DE1948290A1

DE1948290A1 - Zweitourige magnetoelastische Verzoegerungsleitung

Info

Publication number: DE1948290A1
Application number: DE19691948290
Authority: DE
Inventors: Vasile Carmine F
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1968-09-24
Filing date: 1969-09-24
Publication date: 1970-04-02
Also published as: NL6914526A; FR2018776A1; GB1236349A; US3530409A

Description

DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE, HANAU · DR.-INQ. ARNO SCHMIDT, MÜNCHEN 645 HANAU · RUMERSTRASSE 19 · POSTFACH T)J · TELEFONtOIOJ · TELEQRAMME: HANAUPATENT

HAZELTINE CORPORATION 22. September 1969 Little Neck, New York 11362 -/Schu/Nie - Io 352 Zweitorige magnetoelaatiache Verzögerungeleitung

Die Erfindung bezieht eich auf Verzögerungaleitungen in meinen und auf zweitorige magnetoelaatiache Verzögerung» le Jt ttgtit» gen im besonderen, bei denen elektromagnetische Energie von sip getrennten Kopplungaelementen in magnetiachea Isoliermaterial^ wie beispielsweise Yttrium-Eisen-Granat (YIG), eingekoppelt und aus diesem Material ausgekoppelt wird»

Zunächst wurde beobachtet, daß sich eine Austausch-Spinwelle YIG-Material fortsetzt, wobei es jedoch keine Erklärung für se Erscheinung gab« Der Ursprung der Spinwelle war unbekajjn Aufgrund der daraus abgeleiteten Annahme, daß es möglich ·· müßte, eine Kopplung an die Austauach-Spinwelle zu erreicht wurde vielfach versucht, praktische Vorrichtungen unter Au nutzung der Auetauech-Spinwellen-Fortpflanzung herzustell· Von besonderem Interesse sind die Bemühungen, dispergieren und nichtdispergierende Verzögerungsleitungen unter Ausnu der Austausch-Spinwellen-Fortpflanzung »u konstruieren· Ni dispergierende Verzögerungsleitungen sind auf de« Gebiet Signalverarbeitung weit verbreitet. Dispergierende Verzog·

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Bad original

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leitungen sind besonders im Zusammenhang mit Impuls-Kompressionsfiltern von Interesse. Gegenwärtig ist ein Impuls-Kompressionsfilter ein relativ komplizierter elektronischer Schaltkreis. Mit einer arbeitsfähigen dispergierenden Verzögerungsleitung aus YIG könnten die Impuls-Kompressionsfunktion auf ein Minimum beschränkt und eine differenziertere Signalverarbeitung ermöglicht werden·

Die bisherigen« zum Stand der Technik gehörenden Versuche, arbeitsfähige dispergierende Verzögerungsleitungen aus YIG herzustellen, sind auf schwerwiegende Hindernisse gestoßen. Keine der Leitungen hat befriedigende Arbeitsergebnisse erbracht. Außerdem war im allgemeinen ihre Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden, und/oder bedenkliche Einstell- und Abgleichprobleme tauchten auf.

Die Aufgabe dieser Erfindung besteht deshalb darin, neue und vorteilhaftere Verzögerungsleitungen aus YIG vorzusehen und insbesondere neue und vorteilhaftere zweitorige magnetoelastische Verzögerungsleitungen aus YIG, die einfach in der Konstruktion sind, keine schwierigen Einstell- und Abgleichprobleme aufweisen und leicht reproduzierbar sind.

Erfindungsgemäß ist eine zweitorige magnetoelastische Verzögerungsleitung vorgesehen, gekennzeichnet durch einen Körper au* Magnetische« Isoliermaterial wie beispielsweise aus Einkristall-YttriuB-Eieen-Granat (YIG), dessen Oberfläche elastische Wellen reflektieren kann, durch eine erste abgeschirmte Kopplungsvorrichtung, zu der ein erster Leiter gehört, wobei ein Teil seiner Lunge an die Oberfläche angrenzt, um eine mittlere K-Welle in dem magnetischen Isolator auszulösen, ferner durch eine magnetische Vorrichtung, um das magnetische Isoliermaterial einem räumlich unterschiedlichen Magnetfeld auszusetzen, das sich mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche in dem magnetischen Isolier« material verstärkt, um zu bewirken, daß sich die mittlere K- !

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Welle in eine Austausch-Spin-Welle umwandelt, die eine Fort-Pflanzungskomponente in Richtung auf die Oberfläche aufweist und die in eine elastische Welle umgewandelt wird, welche von der Oberfläche reflektiert wird und sich ihrerseits in eine Austausch-Spin-Welle zurückverwändeIt, wobei sich diese weiter von der Oberfläche weg fortpflanzt und zu einer zweiten mittleren K-WeHe wird, welche zurück zur Oberfläche läuft, und durch eine zweite abgeschirmte Kopplungsvorrichtung, die einen zweiten Leiter aufweist, um die in der zweiten mittleren K-VTvIIe enthaltene Energie aus dem magnetischen Isolator auszukoppeln, damit ein Signal in dem zweiten Leiter erzeugt wird, das repräsentativ für das um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Signal in dem ersten Leiter ist, wobei der zweite Leiter räumlich von dem ersten Leiter getrennt und abgeschirmt ist und wobei ein Teil seiner Länge an die Oberfläche an einer Stelle angrenzt, die von dem Bereich des magnetischen Isolators, welcher \^n dem ersten Leiter in hohem Grade angeregt wird, genügend weit entfernt ist, um sicherzustellen, daß nicht eine unverzögerte Verlustenergie, die größer ist als die an den zweiten Leiter gekoppelte verzögerte Energie, direkt vom ersten Leiter über das magnetische Isoliermaterial an den zweiten Leiter gekoppelt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Auaführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. la eine schematische Seitenansicht einer zwei-

torigen magnetoelastischen Verzögerungsleitung,

Fig. Ib und Ic perspektivische Teilansichten der Verzögerungsleitung aus Fig. la,

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Fig. 2 eine idealisierte Wellenfortpflanzung in

einem Stab aus YIG,

Fig. 3a und 3b in graphischen Darstellungen die Leistungsfähigkeit einer tatsächlich konstruierten und geprüften Verzögerungsleitung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 die Strahlungscharakteristik einer in einen YIG-Stab eingekoppelten Welle, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines abgewan

delten Ausführungsbeispiels einer zweitorigen Verzögerungsleitung,

Fig. 6a und 6b graphische Darstellungen der Leistungsfähigkeit einer tatsächlich konstruierten und geprüften Verzögerungsleitung gemäß Fig. und

Fig. 7a, 7b und

7c eine schetnatische , perspektivische Te il drauf-

sieht auf ein anderes Ausführungsbeispiel einer zweitorigen magnetoelastischen Verzögerungsleitung.

Fig. la zeigt einen Teil eines Körpers aus magnetischem Isoliermaterial Io, das von einem Kunststoffhalter 11 in Form eines Kanals umgeben ist, welcher seitlich an einem Block aus leitfähigem Material 12 befestigt ist. Die Signale werden über die Anschlüsse 15 und 16 und die Bandleitungebereiche 13 und 14 in die Verzögerungsleitung eingekoppelt und aus ihr ausgekoppelt. Der magnetische Isolator Io ist zwischen den Dauermagneten 17 und 18 angeordnet, so daß das magnetische Isoliermaterial einem magnetischen Vormagnetisierungsfeld auegesetzt ist.

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Fig. Ib ist eine perspektivische Teilansicht der in Fig. la gezeigten Verzögerungsleitung! bei dem die Anschlüsse I5 und l6, die Dauermagnete 17 und 18, ein Teil des magnetischen Isoliermaterial« Io und die Bandleitungen 13 und 14 fortgelassen sind und bei dem zusätzlich ein Signalgenerator 19 und ein Verbraucher- bzw. Belastungskreis 2o dargestellt werden.

Fig. Ic ist eine vergrößerte Ansicht von Fig. Ib, bei der das magnetische Isoliermaterial Io und der Kunststoffhalter 11 fortgelassen sind, um die Kopplungsvorrichtung mit den dazugehörigen dünnen Leitungen 21 und 22 deutlicher zu zeigen.

Wie schon erwähnt, umfaßt die Verzögerungsleitung einen Körper aus magnetischem Isoliermaterial Io. Dank seiner niedrigen Verluste ist Yttrium-Eiaen-Granat (YIG) das bevorzugte magnetische Isoliermaterial. Das YIG-Material Io kann eine beliebige Form haben, wobei aber im allgemeinen die Form einer Platte, eines Stabes oder einer zylinderförmigen Stange bevorzugt sind. Die erforderliche Art des Magnetfeldes, die im folgenden beschrieben wird, ist jedoch bei der in Fig. 1 dargestellten Stabform oder bei einer zylinderförmigen Stange leichter zu verwirklichen als bei einer plattenähnlichen Form.

Bisher ist die beschriebene Art der Wellenfortpflanzung, die für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung er« forderlich ist, nur in Einkristallproben aus YIG-Material beobachtet worden, und aus diesem Grunde wird solchen Proben aus Einkristall-YIG der Vorzug gegeben. Die besten Resultate wurden mit einem ClooO -orientierten YIG-Stab erzielt, d. h. in einen Einkristall-YIG-Stab, dessen lange Achse parallel zur kristallegraphischen Achse verläuft.

Das YIG-Material muß eine Oberfläche loa aufweisen, von der elastische Wellen reflektiert werden können. Bei dem in Fig· I gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Fläche loa des YIG-Materials_f die an den Block aus leitfähigen Material 12 angrenzt, poliert, damit sie elastische Wellen reflektiert.

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Zu der Verzögerungsleitung gehört auch ein Eingangskreis für die Aufnahme eines hochfrequenten Signals mit einem Bereich von bestimmten Frequenzkomponenten, welches verzögert werden soll. Dieser Kreis weist eine Übertragungsleitung auf, wie beispielsweise den Bereich der Bandleitung 13, der mit einem geerdeten Leiter 23 und einem nichtgeerdeten Leiter 2k versehen ist. Die Bandleitung 13 ist über den Anschluß 15 und die Übertragungsleitung kk mit dem Signalgenerator 19 verbunden.

Weiterhin weist die Verzögerungsleitung eine erste abgeschirmte Kopplungseinheit auf, um eine für das hochfrequente Signal repräsentative elektromagnetische Energie an das magnetische Isoliermaterial Io anzukoppeln. Zu der Kopplungseinheit gehört ein Abschirmelement, wie beispielsweise der Block aus leitfähigem Material 12, der mit einer Nut 25 und einem in der Nut 25 befindlichen dünnen Leiter 21 versehen ist. Der dünne Leiter ist an dem einen Ende der Nut 25 mit dem nichtgeerdeten Leiter

24 der Übertragungsleitung 13 und an dem anderen Ende der Nut

25 mit der Bodenfläche des Blocks aus leitfähigem Material 12 im Anschlußpunkt 26 verbunden. Der Block aus leitfähigem Material 12 ist mit dem geerdeten Leiter 23 über seine ganze Länge verbunden·

Außerdem gehört zu der Verzögerungeleitung eine Belastungseinheit für den Empfang eines hochfrequenten Signals, das repräsentativ für das um einen bestimmten Wert verzögerte zugeleitete hochfrequente Signal ist. Die Belastung*einheit umfaßt eine als ein Teil der Bandleitung lh dargestellte Übertragungsleitung, dl· ,mit einem geerdeten Leiter 27 und einem ungeerdeten Leiter 28 versehen ist, wobei die Übertragungsleitung über den Anschluß 16 und die Leitung k5 an den Verbraucher- bzw. Belastungskreis 2o gekoppelt ist. Der geerdete Leiter 27 ist mit dem Block aus leitfähigem Material 12 Über seine ganze Länge verbunden.

Weiterhin gehört zu der Verzögerungsleitung eine Magnetvorrichtung 17 und 18, die dazu dient, das magnetische Isoliermaterial

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einem räumlich unterschiedlichen magnetischen Vormagnetisierungsfeld auszusetzen_f welches von der polierten Fläche loa aus im magnetischen Isoliermaterial in Pfeilrichtung 29 stärker wird. Durch die Anordnung eines magnetischen Isoliermaterials, wie beispielsweise YIG₁ zwischen den beiden Dauermagneten 17 und 18 ergibt sich in dem YIG-Material Io ein räumlich variierendes Magnetfeld. Das Feld verstärkt sich, je größer die Entfernung zu der polierten Fläche und je geringer der Abstand zur Mitte des Materials wird, und wird dann bei Annäherung an die gegenüberliegende Fläche wieder schwächer. Zur Verwirklichung des im folgenden beschriebenen Vorgangs muß sich das Feld entlang des YIG-Stabes Io, in dem sich die gewünschte Wellenfortpflanzung abspielt, verstärken. Bei genügender Länge des Stabes erfolgt' die gesamte interessierende Wellenfortpflanzung vor dem Punkt, in.dem das Feld sich abzuschwächen beginnt. Ist der Stab nicht lang genug, so kann ein Stück aus Mehrkrirtall-YIG an die Fläche des YIG-Material«, die der polierten Fläche loa gegenüberliegt, angefügt werden, damit sich das Magnetfeld über eine größere Entfernung hinweg durch das Einkristall-Stück Io verstärkt.

Der Einfachheit halber wird die Vorrichtung für die Erzeugung des Vormagnetisierungsfeldes als ein Paar von Dauermagneten 17 und 18 dargestellt, deren Nord- und Südpole, N, S, in der speziell dargestellten Weise ausgerichtet sind. Es können jedoch auch andere geeignete Ausrichtungen oder Magnettypen, wie beispielsweise Elektromagnete, verwendet werden. Entscheidend ist, daß das Feld, dem das YIG-Material Io ausgesetzt wird, zur Sättigung des YIG-Materials ausreicht, um die gewünschte Wellenfortpflanzung zu erreichen.

Zu der Verzögerungsleitung gehört außerdem eine zweite abgeschirmte Kopplungseinheit, die elektromagnetische Energie aus ' dem magnetischen Isoliermaterial Io auskoppelt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das repräsentativ für das an den ersten

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Leiter 21 gekoppelte hochfrequente Signal und das um einen bestimmten Wert verzögert ist. Diese zweite abgeschirmte Kopplungseinheit weist ebenfalls das schon aufgeführte und als ein Block aus leitfähigem Material 12 dargestellte Abschirmten 12 auf, wobei dieser Block mit einer zweiten Nut 3o versehen ist, entlang derer ein zweiter dünner Leiter 22 verläuft. Dieser ist an dem einen Ende in einem Verbindungspunkt 31 mit dem Block aus leitfähigem Material 12 und an dem entgegengesetzten Ende mit dem nicht geerdeten Leiter 28 der Bandleitung 14 verbunden. Das in dem Leiter 22 erzeugte Signal, das repräsentativ für einen.um einen bestimmten Wert verzögerten Signalfluß im Leiter 21 ist, wird dadurch über die Bandleitung 14, den Anschluß 16 und die Übertragungsleitung 45 an den Belastungskreis 2o angekoppelt. '

Die dünnen Leiter 21 und 22 sind gegeneinander zur Vermeidung einer Fortpflanzung durch die Luft abgeschirmt, indem ihre jeweiligen Felder von dem Abschirmteil 12 begrenzt werden. Ein unverzögerter Verlust durch den magnetischen Isolator Io wird dadurch vermieden, daß der zweite dünne Leiter 22 von dem Bereich des Magnetisolators, welcher in hohem Maße von dem ersten Leiter angeregt wird, genügend weit entfernt ist, damit jede unverzögerte Energie, die direkt vom ersten Leiter 21 durch das magnetische Isoliermaterial Io an den zweiten Leiter 22 gekoppelt wird, niedriger als die an den Leiter 22 gekoppelte verzögerte Energie iat.

Wie schon vorstehend beschrieben wurde, kann das YIG-Material eine dispergierende Verzögerung bewirken, wodurch es besondere als Bestandteil eines Impuls-Kompresaionsfliters geeignet ist. _;l Die Vorrichtung kann jedoch auch als nichtdispergierende Verzögerungsleitung verwendet werden, indem beispielsweise das Magnetfeld in geeigneter Weise gestaltet wird. In beiden Fällen handelt es sich bei dem zu verzögernden Signal um ein hochfrequentes Signal in dem Bereich von 35o MHz bis Io GHz. Im all-

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gemeinen ist YIG-Material bisher bei Signalfrequenzen von 1 GHz bis 2,5 GHz verwendet worden.

Das zu verzögernde Signal vom Signalgenerator 19 wird über den Anschluß 15 und den mittleren Leiter der Dandleitung 13 an den dünnen Leiter 21 angekoppelt. Die polierte Fläche loa des YIG-Materials Io grenzt an den Leiter 21 und berührt ihn vorzugsweise unmittelbar, wodurch der in dem Leiter 21 fließende Strom bewirkt, daß elektromagnetische Energie im Bereich der polierten Fläche loa in das YIG-Material Io eingekoppelt und auf diese Weise eine mittlere K-Welle im YIG-Material Io erzeugt wird.

Fig. 2 stellt die Art und Richtung der Wellenfortpflanzung dar, die in dem YIG-Material Io auftreten kann. Sie zeigt eine idealisierte* Anordnung, bei der die Achse des YIG-Stabes Io koaxial zu dem durch den Pfeil 29 angedeuteten Magnetfeld verläuft. Versuche haben gezeigt, daß die besten Arbeitsbedingungen gegeben sind, wenn die Achse des YIG-Materials gegenüber der Magnetfeld-Achse geneigt ist. Der Neigungswinkel des YIG-Materials Io in dem Magnetfeld ist so gewählt, daß die auftretenden Einkopplungsverluste und die Störsignale mit doppelter Verzögerungsdauer auf ein Minimum begrenzt werden. Die endgültige Ausrichtung muß durch Versuche bestimmt werden, und hängt unter anderem von der Stärke und Form der Magnetfelder und der Länge des YIG-Stabes ab. Es hat sich herausgestellt, daß die richtige Ausrichtung sogar bei verschiedenen YIG-Proben unterschiedlich ist. Im allgemeinen ist der. Winkel zwischen der YIG-Achse und der Magnetfeld-Achse bei richtiger Ausrichtung für das Auftreten minimaler Einkopplungsverluste und Störsignale nicht größer als 15 Grad.

Es wurde bisher noch nicht endgültig geklärt, weswegen die Neigung des YIG-Stabes gegenüber der Magnetfeld-Achse eine derartige Wirkung auf die idealisierte Wellenform in Fig. 2 hat. Man nimmt an, daß die Abschnitte 32 und 33 des Fortpflanzungsweges nicht symmetrisch sind und daß infolgedessen die beiden Scheitel-

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punkte 35 und 38 nicht gleich weit von der polierten Fläche loa entfernt sind« Obwohl der tatsächliche Verlauf des Fortpflanzungsweges in dem bevorzugten Fall nicht genau dem dargestellten entspricht, wird Fig. 2 erklärt, um zu einem besseren Verständnis des Typus der fortgepflanzten Wellen und der Fortpflanzungsrichtung beizutragen. Die nachstehend verwendeten Begriffe mittlere K- und hohe K-Austausch-Spin-Welle, sind aus der Fachliteratur bekannt. Vgl. hierzu den Artikel unter dem Titel "Guided Wave Propagation in Gyromagnetic Media as Applied to the Theory of Exchange Spin Wave Excitation" von Carmine F. Vaaile und Richard LaRosa, der am 15. Februar I968 im "Journal of Applied Physics", Vol. 39, Nr. 3, Seiten I863 - I873, erschienen ist.

Wie in Fig. 2 angedeutet wird, pflanzt sich die mittlere K-Welle von dem auf der polierten Fläche loa befindlichen Ausgangspunkt 3^, der der Stellung des Leiters 21 entspricht, fort. Bei zunehmender Entfernung von der polierten Fläche loa in der durch kleine Pfeile angedeuteten Richtung verringert sich die Wellenlänge infolge des wachsenden Vormagnetisierungsfeldes, bis der Scheitelpunkt 35 erreicht ist, in dem die mittlere K-Welle zu einer hohen K-Austausch-Sρin-Welle wird. Die Austausch-Spin-Welle weist eine zurück auf die polierte Fläche loa gerichtete Fortpflanzungskomponente auf.

Der Scheitelpunkt 35 nuß innerhalb des Bereichs des sich verstärkenden Magnetisierungsfeldes liegen. Bei einem relativ langen YIG-Stab, beispielsweise »it einer Länge von 7,6 mm, liegt der Scheitelpunkt vor der Stabmitte und daher im Bereich de· sich verstärkenden Magnetisierungsfeldes. Wenn der Stab kurz iat und der Scheitelpunkt möglicherweise außerhalb des Bereich· des zunehmenden Magnetisierungsfelde· zu liegen kommt, dann kann das Magnetfeld auch so geformt sein, daß der Bereich de· zunehmenden magnetischen Spannungsfelde· einen größeren Teil der Länge des Stabes einnimmt. Beispielsweise bewirkt ein Stück aus Mehr-

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kristall-YIG, das angrenzend an das der polierten Fläche loa gegenüberliegende Ende des Einkristall-Stabs Io angeordnet ist, daß ein größerer Teil des Einkristall-YIG-Stabes ein zunehmendes Magnetisierungsfeld aufweist*

Die Wellenlänge der sich zur polierten Fläche loa fortpflanzenden hohen K-Austausch-Spin-Welle verringert sich weiter, bis der Punkt 36 erreicht ist, in dem sich die Wellenlänge der entsprechenden einer elastischen Welle annähert* In diesem Punkt wird die hohe K-Austausch-Spin-Welle in eine elastische Welle mit entsprechender Wellenlänge umgewandelt. Die elastische Welle pflanzt sich weiter in Richtung auf die polierte Fläche loa fort, an der sie reflektiert wird. Bei der weiteren Fortpflanzung von der polierten Fläche weg wird die Welle in dem Punkt 37 erneut in eine hohe K-Austausch-Spin-Welle umgewandelt. Die sich fortpflanzende Spin-Welle entfernt sich weiter von der polierten Fläche, bis sie den Scheitelpunkt 38 erreicht, wo sie wieder zu einer mittleren K-Welle wird. Die mittlere K-Welle pflanzt sich in Richtung auf die polierte Fläche loa fort, wo sie am Empfangspunkt 46 einen Stromfluß in den Leiter 22 induziert, der gegenüber dem ursprünglichen Stromfluß in dem Leiter 21 um einen bestimmten Wert verzögert ist. Das verzögerte Signal wird dann über die Bandleitung 14 und den Anschluß l6 an den Belastungskreis 2o zur weiteren Signalverarbeitung angekoppelt.

Eine der Hauptschwierigkeiten im Zusammenhang mit der Herstellung einer arbeitsfähigen YIG-Verzögerungsleitung besteht darin, einen vom Eingang getrennten Ausgang zu erstellen, dessen Pegel größer ist als derjenige infolge eines unverzögerten Verlustes. Der unverzögerte Verlust bezieht sich auf die Energie, die ohne Verzögerung direkt vom Eingangsleiter 21 entweder durch die Luft oder durch das YIG-Material Io an den Ausgangsleiter 22 übergekoppelt wird. Bei dieser Erfindung erfolgt die Abschirmung gegen eine direkte Kopplung durch die Luft, indem sowohl der Eingangs-

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leiter 21 als auch der Ausgangsleiter 22 in der dargestellten Weise abgeschirmt werden.

Kurz gesagt bestehen die eingangs- und ausgangsseitigen Kopplungselemente jeweils aus einem Block aus leitfähigem Material, der von den Leitern 21 und 22 durchzogene Nuten 25 und ')o aufweist, welche mit dem Block aus leitfähigem Material in den Anschlußpunkten 26 bzw. 31 verbunden sind. In dem Bereich der Nuten 25 und 3o sind die Leiter 21 und 22 von dem Block aus leitfähigem Material 12 durch die dielektrischen Schichten 39 und ko getrennt, die in den Nuten 25 und 3o zwischen den Leitern

21 und 22 und den Wänden des Blocke aus leitfähigem Material 12 angebracht sind. Die Leiter 21 und 22 sind vorzugsweise innerhalb der Nuten 25 bzw« Jo fluchtend mit der Vorderseite 12a angeordnet, um einen direkten Kontakt mit dem YlG-Material Io herzustellen, das an die Vorderseite 12a angrenzt.

Der Block aus leitfähigem Material 12 begrenzt die vom Stromfluß in den beiden Leitern 21 und 22 erzeugten elektromagnetischen Felder. Dadurch, daß die Leiter 21 und 22 in den entsprechenden Nuten 25 und 3o angebracht sind, werden die betreffenden Felder in erster Linie auf die Breite der Nut beschränkt, wodurch eine nennenswerte Kopplung zwischen den Leitern 21 und 22 über die Luft vermieden wird* Die Nuten 25 und Jo haben auch die Aufgabe, das YIG-Material Io weitgehend vor den Rückströmen abzuschirmen. Der größte Teil der Rückströme fließt in den Seitenwänden der jeweiligen Nuten, und das damit verbundene Feld koppelt nicht an das YIG-Material, wodurch eine mögliche Quelle für das Entstehen einer unerwünschten Kopplung weitgehend ausgeschaltet wird.

Eine direkte nicht verzögerte Kopplung durch den YIG-Stab Io wird weitgehend vermieden, indem der ausgangsseitige Kopplungsleiter

22 so angeordnet wird, daß er von dem Bereich dee YIG-Materials Io, welches in hohem Grade von dem eingangsaeitigen Kopplungsleiter 21 angeregt ist, eo weit entfernt ist, daß die Energie,

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die aua dem Leiter 21 direkt über das YIG-Material an den Leiter 22 gekoppelt ist, wesentlich geringer ist ala die an den Leiter 22 gekoppelte verzögerte Energie. Es ist bekannt, daß beim Anregen der polierten Fläche loa bei Stromfluß durch den eingangsseitigen Leiter 21 eine Wirkung an der polierten Fläche loa erzeugt wird, die analog dem Auslösen einer ebenen Welle ist, d. h. die gesamte polierte Fläche loa würde in weitgehend gleichem Maße angeregt· Der Anmelder hat entdeckt, daß die durch Stromfluß in dem Leiter 21 ausgelöste Welle sich innerhalb eines relativ engen Winkels, wie in Fig. k dargestellt wird, fortpflanzt, durch den die Längsachse k7 des YIG-Stabes Io verläuft. Außerhalb des Winkels fällt die Energie schnell und höchstwahrscheinlich exponential ab. Folglich ist quer zur Achse des Magnetfeldes, d. h. entlang der polierten Fläche loa, keine wesentliche Strahlungskomponente gegeben.

Die zwischen den Leitern erforderliche Entfernung, um eine nicht verzögerte Kopplung über das YIG weitgehend zu verhindern, ist abhängig von der Länge der Leiter. Die Leiter 21 und 22 müssen um mindestens ein Drittel der Läng« L des längeren Leiters voneinander getrennt sein, um die gewünschte Isolierung zu erzielen. Während dieser Zwischenraum als untere Grenze anzusehen ist, muß der optimale Abstand empirisch ermittelt werden. Je weiter die Kopplungselemente voneinander entfernt sind, desto besser ist die Isolierung. Von einer bestimmten Entfernung ab wird jedoch der Kopplungswirkungsgrad beeinträchtigt. Auf jeden Fall sollten die Kopplungsleiter 21 und 22 nicht in unmittelbarer Nähe der Kante der polierten Fläche loa angebracht sein.

Fig. 3a und 3b sind graphische Darstellungen der Ergebnisse, die mit einer Verzögerungsleitung gemäß Fig. la bis Ic erzielt wurden. Im folgenden werden angenäherte Abmessungen wiedergegeben:

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C loo"} Einkristall-YIG-Stab Drahtstärke des Leiters 21 Drahtstärke des Leiters 22 Breite der Nut 25 Breite der Nut 3o

Entfernung 48 zwischen den Leitern 21 und 22

Dauermagnete 17 und 18

3,5 nun χ 3,5 mm χ 7,5 mm o,o5 mm ο, ο 5 nun ο,75 o,75

2,oo mm

jeweils 3 übereinandergeschientete Magnete 25 mm χ 25 mm χ Io mm aus Bariumferrit

Da die Länge der beiden das YIG-Material überquerenden Leiter 21 und 22 jeweils 3,5 mm beträgt, liegt ein Drittel dieser Länge bei annähernd 1,2 mm. Aus diesem Grunde ist ein Abstand 48 zwi·. sehen den Leitern 21 und 22 von 2 mm bedeutend größer als das oben angeführte Drittel des längeren Leiters.

Die Kurve 4l in Fig. 3a stellt die in Mikrosekunden auf der Ordinate aufgetragene Verzögerungeveränderung als Funktion der auf der Abszisse in Megahertz (MHz) aufgetragenen Frequenz dar. Da sich die Verzögerung in der dargestellten Weise mit der Frequenz verändert, handelt es sich hier um eine divergierende Verzögerungsleitung. Da die Veränderung über einen weiten Bereich des Spektrums linear verläuft, würde die Leitung sich gut für ein Impuls-Kompressionsfilter eignen.

Die in Fig. 3b abgebildet· Kurv· 42 ist eine graphische Darstellung des in Dezibel auf der Ordinate aufgetragenen Einkopplungeverlustes als Funktion der Frequenz. In allen dargestellten Punkten ist der Einkopplungsverlust bedeutend geringer als die Abnahm· des in der Kurv· 43 dargestellten nicht verzögerten Verlust··· Aus diesem Grunde wird ein Ausgangsaignal erzielt, das größer als das entsprechende nicht verzögerte Verlustsignal ist. Beispielsweise ist das Ausgangssignal bei 1 5oo MHz um annähernd

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3o db größer als das unverzögerte Verlustsignal, wodurch die Trennung zwischen dem Ausgangesignal und dem nicht verzögerten Verlustsignal vereinfacht wird.

Auch auf den Teil der Bandbreite, in dem die Änderung der Verzögerung in bezug auf die Frequenz linear verläuft, wird hingewiesen. Die in Fig. 3a dargestellte ausnutzbare Bandbreite ist größer als 6oo MHz.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen magnetoelastischen Verzögerungsleitung und stellt eine Alternativlösung zu Fig. Ic dar. Die in Fig. 5 nicht abgebildeten Teile der Verzögerungsleitung entsprechen denen der in den Fig. la und Ib dargestellten Verzögerungsleitung.

Die Verzögerungsleitung in Fig. 5 weist das in Fig. la gezeigte Teil aus Einkristall-Yttriura-Eisen-Granat Io auf. Weiter gehört zu ihr eine Eingangseinheit für die Aufnahme eines hochfrequenten Signals mit einem bestimmten Frequenzbereich, das verzögert werden soll. Zu der Eingangseinheit gehört der mit einem ersten geerdeten Leiter 23' und einem ersten ungeerdeten Leiter 24' versehene Bandleitungs-Bereich 13'· Die Verzögerungsleitung weist außerdem eine zweite Übertragungsleitung l4' auf, deren zweiter geerdeter Leiter 27' und zweiter ungeerdeter Leiter 28' dazu dienen, ein hochfrequentes Signal aufzunehmen, das für das angelieferte hochfrequente Signal repräsentativ und jedoch um einen be'stimmten Wert verzögert ist·

Weiter gehört zu der Verzögerungsleitung in Fig. 5 ei*¹ Block aus leitfähigem Material 12', der mit einer weitgehend ebenen Fläche 12a¹ versehen ist, die an die polierte Fläche des YIG-Materials Io angrenzt und parallel zu ihr verläuft. Der erste und zweite geerdete Leiter 23' und 27' sind über ihre ganze Länge mit dem leitfähigen Material 12' verbunden. Wie schon erwähnt, ist die Fläche 12a¹ aus leitfähigem Material 12' weit-

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gehend eben und waist nicht die in Fig. ic dargestellten Nuten 25 und 3o auf»

Zu der in Fig. 5 gezeigten Verzögerungsleitung gehört weiter ein entlang der Höhe L' der obenan Fläche 12a' angeordneter dünner Leiter 21', der von dieser ebenen Fläche durch eine Schicht aus dielektrischem Material isoliert ist. Der Leiter 21' ist an dem einen Ende der ebenen Fläche 12a' an den nicht geerdeten Leiter 2k' der Übertragungsleitung 13* und an dem entgegengesetzten Ende der ebenen Fläch® 12a* an den Block aus leitfähigem Material 12' in dem Verbindungspunkt 26* angeschlossen. Hierdurch wird elektromagnetische Energie als Folge des hochfrequenten Stromflusses in dem Leiterteil 21* vor der ebenen Fläche 12a' an das YIG-Material angekoppelt« .

Wie in Fig. Ic stimmt auch in Fig. 5 die Höhe L' des Blocks aus leitfähigem Material 12· im wesentlichen mit der Höhe der Fläche loa doo YIG-Stabez* Io überein, und aus diesem Grunde stellt die Dimension L' auch die Länge des Teils des Leiters dar, der parallel zur Stirnfläche des YIG-Stabes Io verläuft.

Die Verzögerungsleitung weist weiter eine in Fig. 1 als Dauermagnetpaar I? und 18 dargestellte Vorrichtung auf, die dazu dient, das YIG-Material Io einem räumlich unterschiedlichen Magnetisierungsfeld auszusetzen, das eich bei zunehmender Entfernung von der polierten Fläche loa zur Mitte des YIG-Materials Io hin verstärkt. Die im Zusammenhang mit Fig. la bis Ic beschriebenen Bedingungen für das Feld gelten auch für das Ausführungsbeiepiel in Fig. 5.

Die Verzögerungsleitung in Fig. 5 weist weiter einen entlang der Länge L* der ebenen Fläche 12a¹ angeordneten zweiten dünnen Leiter 22' auf, der von dem Block aus leitfähigem Material 12' entlang der ebenen Fläche durch «ine Schicht aus dielektrischem

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Material 49 isoliert ist. In Fig, 5 isoliert die gleiche dielektrische Schicht 49 beide Drähte 21* und 22' in dem Bereich der ebenen Fläche 12a' von dem Block aus leitfähigem Material 12'. Selbstverständlich könnte diese Isolierung auch durch zwei getrennte Stücke aus dielektrischem Material erreicht werden, die einzeln mit den jeweiligen Leitern 21' und 22' verbunden werden.

Der zweite dünne Leiter 22' ist an dem einen Ende der ebenen Fläche 12a' an den nicht geerdeten Leiter 28' der Übertragungsleitung l4* und an dem entgegengesetzten Ende der ebenen Fläche 12a' an den Block aus leitfähigem Material in dem Verbindungepunkt 31' angeschlossen, um in dem zweiten Leiter 22' einen Stromfluß zu erzeugen, der repräsentativ für das an den Leiter 21* gekoppelte hochfrequente Signal und jedoch um einen bestimmten Wert verzögert ist.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels in Fig. 5 entspricht der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels in Fig. la, Ib und Ic. Das zu verzögernde Signal wird aus dem Signalgenerator über den Anschluß 15 an die Übertragungsleitung 13* angekoppelt· Durch den Stromfluß im ersten Leiter 21' wird Energie in das YIG-Material Io eingekoppelt, die sich gemäß dem in Fig· 2 beschriebenen Fortpflanzungsweg ausbreitet. Das verzögerte Signal wird von dem zweiten dünnen Leiter 22' erfaßt, wodurch entsprechend im Leiter 22* ein Signal entwickelt wird, das repräsentativ für das im Leiter 21* fließende und um einen bestimmten Wert verzögerte Signal ist· Für die weitere Verarbeitung wird dann das Ausgangssignal aus dem Leiter 22* über die Bandleitung l4' an den Belastungskreis 2o angekoppelt·

Die Vorrichtung in Fig. 5 ist von der Konstruktion her einfacher als die in Fig. Ic. Wie schon erwähnt, weist die Vorderfläche 12a* der Vorrichtung in Fig. 5 keine Nuten 25 und 3o wie in Fig· lc auf und ist dadurch leichter herzustellen. Bs ist leicht einzusehen, daß die Abschirmung gegenüber Rück- oder Bodenplatten-

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strömen, für die die Nuten in Fig. Ic sorgen, bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 fortfällt. Deshalb sind verständlicherweise die hierbei erzielten Ergebnisse nicht ganz so gut wie die bei der Vorrichtung aus Fig. Ic. Mit der Vorrichtung in Fig. 5 läßt sich jedoch eine gute Kopplung verwirklichen, und verzögerte Ausgangseignale, die wesentlich größer als die unverzögerten Verlustsignale sind, sind ohne weiteres erzielbar. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Bodenpiattenströme über die Fläche der Bodenplatte 12a* verteilt sind, die durch eine bestimmte Entfernung von dem YIG-Material Io getrennt ist.

Fig. 6a und 6b stellen graphisch die Ergebnisse dar, die mit einer gemäß Fig. 5 ausgelegten und getesteten Verzögerungsleitung erzielt worden sind. Im folgenden wird eine Aufstellung der entsprechenden bei der Verzögerungsleitung aus Fig. 5 verwendeten Parameter angegeben!

Clool Einkristall-YIG-Stab 3,5 mm χ 3,5 mm χ 8 mm Drahtatärke des Leiters 21* o,o5 mm Drahtstärk· des Leiters 22' o,o5 mm Entfernung 48' 2,oo mm Dicke der dielektrischen

Platte k9 o,o25 mm

Vorrichtung zur Erzeugung

des Magnetfeldes 15,24 cm starker Labor-Magnet,

das Magnetfeld im Bereich des YIG-Materials beträgt 1,12 Kilogaues

Wie die Kurve 5o in Fig. 6a zeigt, ergibt sich bei der Verzögerungsleitung gemäß Fig· 5 di* gleiche lineare Änderung der Verzögerung gegenüber der Frequenz wie bei der Verzögerungsleitung gemäß Fig. Ib. Der durch die Kurve 51 in Fig. 6b dargestellte Einkopplung* verlust 1st wesentlich niedriger als die in der Kurve 52 dargestellte Abnahme des nicht verzögerten Verlustes. Obwohl der Unterschied zwischen dem Einkopplung«verlust und dem uηverzögerten Verlust bei weiten ausreicht, um die Trennung des ge-

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wünschten Ausgangetsignals von den Nebensignalen durchzuführen, sind die Ergebnisse nicht ganz so gut wie die im Zusammenhang mit der Vorrichtung aus Fig· lc erwähnten. Beispielsweise geht aus Fig. 3b hervor, daß der Unterschied zwischen dem Einkopplungsverlust und dem unverzögerten Verlust bei 15o© MHz annehern 3o db beträgt, während sich aus Fig» 6b 3Tür die Vorrichtung aus Fig. 5 ergibt, daß der vergleichbare Unterschied bei annähernd 25 db liegt·

Der Abstand 48' beträgt auch hier etwa 2 ram, was bedeutend mehr als ein Drittel der Länge (L*) des längeren Leiters ist, die bei 1,1 mm liegt.

In Fig. Ic wird eins Kopplung zwischen den Leitern 21 und 22 über die Luft dadurch verhindert, daß die Leiter in der Nut 25 bzw. 3o angebracht werden. In Fig. 5 "wird eine Kopplung über die Luft dadurch auf ein Minimum begrenzt, daß zwischen den Leitern ein Mindestabstand vorgesehen wird· Die Entfernung zwischen den Leitern muß mindestens den vierfachen Abstand zwischen dem YIG-Material und dem Block aus leitfähigem Material 12* betragen. In dem obigen Beispiel ist diese Entfernung 2,3 mn (die vierfache Dicke der Leiter 21' und 22* plus der Dicke der Teflonschicht). Deshalb wird eine Entfernung von 2 mm diese« Kriterium ohne weiteres gerecht.

Fig. 7a bis 7 c zeigen eine erfindungsgemäße zweitorige magnetoelastische Verzögerungsleitung.

Fig. 7a ist eine Seitenansicht der Verzögerungsleitung und stellt eine Probe des auf dem Bandleitungebereich 53 angebrachten YIG-Materials Io dar. Der Bandleitungsbereich 53 besteht in Wirklichkeit aus zwei getrennten Übertragungsleitungen oder Bandleitungen, wobei zwei getrennte nicht geerdete Leiter zwischen den beiden äußeren geerdeten Leitern angebracht sind. Es ist auch

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möglich, für jaden der beiden nicht geerdeten Leiter getrennte geerdete Leiter zu verwenden. Die Signale werden an die Verzögerungeleitung und aus ihr über die Anschlüsse 13' und 14' und die nicht geerdet®» Leiter des Bandleitungsbereiche 53 gekoppelt« wobei in Fig. 7a der Anschluß 14¹ durch Anschluß 13' verdeckt wird. Der magnetische Isolator Io befindet sich zwischen den Dauermagneten 1?' und 18', um das magnetische Isoliermaterial einem seitlich Icons tasiten Magnetisierungsfeld auszusetzen.

Fig. 7b ist eine auseinandergezogene perspektivische Aneicht eines Schnitts durch eine Verzögerungsleitung gemäß Fig. 7a, bei der die Anschlußa@ 13' und 14', die Dauermagneten. 17' u~ad 18· und ein Teil der Bandleitung 53 fortgelassen worden sind, um ein leichteres Verständnis zu ermöglichen. Die Lage der Anschlüsse 13' uad iV wird durch gestrichelte Kreise 13a' und l4a* angegeben* Außerdem sind in der Zeichnung Blockdiagramme des Signalgenerators 19* und des Belastungskreises 2o' enthalten, um die Ausrichtung der Verzögerungsleitung in einem Signal-Verarbeitungssystem anzudeuten.

Fig. 7c lot ein© weitere auseinandergezogene Teilvorderansicht des magnetischen Isoliermaterials Io, in der die relativen Größen und Ausrichtung©» dar elektromagnetischen Kopplungselemente deutlicher veranschaulicht werden.

Wie schon erwähnt, gehört zu der Verzögerungsleitung in Fig. 7 ein Körper aus magnetischem Isoliermaterial lo, wie beispielsweise aus Yttrium-Eisen-Granat des gleichen Typs, wie er im Zusammenhang mit den Beschreibungen von Fig. 1 und 5 erläutert wurde, und zu dem die polierte Fläche loa gehört.

Zu der Verzögerungsleitung gehört auch eine Eingangseinheit für die Aufnahme eines hochfrequenten Signals mit einem bestimmten

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Frequenzbereich, das verzögert werden soll. Die Eingangseinheit .weist einen Bandleitungsbereich auf, der aus einem geerdeten Leiter 5^ und einem ersten nicht geerdeten Leiter 55 besteht. Weiter gehört zu der Verzögerungsleitung eine Belastungseinheit mit einer dazugehörigen zweiten Übertragungsleitung, die aus dem geerdeten Leiter 5^ und dem nicht geerdeten Leiter 56 besteht und die dazu dient, das repräsentativ für das eingangsseitige hochfrequente Signal stehende und um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Signal aufzunehmen*

Zu der Verzögerungsleitung gehört weiter eine angrenzend en die polierte Fläche loa des YIG-Materiale i,o angeordnete dünne Schicht aus leitfähigem Material 57* die mit durch einen Teil dieses leitfähigen Materials voneinander getrennten ersten und zweiten schmalen Öffnungen 58 und 59 versehen ist, wobei die Weite dieser Öffnungen jeweils kleiner als das o,o3-fache der kürzesten Wellenlänge der zu verzögernden Frequenzsignale im freien Raum ist und wobei der erste und zweite ungeerdete Leiter mit der dem leitfähigen YIG-Material Io gegenüberliegenden Seite des leitfähigen Materials 57 verbunden sind. Aus Fig„ 7 wird deutlich, daß der geerdete Leiter fjk gleichzeitig für beide Übertragungsleitungen verwendet wird, welche die nicht geerdeten Leiter und 56 einschließen, und daher, sind in Fig. 7 der erste und zweite geerdete Leiter gemeinsam dem Leiter $k zugeordnet»

Die Verzögerungsleitung gemäß Fig· 7 weist weiter einen ersten dünnen Leiter 60 auf, der, mit Ausnahme eines Teils des leitfähigen Drahtes 60, der über die erste Öffnung 58 quer zu ihrer Weite läuft, von dem YIG-Material Io durch die dünne Schicht aus leitfähigem Material 57 abgeschirmt wird« Der Durchmesse! des Leiters 60 ist erheblich geringer als die Weite 6l der Öffnung 5&. Am einen Ende ist der Leiter 60 an den nicht geerdeten Leiter 55 und am entgegengesetzten Ende an der gleichen Seite der Platte aus leitfähigem Material 57 wie der geerdete Leiter 5k in dem

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Verbindungspunkt 62 angeschlossen! um elektromagnetische Energie in das YIG-Material Io als Folge des hochfrequenten Stromflusses im Leiter 6o einzukoppeln. Die Einkopplung erfolgt nur im Bereich der Öffnung 58 t wodurch gleichzeitig bewirkt wird, daß weitgehend alle Rückströme, die mit dem Stromfluß in dem Leiterdraht 60 verbunden sind, von dem YIG-Material Io abgeschirmt werden.

Die Verzögerungsleitung weist auch eine Vorrichtung auf, um das YIG-Material einem räumlich unterschiedlichen und zeitlich konstanten Magnetfeld auszusetzen, das sich mit zunehmender Entfernung Ton der polierten Fläche loa im YIG-Material Io verstärkt sind von einem Dauermagnetpaar 17' und I8¹ erzeugt wird. Die Bedingungen des Magnetfeldes entsprachen denjenigen des im Zusammenhang mit den FIg₂ 1 und 5 beschriebenen Magnetfeldes.

Di© Verzögerungsleitung gemäß Fig_e 7 weist weiter einen zweiten dünnen Leiter 63 auf, der, abgesehen von einem Teil des leitfähigen Drahtes 63« der über die Öffnung 59 quer zu deren Weite 64 verläuft, von dem YIG-Material Io durch die dünne Schicht aus leitfähigem Material 57 abgeschirmt ist. Der dünne Leiter 63 hat einen Durchmesser, der wesentlich geringer als die Veite 6k der Öffnung 59 1st. Er ist an dem einen Ende an den nicht geerdeten Leiter 56 und auf de« gegenüberliegenden Ende an derselben Seite der Platte aus leitfähigem Material 57 wie der geerdete Leiter 5k in dem Verbindungspunkt 66 angeschlossen. Dadurch wird in dem Leiter 63 ein Stromfluß erzeugt, der repräsentativ für ein über den Leiter 60 eingekoppeltes und um einen bestimmten Betrag verzögertes hochfrequentes Signal ist. Weiterhin wird bewirkt, daß weitgehend alle mit dem Stromfluß in dem Leiter 63 verbundenen Rückströme von dem YIG-Material Io abgeschirmt werden·

Zu der Verzögerungsleitung gehört ferner *±n® dünne Platte aus dielektrischen Material 65, die die Leiter 60 und 63 von dem dünnen leitfähigen Teil 57 in dem Bereich der Öffnungen 58 und 59 isoliert.

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Die Arbeitsweise des AusfUhrungsbeispiels in Fig. 7 ist ähnlich der Arbeitsweise der Ausführ*üngsbei.Bpi«le 1« Fig. 1 und 5· Der Hauptunterschied liegt in der Beschaffenheit dss in Fig. 7 abgebildeten abgeschirmten Kopplungselementes * Die eingangs» und ausgabeseitigen Kopplungselemente bestehen aus der dünnen leitfähigen Platte 57 und sind mit engen Öffnung©», 58 tmd 59 versehen, über die die Leiter 60 bzw. 63 laufen. In den Bereich der Öffnungen sind die Leiter von dem leitfähigen Material 57 durch die dielektrische Platte 65 getrennt. Ein durch den Leiter öo fließender Strom koppelt Energie in das magnatische Isoliermaterial Io ein, und aus dem magnetischen Isoliermaterial ausgekoppelte Energie induziert in dem Leiter 63 einen Strom, der repräsentativ für das Eingangssignal ist, das aus dem Signalgenerator IQ' an den Leiter 60 gekoppelt und dann um eiuen bestimmten Wert verzögert wird. Die weitere Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels in Fig. 7 ist im wesentlichen die gleiche wie die des Ausführungsbeispiels in Fig. i. Die Fortpflanzung der Energie in dem YIG-Material wird im Zusammenhang mit der Beschreibung von Fig, 2 genau dargelegt· Die Weite der Schlitze 53 und 59 sollte dabei das o,03-fache der Wellenlänge der zu verzögernden Frequenzen im freien Raum nicht überschreiten.

Wie bei den Ausführungsbeiarpielen in Fig· 1 und Fig. 5 sollten die Leiter 60 und 63 um mindestens ein Drittel der Teillängen der Leiter voneinander* entfernt sein, die die Öffnungen 5$ ηηά 59 überqueren« Eine ausreichende Abschirmung gegenüber einer direkten Kopplung durch die Luft wird dadurch erreicht, daß die Offnungen 5O und 59 von einem Teil des leitfähigen Materials 57 getrennt werden, so daß tatsächlich zwei verschiedene Öffnungen vorliegen. Es ist ersichtlich, daß das Ausführungsbeispiel in Fig. 7 für die Abschirmung der Bodenplattenströme sorgt, indem sie bewirkt, daß die Ströme auf der der polierten Fläche loa des YIG-Materials Io gegenüberliegenden Seite des leitfähigen Teils 57 fließen.

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Für die Öffnungen 58 und 59 können auch andere Formen verwendet werden, obwohl der in den Fig. 7b und 7c gezeigte längliche Schlitz gegenüber einer runden Öffnung mit vergleichbarer Weite vorzuziehen ist· Die Öffnungsweiten 61 und 64 stellen stets einen Kompromiß zwischen dem gewünschten Kopplungsgrad und der erforderlichen Abschirmung dar*

Die Kopplungsleiter 60 und 63 sollten sich in größtmöglicher Nähe des YIG-Materials Io befinden. Deshalb ist es zweckmäßig, die Leiter 60 und 63 durch die entsprechenden Öffnungen 58 und 59 derart einzudrücken, daß sie von dem YIG-Stab Io nur durch die Dicke der dielektrischen Platte 65 getrennt sind, die vorzugsweise nicht dicker als o,o25 mm ist. Wenn die Kopplung noch wirkungsvoller sein soll, können entsprechende Teile der dielektrischen Platte ausgeschnitten werden, so daß die Leiter den YIG-Stab Io direkt berühren.

Ansprüche:

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Claims

- 25 -Ansprüche

Zweitorige magnetoelastische Verzögerungsleitung, gekennzeichnet durch einen Körper (lo) aus magnetischem Isoliermaterial wie beispielsweise aus Einkristall- Yttrium-Eisen-Granat (YIG), dessen Oberfläche (loa) elastische Wellen reflektieren kann, durch eine erste abgeschirmte Kopplungsvorrichtung, zu der ein erster Leiter (21, 21', 6o) gehört, wobei ein Teil seiner Länge an die Oberfläche (loa) angrenzt, um eine mittlere K-Welle in dem magnetischen Isolator auszulösen, ferner durch eine magnetische Vorrichtung (17, 18 bzw. 17', 18·), um das magnetische Isoliermaterial einem räumlich unterschiedlichen Magnetfeld auezusetzen, das sich mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche (loa) in dem magnetischen Isoliermaterial verstärkt, um zu bewirken, daß sich die mittler« K-Welle in eine Austausch-Spin-Welle umwandelt, die eine Fortpflanzungskomponente in Richtung auf die Oberfläche aufweist und die in eine elastische Welle umgewandelt wird, welche von der Oberfläche reflektiert wird und sich ihrerseits in eine Austausch-Spin-Welle zurückverwandelt, wobei sich diese weiter von der Oberfläche weg fortpflanzt und zu einer zweiten mittleren K-Welle wird, welche zurück zur Oberfläche läuft, und durch eine zweite abgeschirmte Kopplungsvorrichtung, die einen zweiten Leiter (22, 22*, 63) aufweist, um die in der zweiten mittleren K-Welle enthaltene Energie aus dem magnetischen Isolator auszukoppeln, damit ein Signal in dem zweiten Leiter erzeugt wird, das repräsentativ für das um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Signal in dem ersten Leiter ist, wobei der zweit« Leiter räumlich von dem ersten Leiter getrennt und abgeschirmt ist und wobei «in Teil seiner Läng« an die Oberfläch· an «iner Stell« angrenzt, die von dem Bereich des magnetischen Isolators, welcher von dem

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ersten Leiter in hohem Grade angeregt wird, genügend weit entfernt ist, um sicherzustellen, daß nicht eine unverzögerte Verlustenergie, die größer ist als die an den zweiten Leiter gekoppelte verzögerte Energie, direkt vom ersten Leiter über das magnetische Isoliermaterial an den zweiten Leiter gekoppelt wird.

2. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das magnetische Isoliermaterial eine polierte Fläche (loa) hat und daß Bereiche des ersten und zweiten Leiters an die polierte Fläche des magnetischen Isolators angrenzen·

3* Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß die Entfernung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter größer als ein Drittel der Länge vom längeren der Bereiche des ersten und zweiten Leiters ist, die an den magnetischen Isolator angrenzen, um zu verhindern, daß eine größere unverzögerte Verlustenergie direkt vom ersten Leiter über das magnetische Isoliermaterial an den zweiten Leiter gekoppelt wird.

4. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 1, die mit einer Eingangseinheit verbunden wird, welche ein zu verzögerndes hochfrequentes Signal aufnimmt, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Leiter zur Aufnahme des hochfrequenten Signale angeschlossen wird und daß ein Abschirmteil (57) vorgesehen ist, dessen Oberfläche erheblich größer ist als die Oberfläche des Teils des ersten Leiters, um die mit dem Stromfluß in diesem ersten Leiter verbundenen elektromagnetischen Felder zu begrenzen.

5· Verzögerungsleitung gemäß Anspruch k_t di@ mit einer Belastungseinheit verbunden wird, zu welcher eine ausgangsseitige

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Übertragungsleitung gehört, die mit einem geerdeten Leiter und einem nicht geerdeten Leiter versehen ist, um ein hcohfrequentes Signal, das repräsentativ für das um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Eingangssignal ist, aufzunehmen« dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil aus einer dünnen Schicht aus leitfähigem Material (57) besteht, die an die polierte Fläche aus YIG-Material angrenzt und die eine erste und eine zweite schmale Öffnung (5&« 59) aufweist, welche durch einen Teil des leitfähigen Materials voneinander getrennt sind und deren Weite kleiner als das o,o3-fache der kürzesten Wellenlänge der zu verzögernden Frequenzen im freien Raum ist, wobei der geerdete Leiter mit der dem YlG-Material gegenüberliegenden Seite des leitfähigen Materials verbunden ist.

Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 5t bei der die Eingangseinheit eine eingangsseitige Übertragungsleitung aiifweist, d a d" u r c h gekennzeichnet, daß zu der Eingangseinheit ein erster dünner Leiter gehört, der von dem YIG-Material mit Ausnahme eines Bereichs, in dem der Leiter einen ersten Draht darstellt, der über die erste Öffnung (58) quer zu ihrer Weite verläuft, durch die dünne Schicht aus leitfähigem Material (57) abgeschirmt wird, wobei die Weite des Leiters beträchtlich geringer ist als die Weite der Öffnung, während der Draht an dem einen Ende an einen nicht geerdeten Leiter (55) der eingangsseitigen Übertragungsleitung und an dem gegenüberliegenden Ende an dieselbe Seite der Schicht aus leitfähigem Material wie der geerdete Leiter (54) der Übertragungsleitung gekoppelt ist, um elektromagnetische Energie in das YIG-Material einzukoppeln als Folge des hochfrequenten Stromflusses in dem Teil des Leiters, der über die Öffnung verläuft, wobei bewirkt wird, daß im wesentlichen alle mit dem Stromfluß in dem Draht verbundenen Rückströme von dem YIG-Material abgeschirmt werden, und ferner dadurch, daß die ausgangsseitige

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Übertragungsleitung einen zweiten dünnen Leiter aufweist, der von dem YIG-Material mit Ausnahme eines Bereichs, in dem der Leiter einen zweiten Draht darstellt, der über die zweite Öffnung (59) quer zu ihrer Weite verläuft und dessen Weite bedeutend geringer ist als die der Öffnung, durch die dünne Schicht aus leitfähigem Material (57) abgeschirmt ist, wobei der zweite Draht an dem einen Ende an einen nicht geerdeten Leiter (56) der ausgangsseitigen Übertragungsleitung und an dem gegenüberliegenden Ende an dieselbe Seite der Schicht aus leitfähigem Material (57) wie der geerdete Leiter (5^) der Übertragungsleitung gekoppelt ist, um in dem zweiten Leiter einen Stromfluß zu erzeugen, der repräsentativ für das an den ersten Leiter gekoppelte und um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Signal ist, wobei bewirkt wird,, daß im wesentlichen sämtliche mit dem Stromfluß in dem zweiten Leiter verbundenen Rückströme von dem YIG-Material abgeschirmt werden.

7· Verzögerungsleitung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und insbesondere nach Anspruch 6, dar durch gekennzeichnet, daß die Eingangsund Ausgangsleiter im wesentlichen parallel verlaufen.

8. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Weite der ersten und zweiten Öffnung weniger als 3 mm beträgt, wobei die Weite des ersten und zweiten Leiters weniger als 0,25 mm ist und sowohl der erste wie auch der zweite Leiter von der Schicht aus leitfähigem Material durch eine Platte aus dielektrischem Material getrennt ist, weiche etwa 0,025 mm dick ist,

9. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 1, bei der das YIG-Material in dem Magnetfeld so ausgerichtet ist, daß der Einkopplungsverlust und die unerwünschten Verzögerungssignale auf ein Minimum beschränkt werden.

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lo." Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 1, die mit einer Eingangseinheit verbunden wird, zu der eine erste Übertragungsleitung gehört, die mit einem ersten geerdeten Leiter und einem ersten nicht geerdeten Leiter versehen ist, um ein zu verzögerndes hochfrequentes Signal mit einem bestimmten Frequenzbereich aufzunehmen, und mit einer Belastungseinheit, zu der eine zweite Übertragungsleitung gehört, die mit einem zweiten geerdeten Leiter und einem zweiten nicht geerdeten Leiter versehen ist, um ein hochfrequentes Signal aufzunehmen, das repräsentativ für das um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Eingangssignal ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung einen abschirmenden Block (12) aus leitfähigem Material mit einer im wesentlichen ebenen Fläche (12a) aufweist, die an die polierte Fläche (loa) des YIG-Materials angrenzt und mit einer ersten (25) und einer zweiten (3o) schmalen Nut entlang einer Dimension der ebenen Fläche versehen ist, wobei die beiden Nuten durch einen bestimmten Bereich der ebenen Fläche voneinander getrennt sind, wobei ferner die Weite einer jeden Öffnung geringer als das o,o3-fache der kürzesten Wellenlänge der zu verzögernden Frequenz im freien Raum ist und wobei der erste (23) und zweite (27) geerdete Leiter mit dem Block aus leitfähigem Material verbunden ist, und daß der dünne Leiter (21, 22) entlang der Länge der jeweiligen Nut angeordnet ist und von dem Block aus leitfähigem Material entlang der Länge der Nut isoliert und an dem einen Ende der Nut an den nicht geerdeten Leiter (2k, 28) der entsprechenden Übertragungsleitung und an dem entgegengesetzten Ende der Nut an den Block aus leitfähigem Material (12) gekoppelt ist, um eine Ein- und Auskopplung elektromagnetischer Energie in und aus dem YIG-Material zu erzielen als Folge des hochfrequenten Stromflusses in dem Bereich

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des jeweiligen Leiters, der in der Kut verläuft, während gleichzeitig bewirkt wird, das weitgehend alle mit dem Stromfluß in dem ersten Leiter verbundenen Rückströme von dem YIG-Material abgeschirmt werden.

11. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch io, dadurch gekennzeichne t , daß die Weite der Nuten weniger als 3 mm beträgt, wobei die Weit« des ersten und zweiten Leiters weniger als o,25 mm ist und wobei der erste und zweite Leiter von dem Block aus leitfähigem Material entlang der Länge der ersten und zweiten Nut durch dielektrisches Material isoliert sind, das in der ersten und zweiten Nut zwischen den Leitern und dem Block aus leitfähigem Material angeordnet ist·

12. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 1, die mit einer Eingangseinheit verbunden wird, zu der eine erste Übertragungsleitung gehört, die mit einem ersten geerdeten Leiter und einem erste) nicht geerdeten Leiter versehen ist, um ein zu verzögerndes hochfrequentes Signal mit einem bestimmten Frequenzbereich aufzunehmen, sowie mit einer DeIastungseinheit, zu der eine zweite Übertragungsleitung gehört, die mit einem zweiten geerdeten Leiter und einem zweiten nicht geerdeten Leiter versehen ist, um ein hochfrequentes Signal aufzunehmen, das repräsentativ für das um einen bestimmten Wert verzögerte hochfrequente Eingangssignal ist, dadurch gekennzeichnet, daß. die Kopplungsvorrichtung einen abschirmenden Block (12*) aus leitfähigem Material -aufweist, der mit einer im wesentlichen ebenen Fläche (12a¹) versehen ist, die an die poliert« Fläche (loa) aus YIG- Material angrenzt und parallel zu dieser verläuft, und bei der ein erster (23*) und ein zweiter geerdeter Leiter mit dem leitfähigen Material verbunden sind, daß ferner zwei weitere dünne Leiter (21^s, ,22') entlang der Höhe der ebenen

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Fläche angeordnet und von dieser durch eine Schicht (4°·) aus dielektrischem Material isoliert sind und daß jeder an einem Ende der ebenen Fläche an einen entsprechenden nicht geerdeten Leiter (24·, 28') der zugehörigen Übertragungsleitung und am gegenüberliegenden Ende der ebenen Fläche an den Block aus leitfähigem Material (12') angeschlossen ist, um eine Ein- und Auskopplung von elektromagnetischer Energie in und aus dem YIG-Material zu erzielen als Folge des hochfrequenten Stromflusses in den Leiterteilen, die an der ebenen Fläche anliegen.

13. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und zweite dünne Leiter (21*, 22') weitgehend parallel verlaufen und einen gegenseitigen Abstand von mindestens einem Drittel der Länge der an der polierten Fläche des YIG-Materials anliegenden Leiterteile und von mindestens dem Vierfachen der Entfernung zwischen dem YIG-Material und dem Block aus leitfähigem Material aufweisen*

14. Verzögerungsleitung gemäß Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des ersten und zweiten Leiters kleiner als ο,25 mm ist und daß der Strom in dem ersten und zweiten Leiter in entgegengesetzten Riehtungen fließt.

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