DE904781C

DE904781C - Elektromagnetische Vorrichtung zur Amplitudenmodulation einer einen Wellenleiter durchlaufenden Hochfrequenzschwingung

Info

Publication number: DE904781C
Application number: DEN6228A
Authority: DE
Inventors: Jacques Cayzac
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-10-19
Filing date: 1952-10-17
Publication date: 1954-02-22
Also published as: BE514905A; US2714191A; CH307828A; FR1060804A; GB719517A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrichtung zur Amplitudenmodulation einer einen Wellenleiter durchlaufenden Hochfrequenzschwingung mit einer Frequenz, die oberhalb der eigenen gyromagnetischen Resonanzfrequenz eines in der Vorrichtung angebrachten, im wesentlichen nichtleitenden ferromagnetischen Körpers liegt, der infolge eines modulierenden vormagnetisierenden Feldes eine veränderliche Dämpfung der Hochfrequenzschwingung herbeiführt. Unter Amplitudenmodulation ist im vorliegenden Fall jegliche Amplitudenänderung durch Änderung des vormagnetisierenden Feldes zu verstehen.

Die Erfindung schafft eine besondere Ausbildung einer solchen Vorrichtung, die sich ausgezeichnet zur Verwendung bei Wellenlängen von etwa io cm eignet.

Nach der Erfindung ist der Wellenleiter mit mindestens einem kurzen koaxialen Leiter gekoppelt, dessen Innenleiter eine Sonde innerhalb des Wellenleiters bildet und sich in Richtung des Außenleiters mit einer Schleife um den genannten Körper schließt.

Die Maßnahmen nach der Erfindung ergeben unter anderem den Vorteil, daß die von der Hochfrequenzenergie erzeugte Wärme im Modulator, insbesondere im ferromagnetischen Körper, die Wirksamkeit der Modulation nicht beeinträchtigt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. ι zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Modulationsvorrichtung, bei der die Erfindung Anwendung finden kann; Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer solchen Vorrichtung;

Fig. 3 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild für eine der vorgenannten Vorrichtungen;

Fig. 4 ist eine Einzelansicht eines Ausführungsbeispiels des Modulators nach der Erfindung im ίο Schnitt;

Fig. 5 zeigt in einem anderen Schnitt die Vorrichtung nach Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 4.

In den Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. ι speist der Generator i, der Ultrahochfrequenzschwingungen erzeugt, den Mittelzweig 2 eines T-förmigen Wellenleiters, der weiter die Zweige 3 und 4 besitzt. In. diesen Zweigen 3 und 4 sind Modulatoren 5 und 6 untergebracht, die gegenphasig gesteuert werden, wobei der eine Zweig 3> in einer angepaßten Belastung 7, der andere Zweig 4 in einer Sendeantenne 8 endet. Die Modulation hat zur Folge, daß die Kreisgüte der von den Modulatoren 5 und 6 gebildeten Hofalrautnresonatoren und somit die Impedanz der Zweige 3 und 4 sich ändert. In dieser Weise wird ein veränderlicher Teil der (Energie in dem Zweig 3 bzw. 4 reflektiert, während der andere Teil von der reellen Komponente der Impedanz 7 bzw. 8 aufgenommen wird. Trotz dieser veränderlichen Reflektionskoeffizienten ist erfahrungsgemäß das Zusammenwirken der von den Zweigen 3 und 4) gebildeten veränderlichen Impedanzen derart, daß der Zweig 2 von einer praktisch konstanten, angepaßten Impedanz belastet wird (diese Impedanz ist nämlich so eingestellt, daß sie der Fortpflanzung der laufenden Welle des- Generators 1 genau entspricht), so daß eine Frequenz- oder Phasenverschiebung dieser Welle praktisch in Wegfall kommt.

Gemäß F'ig. 2 wird das Ende des einen Zweiges 9 des T vom dem Ultrahochfrequenzen erzeugenden Generator 1 gespeist. Der Modulator 51 ist mit dem anderen Zweig 10 gekoppelt, der in der Antenne 8 endet; der Modulator 6 ist mit dem Mittelzweig 11 des genannten T gekoppelt. Der Modulator 51 erzeugt eine veränderliche Impedanz im Wellenleiter 9, 10, der den Generator 1 mit der Antenne Si verbindet. Wenn der Modulator 6 fehlen sollte, würden infolgedessen Frequenz- oder Phasenänderungen der ausgesandten Welle hervorgerufen werden. Der Modulator 6, dessen Modulationsstrom um 180P in bezug auf denjenigen des Modulators 51 in der Phase verschoben ist, führt jedoch für den Generator ι das Komplement dieser veränderlichen Impedanz ein und gleicht somit die Änderungen der Belastungsimpedanz des Generators 1 und somit seiner Frequenz aus. Die Anpassung kann dabei mittels eines Kolbens 12 eingestellt werden.

Die beiden Schaltungen sind elektrisch gleichwertig, wie aus dem Ersatzschaltbild nach Fig. 3 hervorgeht, wo die Modulatoren 5 und 6 durch die Impedanzen 5 und 6 dargestellt werden, die sich beim Modulationsvorgang gegensinnig ändern.

Der eigentliche Modulator ist in Fig. 4 dargestellt. In der Zeichnung ist der Wellenleiter 131, 14, dessen Schnitt rechteckig gedacht ist, an der kurzen Seite mit einer z. B, runden öffnung versehen, in die ein Kanal 19, z. B. in Form eines Zylinders, mündet. Ein hohler Kolben 201, der im genannten Kanal verschiebbar ist, bildet die Umhüllung eines koaxialen Leiters, dessen Innenleiter 18, durch das Dielektrikum 15· isoliert, sich weiter hinein bis über die Ebene der Leiterwand hinaus erstreckt und innerhalb des Wellenleiters 13, 14 eine verstellbare Sonde bildet. An dem von dem Wellenleiter 131,141 abgewandten Ende des koaxialen Leiters ist der Leiter 18 schleifenförmig gekrümmt und an der Wand des Kolbens 20 festgelötet, so daß er eine Windung bildet, in die ein mit Schraubengewinde versehener Stab 16 aus ferromagnetischem Stoff gesteckt wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in Vorderansicht bzw. Draufsicht die Einzelheiten dieses Teiles der Modulationsvorrichtung. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, ist der Stab 16 in einem Isolierring 211 befestigt und mit einer Modulationswicklung 22 versehen.

Weiter findet außerdem dauernde Vormagnetisierung des Stabes· 16 mittels eines Dauermagneten 17 statt, um auf eine möglichst geringe Modulationsverzerrung einzustellen. Bei den beschriebenen Anordnungen sind die Längsabmessungen und die Lage des koaxialen Leiters 18-20 sowie die Eindringtiefe der Sonde 18 in den Leiter 13, 14 experimentell bestimmt worden entsprechend der Frequenz der auszusendenden Schwingungen. Ähnliches gilt für das Anordnen des Modulators 51 auf dem Leiterteil ία in Fig. 2 sowie des Modulators 6 und des Kolbens 12 auf dem Leiterteil 11.

Die Bemessung ist derart, daß die erhaltene Modulation möglichst tief und linear ist, wobei Frequenzabweichungen im wesentlichen unterdrückt sind.

Erfahrungsgemäß hat es sich gezeigt, daß, wenn dieses. Ergebnis erreicht ist, die Fortpflanzung in der Nähe des Generators· im wesentlichen reflektionsfrei ist.

In dieser Beziehung ist festgestellt worden, daß es vorteilhaft ist, die folgenden Werte innezuhalten: für den Abstand χ in Fig. 2 einen Wert von der Ordnung von A/8 bis 3JI/8 (der erste Wert ist günstiger) und für den Abstand y einen Wert zwischen ι und 1,5/1/8.

Will man überdies den Energieverlust im Modulator 6 in Fig. 2 beschranken, ,so soll man den Abstand y um λ/4 erhöhen oder im allgemeinen um η λ/4, wobei η eine ganze Zahl darstellt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene iao Modulatorart beschränkt. Es braucht z. B. der Schnitt des das- Modulationsorgan bildenden koaxialen Leiters nicht unbedingt rund zu sein; unter Umständen kann ein rechteckiger Querschnitt vorteilhaft sein, wobei dann der Innenleiter aus einem Band besteht, dessen Endschleife den Stab

aus ferromagnetischem Material über einen größeren Abstand umschließt; weiter sind die Gestalt, die Beschaffenheit, kurz gesagt die Ausbildungsart und die Verbindungsart der verschiedenen Teile (insbesondere auch des Kolbens 20 in Fig. 4), für das Wesen der Erfindung unwesentlich. Ferner kann man gegebenenfalls einen geeigneten Impedanztransformator an dem Eingang und/oder an dem Ausgang des ganzen Modulatorsystems verwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Elektromagnetische Vorrichtung zur Amplitudenmodulation einer einen Wellenleiter durchlaufenden Hochfrequenzschwingung von einer Frequenz oberhalb der eigenen gyromagnetischen Resonanzfrequenz eines in der Vorrichtung angebrachten, im wesentlichen nichtleitenden ferromagnetisehen Körpers-, der infolge eines modulierenden, vormagnetisierenden Feldes eine veränderliche Dämpfung der Hochfrequenzschwingung herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter mit mindestens einem kurzen koaxialen Leiter gekoppelt ist, dessen Innenleiter eine Sonde innerhalb des Wellenleiters bildet und sich in Richtung des Außenleiters mit einer Schleife um den genannten Körper schließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxiale Leiter einstellbar in einem Zweigrohr des Wellenleiters angeordnet ist zur Einstellung der Eindringtiefe des Innenleiters in den Wellenleiter.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter T-förmig ist und zwei koaxiale Leiter der vorgenannten Art enthält, deren Impedanzen gegenphasig moduliert werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3;, dadurch gekennzeichnet, daß der eine koaxiale Leiter in einem Seitenzweig, der andere in dem Mittelzweig des T angeordnet ist in Abständen χ bzw. y von dem Schnittpunkt der Achsen des T, wobei χ ungefähr A/S oder 3A/8 und y zwischen 1 und 1,52/8 legt, gegebenenfalls zuzüglich η λ/4, wobei η eine ganze Zahl darstellt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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