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DE1065039B - Directional resonance damping line - Google Patents

Directional resonance damping line

Info

Publication number
DE1065039B
DE1065039B DET12720A DET0012720A DE1065039B DE 1065039 B DE1065039 B DE 1065039B DE T12720 A DET12720 A DE T12720A DE T0012720 A DET0012720 A DE T0012720A DE 1065039 B DE1065039 B DE 1065039B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ferrite
piece
air gap
line
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DET12720A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Phys Rudolf Steinhart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken AG
Original Assignee
Telefunken AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telefunken AG filed Critical Telefunken AG
Priority to DET12720A priority Critical patent/DE1065039B/en
Publication of DE1065039B publication Critical patent/DE1065039B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01P1/36—Isolators
    • H01P1/365—Resonance absorption isolators

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine richtungsabhängige Resonanz-Dämpfungsleitung, bestehend aus einem Wellenleiter, in welchem Ferrite angeordnet sind und einem quer zur Fortpflanzungsrichtung der elektromagnetischen Welle verlaufenden Magnetfeld.The invention relates to a direction-dependent resonance damping line, consisting of a waveguide, in which ferrites are arranged and one transverse to the direction of propagation of the electromagnetic Wave traveling magnetic field.

Derartige Dämpfungsglieder sind bekannt. Sie bestehen aus einem Stück Hohlleitung mit den Eingängen A und B. Fig. 1 zeigt eine solche bekannte Anordnung. Innerhalb eines Hohlleiters 1 ist ein Ferritstreifen 2 angeordnet, der aus Anpassungsgründen an seinen beiden Enden abgeschrägt ist. Quer zur Fortpflanzungsrichtung ζ ist ein Magnetfeld vorgesehen, welches die Feldstärke H0 hat. Der obere Teil der Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Leitung, in welcher zwei Ferritstreifen angeordnet sind.Such attenuators are known. They consist of a piece of hollow pipe with the inputs A and B. Fig. 1 shows such a known arrangement. A ferrite strip 2 is arranged within a waveguide 1, which is beveled at both ends for reasons of adaptation. A magnetic field with the field strength H 0 is provided transversely to the direction of propagation ζ. The upper part of FIG. 1 shows a cross section through the line in which two ferrite strips are arranged.

Diese so ausgebildete Leitung hat die Eigenschaft, daß beim Übergang der elektromagnetischen Wellen von A nach B diese eine wesentlich höhere Dämpfung (Absorption) erfahren als in umgekehrter Richtung von B nach A. This line designed in this way has the property that when the electromagnetic waves pass from A to B, they experience a significantly higher attenuation (absorption) than in the opposite direction from B to A.

Ferner ist bereits eine Einwegleitung vorgeschlagen worden, bei der im Hohlleiter ein Ferritkörper angeordnet ist, der durch einen Magneten außerhalb des Hohlleiters beeinflußt wird. Dieser Magnet ist in eine Mehrzahl von geneigten Oberflächen unterteilt, so daß jeder Abschnitt der Polstücke mit einer bestimmten Neigung des Polschuhes in bezug auf den Ferritkörper einen keilförmigen Luftspalt bildet. Hierbei ändert sich die Neigung der Polstücke längs der Anordnung wenigstens einmal.Furthermore, a one-way line has already been proposed in which a ferrite body is arranged in the waveguide which is influenced by a magnet outside the waveguide. This magnet is in a Plurality of inclined surfaces divided so that each section of the pole pieces with a specific Inclination of the pole piece with respect to the ferrite body forms a wedge-shaped air gap. This changes the slope of the pole pieces along the array changes at least once.

Der richtungsabhängige Dämpfungseffekt beruht physikalisch darauf, daß einerseits die im Ferrit vorhandenen Elektronen sich infolge ihres magnetischen Momentes im Ruhezustand in Richtung des äußeren Magnetfeldes stellen, bei Anregung senkrecht zu dieser Ruhestellung aber wegen ihrer Rotation (Spin) um die Richtung von H0 zu präzedieren beginnen, andererseits die magnetischen Komponenten der H10-Welle in der xs-Ebene beim Fortschreiten ein elliptisch oder zirkulär polarisiertes Feld bilden. Wegen der geringen Leitfähigkeit der Ferrite kann die Welle in diese eindringen, und es erfolgt eine Wechselwirkung zwischen der Präzessionsbewegung der Elektronen und den zirkulär polarisierten elektromagnetischen Feldern dergestalt, daß eine Aufschaukelung der Präzisionsamplitude erfolgen kann, bis im Falle der Resonanz infolge der inneren Reibung ein großer Teil der Energie der elektromagnetischen Welle in Wärme übergeht.The direction-dependent damping effect is physically based on the fact that on the one hand the electrons present in the ferrite position themselves in the direction of the external magnetic field due to their magnetic moment in the rest state, but when excited perpendicular to this rest position begin to precess around the direction of H 0 due to their rotation (spin) On the other hand, the magnetic components of the H 10 wave in the xs plane form an elliptically or circularly polarized field as they advance. Because of the low conductivity of the ferrites, the wave can penetrate them, and there is an interaction between the precessional movement of the electrons and the circularly polarized electromagnetic fields in such a way that the precision amplitude can be increased, up to a large one in the case of resonance due to internal friction Part of the energy of the electromagnetic wave is converted into heat.

Die Präzessionsfrequenz der Elektronen um die Richtung des äußeren Feldes wird außer von Naturkonstanten und Materialkonstanten lediglich von der Stärke H0 des äußeren Magnetfeldes bestimmt. Stellt man die magnetische Feldstärke H0 so ein, daß die Präzessionsfrequenz und -richtung der Elektronen mitThe precession frequency of the electrons around the direction of the external field is determined not only by natural and material constants but only by the strength H 0 of the external magnetic field. If you adjust the magnetic field strength H 0 so that the precession frequency and direction of the electrons with

Richtungsabhängige
Resonanz-DämpfungsleitungDirectional
Resonance damping line

Anmelder:
Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71Applicant:
Telefunken GmbH,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Phys. Rudolf Steinhart, Backnang (Württ]
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Rudolf Steinhart, Backnang (Württ)
has been named as the inventor

der Rotationsfrequenz und Richtung des zirkulär polarisierten magnetischen Feldes der H10-Welle übereinstimmt, so erfolgt die erwähnte Resonanzabsorption, die man durch Regeln des äußeren Magnetfeldes H0 in ziemlich weiten Grenzen auf jede beliebige Frequenz legen kann.corresponds to the rotational frequency and direction of the circularly polarized magnetic field of the H 10 wave, the aforementioned resonance absorption takes place, which can be set at any frequency within fairly wide limits by regulating the external magnetic field H 0.

Sofern das Hohlrohr unsymmetrisch mit Ferrit belastet ist, resultiert aus der Wechselwirkung zwischen der elektromagnetischen Welle und der Elektronenpräzession das richtungsabhängige Verhalten, da bei Umkehr der Fortpflanzungsrichtung der Welle im Hohlrohr sich zwar der Drehsinn der magnetischen Vektoren der H10-Welle ändert, nicht aber der Drehsinn der Präzessionsbewegung, denn dieser hängt nur vom äußeren Magnetfeld H0 ab. Ist das Hohlrohr jedoch symmetrisch belastet, so machen die beschriebenen Eigenschaften den Bau eines reziproken Dämpfungsgliedes möglich.If the hollow tube is loaded asymmetrically with ferrite, the interaction between the electromagnetic wave and the electron precession results in the direction-dependent behavior, since when the direction of propagation of the wave in the hollow tube is reversed, the direction of rotation of the magnetic vectors of the H 10 wave changes, but not the Direction of rotation of the precession movement, because this only depends on the external magnetic field H 0 . However, if the hollow tube is loaded symmetrically, the properties described make it possible to build a reciprocal attenuator.

Da die Absorption der elektromagnetischen Welle auf einem Resonanzeffekt beruht, ist sie demzufolge frequenzabhängig. In der Praxis ist jedoch häufig für ein bestimmtes Frequenzgebiet ein weitgehend frequenzunabhängiges Verhalten erwünscht.Since the absorption of the electromagnetic wave is based on a resonance effect, it is accordingly frequency dependent. In practice, however, a wide range is often used for a specific frequency range frequency-independent behavior desirable.

Die Erfindung ermöglicht nun trotz dieses frequenzabhängigen Verhaltens die Herstellung einer breitbandigen Dämpfungsleitung. Wie erwähnt, wird nämlich die Präzessionsfrequenz der Elektronen vom äußeren Magnetfeld H0 gesteuert, und zwar erzeugt das äußere Magnetfeld an jeder Stelle im Ferrit ein bestimmtes inneres Magnetfeld Hii welches dann direkt die Präzessionsfrequenz festlegt. Eine lineare Änderung dieses inneren Magnetfeldes längs des Ferritkörpers über die gesamte Längsausdehnung des Ferritstückes hinweg ist nun für die Breitbandigkeit einer solchen Anordnung von entscheidender Bedeutung. In spite of this frequency-dependent behavior, the invention now enables the production of a broadband attenuation line. As mentioned, the precession frequency of the electrons is controlled by the external magnetic field H 0 , namely the external magnetic field generates a certain internal magnetic field H ii at every point in the ferrite, which then directly determines the precession frequency. A linear change in this internal magnetic field along the ferrite body over the entire length of the ferrite piece is now of decisive importance for the broadband capability of such an arrangement.

Bei einer richtungsabhängigen Resonanz-Dämpfungsleitung mit einem quer zur Fortpflanzungsrich-In the case of a direction-dependent resonance damping line with a direction transverse to the direction of propagation

909 627/300909 627/300

Claims (3)

tung der elektromagnetischen Wellen verlaufenden Magnetfeld und einem in der Leitung angebrachten Ferritstück, bei der oberhalb und unterhalb der Leitung je ein Polschuh so angeordnet ist, daß zwischen Ferritstück und Polschuh ein keilförmiger Luftspalt entsteht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Breite des Luftspaltes längs des Ferritstückes so auszubilden, daß er sich über die gesamte Längsausdehnung dieses Ferritstückes hinweg linear ändert. Während die bekannten richtungsabhängigen Dämpfungsglieder häufig Bandbreiten von etwa 50 MHz im Gebiet von 4 Gigahertz aufweisen, gelingt es durch die Erfindung, die Bandbreite auf über 400 MHz zu steigern. Dies rührt daher, daß durch das sich in Fortpflanzungsrichtung ändernde Magnetfeld von Ort zu Ort die Resonanzfrequenz quasi eine andere ist, so daß dadurch der die Frequenzabhängigkeit bestimmende Resonanzeffekt verbreitert wird. Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele einer richtungsabhängigen Dämpfungsleitung gemäß der Erfindung. Wie in Fig. 1 befindet sich innerhalb der Hohlleitung 1 ein Ferritstreifen 2, der wieder von einem quer zur Fortpflanzungsrichtung der elektromagnetischen Wellen verlaufenden Magnetfeld H0 durchsetzt ist. Oberhalb und unterhalb des Hohlleiters befinden sich zwei Polschuhe 3 und 4, die nicht parallel zum Hohlrohr verlaufen, sondern leicht gegen dieses geneigt sind, so daß der Luftspalt zwischen den Polschuhen und dem Ferritstreifen von A nach B linear kleiner wird. Hierdurch wächst von A nach B die Feldstärke innerhalb des Ferritstreifens. Durch diese keilförmige Ausbildung des Luftspaltes zwischen den Polschuhen und den Ferritstreifen ergibt sich gemäß der oben festgestellten Proportionalität zwischen der Präzessionsfrequenz und dem inneren Magnetfeld eine Verbreiterung der Resonanzlinie, so daß man bei geeigneter Gestaltung der Luftspalte im gewünschten Frequenzband eine weitgehende Frequenzunabhängigkeit erreicht. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3. Hier verlaufen die Polschuhe Z1 4 des Magneten parallel zum Hohlrohr, wogegen aber die Breite des Ferritstreifens 2 in der Z-Richtung linear zunimmt. Durch diese Ausbildung des Ferritstreifens ändert sich auch der Luftspalt zwischen Ferrit und Magnet. Zusätzlich bedeutet aber die Änderung der geometrischen Abmessungen des Ferritstreifens, insbesondere seiner Höhe, einer Änderung der Demagnetisierungsfaktoren, und das bedeutet ebenfalls eine Änderung der inneren magnetischen Felder. Auch hier entsteht durch eine geeignete Variation der Höhe des Ferritstreifens und der Einstellung der magnetischen FeldstarkeJi0 eine Verbreiterung der Resonanzlinie im Sinne der Erfindung. Patentansprüche:direction of the electromagnetic waves running magnetic field and a ferrite piece mounted in the line, in which a pole piece is arranged above and below the line so that a wedge-shaped air gap is created between ferrite piece and pole piece, the invention proposes that the width of the air gap along the ferrite piece so train that it changes linearly over the entire length of this ferrite piece. While the known direction-dependent attenuators often have bandwidths of around 50 MHz in the region of 4 gigahertz, the invention makes it possible to increase the bandwidth to over 400 MHz. This is due to the fact that due to the magnetic field changing in the direction of propagation from place to place, the resonance frequency is more or less different, so that the resonance effect which determines the frequency dependence is broadened. FIGS. 2 and 3 show exemplary embodiments of a direction-dependent damping line according to the invention. As in FIG. 1, a ferrite strip 2 is located inside the hollow line 1, through which a magnetic field H0 running transversely to the direction of propagation of the electromagnetic waves is again penetrated. Above and below the waveguide there are two pole pieces 3 and 4, which do not run parallel to the hollow tube, but are slightly inclined towards it, so that the air gap between the pole pieces and the ferrite strip from A to B becomes linearly smaller. This increases the field strength within the ferrite strip from A to B. This wedge-shaped formation of the air gap between the pole pieces and the ferrite strips results in a broadening of the resonance line according to the proportionality established above between the precession frequency and the internal magnetic field, so that with a suitable design of the air gaps in the desired frequency band, an extensive frequency independence is achieved. Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3. Here the pole shoes Z1 4 of the magnet run parallel to the hollow tube, whereas the width of the ferrite strip 2 increases linearly in the Z direction. This design of the ferrite strip also changes the air gap between ferrite and magnet. In addition, however, the change in the geometric dimensions of the ferrite strip, in particular its height, means a change in the demagnetization factors, and this also means a change in the internal magnetic fields. Here, too, a suitable variation of the height of the ferrite strip and the setting of the magnetic field strength Ji0 result in a broadening of the resonance line within the meaning of the invention. Patent claims: 1. Richtungsabhängige Resonanz-Dämpfungsleitung mit einem quer zur Fortpflanzungsrichtung der elektromagnetischen Wellen verlaufenden Magnetfeld und einem in der Leitung angebrachten Ferritstück, bei der oberhalb und unterhalb der Leitung je ein Polschuh so angeordnet ist, daß zwischen Ferritstück und Polschuh ein keilförmiger Luftspalt entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite des Luftspaltes längs des Ferritstückes über die gesamte Längsausdehnung des Ferritstückes hinweg linear ändert.1. Direction-dependent resonance damping line with a transverse to the direction of propagation of the electromagnetic waves and a magnetic field attached to the line Ferrite piece in which a pole piece is arranged above and below the line so that A wedge-shaped air gap is created between the ferrite piece and the pole piece, characterized in that that the width of the air gap along the ferrite piece over the entire length of the Ferrite piece changes linearly away. 2. Richtungsabhängige Dämpfungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Luftspalt durch Polschuhe erzeugt wird, die zur Längsachse des Hohlrohres geneigt sind.2. Direction-dependent damping line according to claim 1, characterized in that the wedge-shaped Air gap is created by pole shoes that are inclined to the longitudinal axis of the hollow tube. 3. Richtungsabhängige Dämpfungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Polschuhen (3,4) angeordnete Ferritstreifen keilförmig ausgebildet ist.3. Directional damping line according to claim 1, characterized in that the ferrite strip arranged between the pole pieces (3, 4) is wedge-shaped. In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 029 434.Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 029 434. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 627/300 9.59© 909 627/300 9.59
DET12720A 1956-10-04 1956-10-04 Directional resonance damping line Pending DE1065039B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3208014A (en) * 1961-11-02 1965-09-21 Stimler Morton Ferrite loaded wave-guide adapted for progressive magnetic saturation

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1029434B (en) 1956-03-01 1958-05-08 Int Standard Electric Corp Waveguide arrangement as a one-way line

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