DE973104C

DE973104C - Einrichtung zur automatischen Stabilisierung der Polarisationsebene von Hohlrohrwellen, insbesondere in runden Hohlleitern

Info

Publication number: DE973104C
Application number: DEI6861A
Authority: DE
Inventors: Ladislas Goldstein; John F Heney
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1952-02-05
Filing date: 1953-02-01
Publication date: 1959-12-03
Also published as: GB731734A; BE517412A; CH328618A; FR65027E

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 3. DEZEMBER 1959

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE 1401 INTERNAT. KLASSE H 03b

I686iVIIIa/2ia*

Ladislas Goldstein, Urbana, 111., Murray A. Lampert, New York, N. Y.,

und John F. Heney, Clifton, N.J. (V.St.A.)

sind als Erfinder genannt worden

International Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Einrichtung zur automatischen Stabilisierung

der Polarisationsebene von Hohlrohrwellen,

insbesondere in runden Hohlleitern

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 1. Februar 1953 an

Patentanmeldung bekanntgemacht am 30. Dezember 1954

Patenterteilung bekanntgemacht am 19. November 1959

Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 5. Februar 1952 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur automatischen Stabilisierung der Polarisationsrichtung von Hohlrohrwellen.

Bekanntlich wird eine linear polarisierte Lichtwelle, welche durch ein transparentes Medium geht, das unter dem Einfluß eines stark magnetischen Feldes in Fortpflanzungsrichtung des Lichtes steht, in ihrer Polarisationsebene gedreht. Der Drehwinkel ist dabei proportional der Länge des Mediums, durch welches die Wellen hindurchgehen, und der Intensität des magnetischen Feldes. Diese Erscheinung ist als Faraday-Effekt bekannt.

Es sind auch schon sogenannte Gyratoren bekannt, bei denen der Faraday-Effekt auf elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen) angewendet wird. Dabei wirkt ein statisches äußeres Magnet-

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feld auf einen Ferritkörper ein, der von den Mikrowellen durchsetzt wird. Derartige Anordnungen wurden bereits als Schalter, Einwegleitungen und Modulatoren verwendet.
Ferner wurde bereits vorgeschlagen, Mikrowellen auf eine andere, ebenfalls auf dem Faraday-Effekt beruhende Weise zu beeinflussen. Danach dient als Medium, in dem die Mikrowellen in ihrer Polarisationsrichtung verändert werden und das ίο gleichfalls einem äußeren statischen Magnetfeld ausgesetzt ist, ein aus freien Elektronen bestehendes Gas bzw. eine Raumladung oder ein Plasma. Die Polarisationsrichtung der Mikrowellen läßt sich dabei einmal durch eine Veränderung der Intensität des Magnetfeldes und zum anderen durch eine Dichteänderung des Plasmas steuern.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine besonders vorteilhafte Anwendung des Faraday-Effektes im Plasma zur Stabilisierung des Polarisationsvektors von Mikrowellen in einem Hohlleiter. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Fortleitung von H₁₁-WeIIeIi dienenden runden Hohlleiter unmittelbar vor oder nach der magnetooptischen Vorrichtung zwei Antennen in der gleichen Querschnittsebene des Hohlleiters und um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind, die ihrer Lage zur Polarisationsrichtung der Mikrowellen entsprechenden Energieanteile derselben aufnehmen, und daß diese Energieanteile nach getrennter Gleichrichtung verglichen werden und eine daraus resultierende, von der Polarisationsrichtung der Mikrowellen in Polarität und Höhe abhängige Gleichspannung die magnetooptische Vorrichtung derart beeinflußt, daß die Polarisationsrichtung der sie durchlaufenden Mikrowellen auf eine gewünschte Lage automatisch ausgerichtet ist.

An Hand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden:

Fig. ι zeigt den erfindungsgemäßen Polarisationsstabilisator,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. i.

Im Zuge eines runden Hohlleiters 47, der der Fortleitung von H₁₁-WeIlCn dient, liegt eine magnetooptische Anordnung 48. Diese besteht im einzelnen beispielsweise aus einem Kolben, in dem ein gutes Vakuum herrscht. Ein Entladungssystem innerhalb des Kolbens sorgt für die Entstehung eines Elektronengases, des sogenannten Plasmas, das als Medium dient und von den Mikrowellen durchlaufen wird. Um die Polarisationsebene der Mikrowellen gemäß dem Faraday-Effekt beeinflussen zu können, wird ein statisches Magnetfeld von einer stromdurchflossenen, konzentrisch zum Kolben und zum Hohlleiter angeordneten Spule in axialer Richtung, also in Fortpflanzungslinie der Mikrowellen erzeugt. Damit sind die Voraussetzungen dafür erfüllt, daß sich der Polarisationsvektor der Mikrowellen beim Durchlaufen des Mediums um einen bestimmten Winkel dreht. Seine Drehung ist sowohl von der Intensität des Magnetfeldes als auch von der Länge und Dichte des Plasmas abhängig. Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Intensität des Magnetfeldes weit genug von dem Wert ab liegt, bei dem Absorptionserscheinungen durch die sogenannte gyromagnetische Resonanz auftreten.

Außerhalb der gyromagnetischen Resonanz läßt sich der Polarisationsvektor der Mikrowellen in linearer Abhängigkeit mit der Intensität des Magnetfeldes steuern.

Ferner sind die Antennen 49 und 50 anschließend an die magnetooptischen Einrichtungen angeordnet. Sie sind, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, gegeneinander um einen Winkel 2 Θ versetzt und dienen zum Empfang der Mikrowellen, zu deren Polarisationsrichtung sie ebenfalls einen Winkel Θ bilden. Die durch die Antennen aufgenommenen Mikrowellen werden in den beiden Gleichrichtern 51 und 52, deren Kennlinien weitgehend übereinstimmen sollen, gleichgerichtet. Die resultierende Ausgangsspannung wird einer Vergleichsstufe 53 zugeführt, deren Ausgangsspannung und Polarität davon abhängt, welche der beiden Antennen 49 und 50 mehr Energie aufnimmt. Dieses wiederum richtet sich nach der Polarisationsrichtung der Mikrowellen, so daß die Ausgangsspannung der Vergleichsstufe 53 und ihre Polarität ein direktes Maß für die Polarisationseinrichtung der Mikrowellen ist.

In einem Verstärker 54 wird die Ausgangsspannung verstärkt. Diese verstärkte Ausgangsspannung liegt entweder in dem Magnetspulenkreis und steuert somit die Intensität des Magnetfeldes der magnetooptischen Einrichtung 48, oder aber sie ist mit der Kathode der magnetooptischen Einrichtung verbunden und steuert die Elektronendichte des Plasmas. In beiden Fällen erfolgt die Steuerung derart, daß sie einer Abweichung des Polarisationsvektors der Mikrowellen von der durch die Lage der Antennen 50 und 49 bedingten Richtung entgegenwirkt. Liegt der Polarisationsvektor der Mikrowellen genau auf der Winkelhalbierenden des durch die beiden Antennen gebildeten Winkels, so ist ihre Energieaufnahme gleich groß, und die resultierende Nachstimmspannung ist gleich Null. Weicht der Polarisationsvektor der Mikrowellen nach links oder nach rechts von der Winkelhalbierenden ab, so überwiegt die Energieaufnahme einer Antenne, und es besteht eine Nachstimmspannung, die ihn wieder auf die durch die Winkelhalbierende bestimmte Richtung zurückdreht.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet demnach die Stabilisierung des Polarisationsvektors von Mikrowellen in runden Hohlleitern vom H_lt-Typ. Sie läßt sich aber auch leicht für die Stabilisierung der Polarisationsrichtung anderer Wellentypen verwenden. So sind in der Fig. 1 z. B. Übergänge 46 und 56 vom rechteckigen Hohlleiter bzw. in den rechteckigen Hohlleiter 55 gezeigt. Diese Übergänge formen die H₁₀-Wellen im rechteckigen Hohlleiter in H₁₁-WeIlCn im runden Hohlleiter bzw. umgekehrt, um. In den Fällen, in denen sich an die magnetooptische Anordnung ein langer, runder Hohlleiter anschließt, kann es vorteilhaft

sein, die beiden Antennen 49 und 50 vor der magnetooptischen Einrichtung anzubringen.

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur automatischen Stabilisierung des Polarisationsvektors von Hohlleiterwellen, insbesondere von runden Hohlleitern mittels einer im Zuge des Hohlleiters liegenden magnetooptischen Vorrichtung, deren Wirkungsweise auf dem Faraday-Effekt beruht, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Fortleitung von H₁₁-WeIIeH dienenden runden Hohlleiter unmittelbar vor oder nach der magnetooptischen Vorrichtung zwei Antennen in der gleichen Querschnittsebene des Hohlleiters und um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind, die ihrer Lage zur Polarisationsrichtung der Mikrowellen entsprechende Energieanteile aufnehmen, und daß diese Energieanteile nach getrennter Gleichrichtung verglichen werden und eine daraus resultierende, von der Polarisationsrichtung der Mikrowellen in Polarität und Höhe abhängige Gleichspannung die magnetooptische Vorrichtung derart beeinflußt, daß die Polarisationsrichtung der sie durchlaufenden Mikrowellen auf eine gewünschte Lage automatisch ausgerichtet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 806 150, 824084; »The Phys. Review«, 1951 S. 956;

»The Bell System Techn. Journal«, 1952, S. 1 bis 21;

Buch »Physik« von Westphal, 3. Auflage, 1933, Kap. 460, 461;

Buch »Praktische Physik« von Kohlrausch, 18. Auflage, Bd. 1, 1943, S. 468 bis 482.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 904 781, 916 333, ι 000 061.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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