Breitbandige Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetischeWellen
Die Erfindung bezieht sich auf eine breitbandige gyromagnetische Anordnung für sehr
kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Rechteckhohlleiterabschnitt
mit unter sich gleichen, vorzugsweise Streifenform aufweisenden, senkrecht zur Fortflanzungsrichtung
der Wellen vormagnetisierten gyromagnetischen Körpern, die im Innern an den Breitseiten
des Rechteckhohlleiterabschnitts mit zu den Hohlleiterschmalseiten unterschiedlichen
Abständen angeordnet sind.Broadband directional line for very short electromagnetic waves
The invention relates to a broadband gyromagnetic arrangement for very
short electromagnetic waves, consisting of a rectangular waveguide section
with identical, preferably strip-shaped, perpendicular to the direction of propagation
of the waves pre-magnetized gyromagnetic bodies that are inside on the broad sides
of the rectangular waveguide section with different sides to the waveguide narrow sides
Are arranged at intervals.
Anordnungen dieser Art nutzen vorwiegend die gyromagnetische Resonanz
aus. Sie finden in der Höchstfrequenztechnik beispielsweise als Dämpfungsglieder
oder Phasenschieber, insbesondere aber als Richtungsleitungen bzw. Richtungsphasenschieber
Verwendung. Richtungsleitungen und Richtungsphasenschieber sind passive nichtreziproke
Vierpole. Während beim Richtungsphasenschieber bei kleiner Grunddämpfung die Phasenschiebung
in beiden übertragungsrichtungen verschieden groß ist, weist die Richtungsleitung
in der einen übertragungsrichtung eine große Dämpfung (Sperrdämpfung) und in der
Gegenrichtung eine kleine Dämpfung (Durchlaßdämpfung) auf. Üblicherweise besteht
ein solcher nichtreziproker Vierpol aus einem Rechteckhohlleiterabschnitt, in dessen
Innerem zwei oder vier sich in Achsrichtung des Hohlleiters erstreckende Streifen
aus gyromagnetischem Material angeordnet sind. Die Streifen sind an den Breitseiten
des Hohlleiters und symmetrisch zur Hohlleitermitte in Nähe von Stellen angeordnet,
wo das magnetische Wechselfeld der den Rechteckhohlleiter durchlaufenden elektromagnetischeu
Wellen zirkulare Polarisation aufweist. Hierbei zeigt sich, daß die Dämpfung der
Welle beim Durchgang durch den Hohlleiter einen Frequenzgang hat, der insbesondere
bei breitbandigen Anordnungen Aflf> 2511/o recht beträchtlich und daher außerordentlich
störend ist. Bei Richtungsleitungen beispielsweise hat die Durchlaßdämpfung in der
Bandmitte ein Minimum und steigt gegen die Bandgrenzen an. Ähnlich verhält es sich
mit der Sperrdämpfung. Hier stört im Unterschied zur Durchlaßdämpfung der mitunter
an den Bandgrenzen des Sperrbereiches bereits zu weit fortgeschrittene Dämpfungsabfall.Arrangements of this type mainly use gyromagnetic resonance
the end. You can find them in high-frequency technology, for example, as attenuators
or phase shifters, but in particular as directional lines or directional phase shifters
Use. Directional lines and directional phase shifters are passive non-reciprocal
Quadrupole. While in the case of the directional phase shifter, the phase shift occurs when the basic attenuation is small
is different in size in both transmission directions, the directional line
In one direction of transmission a large attenuation (blocking attenuation) and in the
In the opposite direction, there is a small amount of attenuation (transmission loss). Usually there is
such a non-reciprocal quadrupole from a rectangular waveguide section in which
Inside two or four strips extending in the axial direction of the waveguide
are arranged from gyromagnetic material. The stripes are on the broad sides
of the waveguide and arranged symmetrically to the center of the waveguide in the vicinity of points,
where the alternating magnetic field of the electromagnetic u
Waves having circular polarization. This shows that the attenuation of the
Wave when passing through the waveguide has a frequency response that in particular
with broadband arrangements Aflf> 2511 / o quite considerable and therefore extraordinary
is disturbing. In the case of directional lines, for example, the transmission loss is in the
Mb a minimum and increases against the band limits. It is similar
with the blocking attenuation. In contrast to transmission attenuation, the sometimes interferes here
Attenuation drop that is too advanced at the band limits of the stop range.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine breitbandige Richtungsleitung
der einleitend beschriebenen Art gerade hinsichtlich des geschilderten Dämpfungsverhaltens
wesentlich zu verbessern. -
Für eine breitbandige Richtungsleitung für sehr
kurze elektromagnetische Wellen mit eingeebnete-m. Verlauf der Wellendämpfung, bestehend'
aus einem' Rechteckhohlleiterabschnitt mit unter sich gleichen, vorzugsweise Streifenform
aufweisenden, senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Wellen vorinagnetisierten
gyromagnetischen Körpern, die im Innem an den Breitseiten des Rechteckhohlleiterabschnitts
mit zu den Höhlleiterschmalseiten unterschiedlichen Ab-
ständen angeordnet
sind, wird erfindungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rechteckhohlleiterabschnitt
vier paarweise im Hohlleiterinnem einander gegenüberliegend angebrachte gyromagnetische
Körper aufweist und daß die beiden gyromagnetischen Körperpaare von den Schmalseiten
des Rechteckhohlleiterabschnitts in derart unterschiedlich gewählten Abständen angeordnet
sind, daß die Durchlaßdämpfung der Richtungsleitung in einem vorgegebenen großen
Frequenzbereich wenigstens annähernd konstant ist. Es sind zwar Richtungsleitungen
bekannt, bei denen die Durchlaßdämpfung über einen größeren Frequenzbereich einen
nur geringen Frequenzgang aufweist. Solche Anordnungen enthalten im Hohlleiterinnern
wenigstens zwei vorzugsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete
Ferritstreifen. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand ist die breitbandige Charakteristik
der Durchlaßdämpfung dadurch erreicht, daß die einzelnen Ferritstreifen aus verschiedenen
Materialien mit unterschiedlicher Sättigungsmagnetisierung bestehen. Da die Auswahl
gyromagnetischer Materialien im allgemeinen sehr beschränkt ist, ist der Bau solcher
Richtungsleitungen für bestimmte Anwend:ungszwecke meist mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden, die beim Erfindungsgegenstand nicht gegeben sind. Ferner ist durch die
französische Patentschrift 1 187 421 eine Richtungsl eitung mit breitbandiger
Sperrcharakteristik be--'kann#, bei der zwei im Rechteckhohlleiter auf einander
gegenüberliegenden Seiten angebrachte Ferritstreifen
hinsichtlich
ihres Abstandes von der ihnen unmittelbar benachbarten Hohlleiterschmalseite etwas
unterschiedlich angeordnet sind. Demgegenüber weist die erfindungsgemäße Richtungsleitung
vier streifenförinige gyromagnetische Körper auf, die paarweise einander gegenüberstehend
an den Hohlleiterbreitseiten angeordnet sind. Auch haben die einander zugeordneten
Streifen von der ihnen unmittelbar benachbarten Hohlleiterschinalseite gleichen
Abstand. Damit ist erreicht, daß der Erfindungsgegenstand gegenüber der bekannten
Anordnung mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Magnetfeld - gleiche
Bedingungen vorausgesetzt - auskom mt. Darüber hinaus hat der Erfindungsgegenstand
den Vorteil, daß er sich bei vorgegebener absoluter Sperrdämpfung mit wesentlich
kürzeren Abmessungen realisieren läßt.The invention is based on the object of significantly improving a broadband directional line of the type described in the introduction, precisely with regard to the described damping behavior. - For a broadband directional line for very short electromagnetic waves with leveled-m. Course of the wave attenuation, consisting, having preferably strip form 'of a' rectangular waveguide section equal among themselves perpendicular to the direction of propagation of the waves vorinagnetisierten gyromagnetic bodies, which stands in the interior on the broad sides of the rectangular waveguide portion with different to the Höhlleiterschmalseiten waste are arranged according to the invention the The object is achieved in that the rectangular waveguide section has four gyromagnetic bodies mounted opposite one another in pairs in the interior of the waveguide and that the two gyromagnetic body pairs are arranged from the narrow sides of the rectangular waveguide section at such differently selected distances that the transmission attenuation of the directional line is at least approximately constant in a predetermined large frequency range . Directional lines are known in which the transmission attenuation has only a low frequency response over a larger frequency range. Such arrangements contain at least two ferrite strips, preferably arranged on opposite sides, in the interior of the waveguide. In contrast to the subject of the invention, the broadband characteristic of the transmission attenuation is achieved in that the individual ferrite strips consist of different materials with different saturation magnetization. Since the selection of gyromagnetic materials is generally very limited, the construction of such directional lines for certain applications is usually associated with considerable difficulties that are not present in the subject matter of the invention. Furthermore, the French patent specification 1 187 421 provides a directional line with broadband blocking characteristics, in which two ferrite strips attached in the rectangular waveguide on opposite sides are arranged somewhat differently in terms of their distance from the narrow waveguide side immediately adjacent to them. In contrast, the directional line according to the invention has four strip-shaped gyromagnetic bodies which are arranged in pairs opposite one another on the broad sides of the waveguide. The strips assigned to one another are also at the same distance from the waveguide shell side immediately adjacent to them. This means that the subject matter of the invention, compared to the known arrangement, has a much lower magnetic field - assuming the same conditions - get along. In addition, the subject matter of the invention has the advantage that it can be implemented with significantly shorter dimensions with a given absolute blocking attenuation.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Ort der zirkularen
Polarisation des Magnetfeldes der Wellen frequenzabhängig ist und daher jeder der
gyromagnetischen Körper einen Dämpfungsverlauf über der Frequenz verursacht, so
daß sich derselbe in Abhängigkeit der örtlichen Lage des betreffenden gyromagnetischen
Körpers im Hohlleiterinnem in weiten Grenzen beeinflussen läßt. Für den Anwendungsfall
der Richtungsleitung bedeutet dies, daß bei Verschieben der gyromagnetischen Streifen
nach außen sich das Minimum der Durchlaßdämpfung zu höheren Frequenzen verlagert,
und umgekehrt. Durch geeignete Wahl der Abstände der Streifen von den Schmalseiten
des Rechteckhohlleiterabschnitts ist es daher möglich, den Anstieg der Durchlaßdämpfung
an den Bandgrenzen auf Kosten des Dämpfungsminimums zu kompensieren und damit eine
wenigstens annähernd konstante Durchlaßdämpfung über einen vorgegebenen großen Frequenzbereich
zu erhalten. Die Wahl der Abstände der gyromagnetischen Streifen von den Hohlleiterschmalseiten
kann in vorteilhafter Weise auch so erfolgen, daß eine optimale Begradung des Frequenzganges
der Durchlaß- und der Sperrdämpfung erzielt wird.The invention is based on the knowledge that the location of the circular
The polarization of the magnetic field of the waves is frequency dependent and therefore each of the
gyromagnetic body causes a damping curve over the frequency, so
that the same depending on the local position of the relevant gyromagnetic
Body in the waveguide interior can be influenced within wide limits. For the use case
The directional line means that when you move the gyromagnetic strip
outwards the minimum of the transmission attenuation shifts to higher frequencies,
and vice versa. By suitable choice of the distances between the strips and the narrow sides
of the rectangular waveguide section, it is therefore possible to reduce the increase in transmission loss
to compensate at the band limits at the expense of the attenuation minimum and thus a
at least approximately constant transmission loss over a predetermined large frequency range
to obtain. The choice of the distances between the gyromagnetic strips and the narrow waveguide sides
can also be carried out in an advantageous manner so that an optimal straightening of the frequency response
the transmission and blocking attenuation is achieved.
Die nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Richtungsleitung weist
über ihre breitbandigen Eigenschaften hinaus ein wesentlich besseres Verhältnis
V von kleinster Sperrdämpfung zu größter Durchlaßdämpfung im vorgegebenen Frequenzband
auf, das bekanntlich ein praktisches Maß für die Güte der Richtungsleitung darstellt.The directional line formed according to the teaching of the invention has
in addition to their broadband properties, a significantly better ratio
V from the lowest blocking attenuation to the highest transmission attenuation in the given frequency band
on, which is known to be a practical measure of the quality of the directional line.
An Hand der Zeichnung soll im folgenden ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung noch näher erläutert werden.With reference to the drawing, an embodiment of the
Invention will be explained in more detail.
Fig. 1 zeigt ein bekanntes Ausführungsbeispiel einer Richtungsleitung,
bestehend aus dem Rechteckhohlleiterabschnitt 1 mit dem Seitenverhältnis
alb, in dessen Innerem vier Ferritstreifen 2, 3, 4 und 5 in Erstreckung
des Rechteckhohlleiterabschnitts 1 vorgesehen sind. Die Ferritstreifen 2
und 3 einerseits und 4 und 5 andererseits sind einander gegenüber
an den Breitseiten des Rechteckhohlleiterabschnitts 1 angeordnet und werden
von einem magnetischen Gleich-feld Ha senkrecht zur Hohlleiterachse vormagnetisiert.
Der Abstand X, der Ferritstreifen 2 und 3 und der Abstand x. der Ferritstreifen
4 und 5 von der linken bzw. rechten Schmalseite des Rechteckhohlleiterabschnitts
1 sind gleich groß und so gewählt, daß sich alle Ferritstreifen in der Nähe
von Orten befinden, an denen die die Richtungsleitung passierende elektromagnetische
Welle zirkulare Polarisation ihres magnetischen Feldes besitzt. Der Verlauf der
Durchlaßdämpfung eines Ausführungsbeispieles der bekannten Richtungsleitung nach
Fig. 1 ist im Diagramm der Fig. 2 (Kurve 1) in db über der Frequenz
in GHz aufgetragen.Fig. 1 shows a known embodiment of a directional line, consisting of the rectangular waveguide section 1 with the aspect ratio alb, in the interior of which four ferrite strips 2, 3, 4 and 5 are provided in the extension of the rectangular waveguide section 1 . The ferrite strips 2 and 3 on the one hand and 4 and 5 on the other hand are arranged opposite one another on the broad sides of the rectangular waveguide section 1 and are premagnetized by a constant magnetic field Ha perpendicular to the waveguide axis. The distance X, the ferrite strips 2 and 3 and the distance x. the ferrite strips 4 and 5 from the left and right narrow side of the rectangular waveguide section 1 are of the same size and are selected so that all ferrite strips are in the vicinity of places where the electromagnetic wave passing the directional line has a circular polarization of its magnetic field. The profile of the transmission attenuation of an exemplary embodiment of the known directional line according to FIG. 1 is plotted in the diagram of FIG. 2 (curve 1) in dB over the frequency in GHz.
Die Durchlaßdämpfung hat hiernach ein Dämpfungsminimum von etwa
0,5 db bei 2 GHz und steigt an den Bandgrenzen 1,7 GHz und
2,3 GHz auf 1,25 db an. Durch geringe Vergrößerung des Abstandes xi
und geringe Verkleinerung des Abstandes x.,
läßt sich der Verlauf der Durchlaßdämpfung
entsprechend der Kurve 11 in der Fig. 2 dahin gehend verbessern, daß die
Durchlaßdämpfung einer im Frequenzbereich zwischen 1,7 und 2,3 GHz
praktisch konstant bleibt und den Wert 1 db nicht überschreitet.According to this, the transmission attenuation has an attenuation minimum of about 0.5 db at 2 GHz and increases to 1.25 db at the band limits 1.7 GHz and 2.3 GHz. By slightly increasing the distance xi and decreasing the distance x., The course of the transmission attenuation can be improved according to curve 11 in FIG. 2 to the effect that the transmission attenuation is practically constant in the frequency range between 1.7 and 2.3 GHz remains and does not exceed the value 1 db.
Es lassen sich hiernach in besonders vorteilhafter Weise Richtungsleitungen
ausbilden, die nicht für extrem breite Frequenzbereiche verwendbar sind, die aber
mittels einer Nachstimmeinrichtung ihres Magnetfeldes wahlweise in einem von mehreren
nebeneinanderliegenden Frequenzbändem eingesetzt werden können. Zur Erzielung günstiger
Feldverzerrungen kann in bekannter Weise in Nähe der gyromagnetischen Streifen dielektrisches
Material, beispielsweise Keramik, vorgesehen werden. Ferner kann man die Querschnittsabmessungen
der gyromagnetischen Streifen zweckmäßig so wählen, daß eine Kompensation des Temperaturganges
der Sperrdämpfung eintritt.Directional lines can then be used in a particularly advantageous manner
train that are not suitable for extremely wide frequency ranges, but that
by means of a retuning device of their magnetic field optionally in one of several
adjacent frequency bands can be used. To achieve cheaper
Field distortions can occur in a known manner in the vicinity of the gyromagnetic dielectric strips
Material, for example ceramic, can be provided. You can also change the cross-sectional dimensions
choose the gyromagnetic strip expediently so that a compensation of the temperature variation
the blocking attenuation occurs.