DE1022278B - UEbertragungsvierpol fuer elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Übertragungsvierpol für elektromagnetische Wellen, der richtiungsabhängi'ge Übertraguiigseigenschaften besitzt. Ein derartiger Übertragungsvierpol wird in der Fachsprache häufig auch als Gyrator bezeichnet.

In der Hauptpatentanmeldung ist eine Anordnung dieser Art beschrieben, diie aus einem Koaxialleitungsabschnitt mit gewendeltem Innenleiter besteht, in dessen Feldbereich ein Stoff mit gyromagnetischem Effekt angeordnet ist. Eine derartige Anordnung besitzt richtungsabhängige Übertragungseigenschaften, weil über den Leitungsiabsohnitt übertragene Wellen wegen der wendeiförmigen Ausbildung des Innenleiters eine zirkularpolarisierte Wellenkomponente besitzen, die der sogenannten. Faradayschen Polarisationsdrehung unterworfen ist, wenn der Stoff in geeigneter Richtung vormagnetisiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand der Hauptpatenitanmeldung in der Weise weiterzubilden, daß er in der einen Übertragungsrichtung nmr unwesentliche Übertragungsdämpfung und in der anderen Übertragungsrichtung stark ausgeprägte Übertrag'Ungsdämpfung besitzt.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß welknabsorbierendes nicht gyromagnetisches Material im Feldbereich der Koaxialleitung in derartiger Verteilung angeordnet ist, daß das wellenabsorbierende Material von Wellen der einen Übertragungsrichtung geringer erfaßt wird als van Wellen der anderen Übertragungs richtung.

Es ist an sich 'bekannt, daß eine normale Wendelleitung ohne Außenleiter mit gyromagnetischem Material versehen werden kann und dann bei entsprechender Vormagnetisierung eine Übertragungsleitung bildet, die in der einen Übertragungsrichtung eine stärkere Ühertragungsdämpfuing besitzt als in der anderen Übertragungsrichtung. Dort handelt es sich indes um eine Wendelleitung ohne Außenleiter, während es stich beim Erfindungsgegenstand um ein Doppe'lleitungssystem handelt. Des weiteren wird bei dieser bekannten Anordnung die richtungsabhängige Übertraguogsdämpfung durch Resonanzabsorption im gyromagnetischen Stoff hervorgerufen, während beim Erfindungsgegenstand davon Gebnauch gemacht wird, daß der gyromagnetische Stoff das Feld der zu übertragenden Wellen je nach der Übertragungsrichtung mehr oder weniger stark konzentriert. Wind daher entsprechend dem Erfindungsgegenstand verlustbringendes nicht gyromagnetisches Material in bestimmter Verteilung im Feldraum der Koaxialleitung mit gewendeltem Innenleiter angeordnet, so wird dieses verlustbringende Material von den Wellen der einen Übertragungsrichtung stärker erfaßt als von den Wellen der anderen Übertragungsrichtung. Man wird Übertragungsvierpol
für elektromagnetische Wellen

Zusatz zur Patentanmeldung S 42741 VIII a/21 a⁴
(Auslegeschrift 1017229)

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. rer. nat. Josef Deutsch, München-Großhadern,
ist als Erfinder genannt worden

_ag hierdurch frei von dem Nachteil der bekannten Anordnung, daß eine richtungsabhängige Übertragungsdämpfung nur in dem relativ schmalen Bereich des Resonanzabsorptionseffektes im gyromagnetischen Stoff möglich ist. Vielmehr kann man mit dem Erfindungsgegenstand gerade den der bekannten Anordnung verschlossenen Bereich des gyromagnetischen Effektes erschließen, bei dem lediglich eine richtungsabhängige Phasenbeziehiung gegeben ist.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Koaxialleitung, bestehend aus einem Außenleiter 1 mit gewendeltem Innenleiter 2. Um unerwünschte Reflexionen an den Übergangs stellen von dem normalen Innenleiter 3 auf den gewendelten Abschnitt 2 zu vermeiden, empfiehlt sich die Anwendung an sich bekannter reflexionsfreier Übergänge. Zweckmäßig ist hierfür z. B. die in der Fig. 1 dargestellte, an sich bekannte Form, bei der in einem Abschnitt 4 durch spiral artigen Einschnitt in den vorziugsweise rohrförmigen Ininenleiter 3 eine langsame Überführung in der Wendelleitung gegeben ist. Im Innern der Wendelleitung 2 ist wie bei der Anordnung nach der Hauptpatentanmeldung ein stabförmiger Körper 5 aus einem Stoff, beispielsweise Ferrit, vorgesehen, der den gyromagnetischen Effekt besitzt. Zur Vermeidung von Reflexionen am dem Stab 5 wird dieser zweckmäßig mit spitz auslaufenden Übergängen 6 versehen. Zur Vormagnetisierung des Stabes 5 dient z. B. eine den Außenleiter \, der aus nicht ferromagne-

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tischen! Material, beispielsweise Kupfer oder Messing, besteht, umgebende Spule 7, die nach Art eines Solenoids ausgebildet ist und ein in Richtung der Stabbzw. Innenfeitung verlaufendes Magnetfeld erzeugt. Die Spule wird hierzu mit Gleichstrom entsprechend gewählter Polarität gespeist. Im Raum zwischen dem wendeiförmigen Innenleiter 2 und dem Außenleiter 1 ist eine vorzugsweise die Innenleiterwendel 2 rohrförmig umschließende Folie 8 aus verlustbringendem Material, beispielsweise Graphit, verktstbehafteter Keramik usw., angeordnet.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung kann man sich wie folgt vorstellen. Wie bereits in der Hauptpatentanmeldung ausgeführt, besitzt eine Reihe von Stoffen, beispielsweise aus der Gruppe der Ferrite, die Eigenschaft, bei entsprechender Vormagnetisierung eine dien Stoff durchsetzende, links zirkulär polarisierte Welle mit anderen Ausbreitutigseigenschaften zu übertragen als eine rechts zirkulär polarisierte Welle. Zu diesem Zweck muß der gyromagnetische Stoff vormagnetisiert sein, und zwar derart, daß die Richtung des vormagnetisierenden statischen Magnetfeldes senkrecht auf den geschlossenen Magnetkraftlinien des Wechselfeldes der zu übertragenden Wellen steht. Eine gyromagnetische Resonanz tritt dann für die Polarisierung ein, für welche, in Richtung des statischen Magnetfeldes betrachtet, die magnetische Wechseilkomponente der Wellen im Uhrzeigersinn liegt. Erhöht man bei einem derartigen Stoff die Stärke des Magnetfeldes vom Wert 0 aus beginnend kontinuierlich bis weit über den magnetischen Sättigungswert, so zeigt sich zunächst im wesentlichen nur eine Änderung der Auisbreitungsgeschwmdigkeit der Wellenkomponente, die über die gyromagnetische Resonanz beeinflußt wird. Ab einem gewissen Wert tritt jedoch eine Absorption dieser Komponente auf. die bis zur vollständigen Absorption führen kann. Bei weiterer Erhöhung des Magnetfeldes sinkt die gyromagnetische Resonanzfrequenz unter die Frequenz der zu übertragenden Wellen ab — wenn man diese als konstant betrachtet —, und es tritt eine unterschiedliche Laufzeit für die Wellen gegensätzlichen Polarisationssinnes ein, die einen Laufzeitunterschied bedingt. Beim Durchlaufen des vorstehend geschilderten Magnetisierungsbereichs zeigt sich aber weiterhin, daß der gyromagnetische Stoff bei einer Magnetisierung, die größer ist als die der gyromagnetischen Resonanz entsprechende Magnetisierung, das elektrische Feld der Wellen richtungsabhängig konzentriert.

Im Feld von Wellen, die über eine Koaxialleitung mit gewendetem Innenfeiter übertragen werden, tritt eine Wellenkomponente mit zirkularer Polarisation auf, deren Drehung von der Übertragungsrichtung abhängig ist. Die Eigenschaft der unterschiedlichen, von der Übertragung abhängigen Feldkonzentration ist auch bei einer derartigen Leitung gegeben, wenn nur im Feldbereich der Koaxialleitung ein gyromagnetischer Stoff angeordnet wird, der entsprechend vormagnetisiert ist. Daher liegt für die eine Übertragungsrichtung das Maximum des elektrischen Feldes in anderem Abstand von der Wendelachse als in der anderen Übertragungsrichtung. Das heißt mit anderen Worten, bei der Anordnung nach Fig. 1 ist in der einen Übertragungsrichtung das elektrische Feld stärker dem Innenleiter benachbart als in der anderen Übertragungsrichtung, in der das elektrische Feld weiter nach außen greift. Durch die Anordnung des verlustbringenden Materials in diesem weiter außen liegenden Bereich ist daher erreicht, daß das Feld von Wellen der einen Übertragungsrichtung das weUenabsorbierende Material stärker erfaßt als das Feld von Wellen der anderen Übertragungsrichtung.

Das verlustbringende Material kann sowohl bei Anordnungen mit gyromagnetischem Stoff innerhalb der Innenleiterwendel als auch bei Anordnungen mit gyromagnetischen Stoffen außerhalb der Innenleiterwendel vorgesehen sein. Wird der gyromagnetische Stoff außerhalb der Innenleiterwendel angeordnet, beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, in Form eines die Innenleiterwend'd 2 umschließenden Rohres 5, so empfiehlt es sich, das verlustbringende Material 8 auf der der Innenleiterwendel 2 zugewandten Oberfläche oder in Abstand hiervon vorzusehen, beispielsweise in Form einer Schicht oder eines Niederschlags aus wellenabsorbierendein Material, beispielsweise Graphit, Metalldampf usw.. der auf der Oberfläche des gyromagnetischen Stoffes oder eines Stützträgers vorgesehen sein kann.

Das gyromagnetische Material kann, wie bereits einleitend ausgeführt, sowohl durch eine Gasentladungsstrecke als auch durch ein Ferrit, einen Bariumoxyd-Permaneutmagnet und dergleichen andere Mittel gebildet werden. Dieses Material kann auch zugleich innerhalb und außerhalb der Innenleiterwendel angeordnet werden, in welchem Fall es sich jedoch empfiehlt, die beiden Bereiche gleichsinnig zu magnetisieren und außerdem nur in einem der Bereiche das verlustbringende Material anzuordnen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Übertragungsvierpol für elektromagnetische Wellen, der richtungsabhängige Übentragungseigenschaften l>e,sitzt (Gyrator), unter Verwendung einer Koaxialleitung mit gewendeltem Inmenileiter, in deren Feldbereich ein vormagnetisierter Stoff, z. B. ein Ferrit, mit gyromagnetischem Effekt angeordnet ist, nach Patentanmeldung S 42 741 VIII a/21 a⁴, dadurch gekennzeichnet, daß wellenabsorbierendes nicht gy rom agnetis dies Material im Feldbereich der Leitung in derartiger Verteilung angeordnet ist, daß es vom elektrischen Feld von Wellen der einen Übertragungsrichtung geringer erfaßt wird als von Wellen der anderen Übertragungsrichtung.

2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das weHen-absorbierende Material an der Oberfläche des Stoffes mit dem gyromagnetischen Effekt oder in Abstand hiervon vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei rohrförmigen die Innenleiterwendel umschließender Ausbildung des gyromagnetischen Stoffes das verlustbringende Material an der der Innenleiterwendel zugewandten Oberfläche des gyromagnetischen Stoffes oder in Abstand hiervon angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des gyromagnetischen Stoffes innerhalb und außerhall · der Innenleiterwendel das verlustbringende Material nur in einem der Bereiche vorgesehen ist und die beiden Bereiche des gyromagnetischen Stoffes gleichsinnig magnetisiert bind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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