DE1089436B - Waveguide arrangement with magnetized ferrites for very short electro-magnetic waves - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hohlleiter, in dessen Innenraum gyromagnetisches Material, vorzugsweise streifenförmiger Gestalt, angeordnet ist.The invention relates to an arrangement for very short electromagnetic waves, consisting of a waveguide, in the interior of which gyromagnetic material, preferably strip-shaped, is arranged.

Anordnungen dieser Art finden in Form von Resonanzrichtungsleitungen, Phasendrehgliedern, Dämpfungsgliedern und Filtern mit reziprokem und nichtreziprokem Vierpolverhalten in der Höchstfrequenztechnik eine ständig steigende Anwendung. Das von einem Gleichfeld vormagnetisierte Ferrit weist bekanntlich bei sehr hohen Frequenzen ein sogenanntes gyromagnetisches Verhalten auf, dessen wesentliche Eigenschaften einerseits die gyromagnetische Resonanz und andererseits eine Wellenfortpflanzungskonstante ist, die von der Polarisationsform des sich im Ferrit ausbreitenden magnetischen Feldes abhängig ist.Arrangements of this type take the form of directional resonance lines, Phasers, attenuators and filters with reciprocal and non-reciprocal four-pole behavior in high frequency technology an ever increasing application. The ferrite pre-magnetized by a constant field is known to have a so-called gyromagnetic behavior at very high frequencies, its essential Properties on the one hand the gyromagnetic resonance and on the other hand a wave propagation constant which depends on the polarization form of the magnetic field propagating in the ferrite is.

Die gyromagnetische Resonanz tritt nur in einem relativ schmalen Frequenzband auf. Die Resonanzfrequenz ist, abgesehen von der Zusammensetzung des Ferrits sowie seiner Form und Anordnung im Hohlleiter, von der Größe des magnetischen Gleichfeldes abhängig. Anordnungen, die den gyromagnetischen Resonanzeffekt ausnutzen, können daher jeweils nur in einem engen, durch die Resonanzbreite des Ferrits gegebenen Frequenzbereich zur Anwendung gelangen und müssen durch genaue Einstellung der Größe des magnetischen Gleichfeldes auf die Bandmitte ihres Betriebsbereiches eingestellt werden. Die Einstellung der Größe des magnetischen Gleichfeldes bedingt einen Abgleich des das Gleichfeld erzeugenden Permanentmagnetsystems, was in der Praxis außerordentliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Man kann diesen Schwierigkeiten dadurch ausweichen, daß man das Permanentmagnetsystem mit einem zusätzlichen Luftspalt versieht, der durch einen einstellbaren magnetischen Nebenschluß überbrückt werden kann. Abgesehen davon, daß ein solches Permanentmagnetsystem ungünstige geometrische Abmessungen aufweist, läßt der vom magnetischen Nebenschluß überbrückte Luftspalt nur, einen kleinen Einstellbereich der magnetischen Feldstärke zu. Diese Tatsache ist in fertigungstechnischer Hinsicht außerordentlich nachteilig, weil dadurch für jeden Frequenzbereich eine eigene Bautype hergestellt werden muß. Zwar könnte der Einstellbereich durch einen entsprechend groß gewählten Luftspalt erweitert werden, doch hat eine solche Lösung den Nachteil, daß die Abmessungen des Permanentmagnetsystems sehr groß würden und auch das durch den großen Luftspalt bedingte starke magnetische Streufeld zu Störungen Anlaß gibt.The gyromagnetic resonance occurs only in a relatively narrow frequency band. The resonance frequency is, apart from the composition of the ferrite and its shape and arrangement in the waveguide, depends on the size of the constant magnetic field. Arrangements that the gyromagnetic Exploit the resonance effect, can therefore only in a narrow, through the resonance width of the ferrite given frequency range are used and must be achieved by precisely setting the size of the magnetic constant field can be adjusted to the middle of their operating range. The setting of the The size of the constant magnetic field requires an adjustment of the permanent magnet system that generates the constant field, which brings extraordinary difficulties in practice. You can do this Avoid difficulties by having the permanent magnet system with an additional air gap provides, which can be bridged by an adjustable magnetic shunt. Apart from this, that such a permanent magnet system has unfavorable geometric dimensions, the The air gap bridged by the magnetic shunt only has a small adjustment range for the magnetic ones Field strength too. This fact is extremely disadvantageous in terms of production technology because it a separate construction type must be produced for each frequency range. Although the setting range could be expanded by a correspondingly large air gap, but has such a solution the disadvantage that the dimensions of the permanent magnet system would be very large and that too The strong magnetic stray field caused by the large air gap gives rise to disturbances.

Bei Phasendrehgliedern, die den gyromagnetischen Resonanzeffekt nicht ausnutzen, treten prinzipiell die Hohlleiteranordnung mit magnetisierten
Ferriten für sehr kurze elektromagnetische WellenIn the case of rotating phase members that do not use the gyromagnetic resonance effect, the waveguide arrangement always occurs with magnetized ones
Ferrites for very short electromagnetic waves

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Georg C. v. Haza-Radlitz, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Georg C. v. Haza-Radlitz, Munich,
has been named as the inventor

gleichen Schwierigkeiten auf, da die Größe der Phasendrehung der das Phasendrehglied durchlaufenden elektromagnetischen Welle ebenfalls von der Größe des magnetischen Gleichfeldes mitbestimmt wird und daher die Einstellung eines vorgeschriebenen Phasenwinkels ebenfalls über den Abgleich des Permanentmagnetsystems erfolgen muß.equal difficulties, since the size of the phase rotation of the phase rotating member passing through electromagnetic Wave is also determined by the size of the magnetic constant field and therefore the setting of a prescribed phase angle also via the adjustment of the permanent magnet system must be done.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der einleitend beschriebenen Art hinsichtlich der geschilderten Schwierigkeiten wesentlich zu verbessern. The invention is based on the object of an arrangement of the type described in the introduction with regard to to improve significantly the difficulties outlined.

Für eine Anordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hohlleiter, in dessen Innenraum gyromagnetisches Material, vorzugsweise streifenförmiger Gestalt, angeordnet ist, das von einem außerhalb des Hohlleiters befindlichen Permanentmagnetsystem vormagnetisiert ist, dessen Magnetfeld in seiner Starke an gewissen Grenzen veränderbar ist, wird erfindungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den Schenkeln des vorzugsweise U-förmig ausgebildeten Permanentmagnetsystems ein Weicheisenteil nach Art eines kontaktlosen Kolbens bewegbar angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Ausrüstung des vorzugsweise U-förmig ausgebildeten Permanentmagnetsystems mit einem Weicheisenteil, das nach Art eines kontaktlosen Kolbens bewegbar zwischen seinen Schenkeln angeordnet ist, stellt einen magnetischen Nebenschluß dar, der eine einfache und schnelle Einstellung der Größe des das Ferrit durchsetzenden Gleichfeldes über einen weiten Bereich ermöglicht, ohne daß an die Größe der geometrischen Abmessungen des Permanentmagnetsystems Zugeständnisse gemacht werden müssen. Eine gemäß der Lehre der Erfindung ausgebildete Anordnung kann daher wahlweise in mehreren einander be-For an arrangement for very short electromagnetic waves, consisting of a waveguide, in the interior of which is gyromagnetic material, preferably strip-shaped, arranged that is premagnetized by a permanent magnet system located outside the waveguide, the magnetic field of which is changeable in its strength at certain limits, the task according to the invention is thereby solved that between the legs of the preferably U-shaped permanent magnet system a soft iron part is movably arranged in the manner of a contactless piston. The inventive Equipping the preferably U-shaped permanent magnet system with a Soft iron part which is movably arranged between its legs in the manner of a contactless piston is a magnetic shunt that allows easy and quick adjustment of the size of the the ferrite permeating constant field over a wide range, without affecting the size of the geometric dimensions of the permanent magnet system concessions have to be made. One according to the teaching of the invention designed arrangement can therefore optionally in several mutually related

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nachbarten Frequenzbereichen eingesetzt werden, was, wie bereits angedeutet, außerordentlich wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.adjacent frequency ranges are used, which, as already indicated, is extremely economical Brings advantages.

Selbstverständlich ist die Anwendung des Erfindungsgegenstandes nicht auf die Abstimmung des das Ferrit durchsetzenden Gleichfeldes beschränkt, sondern kann auch in vorteilhafter Weise als Regeleinrichtung bei regelbaren Dämpfungs- bzw. Phasendrehgliedern verwendet werden. Ein besonders großer Abstimmbereich kann dadurch erzielt werden, daß das Weicheisenteil lediglich mit den Polschuhen an seiner unteren Hubgrenze Kontakt macht.It goes without saying that the subject matter of the invention is used not limited to the coordination of the constant field penetrating the ferrite, but can also be used advantageously as a control device for controllable damping or phase shifting elements be used. A particularly large tuning range can be achieved in that the soft iron part only makes contact with the pole pieces at its lower stroke limit.

Bei Resonanzrichtungsleitungen beispielsweise, deren Permanentmagnetsystems aus zwei zum Hohlleiter spiegelbildlich angeordneten, einen gemeinsamen magnetischen Kreis bildenden, U-förmigen Magneten besteht, ist es im allgemeinen ausreichend, lediglich einen der beiden U-förmigen Magnete mit einem magnetischen Nebenschluß gemäß der Erfindung auszurüsten.In the case of directional resonance lines, for example, their permanent magnet system consists of two to the waveguide there is a mirror-inverted U-shaped magnet that forms a common magnetic circuit, it is generally sufficient to only use one of the two U-shaped magnets with a magnetic Equip shunt according to the invention.

An Hand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im folgenden näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen nichtreziproken Vierpol, dessen Permanentmagnetsystem mit einem magnetischen Nebenschluß nach der Erfindung ausgerüstet ist. Das Permanentmagnetsystem besteht aus zwei U-förmigen Magneten 1 und 2, die zueinander spiegelbildlich an beiden Breitseiten des Hohlleiters 3 angeordnet sind. Die U-förmigen Magnete 1 und 2 bilden unter Einschluß des Hohlleiters 3 einen gemeinsamen magnetischen Kreis. Jeder der U-förmigen Magnete 1 und 2 besteht aus zwei seine Schenkel bildenden Permanentmagneten 4 bzw. 5, die an ihren dem Hohlleiter 3 fernen Ende jeweils durch ein Weicheisenjoch 6 bzw. 7 zur U-Form ergänzt sind. Zur Homogenisierung des magnetischen Gleichfeldes, das den Hohlleiter 3 zwischen den sich einander gegenüberstehenden Schenkeln 4 und 5 durchsetzt, sind die U-förmigen Magnete 1 und 2 mit Polschuhen 8 bzw. 9 ausgerüstet, die, wie der in Fig. 2 dargestellte Schnitt A-A der Fig. 1 zeigt, in die Wandung des auf galvanoplastischem Wege hergestellten Hohlleiters 3 eingewachsen sind. Die vom Permanentmagnetsystem vormagnetisierten Ferritstreifen 10 sind im Innern des Hohlleiters 3 auf die Oberflächen der Polschuhe 8 und 9 aufgeklebt. Die Richtung des den Hohlleiter 3 und die Ferritstreifen 10 zwischen den Schenkeln 4 und 5 durchsetzenden magnetischen Flusses ist jeweils durch einen Pfeil angedeutet. Jedes der beiden Weicheisenjoche 6 und 7 ist mit zwei Schrauben 11 bzw. 12 versehen, mit deren Hilfe die U-förmigen Magnete 1 und 2 mit der Wandung des Hohlleiters verschraubt sind.Fig. 1 shows a perspective view of a non-reciprocal quadrupole, the permanent magnet system of which is equipped with a magnetic shunt according to the invention. The permanent magnet system consists of two U-shaped magnets 1 and 2, which are arranged in mirror image to one another on both broad sides of the waveguide 3. The U-shaped magnets 1 and 2, including the waveguide 3, form a common magnetic circuit. Each of the U-shaped magnets 1 and 2 consists of two permanent magnets 4 and 5 which form its legs and which are supplemented at their end remote from the waveguide 3 by a soft iron yoke 6 and 7 to form a U-shape. To homogenize the constant magnetic field that penetrates the waveguide 3 between the opposing legs 4 and 5, the U-shaped magnets 1 and 2 are equipped with pole pieces 8 and 9, which, like the section AA shown in FIG Fig. 1 shows that have grown into the wall of the waveguide 3 manufactured by electroplating. The ferrite strips 10 pre-magnetized by the permanent magnet system are glued to the surfaces of the pole shoes 8 and 9 in the interior of the waveguide 3. The direction of the magnetic flux passing through the waveguide 3 and the ferrite strips 10 between the legs 4 and 5 is indicated in each case by an arrow. Each of the two soft iron yokes 6 and 7 is provided with two screws 11 and 12, with the aid of which the U-shaped magnets 1 and 2 are screwed to the wall of the waveguide.

Gemäß der Erfindung ist zwischen den Schenkeln 4 des U-förmigen Magnets 1 ein Weicheisenteil 13 angeordnet, das mittels einer Gewindespindel 14 in seiner Höhe einstellbar ist. Die Spindel 14 ist im Weicheisenjoch 6 drehbar gelagert und besitzt zum Antrieb einen Kopf 15 mit Schraubenzieherschlitz. Zwei Führungsstifte 16 sorgen dafür, daß das Weicheisenteil 13 bei der Einstellung durch die Gewindespindel 14 kein Radialspiel hat. Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist die Breite des Weicheisenteiles 13 so gewählt, daß zwischen ihm und den Schenkeln 4 jeweils ein kleiner Luftspalt 17 vorhanden ist. Ferner hat das Weicheisenteil 13 ein sich gegen die Polschuhe 8 hin verjüngendes trapezförmiges Profil, so daß es am unteren Ende seines Hubbereiches nach Art eines Keils zwischen die auf ihren gegenüberliegenden Seiten ebenfalls keilförmig gegen die Wandung des Hohlleiters 3 auslaufenden Polschuhe 8 eingreift. Hierdurch ist ein großer Variationsbereich des durch das Weicheisenteil 13 bewirkten magnetischen Nebenschlusses erzielt, da der Luftspalt 17 bei Annäherung des Weicheisenteiles 13 an die Polschuhe 8 immer kleiner und schließlich durch Berührung auf Null reduziert wird.According to the invention, a soft iron part 13 is arranged between the legs 4 of the U-shaped magnet 1, which is adjustable in height by means of a threaded spindle 14. The spindle 14 is in the soft iron yoke 6 rotatably mounted and has a head 15 with a screwdriver slot for driving. Two guide pins 16 ensure that the soft iron part 13 at the setting by the threaded spindle 14 has no radial play. As FIG. 2 also shows, the width is of the soft iron part 13 is chosen so that a small air gap 17 between it and the legs 4 is available. Furthermore, the soft iron part 13 has a trapezoidal shape that tapers towards the pole shoes 8 Profile, so that it is at the lower end of its stroke in the manner of a wedge between the their opposite sides also tapering off in a wedge shape against the wall of the waveguide 3 Pole shoes 8 engages. As a result, there is a large range of variation of that brought about by the soft iron part 13 Magnetic shunt achieved, since the air gap 17 when the soft iron part 13 approaches on the pole pieces 8 is getting smaller and smaller and finally reduced to zero by touch.

ίο Der magnetische Nebenschluß des U-förmigen Magnets 1 bewirkt einen entsprechenden magnetischen Streufluß des U-förmigen Magnets 2, da beide, wie bereits erwähnt, einen gemeinsamen magnetischen Kreis bilden. Dieser Streufluß ist, sofern an die Größe des Abstimmbereiches der Gesamtanordnung keine besonderen Anforderungen gestellt werden, im allgemeinen nicht störend, da die ganze Anordnung nach Fig. 1 üblicherweise mit einer Abschirmhaube verkleidet ist, so daß dieser Streufluß nach außen nicht wirksam werden kann. Für ein Permanentmagnetsystem der in Fig. 1 gezeigten Art ist es demnach meist ausreichend, wenn der erfindungsgemäße magnetische Nebenschluß lediglich bei einem der beiden U-förmigen Magnete 1 und 2 vorgesehen ist.ίο The magnetic shunt of the U-shaped magnet 1 causes a corresponding magnetic leakage flux of the U-shaped magnet 2, since both, as already mentioned, form a common magnetic circuit. This leakage flux is, if it is due to the size of the Tuning range of the overall arrangement no special requirements are made, in general not disturbing, since the whole arrangement according to FIG. 1 is usually covered with a shielding hood, so that this leakage flux can not be effective to the outside. For a permanent magnet system of the type shown in FIG It is therefore usually sufficient if the magnetic shunt according to the invention only is provided in one of the two U-shaped magnets 1 and 2.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hohlleiter, in dessen Innenraum gyromagnetisches Material, vorzugsweise streifenförmiger Gestalt, angeordnet ist, das von einem außerhalb des Hohlleiters befindlichen Permanentmagnetsystem vörmagnetisiert ist, dessen Magnetfeld in seiner Stärke in gewissen Grenzen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln des vorzugsweise U-förmig ausgebildeten Permanentmagnetsystems ein Weicheisenteil nach Art eines kontaktlosen Kolbens bewegbar angeordnet ist.1. Arrangement for very short electromagnetic waves, consisting of a waveguide in which Interior gyromagnetic material, preferably strip-shaped, is arranged that is pre-magnetized by a permanent magnet system located outside the waveguide, whose The strength of the magnetic field can be changed within certain limits, characterized in that between the legs of the preferably U-shaped permanent magnet system Soft iron part is movably arranged in the manner of a contactless piston. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe an den Enden der Schenkel derart ausgebildet sind, daß das Weicheisenteil an seiner unteren Hubgrenze mit den Polschuhen Kontakt macht.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the pole pieces at the ends of the Legs are designed such that the soft iron part at its lower stroke limit with the pole pieces Contact makes. 3. Anordnung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß das Weicheisenteil und die Polschuhe so ausgebildet sind, daß das Weicheisenteil an seiner unteren Hubgrenze nach Art einer Keilverbindung in den von den beiden Polschuhen begrenzten Zwischenraum eingreift.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the soft iron part and the pole pieces are designed so that the soft iron part at its lower stroke limit in the manner of a wedge connection engages in the space delimited by the two pole pieces. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Permanentmagnetsystem aus zwei zueinander spiegelbildlich angeordneten, einen gemeinsamen magnetischen Kreis bildenden U-förmigen Magneten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare, zwischen den Schenkeln angeordnete Weicheisenteil nur bei einem der beiden U-förmigen Magnete vorgesehen ist.4. Arrangement according to one of the preceding claims, in which the permanent magnet system from two mutually mirror-inverted, forming a common magnetic circuit U-shaped magnet, characterized in that the movable, between the Legs arranged soft iron part only provided in one of the two U-shaped magnets is. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Weicheisenteil in wenigstens einer Gewindespindel geführt ist.5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Soft iron part is guided in at least one threaded spindle. In Betracht gezogene Druckschriften:
Philips' Technische Rundschau, 18. Jahrgang,
57, S. 125 und 126.Considered publications:
Philips' Technical Review, Volume 18,
57, pp. 125 and 126. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 1 009 608/238 9.60 1 009 608/238 9.60