DE1272405B - Nichtreziproker Phasenschieber - Google Patents
Nichtreziproker PhasenschieberInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4057¥W PATENTAMT
Int. CL:
HOIp
AUSLEGESCHRIFT
H03h
Deutsche Kl.: 21a4-74
Deutsche Kl.: 21a4-74
Nummer: 1272405
Aktenzeichen: P 12 72 405.9-35 (W 40078)
Anmeldetag: 12. Oktober 1965
Auslegetag: 11. Juli 1968
Die Erfindung bezieht sich auf einen nichtreziproken Phasenschieber für elektromagnetische Übertragungssysteme,
die Wellen mit transversaler Magnetfeldverteilung führen, mit einem Übertragungsleitungsstück,
das aus einem hohlen Außenleiter und einem in diesem angeordneten und zu diesem parallel
verlaufenden Innenleiter besteht, und zumindest einer zwischen Außen- und Innenleiter gelegenen,
längsverlaufenden gyromagnetischen Anordnung, die ein Paar im Abstand voneinander angeordneter, radial
orientierter Glieder aus gyromagnetischem Material aufweist, wobei die beiden Glieder durch ein
senkrecht zur Leitungslängsachse orientiertes Magnetfeld in zueinander entgegengesetzten Richtungen
magnetisch vorgespannt sind.
Es ist seit langem bekannt, daß, wenn ein gyromagnetisches Element, z. B. ein Ferrit, mit Hilfe
eines äußeren Magnetfeldes vorgespannt wird und in geeigneter Weise im Fortpflanzungsweg einer elektromagnetischen
Welle untergebracht wird, wobei die Welle eine zirkularpolarisierte Magnetfeldkomponente
besitzt, die im wesentlichen senkrecht zur Magnetisierungsrichtung steht, die Welle eine Phasenverschiebung
erleidet, die vom Drehsinn der zirkularpolarisierten Komponente relativ zur Drehrichtung
der präzessierenden Elektronenspins abhängt, wobei diese Präzession innerhalb des Ferrits durch die
Vormagnetisierung erzeugt wurde. Im einzelnen wird bei Verwendung eines vormagnetisierenden Feldes
fixierter Richtung eine sich fortpflanzende und in Wechselwirkung mit dem Ferrit tretende Welle, die
eine zirkularpolarisierte Komponente des einen Drehsinns besitzt, eine bestimmte Phasenverschiebung im
Lauf ihrer Übertragung erfahren, während eine sich fortpflanzende und in Wechselwirkung mit dem Ferrit
tretende Welle, die eine zirkularpolarisierte Komponente des entgegengesetzten Drehsinnes besitzt, eine
zweite, verschiedene Phasenverschiebung erleiden wird.
Es existieren derzeit Methoden zum Erzeugen des erforderlichen zirkularpolarisierten Feldes in Übertragungsleitungen
unter Verwendung einer Mehrzahl symmetrisch angeordneter Leiter (z.B. Koaxialleiter),
die elektromagnetische Wellen führen, die lediglich Magnetfeldverteilungen besitzen. Nach diesen Methoden
wird zumindest ein aus einem Material hoher Dielektrizitätskonstante bestehendes Glied verwendet,
das den Raum zwischen den Leitern der Übertragungsleitung nur teilweise ausfüllt. Die Dielektrizitätskonstante
des Gliedes ist relativ hoch gegenüber dem Rest des Mediums zwischen den Leitern der Leitung.
Weil eine abrupte transversale Diskontinuität Nichtreziproker Phasenschieber
Anmelder:
Western Electric Company Incorporated,
New York, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Fecht, Dipl.-Ing. P. G. Blumbach
und Dipl.-Phys. Dr. W. Weser, Patentanwälte,
6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
und Dipl.-Phys. Dr. W. Weser, Patentanwälte,
6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Als Erfinder benannt:
George Ludwig Heiter, Whippany, N. J.;
William Henry Hewitt jun.,
Mendham,N.J. (V. St. A.)
George Ludwig Heiter, Whippany, N. J.;
William Henry Hewitt jun.,
Mendham,N.J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. Oktober 1964
(403 729)
V. St. v. Amerika vom 14. Oktober 1964
(403 729)
in der Größe der Dielektrizitätskonstante an den Begrenzungsflächen
zwischen dem Glied hoher Dielektrizitätskonstante und dem Medium auftritt, dem normalerweise
das transversale Magnetfeld in der Leitung dargeboten wird, werden longitudinale Magnetfeldkomponenten
erzeugt, die zusammen mit dem transversalen Feld eine beachtliche zirkularpolarisierte
Komponente erzeugen. Zur Erzeugung gyromagnetischer Wechselwirkung mit dem dergestalt erzeugten
zirkularpolarisierten Magnetfeld kann ein gesondertes, radial magnetisiertes Ferritglied in Kopplungsbeziehung
zur zirkularpolarisierten Komponente gebracht werden, wie dies beispielsweise in der USA.-Patentschrift
3 078 425, B. J. Duncan, 19. Februar 1963, beschrieben ist. Alternativ hierzu kann das dielektrische
Glied selbst aus radialmagnetisiertem Ferritmaterial aufgebaut sein, wobei die Dielektrizitätskonstante
des Ferrits ausreichend hoch ist, damit zirkularpolarisierte Magnetkomponenten an seinen
vom zwischen den Leitern untergebrachtem Medium niedriger Dielektrizitätskonstante begrenzten Flächen
erzeugt werden können. Diese letztere Anordnung ist in »Journal of Applied Physics«, Bd. 28, Nr. 2, S. 218
(Februar 1957), beschrieben.
Bekannte nichtreziproke Phasenschieber dieser Art besitzen verschiedene größere Nachteile. An erster
Stelle ist zu erwähnen, daß es recht schwierig ist,
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eine hohe Gütezahl solcher Vorrichtungen (d. h. deren Phasenverschiebung pro Längeneinheit bei gegebener
Enfügungsdämpfung) ohne eine entsprechende Änderung der Gesamtabmessungen zu erzielen.
Ferner ist die äußere Vorrichtung, die zur Erzeugung des Vormagnetisierungsfeldes für das
Ferritglied in solchen nichtreziproken Phasenschiebern notwendig ist, sperrig und schwer und verbraucht
bei Benutzung eines Elektromagneten beachtliche Leistung. Diese Vorrichtung enthält in der
einfachsten Form einen großen Permanent- oder Elektromagnet und wird eine variable Phasenverschiebung
in einer einzigen Wellenlaufrichtung gewünscht, so sind zur Erzeugung der erforderlichen
Vormagnetisierungsfelder Elektromagneten notwendig, die große und kontinuierliche Quellen variabler
und/oder umkehrbarer Speiseleistung erfordern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem der Verbesserung der Gütezahl, der Verkleinerung
der Baugröße und des Leistungsverbrauchs ao bei nichtreziproken Phasenschiebern der einleitend
beschriebenen Art auf neuartige Weise zu lösen.
Diese Lösung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung eines Bereichs maximalen Abstands zwischen Innen- und Außenleiter
jener gegenüber der Außenleiter-Längsmittelachse versetzt ist und daß die gyromagnetische Anordnung
in diesem Bereich sowie denselben im wesentlichen ausfüllend, angeordnet ist.
Bevorzugt bildet dabei die gyromagnetische An-Ordnung eine geschlossene Magnetfeldschleife niedriger
Reluktanz, verläuft die Schleife zumindest in ihren radialen Teilen über gyromagnetische Glieder
remanentmagnetischen Verhaltens und ist zur Erzeugung einer remanenten Magnetisierung als Vormagnetisierung
eine an die Schleife angekoppelte Stromimpulsquelle vorgesehen.
Die Anordnung des Ferritmaterials in der Zone des maximalen Abstands zwischen den exzentrischen
Leitern erlaubt eine Erhöhung der radialen Dirnension des gyromagnetischen Materials über denjenigen
Wert hinaus, der bei bekannten Vorrichtungen gleicher Außenabmessungen vorhanden ist. Als Folge
der größeren radialen Dimension ist eine größere Ferritmaterialmenge verfügbar, also mehr Elektronenspins,
die in der richtigen Weise mit dem zirkularpolarisierten Magnetfeld der sich fortpflanzenden
Welle gekoppelt werden können. Die resultierende größere gyromagnetische Wechselwirkung mit der
zirkularpolarisierten magnetischen Komponente erhöht die Phasenverschiebung pro Längeneinheit des
Ferritmaterials und auch die Gütezahl des Phasenschiebers.
Mit der Verwendung einer geschlossenen Schleife aus gyromagnetischem Material erzeugt ein einzelner
momentaner Stromimpuls, der in Längsrichtung durch die Schleife hindurchgeschickt wird, die erforderliche
Vormagnetisierung für die radial angeordneten Ferritteile. Das benötigte Vormagnetisierungsfeld
wird nicht nur auf einfache Weise erzeugt, es muß auch der Erregungsstrom nicht dauernd zugeführt
werden, wie dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist, da die remanente Magnetisierung der
geschlossenen Schleife ausreicht, den durch die radialen Teile verlaufenden Vormagnetisierungsfluß
aufrechtzuerhalten, nachdem der Stromimpuls aufgehört hat. Vorteilhafterweise wird die geschlossene
Schleife mit einem dämpfungsarmen, nicht gyromagnetischen Dielektrikum ausgefüllt, und zwar zum
Erzeugen der erforderlichen Menge in Transversalrichtung, so daß eine adäquate Erzeugung eines zirkularpolarisierten
Magnetfeldes sichergestellt ist, während gleichzeitig die Einfügungsdämpfung der
zusammengesetzten Schleife unterhalb demjenigen Wert fällt, den ein massiver Ferritkörper vergleichbarer
Größe aufweist. Diese Ausbildung erhöht die Gütezahl des nichtreziproken Phasenschiebers noch
weiter.
Die Verwendung der geschlossenen Schleife eröffnet gleichfalls einen wirksamen Weg zum Erhalten
einer variablen oder differentiellen Phasenverschiebung in einer Richtung der Wellenfortpflanzung. Erreicht
kann dies werden durch Ausbilden der geschlossenen Schleife aus gyromagnetischem Material,
das ein Paar stabiler permanentmagnetischer Zustände besitzt, die je entgegengesetzt gerichtete
Magnetflußwege um die Schleife herum aufweisen. Ein in der einen Richtung längs durch die Schleife
geschickter Stromimpuls erzeugt eine erste Orientierung eines transversalen Flusses durch die radialen
Teile der Schleife, die ihrerseits einen ersten Wert der Phasenverschiebung erzeugt. Andererseits kehrt
ein Stromimpuls in der umgekehrten Richtung den Flußweg durch die radialen Teile der Schleife um
und erzeugt einen zweiten Phasenverschiebungswert. Folglich kann durch Vorsehen eines Magnetflußweges
niedriger Reluktanz zwischen den wirksamen gyromagnetischen Radialgliedern zur Bildung einer
geschlossenen Schleife die Einwegphasenverschiebung, die durch die Vorrichtung erzeugt wird, zweiwertig
gemacht werden, und zwar durch das einfache Hilfsmittel der Polaritätsumkehr eines durch die
Schleife fließenden momentanen Stromimpulses.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 im Querschnitt den Aufbau einer typischen bekannten nichtreziproken koaxialen Vorrichtung,
F i g. 2 in Schrägansicht eine grundsätzliche Ausführungsform
der Erfindung sowie die Art und Weise, in der die Ausführungsform an eine übliche Koaxialleitung
gekoppelt ist,
Fig. 3 eine Schnittansicht der Anordnung nach
F i g. 2 längs der Linie 3-3 und
F i g. 4 in schematischer Form ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In F i g. 1 ist ein Querschnitt einer nichtreziproken koaxialen Übertragungsleitung dargestellt, wie diese
im vorstehend genannten Artikel in der Zeitschrift »Journal of Applied Physics« beschrieben ist. Hieraus
ist ersichtlich, daß die koaxialen Leiter 1 und 2 dieses bekannten Aufbaues konzentrisch zueinanderliegen,
und daß die Anordnung mit längsverlaufenden Ferritgliedern 3 und 4 versehen ist, die in Radialrichtung
den Zwischenraum zwischen den Leitern 1 und 2 überbrücken. Das Ferritmaterial der Glieder 3
und 4 kann beispielsweise aus Eisenoxid mit kleinen Beimischungen von einem oder mehreren der Materialien
wie Nickel, Magnesium, Zink, Mangan und Aluminium bestehen. Diese Materialien zeichnen
sich durch gyromagnetische Eigenschaften beim interessierenden Mikrowellenfrequenzbereich aus und
können daher als gyromagnetische Materialien bezeichnet werden.
Wegen des abrupten Sprunges der Größe der Dielektrizitätskonstanten
an den Grenzflächen zwischen den Ferritgliedern 3 und 4, die eine relativ hohe Di-
elektrizitätskonstante besitzen und dem Medium zwischen den Leitern wird die übertragene transversale
magnetische Feldenergie ausreichend zu dem Zweck gestört, eine zirkularpolarisierte Komponente zu liefern.
Wenn diese zirkularpolarisierte Komponente mit dem gyromagnetischen Material in Wechselwirkung
tritt, das durch das äußere in Richtung der dargestellten Pfeile durch die Glieder 3 und 4 verlaufende
Magnetfeld H0 vorgespannt ist, tritt gyromagnetische
Wechselwirkung auf, und es resultiert eine nichtreziproke Übertragung.
In F i g. 2 ist dagegen in Schrägansicht eine Ausführungsform der Erfindung in ihrer einfachsten
Form dargestellt, ebenso die Art und Weise, mit der die Ausführungsform mittels Flansche an eine übliche
konzentrische Koaxialleitung angekoppelt ist. Am einen Ende ist die Koaxialleitung durch die Leiter 11
und 13 und am anderen Ende durch die Leiter 12 und 14 repräsentiert. Der Phasenschieber weist einen
äußeren zylindrischen Leiter 2 auf sowie einen hierin angeordneten, exzentrisch verlaufenden zylindrischen
Leiter 1. Ein geschlossener magnetischer Kreis, bestehend aus Ferritmaterial 25 verläuft in Längsrichtung
und liegt im Bereich des größten Abstands zwischen den Leitern 1 und 2, derart, daß zwei
Schenkel 23 und 24 des magnetischen Kreises radial in einer transversalen Ebene gegenüber den Leitern 1
und 2 orientiert sind, während die übrigen beiden Schenkel 21 und 22 des magnetischen Kreises zwischen
den radialen Schenkeln peripher verlaufen, derart, daß der Schenkel 21 an den Leiter 1 angrenzt
und der Schenkel 22 an den Leiter 2. Wie nachstehend noch beschrieben wird, führen die radialen
Schenkel 23 und 24 ein Vormagnetisierungsfeld zur gyromagnetischen Wechselwirkung mit einer übertragenen
zirkularpolarisierten Welle, und die bogenförmigen Schenkel 21 und 22 dienen nicht nur dazu,
einen Teil der Dielektrikummenge vorzusehen, die zwischen den Leitern zum Umwandeln in der TEM-Schwingungsform
schwingenden elektromagnetischen Energie in zirkularpolarisierte elektromagnetische
Energie erforderlich ist, sondern sie bilden auch ein Mittel zum Bereitstellen eines Weges niedriger Reluktanz
zwischen den radialen Schenkeln 23 und 24. Eine Wicklung 6 ist durch die Öffnung des verschlossenen
magnetischen Kreies 25 für die erforderlichen Magnetisierungsströme hindurchgeschleift. Wegen der
»Erinnerungsfähigkeit« des Ferritmaterials verursacht ein durch die Spule 6 unter einer ersten Richtung
hindurchgeschickter Stromimpuls, daß das Ferritmaterial in einem seiner beiden stabilen Magnetzustände
gesättigt wird, und der erzeugte Magnetfluß im magnetischen Kreis bleibt bestehen, auch wenn
der Impuls aufgehört hat. Ein Stromimpuls in der zweiten Richtung durch die Wicklung 6 hindurch
kehrt die Flußrichtung in den Schenkeln 23 und 24 in entsprechender Weise um.
Die Mitte des Kerns 25 ist mit einem dielektrischen Material 26 ausgefüllt, dessen Funktion nachstehend
beschrieben wird. An die Stirnflächen des Ferritkerns 25 angrenzend sind zwei dielektrische Elemente
7 und 8 vorgesehen, deren Querschnitt an dem dem Ferritkern zugekehrten Ende mit dem des
Ferritkerns übereinstimmt. An ihren freien Enden sind die Elemente 7 und 8 keilförmig verjüngt, um
die Reflexion der Wellenenergie zu verringern und daher eine glatte Kopplung zwischen den mit Ferrit
ausgefüllten und den von Luft erfüllten Abschnitten zu bewirken. Die Dielektrizitätskonstante der Elemente
7 und 8 wird so gewählt, daß entsprechend bekannten theoretischen Erwägungen eine optimale
Anpassung erhalten wird. Der Phasenschieber kann an die übliche konzentrische Koaxialleitung mit Hilfe
von Flanschverschraubungen, wie dargestellt, angekoppelt werden. Dieses Ankoppeln wird auch dadurch
erleichtert, daß der äußere Leiter 2 des Phasenschiebers den gleichen Durchmesser wie die Leiter 13
und 14 besitzt. Leiterabschnitte 9 und 10 dienen als Übergangsstück zwischen den Innenleitern 11 und 12
der konzentrischen Leitung und dem Innenleiter 1 der exzentrischen Leitung des Phasenschiebers.
Die Schnittansicht nach F i g. 3 dient zur Erleichterung des Verständnisses der Wirkungsweise und
des grundsätzlichen Unterschiedes gegenüber bekannten Ausführungsformen, wodurch die vorstehend
erwähnten Vorteile erhalten werden. Die Fig. 3 zeigt im Querschnitt die exzentrischen Leiter
1 und 2, den aus den radialen Schenkeln 23 und
24 und den bogenförmigen Schenkeln 21 und 22 bestehenden und einen geschlossenen Magnetkreis bildenden
Ferritkern 25 und die Wicklung 6, die durch die Mitte des Kerns, wie dargestellt, hindurchgeschleift
ist. Die Mitte des Kerns enthält das in Fig. 3 punktiert dargestellte dielektrische Material
26. Im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 1 liefert
die exzentrische Anordnung eine Zone größeren Abstandes oder größeren Spaltes zwischen den Leitern 1
und 2, in der ein größeres Volumen eines Dielektrikums eingesetzt werden kann, damit eine wirksamere
Zirkularpolarisierung eines Teils der transversalen magnetischen Wellenenergie stattfinden kann; zusätzlich
hierzu wird ausreichend Platz für den geschlossenen magnetischen Kreis, der durch den Kern
25 gebildet ist, geschaffen. Als Folge einer solchen Anordnung hat der nichtreziproke Phasenschieber
eine vergleichsweise hohe Gütezahl, ohne daß hierzu sperrige äußere Hufeisenmagneten benötigt werden
oder Elektromagneten, die eine laufende Zufuhr hoher Ströme erfordern.
Die erhöhte Gütezahl der Anordnung nach F i g. 2 ist das Ergebnis von sowohl eines Zuwachses der
Phasenverschiebung pro Längeneinheit als auch einer Abnahme der Einfügungsdämpfung. Qualitativ kann
gesagt werden, daß die Phasenverschiebung größer ist als diejenige vergleichbarer bekannter Anordnungen,
und zwar wegen des Zuwachses der radialen Dimension der Kernglieder 23 und 24, die durch die
exzentrische Anordnung des Leiters 1 innerhalb des Leiters 2 ermöglicht ist. Als Folge dieser vergrößerten
radialen Abmessung kann eine größere Ferritmaterialmenge untergebracht werden, es sind daher
auch mehr Elektronenspins vorhanden, die für gyromagnetische Wechselwirkung mit einer zirkularpolarisierten
Welle in einer zur Elektronenspin-Präzession senkrechten Ebene entsprechend orientiert
werden können.
Der andere Beitrag zur Erhöhung der Gütezahl der erfmdungsgemäßen Anordnung ist in der Abnahme
der Einfügungsdämpfung zu sehen. Da die Größe der zirkularpolarisierten Komponente (und
folglich die Größe der Phasenverschiebung pro Längeneinheit des Ferrits) proportional ist, sowohl
zur Bogenlänge des Dielektrikums als auch zur Größe der Dielektrizitätskonstante dieses den Hohlraum
zwischen den Leitern füllenden Dielektrikums, und da einem Ferritdielektrikum eine größere Dämp-
fung eigen ist als nichtferritischen Dielektrika hoher
Dielektrizitätskonstante, sind die Wände des Kerns 25 in der Dicke reduziert, und es ist ein nichtferritisches
Dielektrikum 26 in die Öffnung des Kerns 25 eingesetzt, um die erforderliche Dielektrikummenge
in Bogenrichtung bereitzustellen. Die Einfügungsdämpfung wird dadurch reduziert, ohne daß hierdurch
die eingeführte Phasenverschiebung merkbar beeinflußt wird.
Wie vorstehend erwähnt, wird das Problem des Erzeugens eines Vormagnetisierungsfeldes für die
gyromagnetische Wechselwirkung mit der zirkularpolarisierten magnetischen Energie zum Zweck einer
nichtreziproken Übertragung vermieden, und zwar durch Verwendung eines durch den Ferritkern 25
gebildeten geschlossenen magnetischen Kreises, da das erforderliche Magnetfeld im Kern mit Hilfe eines
relativ kurzen, der Wicklung 6 zugeführten Stromimpulses erhalten wird. Wie vorstehend beschrieben,
bestimmt die Richtung des in der Wicklung 6 fließenden Stromes die Orientierung des magnetischen
Flusses innerhalb des magnetischen Kreises. Folglich liefert ein Stromimpuls eines ersten Vorzeichens eine
erste Flußorientierung, die ihrerseits zu einem ersten Phasenverschiebungswert führt, während ein Stromimpuls
des entgegengesetzten Vorzeichens die Flußrichtung umkehrt und folglich entsprechend den
gyromagnetischen Prinzipien einen zweiten Phasenverschiebungswert erzeugt.
Die Verwendung der durch den Kern 25 gebildeten geschlossenen magnetischen Schleife vermeidet die
Notwendigkeit sperriger und/oder leistungsverbrauchender äußerer Hufeisenmagneten oder Elektromagneten,
während gleichzeitig ein Aufbau zur Realisierung einer unterschiedlichen oder differentiellen
Phasenverschiebung verfügbar ist. Durch die bogenförmigen Glieder 21 und 22, die zur Vervollständigung
und Schließen eines magnetischen Flußweges niedriger Reluktanz dienen, kann die Phasenverschiebung
zweiwertig gemacht werden, und zwar einfach durch Umkehren des Vorzeichens eines der
Wicklung 6 zugeführten Stromimpulses. Ferner ist es die spezielle Anordnung der Schenkel 23 und 24, die
das transversale Vormagnetisierungsfeld liefern, und zwar transversal zu den Leitern 1 und 2 und folglich
auch zur Fortpflanzungsrichtung und Ebene der zirkulären Polarisation der fortschreitenden Welle, wie
dies für gyromagnetische Wechselwirkung erforderlich ist.
In Fig. 4 ist in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
die einen digitalen Phasenschieber bildet, der beliebige, kleine Phasenverschiebungsinkremente erzeugen
kann. Die F i g. 4 repräsentiert die Anordnung nach Fig. 2, wobei letztere dahingehend
modifiziert ist, daß zusätzlich zum Kern 25 eine beliebige Anzahl Kerne längs des Phasenschiebers
zwischen den Keilgliedern 7 und 8 untergebracht sind. Jeder Kern hat seine eigene Wicklung (entsprechend
der Wicklung 6), hat eine ausgewählte Länge und ist von seinen benachbarten Kernen
durch dielektrische Abstandhalter getrennt. Durch Ansteuern der Wicklungen ausgewählter Kerne kann
die Phasenverschiebung von 0 bis 360° in beliebig kleinen Inkrementen willkürlicher Größe geändert
werden. Sind beispielsweise η Kerne vorgesehen, deren Längen so gewählt sind, daß sie das Verhältnis
von 2" erfüllen, dann sind die Phasenverschiebungsinkremente in Vielfachen von 360/2" erhältlich.
Werden daher beispielsweise drei Kerne verwendet und wird die als Einheitslänge zu betrachtende Länge
des ersten Kerns so gewählt, daß dieser eine 45°-Phasenverschiebung erzeugen kann, und werden
schließlich der zweite und der dritte Kern in einer Länge ausgeführt, die das Zweifache bzw. Vierfache
der Einheitslänge beträgt, dann kann die Phasenverschiebung zwischen 0 und 360° in 45°-Inkrementen
geändert werden. In Fig. 4 ist Φί gleich 45°,
Φ2 gleich 90° und Φ3 gleich 180°.
Claims (9)
1. Nichtreziproker Phasenschieber mit einem Übertragungsleitungsstück, das aus einem hohlen
Außenleiter und einem in diesem angeordneten und zu diesem parallel verlaufenden Innenleiter
besteht, und zumindest einer zwischen Außen- und Innenleiter gelegenen, längsverlaufenden
gyromagnetischen Anordnung, die ein Paar im Abstand voneinander angeordneter, radial orientierter
Glieder aus gyromagnetischem Material aufweist, wobei die beiden Glieder durch ein
senkrecht zur Leitungslängsachse orientiertes Magnetfeld in zueinander entgegengesetzten
Richtungen magnetisch vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter
(1) gegenüber der Außenleiter-Längsmittelachse (U, 12) versetzt ist und daß die gyromagnetische
Anordnung (25) in diesem Bereich sowie denselben im wesentlichen ausfüllend, angeordnet
ist.
2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gyromagnetische Anordnung
eine geschlossene Magnetfeldschleife (25) niedriger Reluktanz bildet, daß die Schleife zumindest
in ihren radialen Teilen über gyromagnetische Glieder (23, 24) remanentmagnetischen
Verhaltens verläuft und daß zur Erzeugung einer remanenten Magnetisierung als Vormagnetisierung
der Glieder eine an die Schleife (bei 6) angekoppelte Stromimpulsquelle vorgesehen ist.
3. Phasenschieber nach Anspruch 1 oder 2, für die Einspeisung von Wellen mit ausschließlich
transversalmagnetischer Feldverteilung, gekennzeichnet durch einen hohen Wert der Dielektrizitätskonstante
der gyromagnetischen Anordnung (25) gegenüber demjenigen des übrigen, das Übertragungsleitungsstück (1, 2) erfüllenden Mediums
zum Erzeugen einer zirkularpolarisierten Wellenfeldkomponente, die ihrerseits mit der vormagnetisierten
gyromagnetischen Anordnung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung in gyromagnetische
Wechselwirkung tritt.
4. Phasenschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden gyromagnetischen
Glieder (23, 24) zur Bildung der geschlossenen Magnetfeldschleife niedriger Reluktanz
über bogenförmige, an den Innen- bzw. Außenleiter (1 bzw. 2) angrenzende Glieder (21,
bzw. 22) niedriger Reluktanz verbunden sind, die zweckmäßig aus dem gleichen Material wie
die radialen Glieder (23,24) bestehen.
5. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife
(25) ein mit nicht gyromagnetischem, verlust-
armem Material (26) hoher Dielektrizitätskonstante erfülltes Gebiet umschließt.
6. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radial
verlaufenden gyromagnetischen Glieder (23, 24) aus einem Material mit zwei stabilen remanentmagnetischen
Zuständen bestehen und daß die Impulsquelle zum selektiven Erzeugen von Stromimpulsen des einen oder anderen Vorzeichens
und damit zum Erhalt zweier diskreter Phasenverschiebungen ausgelegt ist.
7. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpulsquelle
über eine Wicklung (6) an die Schleife (25) angekoppelt ist.
8. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß — an beide
10
Stirnseiten der gyromagnetischen Anordnung (25) angrenzend — keilförmig auslaufende und in
Längsrichtung orientierte dielektrische Anpaßglieder (7,8) vorgesehen sind.
9. Phasenschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, je
unabhängig voneinander an die Stromimpulsquelle ankoppelbare Schleifen vorbestimmter Abmessungen
in Längsrichtung zur inkrementweisen Erzeugung einer jeweils gewünschten Gesamtphasenverschiebung
hintereinanderliegend, und zwar vorzugsweise im Abstand voneinander, im Ubertragungsleitungsstück (1,2) angeordnet sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»IRE Transactions on Micronare Thray and Technignes«, 1959, Oktober, S. 453 bis 460.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 569/211 7.68 © Bundesdruckerei Berlin
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