DE1167922B

DE1167922B - Vorrichtung zum Steuern der Daempfung und/oder der Phasenverschiebung einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle

Info

Publication number: DE1167922B
Application number: DEB61705A
Authority: DE
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1960-03-16
Filing date: 1961-03-15
Publication date: 1964-04-16
Also published as: USB253633I5; US3108238A; GB934862A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H Ol p;

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03h

Deutsche Kl.: 21a4-74

B 61705 IXd/21 a4

15. März 1961

16. April 1964

Die · Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Dämpfung und/oder der Phasenverschiebung einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle mit einem Kern aus ferrimagnetischem Material, wie z. B. Ferrit oder Granat, entlang dem sich ein Leiter für die genannte Welle erstreckt, der schraubenförmig um den genannten Kern gewickelt ist, und Magnetisierungsmittel aufweist, wie etwa eine Wicklung, durch welche das von dem Kern erzeugte magnetische Feld und damit der Übertragungsfaktor des genannten Leiters durch einen den Magnetisierungsmitteln zugeführten Steuerstrom gesteuert wird.

Es sind koaxiale Verzögerungsleitungen bekannt, bei denen ein dielektrisches Material hoher Permeabilität und großer Dielektrizitätskonstante zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter eingeschlossen ist. Es sind weiterhin Einrichtungen bekannt, bei denen phasenmodulierte Impulse mittels eines Laufzeitorgans erzeugt werden, dem eine zu modulierende Impulsreihe zugeführt wird und dessen elektrische Eigenschaften von der Modulationsspannung abhängen.

Darüber hinaus sind unter den koaxialen Kabeln elektromagnetische Wellenleiter bekanntgeworden, bei denen der innere Leiter des Koaxialkabels auf einen Ferritkern gewickelt ist. Die Herstellung solcher Leiter ist sehr schwierig, da ein Teil des Innenleiters schraubenlinienförmig aufgeschnitten werden muß. Ein derartiger Schnitt ist nur sehr schwer und auf Spezialmaschinen durchzuführen. Darüber hinaus erscheint es unmöglich, einen solchen Schnitt bei einem bereits vollständig hergestellten Kabel anzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen, die einem Hochfrequenzsignal durch ein veränderliches elektrisches Steuersignal eine veränderliche Dämpfung und/oder eine Phasenverschiebung erteilt, wobei diese Vorrichtung einfach ist und nur geringe Größe aufweist, damit sie für äußerst kleine elektronische Bauteile verwendet werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der einleitend angegebenen Ausbildung dadurch gelöst, daß der Leiter ein koaxiales Kabel ist und der äußere Leiter des Kabels sowie die Isolation entlang der inneren Fläche der schraubenförmigen Wicklung entfernt ist.

Es ist festgestellt worden, daß, wenn die Seitenoberfläche des magnetischen Kernes im Bereich des spiralförmigen Leiters mit einem Dielektrikum über-

Vorrichtung zum Steuern der Dämpfung
und/oder der Phasenverschiebung einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle

Anmelder:

The Bendix Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. März 1960 (15 450),

vom 17. März 1960 (15 650) - -

zogen ist, diese Vorrichtung sich hauptsächlich als Phasenschieber verhält, während sie, wenn ein solcher Überzug aus einem Dielektrikum nicht vor-

handen ist, in erster Linie als Dämpfer arbeitet. Ferner können die magnetischen Kennlinien des Kernes so gewählt werden, daß sie auf Wunsch entweder die Dämpfung oder die Phasenverschiebung verstärken.

Mit Bezug auf die Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung im axialen Schnitt, und

F i g. 2 zeigt beispielsweise einen Stromkreis, bei dem diese Vorrichtung zur Verwendung kommt.

Gemäß Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einem zylindrischen äußeren Gehäuse 20, das z. B. aus Aluminium hergestellt ist und das einen inneren trommeiförmigen Träger 22 aus weichem Eisen oder ähnlichem Material umgibt, welches eine geringe magnetische Remanenz aufweist. Auf zwei axial fluchtenden inneren Naben 24 des Trägers ist außen ein Spulenkörper 26 aus isolierendem, nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus einem Polyamid, befestigt, auf dem eine Steuerwicklung 28 aufgewickelt ist, die mit einer veränderbaren Erregerquelle 30 über Durchführungen 32 verbunden ist, die sich durch eine mittels Bolzen an dem Gehäuse befestigte Deckplatte 34 hindurcherstrecken.

Axial durch den Träger 22 hindurch ist ein ferromagnetischer Kern 38 eingesetzt, dessen Enden in den Innenseiten 36 der Naben 24 angeordnet sind.

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Claims

3 4

Der Kern kann beispielsweise aus Ferrit oder Granat Der F-Zirkulator bewirkt eine Lenkung der Si-

bestehen und hat vorzugsweise die folgenden magne- gnale von der Antenne 52 in das koaxiale Kabel 42, tischen Eigenschaften: wobei die am äußersten Ende des Kabels 42 von der

Metallscheibe 46 reflektierten Signale in Richtung Sättigungsflußdichte _{5 auf} den Empfänger und schließlich die Signale vom

1900 ± 95 Gauß für ein Dämpfungsglied Sender in Richtung auf die Antenne geleitet werden.

2300 ± 115 Gauß für einen Phasenschieber ^Die gezeigte Anlage dient ganz allgemein dazu,

„ . ,. , ,, . , die Phasenlage des von der Antenne 52 gesendeten

Tangens des dielektrischen _{signals mit derjenigen des} empfangenen, von irgend-

Verlustwmkels < O,UU/ _{lo emem H}i_ndernis reflektierten Signals zu vergleichen.

Curiepunkt 270 bis 370° C Dj₆ phasenlage des empfangenen Signals kann (z. B.

Dielektrizitätskonstante 10 bis 15 automatisch) mittels des Phasenschiebers gemäß der

Linienbreite 500 Oersted Erfindung verändert werden, und zwar durch Ver

änderung der Erregung der Steuerwicklung 28. Es

Mit »Linienbreite« ist die Breite der ferromagne- 15 ist zu beachten, daß das zu verzögernde Signal, tischen Resonanzkurve bei einem Pegel von 3 db be- welches durch den Zirkulator 50 von der Antenne in zeichnet, die in der Kurve vorhanden ist, welche die das Kabel 42 gelenkt wird, den Phasenschieber zwei-Veränderungen der Verluste als eine Funktion der mal durchläuft, wobei es am kurzgeschlossenen magnetischen Feldstärke zeigt. äußeren Ende des Kabels reflektiert wird. Die geWenn die Vorrichtung mehr als Phasenschieber 20 samte, dem Signal erteilte Phasenverschiebung ist sostatt als Dämpfungsglied betätigt werden soll, dann mit verdoppelt.

wird die Seitenfläche des magnetischen Kernes 38 mit Eine im wesentlichen gleiche Anordnung kann mit

einer dünnen Schicht eines Materials 40 mit einer Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung niedrigen dielektrischen Verlusten überzogen, z. B. verwendet werden, um das Ausmaß der dem Signal mit Acrylharz, und zwar in einer Dicke von etwa 10 25 erteilten Abschwächung zu verdoppeln,
bis 15 Mikron. Es kann für einen solchen Überzug In einer praktischen Ausführungsform besteht die

die folgende Zusammensetzung verwendet werden: Spirale aus vier Windungen eines koaxialen Kabels

von 50 Ω Wellenwiderstand und ist 9,5 mm lang. Flüchtige Lösungsmittel _Das Gesamtvolumen der Vorrichtung beträgt nur

(aromatische und chlorierte ₃₀ etwa 4 cm³.

Verbindungen) 55 Gewichtsprozent Eine solche Vorrichtung ermöglicht die Einführung

Acrylharz 5 Gewichtsprozent einer Phasenverschiebung von 100 elektrischen

Treibmittel (fluorierte Kohlen- Graden bei einer Dämpfung von weniger als 1 db

Wasserstoffe) 40 Gewichtsprozent ^{und eine}m Spannungsverhältnis der stehenden Welle

35 von 1,30 in einem Frequenzband von 5200 bis Der zylindrische magnetische Kern 38 wird von 5800 MHz.

einem koaxialen Kabel 42 umgeben, welches in sich Durch geeignete Modifizierung der Kennlinien des

berührenden Windungen schraubenförmig gewickelt Magnetkerns 38 kann die Vorrichtung bei Freist, wobei der äußere Leiter und die Isolierung über quenzen im Dezimeterwellenbereich und bei noch die ganze Länge der Spirale an deren Innenseite fort- 40 höheren Frequenzen als wirksamer Phasenschieber geschnitten worden sind, so daß der Innenleiter verwendet werden. Der Bereich der Phasenverschiedes Kabels im wesentlichen tangential zur Ober- bung oder Abschwächung, der erzielbar ist, steigt fläche des Kernes 38 oder der Schicht 40 züge- mit der Länge der Spirale und des Kerns an. Der ordnet ist. Energieverbrauch ist niedrig, beispielsweise genügen

Im Betrieb wird ein auf das eine oder andere Ende 45 in dem beschriebenen Beispiel etwa 0,3 Watt an der des koaxialen Kabels 42 übertragenes Hochfrequenz- Steuerwicklung, um ein Signal von seiner Aussignal einer Dämpfung und einer Phasenverzögerung löschung bis auf seine maximale Amplitude zu unterworfen. Wenn die auf die Steuerwicklung 28 bringen. Die Vorrichtung arbeitet zufriedenstellend übertragene Spannung erhöht wird, dann wird das innerhalb eines großen Temperaturbereiches,
in dem Kern 38 erzeugte axiale Feld so verändert, 50 _ .. ,

daß die Abschwächung des Signals sich vermindert, ratentansprucne:

während sich seine Phasenverschiebung erhöht. Es 1. Vorrichtung zum Steuern der Dämpfung

ist jedoch festgestellt worden, daß bei Vorhandensein und/oder der Phasenverschiebung einer hoch-

eines dielektrischen Überzuges die Abschwächung frequenten elektromagnetischen Welle mit einem

gering ist, da ein solcher Überzug die Verluste in 55 Kern aus ferrimagnetischem Material, wie z. B. dem Kern herabsetzt. Ferrit oder Granat, entlang dem sich ein Leiter

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführung wird die für die genannte Welle erstreckt, der schrauben-

soeben beschriebene Vorrichtung als veränderbarer förmig um den genannten Kern gewickelt ist und

Phasenschieber in einer Radaranlage oder einer ahn- Magnetisierungsmittel aufweist, wie etwa eine

liehen Anlage verwendet. Wie gezeigt, ist das ko- 60 Wicklung, durch welche das von dem Kern eraxiale Kabel 42 eine kurze Strecke über den fortge- zeugte magnetische Feld und damit der Übertraschnittenen Teil des Kabels hinaus mittels einer gungsfaktor des genannten Leiters durch einen kleinen Metallscheibe 46 an einem seiner Enden kurz- den Magnetisierungsmitteln zugeführten Steuergeschlossen. An seinem anderen Ende ist dies Kabel strom gesteuert wird, dadurch gekennmit einem y-Zirkulator 50 verbunden, der weiterhin 65 zeichnet, daß der Leiter (42) ein koaxiales mit einer Sende- und Empfangsantenne 52 und mit Kabel ist und der äußere Leiter des Kabels soeinem Sende- und Empfangsstromkreis 56 ver- wie die Isolation entlang der inneren Fläche der bunden ist. schraubenförmigen Wicklung entfernt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (38) koaxial in einem zylindrischen Gehäuse aus magnetischem Material angeordnet und die Steuerwicklung (28) um einen Spulenkörper (26) aus nichtmagnetischem isolierendem Material, z. B. einem Polyamid, herumgewickelt ist, wobei dieses Material in dem Gehäuse koaxial um den Kern herum aufgenommen und die schraubenförmige Wicklung zwischen der Seitenfläche des Kernes und der Innenseite des Spulenkörpers angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter des koaxialen Kabels an einem Ende des Kabels eine kurze Strecke über die schraubenförmige Wicklung hinaus kurzgeschlossen sind (46) und daß das Signal dem anderen Ende des Kabels zugeführt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (38) aus Ferrit oder einem gleichwertigen Material hergestellt ist, welches die folgenden Kenngrößen aufweist:

Sättigungsflußdichte .... 1900 ± 95 Gauß oder

2300 ±115 Gauß Tangens des dielektrischen Verlustwinkels < 0,002

Curiepunkt 270 bis 370° C

Dielektrizitätskonstante 10 bis 15

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verwendung als Phasenschieber, gekennzeichnet durch eine dünne Schicht (40) eines Isoliermaterials, ζ. B. Acrylharz, das um den Kern (38) herum aufgebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 818 517; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 002 417, 016 786;
»Funkschau«, 1953, Heft 20, S. 395.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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