DE1134730B - Richtungsleitung fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

• Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, insbesondere Millimeterwellen.
• Unter einer Richtungsleitung versteht man einen nichtreziproken Vierpol, der elektromagnetische Energie in einem vorgeschriebenen Frequenzbereich praktisch nur in einer Richtung überträgt. Einrichtungen dieser Art nutzen meist das Resonanzverhalten gyromagnetischer Stoffe aus. Das gyromagnetische Material ist hierbei im Innern einer Wellenführung angeordnet und wird von einem außerhalb der Wellenführung vorgesehenen Magnetsystem vormagnetisiert. Der Richtungsleitungscharakter solcher Anordnungen ist auf einen relativ schmalen Frequenzbereich beschränkt, der durch die Eigenresonanz der Präzessionsbewegung der magnetischen Momente des gyromagnetischen Materials bestimmt ist. Diese sogenannte gyromagnetische Resonanzfrequenz läßt sich, abgesehen von der Wahl des verwendeten gyromagnetischen Stoffes, in weiten Grenzen durch die Größe des magnetischen Gleichfeldes einstellen, und zwar verschiebt sie sich mit zunehmender Gleichfeldstärke nach höheren Frequenzen. Bei Richtungsleitungen für den Millimeterwellenbereich wird der Aufwand für das Magnetfeld außerordentlich groß, so daß die Verwendung von Resonanzrichtungsleitungen bei diesen kürzesten Wellen nicht mehr sinnvoll erscheint. Die gleichen Schwierigkeiten sind auch bei Richtungsleitungen vorhanden, die auf dem Prinzip der nichtreziproken Feldverzerrung beruhen.
• Für den Millimeterbereich läßt sich eine Richtungsleitung mit einem Magnetsystem, das mit seinen Abmessungen in zur Gesamtanordnung brauchbaren Grenzen bleibt, dadurch verwirklichen, daß ein Rechteckhohlleiter in axialer Erstreckung durch eine dünne, senkrecht zum elektrischen Feldvektor und symmetrisch zur Wellenführung angeordnete, leitende Trennwand in zwei Leiterabschnitte unterteilt wird, von denen einer eine Ausbildung als Gyrator erhält und hierbei die zufolge des Gyratorverhaltens des einen Abschnittes zwischen den beiden Leiterabschnitten auftretende nichtreziproke Phasendifferenz durch Dämpfungsfolien in eine nichtreziproke Vierpoldämpfung umgewandelt wird. Richtungsleitungen dieser Art sind jedoch wenig geeignet für Anordnungen und Einrichtungen, bei denen die elektromagnetische Energie in Rundhohlleitern, beispielsweise in der Hai- oder Hli-Wellenform, übertragen wird. In diesen Fällen müssen nämlich zusätzliche Einrichtungen, sogenannte Modentransformatoren, vorgesehen werden, die einen erheblichen Aufwand darstellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und vorteilhafte Lösung des geschilderten Problems aufzuzeigen.
• Für eine Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, insbesondere Millimeterwellen, bestehend aus einer Wellenführung, in deren Innern vormagnetisiertes; gyromagnetisches Material angeordnet ist, und bei der die Wellenführung in axialer Erstreckung durch eine dünne, ebene, senkrecht zum elektrischen Feldvektor und symmetrisch zur Wellenführung angeordnete, leitende, auf beiden Seiten in Dämpfungsfolien auslaufende Trennwand in zwei Leiterabschnitte unterteilt ist, von denen einer als Gyrator ausgebildet ist, wird erfindungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Rundhohlleiter verwendet wird, bei dem die Trennwand in der Rohrachse angeordnet ist und an den Stirnseiten einen stetigen übergang in die auf beiden Seiten sich daran anschließenden Dämpfungsfolien aufweist.
• An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.
• Fig. 1 zeigt eine Richtungsleitung nach der Erfindung im Schnitt. Der Rundhohlleiterabschnitt 1 ist durch ein dünnes in der Fig. 2 in Perspektive dargestelltes Trennblech 2 in zwei unter sich gleiche Leiterabschnitte 3 und 4 unterteilt, von denen der als Gyrator ausgebildete Leiterabschnitt 4 den von einem magnetischen Gleichfeld H senkrecht zur Achsrichtung vormagnetisierten gyromagnetischen Körper 5 und der Leiterabschnitt 3 den Körper 6 aus dielektrischem Material enthält. Das Magnetfeld H erzeugt ein außen am Rundhohlleiterabschnitt 1 anliegender U-förmiger Permanentmagnet 7.
• Der dielektrische Körper 6 dient der Kompensation des gegenseitigen Phasengangs der Leiterabschnitte 3 und 4 in Durchlaßrichtung der Richtungsleitung. Der gyromagnetische Körper 5, beispielsweise ein Ferritstreifen, und die Größe des ihn durchsetzenden magnetischen Gleichfeldes H sind so bemessen, daß der Leiterabschnitt 4 im gewünschten Frequenzbereich Gyratoreigenschaften aufweist, d. h., daß die den Leiterabschnitt durchlaufende elektromagnetische Welle in Abhängigkeit ihrer Fortpflanzungsrichtung einen um 180° unterschiedlichen Phasengang aufweist. Demnach treten die in den Leiterabschnitten 3 und 4 sich fortpflanzenden Wellenanteile in gewünschter Weise in Durchlaßrichtung der Richtungsleitung aus den Leiterabschnitten 3 und 4 gleichphasig und in Sperrichtung gegenphasig aus.
• Der gyromagnetische Körper 5 und der Körper 6 sind hinsichtlich ihrer Anordnung in den Leiterabschnitten 3 und 4 keineswegs auf einen jeweils mittleren Bereich beschränkt. Vielmehr können sie auch entgegen ihrer in der Fig. 1 gezeigten Anordnung eine hierzu mehr seitliche Lage einnehmen. Die für optimale elektrische Eigenschaften der erfindungsgemäßen Richtungsleitung günstigste Lage der Körper, die unter anderem auch wellentypabhängig ist, wird im allgemeinen auf empirischem Wege zu ermitteln sein.
• Das in Fig. 2 dargestellte Trennblech geht an seinen Enden jeweils in eine Dämpfungsfolie 8 über, die, wie bereits einleitend erwähnt wurde, der Umwandlung der nichtreziproken Phasendrehung der Anordnung in eine nichtreziproke Vierpoldämpfung dient. Die Dämpfungsfolien 8 weisen eine Schichtstärke auf, die kleiner ist als die Eindringtiefe der in der Richtungsleitung fortschreitenden elektromagnetischen Welle. Ihr fächerförmiges Profil ergibt einen stetigen übergang zum Trennblech 2 und damit eine gute wellenwiderstandsmäßige Anpassung.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, insbesondere Millimeterwellen, bestehend aus einer Wellenführung, in deren Innern vormagnetisiertes, gyromagnetisches Material angeordnet ist, und bei der die Wellenführung in axialer Erstreckung durch eine dünne, ebene, senkrecht zum elektrischen Feldvektor und symmetrisch zur Wellenführung angeordnete, leitende, auf beiden Seiten in Dämpfungsfolien auslaufende Trennwand in zwei Leiterabschnitte unterteilt ist, von denen einer als Gyrator ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Rundhohlleiter, bei dem die Trennwand in der Rohrachse angeordnet ist und an den Stirnseiten einen stetigen Übergang in die auf beiden Seiten sich daran anschließenden Dämpfungsfolien aufweist.
2. 2. Richtungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern in axialer Erstreckung des den Gyrator bildenden Leiterabschnitts ein senkrecht zur Leiterachse vormagnetisierter gyromagnetischer Körper angeordnet ist.
3. 3. Richtungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenübertragungsmaß des Gyrators in Durchlaßrichtung der Richtungsleitung mit dem Wellenübertragungsmaß des zweiten Leiterabschnitts wenigstens annähernd übereinstimmt.
4. 4. Richtungsleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern in axialer Erstreckung des zweiten Leiterabschnitts ein Körper aus dielektrischem Material angeordnet ist, der den Phasengang des Gyrators in Durchlaßrichtung der Richtungsleitung im zweiten Leiterabschnitt nachbildet.
5. 5. Richtungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfolien auf beiden Seiten der Trennwand eine Schichtstärke aufweisen, die kleiner ist als die Eindringtiefe der die Leiterabschnitte durchsetzenden elektromagnetischen Wellen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1055 623; französische Patentschrift Nr. 1149 584; USA.-Patentschrift Nr. 2 866 949; »Electronic & Radio Engineer«, February, 1957, S.60.