band des vorstehend beschriebenen Zirkulators.

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Claims (5)

Patentanwälte Dipi.-Jng Dipl.-Chem. Dipl.-tng. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19. 8 München 60

1. März 1979

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PATENTANSPRÜCHE

( 1/ Zirkulator mit lokalisierten Konstanten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchlaßband-Erweiterungsschalttung vorgesehen ist, die aus einem Abschnitt einer Ausbreitungsleitung in Reihe mit einem Kondensator gebildet ist, und daß die charakteristische Impedanz der Leitung

• und die Kapazität des Kondensators kontinuierlich unabhängig voneinander einstellbar sind.

2. Zirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Ausbreitungsleitung ein Mikrobandtyp mit Luftdielektrikum ist und daß seine charakteristische Impedanz durch Verschiebung des scheibenförmigen Deckels einstellbar ist, welcher auf seiner Seitenwandung ein Gewinde, das mit einem dazu komplementären Gewinde des

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Gehäuses in Eingriff ist, und auf seiner Außenseite einen Mitnahmeschlitz aufweist.

3. Zirkulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter des Abschnittes der Mikrobandleitung eine Spirale ist, die wenigstens eine vollständige Windung zwischen einem äußeren Kontaktkranz enthält, der mit dem ebenen Leiter und dem in der Mitte des Kranzes angeordneten einstellbaren Kondensator verbunden ist.

4. Zirkulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Kondensator eine Höhlung mit metallisierten Wandungen aufweist, deren Achse dieselbe ist wie diejenige des Innenraumes des Gehäuses, und daß in die Höhlung ein Eintauchkern mit unabhängiger Einstellung eindringt.

5. Zirkulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintauchkern ein Gewinde auf seiner Seitenwandung, das mit einem dazu komplementären Gewinde an dem scheibenförmigen Deckel in Eingriff ist, und einen Mitnahmeschlitz auf seiner Außenseite aufweist.

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