DE1029434B

DE1029434B - Waveguide arrangement as a one-way line

Info

Publication number: DE1029434B
Application number: DEI12889A
Authority: DE
Inventors: George H B Thompson
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1956-03-01
Filing date: 1957-02-26
Publication date: 1958-05-08
Also published as: FR1178442A; GB787943A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf Hohlleiteranordnungen für sehr kurze Wellen, in denen die Wellenenergie in einer Richtung praktisch ungedämpft fortgeleitet wird und in der entgegengesetzten Richtung stark gedämpft wird. Bekannt sind solche Anordnungen als Einwegleitungen. Sie finden in der Höchstfrequenztechnik zur Entkopplung, Trennung oder Kanalverzweigung oder auch als Hilfsmittel für die üblichen Sende-Empfangs-Anlagen Verwendung.The invention relates to waveguide arrangements for very short waves in which the wave energy is passed on practically undamped in one direction and strongly damped in the opposite direction will. Such arrangements are known as one-way lines. You can find it in high frequency technology for decoupling, separation or channel branching or as an aid for the usual Transceiver systems use.

Diese bekannten Einwegleitungen enthalten je einen passend dimensionierten Körper aus f erromagnetischem Keramikmaterial, der in dem Hohlleiter liegt. Wenn nun ein für die magnetische Sättigung des erwähnten Materials ausreichend starkes statisches Magnetfeld angelegt wird, dann kann eine von der einen Richtung einfallende Welle einer bestimmten Frequenz ohne wesentliche Dämpfung den Hohlleiter durchlaufen, während eine Welle derselben Frequenz, die von der entgegengesetzten Richtung einfällt, stark gedämpft wird. Die Sperrfrequenz, bei der diese Erscheinung auftritt, wird durch die gyromagnetische Resonanz in dem ferromagnetischen Keramikmaterial bestimmt, und die gyromagnetische Resonanz ist von der Magnetisierung des Materials und somit von der Stärke des magnetischen Feldes abhängig.These known one-way lines each contain a suitably dimensioned body made of electromagnetic Ceramic material that lies in the waveguide. If now one for the magnetic saturation of the mentioned Material is applied with a sufficiently strong static magnetic field, then one of the one direction incident waves of a certain frequency pass through the waveguide without significant attenuation, while a wave of the same frequency arriving from the opposite direction is strongly attenuated will. The cut-off frequency at which this phenomenon occurs is determined by the gyromagnetic resonance in the ferromagnetic ceramic material, and the gyromagnetic resonance is determined by the magnetization of the material and thus on the strength of the magnetic field.

Eine derartige Anordnung hat den Nachteil, daß eine Temperaturänderung bei konstantem Magnetfeld eine Änderung der Magnetisierung des ferromagnetischen Materials zur Folge hat. Da aber die Frequenz, bei der gyromagnetische Resonanz in dem Material auftritt, von der Magnetisierung abhängig ist, besteht eine unmittelbare Abhängigkeit der Sperrfrequenz von der Temperatur des ferromagnetischen Materials. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einwegleitungen dieser Art ist es, daß durch die gyromagnetische Resonanz nur ein relativ schmales Frequenzband erfaßt wird und daher die Bandbreite der Einwegleitung in vielen Fällen nicht ausreicht.Such an arrangement has the disadvantage that a temperature change with a constant magnetic field changes the magnetization of the ferromagnetic material. But since the frequency where gyromagnetic resonance occurs in the material on which magnetization is dependent exists a direct dependence of the blocking frequency on the temperature of the ferromagnetic material. A Another disadvantage of the known one-way lines of this type is that the gyromagnetic resonance only a relatively narrow frequency band is detected and therefore the bandwidth of the one-way line in in many cases is insufficient.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt; es wird eine Einwegleitung angegeben, deren richtungsbedingte Sperrwirkung sich über ein breites Frequenzband gleichmäßig erstreckt und im weit geringeren Maße von Temperaturschwankungen abhängig ist.These disadvantages are eliminated by the invention; a one-way line is specified whose Directional blocking effect extends evenly over a wide frequency band and in a much smaller manner Degree of temperature fluctuations is dependent.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zur Magnetisierung des Ferritmaterials benötigte statische Magnetfeld inhomogen ausgebildet wird, um eine gleichmäßige und temperaturunabhängige Sperrwirkung über ein breites Frequenzband zu erzielen.The invention is characterized in that the static required for magnetizing the ferrite material Magnetic field is formed inhomogeneously in order to have a uniform and temperature-independent blocking effect to be achieved over a wide frequency band.

Die Erfindung und ihre praktische Ausführung soll in einer Ausführungsform an Hand der Zeichnungen erläutert werden.The invention and its practical implementation are to be in one embodiment with reference to the drawings explained.

Fig. 1 stellt eine Anordnung der Einwegleitung in einem Schnitt bzw. einer Ansicht dar, inFig. 1 shows an arrangement of the disposable line in a section or a view, in

Hohlleiteranordnung als EinwegleitungWaveguide arrangement as a one-way line

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42Representative: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, patent attorney,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. März 1956Claimed priority:
Great Britain March 1, 1956

George H. B. Thompson, London,
ist als Erfinder genannt wordenGeorge HB Thompson, London,
has been named as the inventor

Fig. 2 wird die Fig. 1 im Schnitt A-A dargestellt.Fig. 2, Fig. 1 is shown in section AA .

Gemäß den Fig. 1 und 2 liegt ein dünnes Blättchen 2 aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus einem Nickel-Zinn-Ferrit, in einem Hohlleiter 1 mit rechteckigem Querschnitt parallel zu seinen Seitenwänden 3 und 4 und von der Mitte des Hohlleiters in Richtung der Seitenwand 4 versetzt. Es kann auch ein Ferrit verwendet werden, dessen Eisenoxyd durch Aluminiumoxyd ersetzt worden ist.According to FIGS. 1 and 2, a thin sheet 2 made of ferromagnetic material, preferably from a nickel-tin ferrite, in a waveguide 1 with a rectangular cross-section parallel to its side walls 3 and 4 and offset from the center of the waveguide in the direction of the side wall 4. It can also be a Ferrite can be used, the iron oxide of which has been replaced by aluminum oxide.

Die Polstücke 6 und 7 sind auf dem Nord- und Südpol eines C-förmigen Magneten 5 angebracht. Die Längsachsen der Polstücke liegen senkrecht zu der Fläche des C-förmigen Magneten. Die Polstücke haben die stufenförmigen Absätze 8 und 9, die sich symmetrisch gegenüberliegen. Der das Ferritblättchen enthaltende Hohlleiter ist zwischen den Polstücken mit seiner Längsachse parallel zu den Längsachsen der Polstücke so angeordnet, daß das Ferritblättchen symmetrisch zwischen den Polstücken liegt. Dabei ist die Länge des Ferritblättchens genau gleich der Länge der Polstücke.The pole pieces 6 and 7 are attached to the north and south poles of a C-shaped magnet 5. the Longitudinal axes of the pole pieces are perpendicular to the face of the C-shaped magnet. Have the pole pieces the step-shaped paragraphs 8 and 9, which are symmetrically opposite each other. The one containing the ferrite sheet Waveguide is between the pole pieces with its longitudinal axis parallel to the longitudinal axes of the Pole pieces arranged so that the ferrite sheet lies symmetrically between the pole pieces. It is the length of the ferrite sheet is exactly the same as the length of the pole pieces.

Durch die stufenförmigen Polstücke wird bewirkt, daß das Magnetfeld in einer hinreichend großen Umgebung der Stufen inhomogen ist. Es ergibt sich somit über die Länge des Ferritblättchens eine unterschiedliche Magnetisierung des Materials. Deshalb wird immer ein Teil des Ferrits in der Lage sein, eine bestimmte Frequenz aus einem gegebenen Frequenzband zu absorbieren. So kann eine zufriedenstellende Sperrwirkung für ein breites Frequenzband erreichtThe stepped pole pieces have the effect that the magnetic field is in a sufficiently large area of the stages is inhomogeneous. There is thus a difference over the length of the ferrite sheet Magnetization of the material. Therefore, some of the ferrite will always be able to produce a absorb certain frequency from a given frequency band. So can be a satisfactory Blocking effect achieved for a wide frequency band

809 509/304809 509/304

werden. Jedoch ist dabei die Lage des Ferritblättchens innerhalb des Hohlleiters kritisch, und es müssen gewisse Toleranzen für die Abstände von den Seitenwänden 3 und 4 eingehalten werden, um eine zufriedenstellende Sperrwirkung für gegebene Frequenzen zu erreichen.will. However, the position of the ferrite sheet within the waveguide is critical and certain factors must be met Tolerances for the distances from the side walls 3 and 4 are kept to a satisfactory To achieve blocking effect for given frequencies.

Die als Beispiel oben beschriebene Einwegleitung besteht aus einem Hohlleiter mit den inneren Querschnittmaßen von 50 X 17 mm und einem Ferritblättchen der Länge 32 mm, der Breite 17 mm und der ίο Stärke 0,7 mm. Das Ferritblättchen ist im Abstand von 13 mm von der Seitenwand 4 an einer Polystyrolleiste mit der der Seitenwand 3 zugekehrten Seite befestigt. Die Polystyrolleiste hat die gleiche Länge und Breite wie das Ferritblättchen und ist 3,2 mm stark. Die magnetische Feldstärke zwischen den Stufen 8 und 9 beträgt 700 örsted, die Mittenfrequenz des Sperrbandes ist 4,2 GHz, und die auf 25% Dämpfungsabfall bezogene Bandbreite beträgt 600 MHz. Bei gleichmäßiger Magnetisierung des Ferrits ergibt sich vergleichsweise eine Bandbreite von nur 200 MHz, während die Mittenfrequenz unverändert bei 4,2 GHz liegt.The one-way line described above as an example consists of a waveguide with the internal cross-sectional dimensions of 50 X 17 mm and a ferrite sheet 32 mm long, 17 mm wide and ίο Thickness 0.7 mm. The ferrite sheet is at a distance of 13 mm from the side wall 4 on a polystyrene strip attached to the side facing the side wall 3. The polystyrene bar has the same length and Width like the ferrite sheet and is 3.2 mm thick. The magnetic field strength between levels 8 and 9 is 700 örsted, the center frequency of the stop band is 4.2 GHz, and the attenuation drop is 25% related bandwidth is 600 MHz. With uniform magnetization of the ferrite results comparatively a bandwidth of only 200 MHz, while the center frequency remains unchanged at 4.2 GHz lies.

Da Temperaturschwankungen eine Änderung der Magnetisierung für ein gegebenes Feld zur Folge haben, ist es einleuchtend, daß die erfindungsgemäße Einwegleitung Temperatureinflüsse kompensiert.Because temperature fluctuations result in a change in magnetization for a given field it is evident that the one-way line according to the invention compensates for temperature influences.

Eine andere Methode für die ungleichmäßige Magnetisierung von Ferritblättchen besteht darin, eine Mehrzahl von Magneten verschiedener Feldstärken auf das Ferritblättchen wirken zu lassen. Entweder sind die Polstücke dabei parallel zueinander angeordnet oder in ungleichmäßigen Abständen, oder jedes einzelne Polstück ist mit stufenförmigen Absätzen der oben beschriebenen Art versehen, wie im vorhergehenden beschrieben wurde. Man kann auch zwei Polstücke so verwenden, daß diese in eine Mehrzahl von Stufen oder geneigten Oberflächen unterteilt sind. In jedem Falle können die Dauermagneten durch Elektromagneten ersetzt werden.Another method for the uneven magnetization of ferrite flakes is to use a plurality to let magnets of different field strengths act on the ferrite flakes. Either they are Pole pieces are arranged parallel to one another or at uneven intervals, or every single one Pole piece is provided with stepped shoulders of the type described above, as in the previous one has been described. It is also possible to use two pole pieces so that they are in a plurality of stages or inclined surfaces. In any case, the permanent magnets can be replaced by electromagnets be replaced.

Soll ein runder Hohlleiter als Einwegleitung gemäß der Erfindung ausgebildet werden, so ist statt des Blättchens ein koaxial im Hohlleiter liegender Ferritstab vorzusehen. Zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfeldes dienen in diesem Falle mehrere nebeneinanderliegende, den Hohlleiter umschließende Dauermagneten oder Elektromagneten mit unterschiedlichen Feldstärken. Somit ergibt sich im Ferritstab eine unterschiedliche Magnetisierung, die die obenerwähnte Sperrbanderweiterung und Temperaturkompensation der Einwegleitung bedingt.If a round waveguide is to be designed as a one-way line according to the invention, instead of the To provide a ferrite rod lying coaxially in the waveguide. To create an inhomogeneous In this case, several adjacent permanent magnets surrounding the waveguide are used for the magnetic field or electromagnets with different field strengths. This results in an in the ferrite rod different magnetization, the above mentioned blocking band expansion and temperature compensation the one-way line conditional.

Claims

Patent claims:

1. Waveguide arrangement as a one-way line, the directional blocking effect of which by the gyromagnetic resonance of a ferrite body located in a waveguide through an external one Magnetic field is produced, characterized in that that the static magnetic field required to magnetize the ferrite body is inhomogeneous is trained.

2. Waveguide arrangement according to claim 1, characterized in that the waveguide is rectangular is formed and that parallel to its side walls (3 and 4) near a side wall (4) a thin ferrite sheet (2) lies in an inhomogeneous magnetic field created by a permanent magnet or electromagnet with stepped pole pieces is generated.

3. Waveguide arrangement according to claim 2, characterized in that the ferrite flakes is symmetrical between the two pole pieces and is the same length as the pole pieces.

4. waveguide arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that for generating a inhomogeneous magnetic field several adjacent Magnet systems of different field strengths are arranged.

5. waveguide arrangement according to claim 1, characterized in that in a cylindrical Waveguide a ferrite rod is arranged coaxially and that for generating the inhomogeneous magnetic field several magnet systems surrounding the waveguide with different field strengths are provided.

1 sheet of drawings