DE1134730B

DE1134730B - Directional line for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE1134730B
Application number: DES68450A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Helmut Pascher
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-05-11
Filing date: 1960-05-11
Publication date: 1962-08-16

Description

Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtungsleitung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, insbesondere Millimeterwellen.Directional guidance for very short electromagnetic waves The invention refers to a directional line for very short electromagnetic waves, especially millimeter waves.

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.A directional line is a non-reciprocal quadrupole, the electromagnetic energy in a prescribed frequency range is practical only transmits in one direction. Facilities of this type mostly use the resonance behavior gyromagnetic substances. The gyromagnetic material is inside here a wave guide and is provided by an outside of the wave guide Magnet system premagnetized. The directional character of such arrangements is limited to a relatively narrow frequency range caused by natural resonance the precession motion of the magnetic moments of the gyromagnetic material is determined. This so-called gyromagnetic resonance frequency can, apart from on the choice of the gyromagnetic material used, within wide limits by the Adjust the size of the constant magnetic field, and it shifts with it increasing constant field strength after higher frequencies. With directional lines for In the millimeter wave range, the effort for the magnetic field becomes extraordinary large, so the use of directional resonance lines in these shortest Waves no longer makes sense. The same difficulties are also with Directional lines are available based on the principle of non-reciprocal field distortion are based.

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.For the millimeter range, a directional line can be used with a Magnet system, which with its dimensions within usable limits for the overall arrangement remains, realize that a rectangular waveguide in the axial extent by a thin, perpendicular to the electric field vector and symmetrical to the wave guide arranged, conductive partition is divided into two conductor sections, of which one receives training as a gyrator and this is due to the gyrator behavior of the one section between the two conductor sections occurring non-reciprocal Phase difference converted into a non-reciprocal four-pole attenuation by damping foils will. Directional lines of this type are, however, not very suitable for arrangements and Facilities where the electromagnetic energy in circular waveguides, for example in the Hai or Hli waveform. In these cases you have to additional facilities, so-called mode transformers, are provided that represent a considerable effort. The invention is based on the object to show a simple and advantageous solution to the problem described.

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.For a directional line for very short electromagnetic waves, in particular millimeter waves, consisting of a wave guide inside premagnetized; gyromagnetic material is arranged, and in which the wave guide in axial extension through a thin, flat, perpendicular to the electric field vector and conductive ones arranged symmetrically to the wave guide, in damping foils on both sides outgoing partition is divided into two ladder sections, one of which as Gyrator is designed, the object is achieved in that a Round waveguide is used, in which the partition is arranged in the pipe axis is and at the end faces a constant transition into the one on both sides has subsequent damping foils.

An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.Using an exemplary embodiment that is shown in the drawing is, the invention will be explained in more detail below.

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.Fig. 1 shows a directional line according to the invention in section. The circular waveguide section 1 is shown in perspective by a thin one in FIG The partition 2 shown is divided into two identical conductor sections 3 and 4, of which the conductor section 4 designed as a gyrator is that of a magnetic one Constant field H perpendicular to the axial direction of the premagnetized gyromagnetic body 5 and the conductor section 3 contains the body 6 of dielectric material. That Magnetic field H generated one lying on the outside of the circular waveguide section 1 U-shaped permanent magnet 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.The dielectric body 6 serves to compensate for the mutual Phase response of the conductor sections 3 and 4 in the forward direction of the directional line. The gyromagnetic body 5, for example a ferrite strip, and the size of the it penetrating magnetic constant field H are dimensioned so that the conductor section 4 has gyrator properties in the desired frequency range, d. that is, that the Electromagnetic wave passing through a conductor section depending on its direction of propagation has a phase response that differs by 180 °. Accordingly, they step in the ladder sections 3 and 4 propagating wave components in the desired manner in the forward direction of the directional line from the conductor sections 3 and 4 in phase and in the reverse direction out of phase.

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.The gyromagnetic body 5 and the body 6 are in terms of their Arrangement in the conductor sections 3 and 4 by no means on a middle one Area restricted. Rather, they can also contrary to what is shown in FIG Arrangement take a more lateral position for this purpose. The one for optimal electrical Properties of the directional line according to the invention, the most favorable position of the body, which, among other things, is also dependent on the type of wave, is generally based on empirical Ways to be determined.

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.The partition shown in Fig. 2 goes at each of its ends in a damping film 8, which, as already mentioned in the introduction, the conversion the non-reciprocal phase rotation of the arrangement into a non-reciprocal four-pole attenuation serves. The damping foils 8 have a layer thickness that is smaller than the penetration depth of the electromagnetic advancing in the directional line Wave. Its fan-shaped profile results in a continuous transition to the partition plate 2 and thus a good wave resistance adjustment.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Directional line for very short electromagnetic Waves, in particular millimeter waves, consisting of a wave guide in which Inside premagnetized, gyromagnetic material is arranged, and in the the wave guide in the axial extension through a thin, flat, perpendicular to the electric field vector and symmetrically arranged to the wave guide, conductive, Partition wall in two conductor sections running out in damping foils on both sides is divided, one of which is designed as a gyrator, characterized by a circular waveguide in which the partition is arranged in the pipe axis and there is a steady transition on the front sides into those on both sides Has damping foils.

2. Directional line according to claim 1, characterized in that that in the interior in the axial extent of the conductor section forming the gyrator a gyromagnetic body pre-magnetized perpendicular to the conductor axis is arranged is.

3. Directional line according to claim 1 or 2, characterized in that the Wave transmission rate of the gyrator in the forward direction of the directional line with corresponds at least approximately to the wave transmission rate of the second conductor section.

4. Directional line according to claim 3, characterized in that in the interior in the axial Extension of the second conductor section a body made of dielectric material is arranged that the phase response of the gyrator in the forward direction of the directional line reproduced in the second conductor section.

5. Directional line according to one of the preceding claims, characterized in that the damping foils on both sides of the partition have a layer thickness which is smaller than the penetration depth of the electromagnetic waves penetrating the conductor sections. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1055 623; French Patent Specification No. 1,149,584. U.S. Patent No. 2,866,949; "Electronic & Radio Engineer", February, 1957, p. 60.