DE1204281B - Ferroelektrischer Hohlleiter-Phasenschieber - Google Patents

Description

• Ferroelektrischer Hohlleiter-Phasenschieber Die Erfindung betrifft einen elektrisch steuerbaren Mikrowellen-Phasenschieber für Rechteckhohlleiter.
• Bei den bisher bekannten Anordnungen ist das Ferroelektrikum in einem Hohlleiter angebracht. Es befindet sich am Ort maximaler elektrischer Wechselfeldstärke. Die Steuerspannung wird zwischen einer das Ferroelektrikum halbierenden Steuerelektrode und dem geerdeten Hohlleiter angelegt. Transformationsstücke aus linearen Dielektrika geeigneter Dielektrizitätskonstante, angeordnet direkt vor und hinter dem ferroelektrischen Material, dienen der Anpassung.
• Die Nachteile solcher Anordnungen, bei denen das Ferroelektrikum den Hohlleiter praktisch ausfüllt, liegen darin, daß der Wellenwiderstand des mit dem Ferroelektrikum belasteten Hohlleiterstückes etwa llso des Wellenwiderstandes des unbelasteten Hohlleiters beträgt. Dies führt zu einer sehr schmalbandigen Anpassung. In den der Anpassung dienenden Dielektrikumsstücken treten ferner Verluste auf.
• Der niedrige Wellenwiderstand des mit dem Ferroelektrikum belasteten Hohlleiters bedingt weiterhin hohe Wandströme, d. h. ohmsche Verluste, die die durch das Ferroelektrikum bedingten dielektrischen Verluste überwiegen können.
• Da die Wellenlänge im Ferroelektrikum etwa '/so der Wellenlänge im unbelasteten Hohlleiter beträgt, besteht die Gefahr der Entstehung höherer Moden im Ferroelektrikum.
• Der Abstand der Steuerelektrode von der Hohlleiter-Breitseite bestimmt die zur Erzielung der notwendigen Steuerfeldstärke benötigte Steuerspannung, die bei den Abmessungen des normalen X-Band-Hohlleiters etwa 10 kV beträgt. Außerdem ist die Abfuhr der Verlustwärme im Ferroelektrikum wegen dessen großer Dicke schlecht.
• Diese Nachteile werden bei einem elektrisch steuerbaren Mikrowellen-Phasenschieber für Rechteckhohlleiter gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß ein Längsschlitz in der Schmalseite oder Querschlitze in der Breitseite eines Hohlleiters vorgesehen sind, die von außen mit einer Ferroelektrikumsplatte abgedeckt sind, und daß dieses Ferroelektrikum mit mindestens einer plattenförmigen Elektrode belegt ist.
• Dadurch wird der Wellenwiderstand nur wenig geändert, und somit treten keine wesentlich erhöhten Wandströme auf. Auch höhere Moden im Hohlleiter treten nicht auf, da dieser fast unverändert bleibt.
• Es können dünne Plättchen ferroelektrischen Materials benutzt werden, so daß die Steuerspannung höchstens 1 kV beträgt. Die Wärmeabfuhr ist gut.
• Wegen der dünnen Plättchen kann das ferroelektrische Material als Einkristall in gewachsener oder aufgedampfter Form verwendet werden.
• Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele dar. Es zeigt F i g. 1 einen Hohlleiter mit einem Längsschlitz, F i g. 2 einen Hohlleiter mit vier Längsschlitzen, F i g. 3 einen Hohlleiter mit Querschlitzen.
• Bei dem Phasenschieber nach F i g. 1 befindet sich in der Schmalseite 1 eines Hohlleiters 2 ein Längsschlitz 3. Dieser Schlitz 3 unterbricht den Wand-Querstrom IQ. Am Schlitz 3 steht nun ein elektrisches Wechselfeld E, an, dessen Größe unter anderem von der Schlitzbreite w abhängt. Der Schlitz 3 ist durch ein Plättchen 4 aus ferroelektrischem Material abgedeckt, das somit in den Stromkreis der Wandströme IQ eingefügt ist. Die Dielektrizitätskonstante dieses ferroelektrischen Plättchens 4 beeinflußt die Phasenlage des Wandstromes IQ und damit die Phasenkonstante des Hohlleiters.
• Das steuernde elektrische Feld im Ferroelektrikum 4 wird durch Anlegen einer Spannung U zwischen der Steuerelektrode 5 und dem geerdeten Hohlleiter 2 erzeugt. Diese Steuerelektrode 5 deckt den mit Ferroelektrikum belegten Schlitz 3 ab und verhindert so eine Abstrahlung von Hochfrequenzenergie aus dem Hohlleiter 2 in den freien Raum. An die Stelle des Schlitzes 3 könnte auch eine Reihe äquidistanter Löcher treten.
• F i g. 2 zeigt eine Weiterentwicklung des in F i g. 1 beschriebenen Phasenschiebers. In die beiden Schmalseiten 1 und 1' des Hohlleiters 2 ist jeweils ein breiter Schlitz eingefräst. Diese beiden Schlitze werden durch die als Hauptsteuerelektroden dienenden Stege 7 und 7' in die vier Koppelschlitze 3, 3', 3", 3"' unterteilt. Beide Schlitzpaare 3, 3" bzw. 3', 3"' sind durch je ein Plättchen 4 bzw. 4' aus ferroelektrischem Material abgedeckt. Die Steuerspannung U wird an die Hauptsteuerelektroden 7 bzw. 7' und an die das Ferroelektrikum abdeckenden Außenelektroden 5 bzw. 5' gelegt. Der Gegenpol liegt am geerdeten Hohlleiter 2. Die Kombination der Steuerelektroden 5 und 7 bzw. 5' und 7' ergibt eine günstigere Steuerfeldverteilung im Ferroelektrikum 4 bzw. 4' als die in F i g. 2 gezeigte Einzelelektrode 5. Durch die beiderseitige Anordnung steuernder Schlitze erhält man eine größere Phasendrehung pro Längeneinheit.
• F i g. 3 zeigt einen weiteren Phasenschieber nach dem genannten Prinzip. In der Breitseite 8 eines Hohlleiters 2 befinden sich im Abstand a voneinander die Querschlitze 9, 9', 9" . . . Diese unterbrechen den Wand-Längsstrom IL. Das an einem Schlitz 9 anstehende elektrische Wechselfeld EL hängt von den Schlitzabmessungen und dem gegenseitigen Schlitzabstand ab. Die Schlitze 9, 9' . . . sind durch ein Plättchen 4 aus ferroelektrischem Material abgedeckt, so daß das Ferroelektrikum in den Stromkreis der Wandströme IL eingefügt ist. Das steuernde Feld wird durch eine Spannung U zwischen der Steuerelektrode 5 und dem geerdeten Hohlleiter 2 erzeugt. Diese Steuerelektrode 5 verhindert auch eine Abstrahlung von Hochfrequenzenergie aus dem Hohlleiter 2 in den freien Raum. Eine symmetrische Anordnung, bei der auch die zweite Hohlleiter-Breitseite 8' des Hohlleiters 2 mit gesteuerten Schlitzen versehen ist, liefert auch in diesem Fall eine größere Phasendrehung pro Längeneinheit.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Elektrisch steuerbarer Mikrowellen-Phasenschieber für Rechteckhohlleiter, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß ein Längsschlitz in der Schmalseite oder Querschlitze in der Breitseite eines Hohlleiters vorgesehen sind, die von außen mit einer Ferroelektrikumsplatte abgedeckt sind, und daß dieses Ferroelektrikum mit mindestens einer plattenförmigen Elektrode belegt ist.
2. 2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schmalseiten oder Breitseiten mit entsprechenden Schlitzen und Ferroclektrikumsplatten versehen sind und jede Ferroelektrikumsplatte eine Elektrode hat.
3. 3. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Längsschlitze so breit sind, daß beide Seiten der Ferroelektrikumsplatte mit Elektroden belegbar sind.
4. 4. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferroelektrikumsplatte aus Material als Einkristall in gewachsener oder aufgedampfter Form besteht.