DE1541911C - Anordnung zum Erzeugen einer breiten Bandpaß Charakteristik eines Wanderwel len Masers - Google Patents

Description

- Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Erzeugen einer breiten Bandpaß-Charakteristik eines Wanderwellen-Masers, bei dem ein in Ausbreitungsrichtung der zu verstärkenden Signalwellen verlaufender paramagnetischer Körper in einem quer zur Ausbreitungsrichtung der Signalwellen gerichteten magnetischen Gleichfeld angeordnet ist, wobei eine Einrichtung zum Erzeugen einer bestimmten Inhomogenität des magnetischen Gleichfeldes in Querrichtung vorgesehen ist.

Bei Wanderwellen-Maser-Verstärkern findet in der Regel ein kammförmiges Verzögerungselement Verwendung, das neben dem paramagnetischen Körper im Magnetfeld der Pump- und Signalwellen angeordnet ist und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der zu verstärkenden Signalwellen gegenüber der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum wesentlich herabsetzt. Dadurch ist es bekanntlich möglich, dem Wanderwellen-Maser eine relativ geringe Länge bei einer ausreichenden Verstärkung zu geben.

Eine willkürliche Güteziffer eines Wanderwellen-Masers ist das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite. In der Regel soll dieses Produkt groß sein. Im Idealfall ist die Verstärkung groß und über einen großen Bandbreitenbereich praktisch konstant. Die' von dem Wanderwellen-Maser der eingangs angegebenen Art verstärkten Signalfrequenzen sind eine Funktion der Stärke des magnetischen Gleichfeldes.

Aus einem Aufsatz von W. J. T a b ο r mit dem Titel »A 100-Mc broad-band ruby travelling wave maser at 5 Ge« in Proceedings of the IEEE (Correspondence), Bd. 51, S. 1143, August 1963, ist es bekannt, zur Vergrößerung der Bandbreite eines Wanderwellen-Masers das magnetische Gleichfeld in der Richtung der Signalwellenausbreitung zu verändern. Bei dieser bekannten Anordnung werden verschiedene Frequenzen in verschiedenen Abschnitten des paramagnetischen Körpers in Signalwellenausbreitungsrichtung unterschiedlich verstärkt. Der Vorteil der Vergrößerung der Bandbreite wurde bei dieser bekannten Anordnung von dem Nachteil begleitet, daß der Rauschpegel in dem verstärkten Signal beträchtlich heraufgesetzt wurde, da einige Frequenzen erst dann verstärkt werden, wenn die Signalwellen einen Abschnitt des paramagnetischen Körpers durchlaufen, in welchem sie gedämpft werden. Dies führt zu einer Verringerung des Rauschabstandes des verstärkten Signals.

Um dieses Problem des großen Rauschpegels zu überwinden, hat die Änmelderin in einem Artikel mit dem Titel »Techniques for providing TWM's with wide instantaneous band widths«, veröffentlicht im Programm und Tagungsbericht des Symposium der IEEE Professional Group on Microwave Theory and Techniques am 7. Mai 1965, vorgeschlagen, das magnetische Gleichfeld mit einer bestimmten Inhomogenität quer zur Signalwellenausbreitungsrichtung auszustatten. Durch diese Maßnahme würde das paramagnetische Material wirkungsmäßig in lange, dünne Streifen aufgeteilt, die sich parallel zur Richtung der Wellenausbreitung erstrecken. Jeder Streifen würde dabei längs seiner gesamten Länge ein verhältnismäßig enges Frequenzband verstärken. Obwohl diese Wirkung bei WanderweHen-Maser-Verstärkern bereits seit diesem Vorschlag als wünschenswert erkannt worden ist, stand bisher noch keine Einrichtung zur Verfügung, mit deren Hilfe die Erzielung der gewünschten Inhomogenität des magnetischen Gleichfeldes in Querrichtung mit hinreichender Genauigkeit 'und Bestimmtheit möglich gewesen wäre. Auf den ersten Blick scheint die Realisierung des angegebenen Vorschlags einfach; die Praxis erfordert es jedoch häufig, daß die Stärke des magnetischen Gleichfeldes etwa um 100 Gauß geändert wird, wobei vorgegebene Feldstärken und zumeist nichtlineare Intensitätsgradienten innerhalb eines Querbereichs von weniger als 7 mm realisiert werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verfugung zu stellen, mit deren Hilfe eine Inhomogenität des magnetischen Gleichfeldes für einen Wanderwellen-Maser in Querrichtung derart erzwungen wird, daß sich eine Bandpaß-Charakteristik mit hoher, im wesentlichen konstanter Verstärkung über einen breiten Frequenzbereich bei großem Rauschabstand ergibt. .

Ausgehend von einer Anordnung der eingangs angegegebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Inhomogenität zwei aus magnetisch weichem Material bestehende, außerhalb des paramagnetischen Körpers in dem· magnetischen Gleichfeld liegende Stäbe umfaßt, die parallel zueinander

und symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten einer durch die longitudinal Mittellinie des paramagnetischen Körpers verlaufenden Ebene und in einer im . wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung der Signalwellen und senkrecht zur Richtung des magnetischen Gleichfeldes verlaufenden zweiten Ebene angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ziehen die beiden Stäbe aus magnetisch weichem Material einen Teil des magnetischen Flusses des Gleichfeldes an, so daß die Feldlinien bei ihrem Durchdringen des paramagnetischen Körpers progressiv auseinandergefächert werden. Dadurch wird der paramagnetische Körper in dünne, verschieden magnetisierte Längsstreifen unterteilt, von denen jeder über seine Gesamtlänge andere Frequenzen verstärkt. Da jeder der verschieden magnetisierten Streifen die seiner magnetischen Feldstärke entsprechenden Frequenzen über seine gesamte Länge verstärkt, kann die gewünschte breitbandige Verstärkung ohne Verschlechterung des Rauschabstands des Wanderwellen-Maser-Verstärkers erreicht werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische, teilweise gebrochene Schemaansicht eines Wanderwellen-Festkörper-Masers mit der neuen Anordnung zum Erzeugen einer breiten Bandpaß-Charakteristik,

F i g. 2 eine vereinfachte Querschnittansicht des paramagnetischen Körpers im magnetischen Gleichfeld, das durch zwei Stäbe aus magnetisch weichem Material zur Erzielung der gewünschten Inhomogenität in Querrichtung gestört ist,

Fi g. 3 die mit der neuen Anordnung angestrebte Bandpaß-Charakteristik des Wanderwellen-Masers und

F i g. 4 bis 7 die Arbeitsweise des mit der neuen Anordnung ausgestatteten Wanderwellen-Masers veranschaulichende Diagramme.

In F i g. 1 stellt 10 einen rechteckigen Hohlleiter dar, der so dimensioniert ist, daß sich Wanderwellen mit der Pumpenergie E_p, die durch eine geeignete, nicht gezeichnete Energiequelle geliefert werden, in. ihm ausbreiten können. An einer Schmalseite 11 des Wellenleiters 10 und in leitendem Kontakt mit diesem schließen sich mehrere kammartig angeordnete leitende Stäbe 15 an, die zu den Deckflächen 17 und 18 des Wellenleiters parallel verlaufen. Das andere Ende jedes Stabes 15 ist mit Abstand von der rechten Längsseite 19 des Wellenleiters angeordnet/Diese Stäbe 15 bilden eine Struktur zur Verzögerung der Wellenausbreitung-Kammstruktur. Die zu verstärkenden Signalwellen £_s werden an einem Ende der Struktur mittels des Kopplungskreises 21 eingekoppelt, der eine Eingangs-Koaxialleitung 22 abschließt. Die verstärkten Signalwellen' werden am entgegengesetzten Ende der Struktur durch einen anderen Kreis ausgekoppelt, der einer Ausgangs-Koaxialleitung 23 zugeordnet ist. Die Pumpfrequenz ist beispielsweise 35 χ 10⁹Hz, und die Frequenzbandmitte der Signalfrequenz liegt beispielsweise bei 5 χ 10⁹Hz.

Auf den Stäben 15 ist ein länglicher, rechteckiger Körper aus paramagnetischem Material angeordnet. Dieser paramagnetische Körper 25 erstreckt sich in ■ dem gesamten Gebiet, in dem die magnetischen HF-Felder der Pump- und Signalwellen im wesentlichen zirkulär polarisiert sind. Der paramagnetische Körper besteht aus einem Material, das in bekannter Weise bei den Signalfrequenzen und bei Anregung durch eine Pumpenenergie E_p negative Spin-Temperaturen zeigt, wodurch Umbesetzungen bzw. Besetzungsumkehrungen der Elektronen-Spin-Niveaus hervorgerufen werden. Dabei wird Strahlung stimuliert emittiert, die Energie in die anregenden Signalwellen überträgt und diese verstärkt. Bei dem beschriebenen Beispiel wurde ein mit 0,05% Chrom dotierter Aluminiumoxid-(Rubiri-)Einkristall als Masermaterial verwendet. Ein länglicher Quader 27 aus verlustarmem, nicht paramagnetischem, dielektrischem Material ist unterhalb der Stäbe 15 parallel zu dem paramagnetischen Körper 25 angeordnet, um die dielektrische Belastung längs des Ausbreitungsweges der Signalwellen J5_S an der Struktur im wesentlichen auszugleichen.

Eventuell kann auch ein zweiter, dem ersten Körper 25 genau gleicher paramagnetischer Körper an Stelle des Quaders 27 verwendet werden. Hierdurch wird die Verstärkung pro' Längeneinheit des Masers vergrößert.

Der paramagnetische Körper 25 liegt ebenfalls in dem in Querrichtung wirksamen magnetischen Gleichfeld H₀. Die Frequenz des verstärkten Signals ist eine Funktion der Stärke des auf den paramagnetischen Körper wirkenden magnetischen Gleichfeldes. Um eine Verstärkung über einen relativ großen Signalfrequenzbereich zu ■ erreichen, muß die Stärke des Magnetfeldes H₀ in verschiedenen Abschnitten des paramagnetischen Körpers 25 verschieden sein. Oben ist erwähnt worden, daß zu diesem Zweck die magnetische Feldstärke in einer Longitudinalrichtung ζ variiert wurde, aber dies führte zu einem verstärkten Rauschen im Ausgangssignal des Verstärkers.

: Das in Fig. 1 dargestellte querverlaufende Magnetfeld H₀ ist so ausgebildet, daß bei Fehlen von magnetischem Material in dem Feld die Intensität bzw. Feldstärke· im gesamten vom paramagnetischen Körper 25 besetzten Gebiet im wesentlichen gleich sein würde. Um das Magnetfeld derart zu stören, daß die gewünschte Änderung der Feldstärke in x-Richtung über die Gesamtlänge des Körpers 25 eintritt,, sind zwei Stäbe 32 und 33 aus magnetisch weichem Material in Schlitzen angeordnet, die sich

längs der Deckwände 17 und 18 des Wellenleiters 10 erstrecken. Diese Stäbe sind im wesentlichen vom , paramagnetischen Körper 25 gleich weit entfernt und vorzugsweise bezüglich einer mitten durch den Körper 25 gelegten vertikalen Ebene asymmetrisch angeordnet.

Um richtig zu arbeiten, muß der paramagnetische Körper auf etwa 4° Kelvin abgekühlt sein. Zu diesem Zweck ist die gesamte bisher beschriebene Vorrichtung in einem geeigneten flüssigen Kühlmittel in einem Dewar-Gefäß angeordnet, oder sie wird mittels eines geeigneten Kühlsystems durch Wärmeleitung gekühlt. F i g. 2 verdeutlicht, wie die magnetischen Stäbe 32 und 33 die Intensität des Magnetfeldes in der x-Richtung verändern. In dieser Figur sind der Einfachheit halber nur der paramagnetische Körper und die magnetischen Stäbe 32, 33 mit den Feldlinien des Magnetfeldes gezeigt. Die magnetischen Stäbe 32, 33 sind im wesentlichen identisch, und ihre relative magnetische Gleichstrom-Permeabilität ist größer als die des Materials des Wellenleiters 10 oder des Wellenausbreitungsweges in dessen Inneren. Es ist zu sehen, daß die magnetischen Stäbe 32, 33 gleichmäßig einen Teil des magnetischen Flusses, der durch

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das linke Ende des Körpers 25 geht. Das Ausmaß der Ablenkung ist in F i g. 2 übertrieben, um das Prinzip klarer darstellen zu können. In der Praxis ist es erwünscht, daß die Feldstärke des Magnetfelds in j-Richtung so gering wie nur möglich variiert: Wenn die Inhomogenität des Magnetfeldes bezüglich der x-Achse (Pos. 40 in Fi g. 2) im wesentlichen symmetrisch verläuft, ist die Änderung der Intensität in der ^-Richtung minimalisiert. Es ist ersichtlich, daß die Feldlinien mit zunehmender Eindringtiefe in den Körper 25 stärker aus dem Körper 25 herausgedrängt werden. Daher sind die Feldlinien im linken Teil des Körpers 25 dichter als im rechten Teil. Da die magnetischen Stäbe 32, 33 eine Symmetriebedingung für das Magnetfeld bezüglich einer horizontalen, zentral durch den Körper 25 verlaufenden Achse herstellen, unterteilt die in x-Richtung von links nach rechts abnehmende Feldstärke den Körper 25 in verschieden stark magnetisierte Querabschnitte; z. B. 25 a bis 25 e, von denen sich jeder über die gesamte Länge des Körpers 25 erstreckt. Jeder dieser Abschnitte verstärkt auf seiner gesamten Länge ein zugehöriges schmales Band der Signalfrequenzen. Die Intensität des magnetischen Gleichfeldes nimmt H_x = H₀ kontinuierlich in x-Richtung ab, so daß die schmalen Frequenzbänder a-e (F i g. 3), die durch die entsprechenden Abschnitte 25 a bis 25 e verstärkt werden, aneinanderstoßen und sich überlappen. F i g. 3 zeigt die so gewonnene Frequenzcharakteristik. Verlängt man eine Breitbandverstärkung, so ist es meistens erwünscht, daß die Verstärkung in der durch den flachen Teil der Kurve 38 in F i g. 3 gezeigten Weise über die gesamte Betriebsbandbreite praktisch einheitlich ist. . .

Es wurde gefunden, daß eine Beziehung die Maximalbandbreite bestimmt, für die eine einheitliche Verstärkung aus einem homogenen Rubin-Masermaterial in einem inhomogenen magnetischen Gleichfeld erzielt werden kann. F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit in normierten Ausdrücken. Es ist ersichtlich, daß die Verstärkung abnimmt, wenn die Bandbreite bei flacher oder gleichmäßiger Verstärkung zunimmt. Als Ordinate ist

feld darstellt und G^dbmax die maximale Verstärkung in db desselben Masers in einem homogenen Magnetfeld (Lorentz'sche Frequenzcharakteristik).

Für eine gewünschte Betriebsbandbreite kann die erzielbare konstante Verstärkung aus F i g. 4 entnommen werden. Daraus können mittels bekannter Gleichungen und Diagramme die Verstärkung, die Frequenz und die Magnetfeldstärke in Beziehung gesetzt werden, um die Werte der Feldstärken des Permanentmagnetfeldes von H_xl bis H_x2 zu erhalten, die für die Verstärkung im Frequenzbereich von F₁ bis F₂ der F i g. 3 erforderlich sind. In der Druckschrift »Microwave Solidstate Masers« von Siegmann, McCraw-Hill Book Co., New York, N. Y. 1964, ist ein derartiges Verfahren dargestellt.

Es wurde gefunden, daß sich die · magnetische Feldstärke bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung längs der horizontalen, symmetrisch zwischen den negativen Stäben 32 und 33 angeordneten Linie 40 (x-Richtung) etwa nach folgender Gleichung ändert:

1 -

R²

+ 0,25

Hierbei ist R der Radius der identischen Stäbe 32, 33, d der vertikale Abstand jedes Stabes von der Linie 40 und χ die Entfernung vom Schnittpunkt der Linie 40 mit der Verbindungslinie' der Stäbe 32, 33. Bei der Ableitung der Gleichung (1) wurde vorausgesetzt, daß die Stäbe 32, 33 das Magnetfeld nur geringfügig stören und daß die relativen Permeabilitäten der magnetischen Stäbe viel größer als 1 sind:

Ferner ist die Gleichung (1) nur gültig für
. .'. -dYt<x<dVT

und

3 db

B_n,

45

aufgetragen, worin B_{3 ib} üblicherweise die Bandbreite zwischen denjenigen Flankenpunkten der Kurve darstellt, die 3 db-unter der Maximalverstärkung bei der Mittelfrequenz F₀ liegen. B_min stellt die Verstärkung zwischen den 3 db-Punkten eines mittels eines homogenen Magnetfeldes vormagnetisierten Masers der (Lorentz'sche Frequenzcharakteristik), der dieselbe maximale Verstärkung aufweist wie der betrachtete Breitband-Maser, d. h.

R ,

In der Praxis ist die Feldstärke H₀ des äußeren Magnetfeldes bekannt, und es muß bestimmt werden, wie stark sich die magnetische Feldstärke längs der x-Achse gegenüber H₀ ändert. Aus Gleichung (1) folgt:

AH_x= H₀-H_x ■ >.·

55

— B_n,

G_(/0)db - 3 '

R²

B_n, ist die Linienbreite des Materials, die für Rubin etwa 60 MHz beträgt. Als Abszisse ist

60 + 0,25

G₍/o)dbmax

aufgetragen, worin G_{JX))db die Verstärkung in db des Breitband-Masers in einem inhomogenen Magnet-

65 Dieser Ausdruck ist in ■ F i g. 5 aufgetragen.

Mit Hilfe der F i g. 5 und mit einigen vorher bestimmten Parametern kann die ungefähre Geometrie der Anordnung gemäß F i g. 2 ermittelt werden, so daß die Stäbe 32, 33 an solchen Stellen angeordnet werden können, daß die Lage des paramagnetischen Körpers 25 in dem Magnetfeld der inhomogenen

Feldstärke H_xl bis H_x2 eine konstante Verstärkung von F₁ bis F₂ ergibt.

Das Diagramm gemäß F i g. 5 kann beispielsweise folgendermaßen benutzt werden. Bei Rubin als Masermaterial werden die erforderlichen Werte von H_xl und H_x2 nach dem obigen Schema berechnet, damit sich die gewünschte Betriebsbandbreite Af = F₁ -F₂ ergibt, die beispielsweise 200 MHz beträgt. Es ist bekannt, daß für Rubin als Masermaterial die Änderung der paramagnetischen Resonanzfrequenz AF als Funktion der Änderung der magnetischen Feldstärke AH_x angenähert die Gleichung

AF

-25

f^MHz1

erfüllt. Daher ist die Änderung der magnetischen Feldstärke in x-Richtung durch den paramagnetischen Körper 25 (F i g. 2)

200 ΓΜΗζ x Gauß

2,5

MHz

oder aber etwa 80 Gauß. Der Körper 25 habe ferner

die normierte Dimension 4- = 0>5. Diese Dimension

wird auf der -j -Achse der F i g. 5 derart eingesetzt, daß die Differenz der zugehörigen Ordinatenwerte AH_xl und AH_x2 etwa 80 Gauß ergibt. Dies ergibt die Abszissenwerte ^- und ^ . Da H_xl, H_x2, H₀ und die Länge x' des Körpers 25 bekannt sind, können die Werte für R und d aus F i g. 5 entnommen werden. Passen die Werte für R, d und χ nicht gut in die

Anordnung gemäß Fig. 1, so kann die Dimension -j des Körpers 25 in eine neue Position auf der -j~Achse

der F i g. 5 gebracht werden, und das obenerwähnte Verfahren wird so lange wiederholt, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt ist. Es sei erwähnt, daß in der Praxis Ax = X₁ — X₂ etwa 6 bis 7 mm beträgt. Es ist also ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Einstellung der Inhomogenität des Magnetfeldes eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der konstruktiven Auslegung der Anordnung bietet.

In der Praxis muß noch ein weiterer Umstand beachtet werden, wenn man bei dem Maserverstärker gemäß F i g. 1 eine flache Verstärkungscharakteristik erhalten will. Die Verstärkung eines Masers ist eine Funktion des Quadrats der magnetischen Feldstärke der HF-Signalwellen in dem parametrischen Körper, die in der Anordnung nach F i g. 1 eine Funktion der Stärke des HF-Magnetfeldes im kammförmigen Verzögerungselement ist. Die Feldstärke des HF-Magnetfeldes als Funktion der Länge der einzelnen Leiterstäbe 15 ist in F i g. 6 dargestellt. Es ist hieraus ersichtlich, daß sich die Feldstärke des HF-Magnetfeldes quer durch den pararnagnetischen Körper 25 ändert. Das Absinken der Feldstärke des HF-Magnetfeldes im rechten Teil des paramagnetischen Körpers 25, d. h. in den Abschnitten 25 d, 25 e, bedeutet, daß die Verstärkung der Frequenzen in diesen Abschnitten geringer als die Verstärkung in den Abschnitten 25 a und 25 b ist, in denen das Signalwellen-HF-Magnetfeld stärker ist.

Diese Verschiedenheit der Verstärkung kann im Sinne einer Nivellierung der Verstärkungskennlinie dadurch kompensiert werden, daß die Abschnitte 25 d, 25 e eine größere Anzahl von die zugehörigen Frequenzen verstärkenden Elektronen-Spins enthalten als die Abschnitte 25 α und 25 b. Um eine Verstärkungskennlinie mit abgeflachtem Scheitel zu erzielen, sollte daher die Änderung der Feldstärke des magnetischen Gleichfeldes längs des Körpers 25 keine lineare Funktion des Abstandes in x-Richtung durch den Körper sein, da die Anzahl der Spins, die eine Verstärkung einer zugehörigen Frequenz ergeben können, umgekehrt proportional zum Feldstärkegradienten des zugehörigen magnetischen Gleichfeldes ist. Wenn der Gradient der Feldstärke des Gleichfeldes in den Abschnitten 25 d und 25 e kleiner als in den Abschnitten 25 α und 25 b gemacht wird, so ergeben sich in den Abschnitten 25 d und 25 e mehr an der Verstärkung der zugehörigen Frequenzen beteiligte Elektronenspins. Diese Überlegung gewährleistet die in höchstem Maße konstante Verstärkung für die gewünschte Bandbreite.

In F i g. 7 ist die Steigung der in F i g. 5 dargestellten Kurve als Funktion von -τ aufgetragen.

Hiermit wird die Änderungsgeschwindigkeit der Feldstärke des Gleichfeldes nach F i g. 2 bestimmt. Aus dieser Figur kann die Lage des Körpers 25 ausgewählt werden, wobei sowohl die gewünschte Änderungsgeschwindigkeit der Feldstärke des Gleichfeldes im Körper 25 wie auch die notwendige Gesamtfeldstärkenänderung von AH_xl nach AH_x2 berücksichtigt wird, um eine im wesentlichen konstante Verstärkung über den Frequenzbereich zwischen F₁ und F₂ zu erzielen. .

Es ist ersichtlich, daß zum Zweck einer konstanten Verstärkungs - Bandbreiten - Charakteristik eines Festkörper-Masers besondere Bedingungen an die Feldstärke selbst und auch an die Änderung der Feldstärke des quer gerichteten magnetischen Gleichfeldes an den Abschnitten 25 a bis 25 e des paramagnetischen Körpers 25 gestellt werden. Mittels der magnetischen Stäbe 32, 33 kann das Gleichfeld in der gewünschten Weise genau gesteuert und beeinflußt werden. Da die gesamte Vorrichtung weiterhin in einem Dewar-Gefäß oder in einer Kühlflüssigkeit angeordnet ist, bedarf die Anordnung der Stäbe 32, 33 in den dicken Wänden des Wellenleiters keinen zusätzlichen Platz.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 530/12-

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Erzeugen einer breiten Bandpaß-Charakteristik eines Wanderwellen-Masers, bei dem ein in Ausbreitungsrichtung der zu verstärkenden Signalwellen verlaufender paramagnetischer Körper in einem quer zur Ausbreitungsrichtung der Signalwellen gerichteten magnetischen Gleichfeld angeordnet ist, wobei eine Einrichtung zum Erzeugen einer bestimmten Inhomogenität des magnetischen Gleichfeldes in Querrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Inhomogenität zwei aus magnetisch weichem Material bestehende, außerhalb des Körpers (25) im magnetischen Gleichfeld (H₀) liegende Stäbe (32, 33) umfaßt, die parallel zueinander und symmetrisch auf entgegengesetzten. Seiten einer durch die longitudinale Mittellinie des paramagnetischen Körpers (25) verlaufenden Ebene und in einer im wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung (z) der Signalwellen und senkrecht zur Richtung des magnetischen Gleichfeldes (H₀) verlaufenden zweiten Ebene angeordnet sind.
,

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (32,33) eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche als der paramagnetische Körper (25) haben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stäbe (32, 33) schneidende zweite Ebene außerhalb der longitudinalen Mittellinie des paramagnetischen Körpers (25) angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (32, 33) einheitliche kreisförmige Querschnitte haben und parallel zur Längserstreckung des paramagnetischen Körpers (25) verlaufen.