EP0263241B1 - Verzweigungszirkulator für grosse Hochfrequenzleistungen - Google Patents

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EP0263241B1
EP0263241B1 EP87109521A EP87109521A EP0263241B1 EP 0263241 B1 EP0263241 B1 EP 0263241B1 EP 87109521 A EP87109521 A EP 87109521A EP 87109521 A EP87109521 A EP 87109521A EP 0263241 B1 EP0263241 B1 EP 0263241B1
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EP
European Patent Office
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circulator
ferrite
junction
waveguide
high frequency
Prior art date
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EP87109521A
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English (en)
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EP0263241A1 (de
Inventor
Günter Dr.-Ing. Mörz
Wolfgang Dipl.-Phys. Weiser
Sigmund Dipl.-Ing. Lenz
Erich Dr.-Ing. Pivit
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Bosch Telecom GmbH
Original Assignee
ANT Nachrichtentechnik GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38—Circulators
    • H01P1/383—Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/39—Hollow waveguide circulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/30—Auxiliary devices for compensation of, or protection against, temperature or moisture effects ; for improving power handling capability

Definitions

  • the present invention relates to a branching circulator for large high-frequency outputs with a cooled ferrite which is arranged in the waveguide branching zone and is exposed there to a static magnetic field.
  • the ferrite structure consists of a plurality of ferrite disks which are separated from one another by air gaps and are arranged perpendicular to the static magnetic field and are attached to metal carriers through which a cooling liquid flows.
  • the invention has for its object to provide a circulator of the type mentioned, which is suitable for operation with very high radio frequency power.
  • the circulator can be operated at a very high output without the ferrite material being destroyed by thermal stresses.
  • the figure shows a section of the branching zone of a waveguide circulator.
  • This branching zone is penetrated by a static magnetic field which is generated by a magnet system arranged on the mutually opposite waveguide walls 1 and 2.
  • the magnet system of the exemplary embodiment shown here consists of two pole shoes 3 and 4 arranged above and below the waveguide branch, a permanent magnet 5 and a yoke 6 which forms the magnetic yoke outside the circulator branching zone and which rests on the one hand on the pole shoe 3 and on the other hand on the permanent magnet 5.
  • the ferrite particles suspended in the cooling liquid form an extremely large cooling surface overall, which favors the dissipation of the heat generated in the ferrite material.
  • the cooling liquid surrounding the ferrite particles ensures heat dissipation.
  • the suspension 8 of ferrite particles and cooling liquid flows through an inflow channel 9 in the pole piece 4 and several holes 10 in the waveguide wall 2 into the dielectric container 7 and is discharged through holes 11 in the opposite waveguide wall 1 and an outflow channel in the pole piece 3.
  • the suspension 8 can circulate through the waveguide branching zone and release its absorbed heat, for example, in a cooling system located outside the circulator. In this way, large amounts of heat can be removed from the ferrite material present in the branching zone in a circulator operated at very high power.
  • the through holes 10 and 11 in the waveguide walls 1 and 2 are dimensioned such that they are impermeable to the high-frequency field in the circulator.
  • the reduction in the magnetic resistance between the magnet system and the ferrite particles also has the advantage that the magnetization of the ferrite particles can be increased to such an extent that the circulator can be operated above a frequency of approximately 2 GHz ("above resonance") the ferrite particles hardly any spin wave losses, which could cause non-linear effects.

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  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verzweigungszirkulator für große Hochfrequenzleistungen mit einem gekühlten Ferrit, der in der Wellenleiterverzweigungszone angeordnet und dort einem statischen Magnetfeld ausgesetzt ist.
  • Ein derartiger Hochleistungszirkulator ist aus den Druckschriften IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-26, No. 5, May 1978, S. 364-369 und IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-17, No. 6, Nov. 1981, S. 2957-2960, bekannt. Bei den heir beschriebenen Zirkulatoren besteht die Ferritstruktur aus mehreren durch Luftspalte voneinander getrennten, senkrecht zum statischen Magnetfeld angeordneten Ferritscheiben, welche auf von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Metallträgern angebracht sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zirkulator der eingangs genannten Art anzugeben, der für einen Betrieb mit sehr großer Hochfrequenzleistung geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Durch die Zerteilung des Ferrits in eine Vielzahl kleiner Partikel entsteht eine große Kühlfläche, die es ermöglicht, große Wärmemengen abzuleiten. Deshalb kann der Zirkulator mit einer sehr hohen Leistung betrieben werden, ohne daß das Ferritmaterial durch thermische Spannungen zerstört wird.
  • An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.
  • Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus der Verzweigungszone eines Hohlleiterzirkulators. Diese Verzweigungszone ist von einem statischen Magnetfeld durchsetzt, welches von einem auf den einander gegenüberliegenden Hohlleiterwänden 1 und 2 angeordneten Magnetsystem erzeugt wird. Das Magnetsystem des hier dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus zwei ober-und unterhalb der Hohlleiterverzweigung angeordneten Polschuhen 3 und 4, einem Permanentmagneten 5 und einem den magnetischen Rückschluß außerhalb der Zirkulatorverzweigungszone bildenden Joch 6, welches einerseits auf dem Polschuh 3 und andererseits auf dem Permanentmagneten 5 aufliegt.
  • In die Hohlleiterverzweigungszone ist ein an den Innenseiten der Hohlleiterwände abgedichteter dielektrischer Behälter 7 eingesetzt, der mit einer Suspension 8 aus Ferritpartikeln un Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Die in der Kühlflüssigkeit aufgeschwemmten Ferritpartikel bilden insgesamt eine äußerst große Kühlfläche, welche die Ableitung der im Ferritmaterial entstehenden Wärme begünstigt.
  • Für die Wärmeableitung sorgt die die Ferritpartikel umgebende Kühlflüssigkeit. Die Suspension 8 aus Ferritpartikeln und Kühlflüssigkeit strömt durch einen Einflußkanal 9 in dem Polschuh 4 und mehrere Löcher 10 in der Hohlleiterwand 2 in den dielektrischen Behälter 7 ein und wird durch Löcher 11 in der gegenüberliegenden Hohlleiterwand 1 und einen Ausflußkanal im Polschuh 3 wieder abgeführt. So kann die Suspension 8 durch die Hohlleiterverzweigungszone zirkulieren und ihre aufgenommene Wärme z.B. in einem außerhalb des Zirkulators befindlichen Kühlsystem abgeben. Auf diese Weise können bei einem mit sehr hoher Leistung betriebenen Zirkulator große Wärmemengen aus dem in der Verzweigungszone vorhandenen Ferritmaterial abgehührt werden.
  • Die Durchtrittslöcher 10 und 11 in den Hohlleiterwänden 1 und 2 sind so dimensioniert, daß sie für das Hochfrequenzfeld im Zirkulator undurchlässig sind.
  • Dadurch, daß die in der Kühlflüssigkeit aufgeschwemmten Ferritpartikel nicht nur das Hohlleiterinnere ausfüllen, sondern durch die Hohlleiterwände 1, 2 hindurch bis zu den Polschuhen 3,4 des Magnetsystems gelangen, verringert sich der magnetische Winderstand des Magnetkreises. Als Folge davon braucht auch nur einen kleinere Magnetfeldstärke aufgebracht zu werden, weshalb ein weniger aufwendiges Magnetsystem benötigt wird. Die Verringerung des magnetischen Widerstandes zwischen dem Magnetsystem und den Ferritpartikeln hat außerdem den Vorteil, dab die Magnetisierung der Ferritpartikel soweit erhöht werden kann, daß der Zirkulator oberhalb ener Frequenz von etwa 2 GHz ("above resonance") betrieben werden kann, Dann treten nämlich in den Ferritpartikeln kaum noch Spinwellenverluste auf, welche nichtlineare Effekte hervorrufen könnten.

Claims (3)

  1. Verzweigungszirkulator für große Hochfrequenzleistungen mit einem gekühlten Ferrit, der in der Wellenleiterverzweigungszone angeordnet und dort einem statischen Magnetfeld ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferrit in viele kleine Partikel zerteilt ist, die in einer Kühlflüssigkeit aufgeschwemmt sind.
  2. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verzweigungszone des Zirkulators ein dielektrischer Behälter (7) zur Aufnahme der mit Ferritpartikeln versetzten Kühflüssigkeit angeordnet ist.
  3. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ferritpartikeln versetzte Kühlflüssigkeit durch die Verzweigungszone zirkuliert.
EP87109521A 1986-10-04 1987-07-02 Verzweigungszirkulator für grosse Hochfrequenzleistungen Expired - Lifetime EP0263241B1 (de)

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DE19863633909 DE3633909A1 (de) 1986-10-04 1986-10-04 Verzweigungszirkulator fuer grosse hochfrequenzleistungen
DE3633909 1986-10-04

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EP0263241A1 EP0263241A1 (de) 1988-04-13
EP0263241B1 true EP0263241B1 (de) 1991-09-11

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DE3772919D1 (de) 1991-10-17
CA1277725C (en) 1990-12-11
DE3633909A1 (de) 1988-04-07
US4771252A (en) 1988-09-13

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