DE7030665U - Y-zirkulator in bandleitungsbauweise. - Google Patents

Description

Y-Zirkulator in Bandleitungsbauweise

Die Neuerung bezieht sich auf einen Y-Zirkulator mit einer dreiarmige- Bandleitungsverzweigung und im Bereich der Verzweigung angeordneten, unter dem Einfluß eines magnetischen Gleichfeldes stehenden Ferritscheibchen.

Beim Aufbau von Mikrowellenschaltungen haben Zirkulatoren bekanntlich ein breites Anwendungsfeld gefunden, da die an einem Arm eingespeiste Mikrowellenenergie nahezu vollständig an den in Umlaufrichtung des Zirkulators folgenden Arm weitergegeben wird, während einer oder mehrere weitere Anschlußarme gegenüber diesen Anschlußarmen entkoppelt sind. Eine bekannte spezielle Ausfuhrungsforro solcher Zirkulatoren sind die sogenannten BandleItungs-Y-Zirkulatoren, bei denen zwischen zwei metallischen Deckplatten eine dreiarmige Bandleitungaverzweigung vorgesehen ist. Im Bereich der Verzweigung eelbet sind zwei Ferritscheibchen angeordnet, die den zwischen der Bandleitungsverzweigung und. den Deckplatten liegenden Raum vollständig ausfüllen. Pur die elektrische Wirkungsweise ist es dabei zusätzlich wesentlich, daß die Ferritscheibchen einem magnetischen G-leichfeld ausgesetzt sind, dessen Stärke ebenso wie die Formgebung und die Art des Ferrites für den Arbeitefrequenzbereich des Zirkulators bestimmend sind.

Solche Zirkulatoren werden beispielsweise verwendet, um Reflexionsverstärker, wie z.B. parametrische Verstärker,

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Tixnneldiodenveretärker oder Reflexionsmaser Vierpolcharakter zu geben. Die betreffenden Reflexionaverstärker werden zu diesem Zweck an einen Zirkulator angeschaltet, der seinerseits über einen großen Frequenzbereich angepaßt sein soll bzw. einen vorgegebenen impedanzverlauf hauen soll.

Zur Verbreiterung des Frequenzbandes ist die Verwendung von Serienresonanzkreisen im Zirkulator nahe am Ferrit bekannt. Dabei wird von der Überlegung auegegangen, daß die Eingangsimpedanz und damit die Frequenzabhängigkeit des Verlustes in der Durchlaßrichtung dadurch verbessert werden können, daß in der Verlängerung einer den Zirkulator bildenden Leitung ein Parallel- oder Serienresonanzkreis angeordnet und die Frequenzabhängigkeit der Impedanz oder Admittanz, die durch diesen Resonanzkreis, den Ferrit und die Leitung beeinflußt wird, innerhalb eines gewissen Bereiches kompensiert wird. Anpassungskreise dieser Art können aber für Breitbandzirkulatoren die Schwierigkeit bringen, daß bei der Einführung des Parellelresonanzkreises der Ferrit and die Einführunge stelle des Parallelresonanzkreises voneinander entfernt und der Raumbedarf vergrößert werden. Bei der Einführung eines Serienresonanzkreisee wird der Raumbedarf ebenfalls vergrößert, vor allem, wenn es sich um einen Halbwellenlängen-Resonanzkreis handelt.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend geschilderten Schwierigkeiten in verhältnismäßig einfacher Weise zu begegnen und den Aufbau eines Zirkulators, insbesondere für den Höchstfrequenzbereich anzugeben, mit dem ^^ei geringem Rauroverbrauch eine gute Anpassung über einen weiten Bereich des Frequenzbandes erreichbar ist.

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Ausgehend von einem Y-Zirkulator mit einer dreiarmigen Bandleitungaverzweigung und zwei im Bereich der Verzweigung angeordneten, unter dem Einfluß eines magnetischen Gleichfeldee stehenden Ferritscheibchen, wird diese Aufgäbe gemäß der Neuerung in der Weise gelöst, daß die Bandleitungen vor der Verzweigung Jeweils aus einem gegenüber dem Bandleiter schmalen, eine Induktivität darstellenden Leitungsstreifen und einem sich daran anschließenden, eich halbkreisförmig verbreitenden Leiterstreifen bestehen, der von dem in einem Abstand fortgeführten Bandleiter durch einen belagfreien Bereich galvanisch getrennt ist und mit diesem eine Kapazität bildet. Wegen des platzsparenden Aufbaues ist diese Ausführung des Zirkulators besonders vorteilhaft.

Nachstehend wird die Neuerung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung
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Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Y-Zirkulators in Bandleitungstechnik in einer perspektivischen Teildarstellung und

Fig. 2 das elektrische Ersatzschaltbild eines solchen Zirkulators,

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Zirkulator mit einer dreiarmigen Bandleitungsverzweigung ist der Übersichtlichkeit wegen von der Bandleitung nur der innere Leiter eingezeichnet. Dessen im Verzweigungspunkt um jeweils 120° gegeneinander versetzte Leitungen sind mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Die Bandleitung befindet sich in der Mitte zwischen zwei in der Figur nicht dargestellten metallischen Deckplatten, die

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gleichzeitig Massepotential für den Zirkulator darstellen. Im Bereich der Leitungsverzweigung sind kreisförmige Ferritscheibchen zu beiden Seiten der Bandleitung so angebracht, daß sie den Raum zwischen der Bandleitung und den Deckplatten vollständig auffüllet!-. Ρί« Vptt jtsoheibchea 5* 6 stehen unter dem Einfluß eines magnetischen Gleichfeldes Hq, dessen Erzeugung zur besseren Obersicht nicht im einzelnen dargestellt, sondern lediglich durch entsprechende Pfeile kenntlich gemacht ist. In die einzelnen Leitungen 1, 2 und 3 ist vor der Verzweigung jeweils ein Serienresonanzkreis eingefügt, der aus konzentrierten Bauelementen L und C besteht und in die Bandleitung integriert ist. Die einzelnen LC-Serienkreise sind dabei so aufgebaut, daß der Bandleiter zunächst in einem gegenüber seiner Breite schmalen Leiterstreifen übergeht, an den sich ein sich halbkreisförmig verbreitender Leiterstreifen anschließt, der von dem weiterführenden Bandleiter galvanisch getrennt ist und mit diesem zusammen die Serienkapazität C bildet, während der schmale Leiterstreifen die Induktivität L darstellt. Die Bandleiter sowie die EIe mente des Serienkreises und die Verzweigung werden in vor teilhafter Weise in Ätztechnik auf kupferkaschierte Platten aufgebracht.

In Pig. 2 ist das elektrische Ersatzschaltbild des Zirkulators dargestellt. Die einzelnen Tore des Zirkulators sind mit I, II und III bezeichnet. Das Verhalten des Zirrkulators wird dabei durch die Parallelkreise und Quellen beschrieben, welche mit K1, K2 und Z3 bzw. Q 13, Q21 und Q 32 bezeichnet sind. Dabei wird z.B. durch Q21 angedeutet, daß an Tor II nur eine in Tor I eintretende Welle erscheint.

Vor dem Parallelzweig aus dem Parallelkreis und der Quelle liegt jeweils der Serienresonanzkreis aus den Elementen L1, C1 ; L2, C2 und L3, C5.

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Nachstehend wird die Wirkungsweise dieses Zirkulators erläutert.

Eine in Tor I hineinlaufende Welle erscheint praktisch verlustirei am Tor II, wühreua Tor IXX "bsi Aups.ssu.ug toi Tor II entkoppelt ist. Entsprechend läuft eine in Tor II eintretende Welle nach Tor III, wobei Tor I entkoppelt ist aew Der Umlaufsinn des Zirkulators ist durch die eingetragene Pfeilrichtung kenntlich gemacht. Der durch die Abmessungen der Bandleitung gegebene Wellenwiderstand Z_Q wird infolge des ε und ii der Ferritscheibchen in der Verzweigung etwa auf den Wert 0,4 Z_Q herabgesetzt. Durch den Serien-LC-K^eie vor der Verzweigung wird der niedrige Wellenwiderstand der Verzweigung breitbandig auf den gewünschten Wert Z_Q bzw. auf einen gewünschten Impedanzverlauf Z(^) transformiert. Dabei ist bei dieser Anordnung von Vorteil, daß man durch die Wahl der Serieninduktivität und der Serienkapazität den Wellen-^ widerstand der Verzweigung an jedem Tor auf den jeweils günstigsten Z_Q-Wert transformieren kann. Diese Tranefornation wird üblicher Weise mit λ/4-Leitungen erzeugt, die insbesondere bei tieferen Frequenzen beträchtliche geometrische Ausmaße annehmen. Demgegenüber haben die Abstimmelemente L und C bei der vorstehend beschriebenen Anordnung gemäß der Neuerung sehr kleine geoemtrische Abmessungen und ergeben zudem eine hohe Breitbandigkeit des Zirkulatore.

2 Schutzansprüche
2 Figuren

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Claims (2)

1. - 6 Schutzansprüche

   . - Zirkulator mit einer dreiarmigen Bandleitungsver- -weigung und zwei im Bereich der Verzweigung angeordneten, unter dem Einfluß eines magnetischen Gleichfeldes stehenden Ferritscheibchen, dadurch gekennzeichnet , daß die Bandleitungen vor der Verzweigung jeweils aus einem gegenüber dem Bandleiter schmalen, eine Induktivität darstellenden Leiterstreifen und einem sich daran anschließenden, sich halbkreisförmig verbreiternden Leiterstreifen bestehen, der von des in einem Abstand fortgeführten Bandleiter durch einen belagfreien Bereich galvanisch getrennt ist und mit diesem eine Kapazität bildet.
2. 2. Y-Zirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bandleiter, die die Induktivität und Kapazität bildenden Leiterstreifen und die Verzweigung in Ätztechnik auf kupferkaschierten Platten aufgebracht sind.

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