DE1957866A1 - Miniature microwave isolator for ribbon cables - Google Patents

Description

Miniatur-Mikrowellenisolator für BandleitungenMiniature microwave isolator for ribbon cables

Die Erfindung bezieht sich auf Mikrowellen-Bandleitungsvorrichtungen und ist speziell auf nichtreziproke gyromagnetischen Dämpfungsvorrichtungen der als Resonanzisolatoren bekannten allgemeinen Klasse gerichtet.The invention relates to microwave tape line devices and is specific to non-reciprocal gyromagnetic damping devices of the general class known as resonance isolators directed.

Das Wirkungsprinzip von Resonanzisolatoren in leitend begrenzten Hohlleitern der üblichen Abmessungen sind allgemein bekannt und zahlreiche Versionen, denen verschiedene Vorteile zugeschrieben werden, finden sich in der Literatur. Im allgemeinen haben alle diese Vorrichtungen ein Element aus gyromagnetische!!! Material, z.B. Ferrit, das im Feldmuster der elektromagnetischen Wellenenergie angeordnet und magnetisch auf einen Punkt vorgespannt ist, bei welchem das Material im gyromagnetischen Sinne bei der Frequenz der Zellerienergie resonant wird. In einer gewissen Ebene parallel zu einer der Schmalseitenwände hat die Wellenenergie eine transversale Magnetfeldkomponente und eine longitudinale Magnetfeldkomponente, die in der Amplitude gleich und 90 außer Phase sind, so daß das Magnetfeld zirkulär polarisiert ist und als in der einen Richtung für die Fortpflanzung längs des HohlleitersThe operating principle of resonance isolators in conductive waveguides of the usual dimensions are well known and numerous versions to which various advantages are ascribed can be found themselves in literature. In general, all of these devices have a gyromagnetic element !!! Material, e.g. ferrite, that is in the field pattern of the electromagnetic wave energy and is magnetically biased to a point at which the material is im gyromagnetic sense resonant at the frequency of cellular energy will. In a certain plane parallel to one of the narrow side walls, the wave energy has a transverse magnetic field component and a longitudinal magnetic field components that are equal in amplitude and 90 out of phase so that the magnetic field is circularly polarized and than in one direction for propagation along the waveguide

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rotierend erscheint, und falls im entgegengesetzten Sinne rotierend in der entgegengesetzten Fortpflanzungsrichtung. Wenn diese Drehung in dem Sinne verläuft, der als positiv gegenüber der Richtung des Vorspannungsfeldes definiert ist, ist eine starke Kopplung mit dem Material und ein hoher Energieverlust vorhanden. Ist der Drehungssinn negativ, so ist nut wenig Kopplung und wenig Energie verlust vorhanden. Jedoch ist der Bereich der reinen Zirkulierung üblicherweise in der Breite klein, so daß innerhalb des resonanten Materials kleinere Feldkomponenten auftreten, die im gegenüber dem gewünschten Sinn entgegengesetzten Sinn drehen und den nichtreziproken Effekt abschwächen, und zwar üblicherweise durch Vergrößern der Dämpfung in Durchlaßrichtung.appears rotating, and if rotating in the opposite sense in the opposite direction of propagation. When this rotation is in the sense of being positive versus the direction of the bias field is defined, there is a strong coupling with the material and a high energy loss. Is the sense of rotation negative, there is only little coupling and little energy loss. However, this is the realm of pure circulation usually small in width, so that smaller field components occur within the resonant material than in the opposite turn the opposite sense to the desired sense and weaken the non-reciprocal effect, usually by enlarging it the attenuation in the forward direction.

Verschiedene Vorschläge sind zur inhomogenen Belastung des Hohlleiterquerschnittes und/oder inhomogenen Vorspannung des Materials entsprechend spezieller Profile gemacht worden, um die Dämpfung in Durchlaßrichtung zu reduzieren. Nach diesen Vorschlägen wird allgemein versucht, das Verhältnis der Durchlaßfortpflanzungsrichtung von rein zirkulär polarisierten Komponenten, die sich im nichtkoppelnden Sinne drehen, zu der der im entgegengesetzten und Kopplungssinne drehenden Komponenten zu erhöhen. Die aus diesen Vorschlägen resultierenden Anordnungen waren jedoch imVarious suggestions are made for inhomogeneous loading of the waveguide cross-section and / or inhomogeneous prestressing of the material according to special profiles have been made to the Reduce attenuation in the forward direction. According to these proposals, attempts are generally made to determine the ratio of the transmission direction of purely circularly polarized components, which rotate in a non-coupling sense, to that in the opposite sense and to increase the coupling sense of rotating components. However, the arrangements resulting from these proposals were in

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allgemeinen zu kompliziert, groß und sperrig, um direkt mit Bandübertragungsleitungen integriert werden zu können. Es sind auch Isolatoren bei Hohlleitern mit verringerter Größe unter Verwendung von starker gyromagnetischer Belastung vorgeschlagen worden, aber diese Anordnungen hatten hohe Dämpfungswerte in Durchlaßrichtung,- generally too complicated, large, and bulky to deal directly with tape transmission lines to be able to be integrated. Insulators are also used in reduced size waveguides been suggested by strong gyromagnetic loading, but these arrangements had high attenuation values in the forward direction,

Nach der er findungs gemäßen Lösung dieses Problems ist ein kurzer Abschnitt eines leitend begrenzten Rechteckhohlleiterkanals eines sehr kleinen Querschnittes mit Ferrit vollständig ausgefüllt und von einem Magnetfeld vorgespannt, dessen Stärke längs der Breitendimension von einem Wert in der Nähe der einen Schmalseitenwand, der wesentlich niedriger als der für die Resonanz bei der interessierenden Wellenfrequenz erforderliche Wert ist, über den Feldstärkewert für Resonanz bei einem gewissen mittleren Punkt auf einen Wert oberhalb des für Resonanz erforderlichen Feldstärke·*, wertes in der Nähe der anderen Schmalseitenwand zunimmt, wodurch ein Isolator erhalten wird, der gleichzeitig eine außergewöhnlich niedrige Dämpfung in Durchlaßrichtung und eine Feldverteilung sowie Größe besitzt, die mit Bandleitungen verträglich sind. Bei einer speziellen Ausführungsform weist der Isolator einen kleinen Ferriblock auf, dessen Gesamtgröße kleiner fet als die Größe einerAfter he inventive solution to this problem is a short one Section of a conductive limited rectangular waveguide channel of a very small cross-section completely filled with ferrite and biased by a magnetic field whose strength is along the width dimension of a value in the vicinity of one narrow side wall, which is considerably lower than that for the resonance at the one in question Wave frequency required value is above the field strength value for resonance at a certain middle point to a value above the field strength required for resonance *, value increases in the vicinity of the other narrow side wall, whereby an insulator is obtained which at the same time has an extraordinary low attenuation in the forward direction and a field distribution and size that are compatible with ribbon cables. at In a special embodiment, the insulator has a small ferriblock, the overall size of which is less than the size of a

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entsprechenden mit Luft gefüllten Hohlleiterabmessung für die gleiche Frequenz, wobei dieser Block mit leitendem Material plattiert oder in leitende Folie eingewickelt ist, die vier seiner Seiten bedeckt, um einen stark belasteten Miniaturhohlleiter zubilden. Dieser Hohlleiter oder leitende Kanal wird zwischen den Bandleitungs-Mittelleiter und einem der äußeren oder beiden der Erdungsebenen der Bandleitung eingefügt. Polstücke einfacher Bauart liefern ein Vorspannungsfeld des gewünschten Profils. Es wurde gefunden, daß dieses Vorspannungsfeld das Magnetfeldmuster der Hochfrequenz welle innerhalb der mit Ferrit belasteten Folienbegrenzung derart verzerrt, daß die Longitudinal- und Transversalkomponenten in der Amplitude über einen relativ breiten Bereich gleich sind, der praktisch mit dem Resonanzbereich zusammenfällt. Das Vorspannungsfeld ist im nichtkoppelnden Sinne für eine Übertragung in Durchlaßrichtung durch diesen Bereich gepolt, um niedrige Dämpfung in Durchlaßrichtung zu erhalten. Für die umgekehrte Richtung, die Sperrichtung, erhält man eine hohe Dämpfung, da der gyromagnetische Füllfaktor hoch ist. Es wurde weiter gefunden, daß dieses verzerrte Feld ein solches ist, an das Bandleitungen gut angepaßt werden können.corresponding air-filled waveguide dimension for the same frequency, this block with conductive material plated or wrapped in conductive foil covering four of its sides to form a highly stressed miniature waveguide. This waveguide or conductive channel is between the stripline central conductor and one of the outer or both of the Ground levels of the ribbon cable inserted. Pole pieces of simple construction provide a prestress field of the desired profile. It has been found that this bias field has the magnetic field pattern the high frequency wave is so distorted within the ferrite loaded foil boundary that the longitudinal and transverse components in amplitude over a relatively wide range are the same, which practically coincides with the resonance range. The bias field is in the non-coupling sense for a Transmission in the forward direction polarized through this region in order to obtain low attenuation in the forward direction. For the reverse Direction, the reverse direction, you get a high damping, because the gyromagnetic fill factor is high. It was further found that this distorted field is one to which ribbon lines can be adapted well.

Im folgenden ist die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellterThe invention is illustrated below with reference to the drawing

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Ausführungsformen im einzelnen erläutert; es zeigen:Embodiments explained in detail; show it:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Schrägansicht einer erfindungs gemäß ausgebildeten Bandleitungsanordnung, Fig. 1 is a partially cut-open oblique view of a fiction according to formed strip line arrangement,

Fig. 2, 3 und 4 zu Erläuterungszwecken die interessierendenFigs. 2, 3 and 4, for explanatory purposes, those of interest

Parameteränderungen längs eines Querschnitts durch die Anordnung nach Fig. l_i Parameter changes along a cross section through the arrangement according to Fig. L _i

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Einrichtung zum Zuführen des erforderlichen Vorspannungsfeldes für die Anordnung der Fig. 1, sowie gewisse weitere Modifikationen, Figure 5 is a sectional view of a means for supplying the required bias field for the assembly of Fig. 1, as well as certain other modifications,

Fig. 6 und 7 eine Längs- bzw. Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und6 and 7 are longitudinal and cross-sectional views, respectively, of a further embodiment of the invention and

Fig. 8 und 9 eine Längs- bzw. Querschnittansicht einer unabgeglichenen Ausführungsform der Erfindung.Figures 8 and 9 are longitudinal and cross-sectional views, respectively, of an unbalanced Embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt einen erfindungs gemäß ausgebildeten Isolator in Kombi*· nation mit einem Mikrowellen-Bandleitungsabschnitt des Typus, der eine üblicherweise als TEM-Mode bezeichnete Welle führt. Die Bandleitung selbst ist von bekannter Bauart und weist ein Paar äußerer, im Abstand voneinander liegender leitender Erdungsebenen und 11 zusammen mit einem Merz wischen angeordneten Mittel-Fig. 1 shows an insulator designed according to the invention in combination * nation with a microwave stripline section of the type that carries a wave commonly referred to as the TEM mode. The ribbon cable itself is of a well-known type and has a pair of outer, spaced apart conductive ground planes and 11, together with a Merz between arranged central

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leiter 12 auf. Während diese Elemente in selbsttragender Form dargestellt sind, versteht es sich, daß sie auch in der bekannten Sandwich-Weise aufgebaut sein können, nach welcher eine dielektrische Unterlage zwischen einer oder beiden der Erdungsebenen und dem Mittelleiter eingefügt ist und wobei der Mittelleiter selbst durch Aufdrucken, Plattieren oder Ätzen einer dünnen schmalen leitenden Schicht auf der einen oder anderen der Unterlagen gebildet sein kann. Da die Querabmessungen der Erdungsebenen 10 und unwesentlich sind, sind diese verkürzt dargestellt, um anzudeuten, daß die dargestellten Elemente einen kleinen Teil einer größeren, integrierten Bandleitungspackung umfassen können.ladder 12 on. While these elements are shown in self-supporting form, it should be understood that they are also in the known Can be constructed in a sandwich manner, according to which a dielectric Pad is inserted between one or both of the ground planes and the center conductor and with the center conductor itself formed by printing, plating or etching a thin narrow conductive layer on one or the other of the substrates can be. Since the transverse dimensions of the ground planes 10 and 10 are insignificant, these are shown in abbreviated form to indicate that the elements illustrated may comprise a small portion of a larger, integrated ribbon line package.

Der Isolator weist ein Paar leitend begrenzer Kanäle 16 und 17 auf, die oberhalb bzw. unterhalb des Mittelleiters 12 angeordnet und vollständig mit gyromagnetischem Material gefüllt sind. In der dargestellten Ausführungsform werden die Breitseitenwände jedes Kanals teils durch die Erdungsebenen 10 und 11 gebildet, und die Schmalseitenwände sind durch leitende Trennwände 13 und 14 gebildet, die zwischen den Erdungsebenen verlaufen und an diesen befestigt sind. Eine leitende Mittelwand 15 liegt in der Ebene des Mittelleiters 12, ist mit diesem verbunden und trennt die beiden Kanäle voneinander.The isolator has a pair of conductive delimiting channels 16 and 17, which are arranged above and below the center conductor 12 and completely filled with gyromagnetic material. In the illustrated embodiment, the broad side walls of each channel are partially formed by the ground planes 10 and 11, and the Narrow side walls are formed by conductive partitions 13 and 14, which run between and on the ground planes are attached. A conductive central wall 15 lies in the plane of the central conductor 12, is connected to this and separates the two Channels from each other.

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Das Material innerhalb jedes solcherart gebildeten Kanals ist von dem Typus mit elektrischen und magnetischen Eigenschaften derart, daß es als ein nichtleitendes ferromagnetisches Material klassifiziert werden kann. Beispielsweise kann das Material Eisenoxyd zusammen mit einigen Oxyden von einem oder mehreren zweiwertigen Metallen, wie Nickel, Magnesium, Zink, Mangan oder Alumi- nium, aufweisen, die in einer Spinell-Kristallstruktur vorliegen. Dieses Material ist als ferromagnetischer Spinell oder als Ferrit bekannt. Da eine enge Resonanzlinienbreite für den erfindungsgemäßen Zweck bevorzugt wird, wie dieses noch erläutert werden wird, kann das Material eines der ferromagnetischen Granatmaterialien sein. Diese Materialien werden manchmal zunächst gemahlen und dann mit einem kleinen Prozentsatz eines Bindemittels geformt. Nachstehend soll der Ausdruck "Ferrit" ausschließlich als materialbeschreibend benutzt werden, es versteht sich jedoch, daß äquivalente Materialien mit ähnlichen gyromagnetischen Eigenschaften gleichfalls verwendet werden können. Der Bequemlichkeit halber werden auch sowohl die Ferritfüllung als auch die leitend begrenzten Kanäle einfach mit den Bezugsziffern 16 und 17 bezeichnet.The material within each channel so formed is of the type with electrical and magnetic properties such that that it can be classified as a non-conductive ferromagnetic material. For example, the material can be iron oxide together with some oxides of one or more divalent metals such as nickel, magnesium, zinc, manganese or aluminum, which are in a spinel crystal structure. This material is called ferromagnetic spinel or ferrite known. Since a narrow resonance line width for the inventive Purpose is preferred, as will be explained, the material can be one of the ferromagnetic garnet materials. These materials are sometimes ground first and then molded with a small percentage of a binder. In the following, the term "ferrite" is intended solely as a material description may be used, but it will be understood that equivalent materials having similar gyromagnetic properties can also be used. For the sake of convenience, both the ferrite filling and the conductive ones are also delimited Channels are simply designated by the reference numerals 16 and 17.

Die relative Größe der Kanäle 16 und 17 kann anhand der Wellenlänge im Vakuum bei der interessierenden Frequenz wiedergegebenThe relative size of the channels 16 and 17 can be based on the wavelength reproduced in a vacuum at the frequency of interest

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werden. Da jeder Kanal durch den Ferrit so stark belastet ist, kann die Breitenabmessung jedes Kanals in der Größenordnung von nur 0,15 bis 0, 2 Wellenlängen im freien Raum liegen (im Vergleich zu 0, 5 bis 0, 75 Wellenlängen für einen üblichen Hohlleiter), und die Schmalseitenabmessung in der Größenordnung von 0, 02 bis 0, 05 Wellenlängen im freien Raum (im Vergleich zu 0, 25 Wellenlängen in einen üblichen Hohlleiter). Daher liegen bei einer Frequenz von beispielsweise 6 GHz die Erdungsebenen typischerweise um 3,10mm (0,122 Zoll) auseinander, und jeder Kanal hat eine Schmalseitenabmessung von 1, 58 mm (0, 0625 Zoll) und eine Breitseitenabmessung von 9, 65 mm (0, 38 Zoll). Die Länge jedes Kanals liegt, je nach der einzuführenden Isolation, in der Größenordnung von 1 cm (einige Zehntel Zoll).will. Since every channel is so heavily loaded by the ferrite, the width dimension of each channel can be on the order of only 0.15 to 0.2 wavelengths in free space (in comparison to 0.5 to 0.75 wavelengths for a common waveguide), and the narrow side dimension in the order of 0.02 to 0.05 Wavelengths in free space (compared to 0.25 wavelengths in a common waveguide). Therefore lie at a frequency of for example 6 GHz, the ground planes typically 3.10 mm (0.122 inches) apart and each channel has a narrow side dimension 1.58 mm (0.0625 inches) and a broadside dimension of 9.65 mm (0.38 inches). The length of each channel varies, depending on the of insulation to be introduced, on the order of 1 cm (a few tenths of an inch).

Das Material innerhalb jedes Kanals 16 und 17 wird durch ein magnetisches Gleichfeld vorgespannt, das durch die senkrecht zu den Erdungsebenen 10 und 11 verlaufenden Vektoren H_nr, angedeutet ist und eine Stärke besitzt, die über die Kanäle hinweg zunimmt, wie diese im Zusammenhang mit Fig. 2 dargestellt ist. Diese Figur zeigt anhand der Kurve 25 den Verlauf der Vormagnetisierungs feldstärke als eine Funktion der Breitseitenabmessungen des Kanals^ also die Änderung des inneren Vormagnetisierungsfeldes längs derThe material within each channel 16 and 17 is pre-stressed by a magnetic constant field, which is indicated by the vectors H _nr , which run perpendicular to the ground planes 10 and 11, and which has a strength that increases across the channels, as shown in connection with FIG 2 is shown. With the aid of curve 25, this figure shows the course of the bias field strength as a function of the broad side dimensions of the channel, ie the change in the internal bias field along the

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Breitseitendimension jedes der Kanäle 16 oder 17. Bei der einen Schmalseitenwand hat das Feld einen sehr kleinen Wert. An einer Stelle, die gegenüber der Mittellinie des Kanals zur anderen Schmalseitenwand hin versetzt ist, durchläuft das stetig zunehmende Feld den Wert ω/ 7, also die Feldstärke, bei der gyromagnetische Resonanz bei der Betriebsfrequenz CJt und bei einem gyromagneticchen Verhältnis y auftritt. Über diesen Punkt hinaus nimmt das Feld weiterhin zu. Gutes Verhalten wurde erhalten, wenn der Resonanz bereich in eine Lage fällt, die zwischen 15 und 25% der Kanalbreite von der näheren Schmalseitenwand entfernt liegt. Die Krümmung der Kurve 25 ist das Resultat von Entmagnetisierungsfaktoren, die den einfachen, noch zu beschreibenden Polstücken eigen sind. Fig. 3 zeigt die relevanten Permeabilitätskomponenten des Ferrites, die durch das Vorspannungsfeld der Fig. 2 erzeugt werden. Die Größe w'(-), der Realteil der Permeabilität für negativ zirkularpolarisierte Komponenten bleibt etwas größer als Eins unabhängig von der Feldstärke. Die Größe »'(+), der Realteil der Permeabilität für positiv zirkularpolarisierte Komponenten ist annähernd eins über den größten Teil des Querschnittes, wird jedoch stark negativ bei Annäherung an die Resonanz, läuft bei der Resonanzstelle durch Null hindurch auf positive Werte oberhalb der Resonanz stelle und nimmt für höhere Feldstärkewerte ab. Die imaginäre oder Dämp-Broadside dimension of each of the channels 16 or 17. In the case of one On the narrow side wall, the field has a very small value. At a point opposite the center line of the channel to the other narrow side wall is shifted towards, passes through the steadily increasing field the value ω / 7, i.e. the field strength, at the gyromagnetic resonance at the operating frequency CJt and at a gyromagnetic Ratio y occurs. Beyond this point the field continues to increase. Good behavior was obtained when the resonance area falls into a position that is between 15 and 25% of the channel width away from the closer narrow side wall. The curvature of curve 25 is the result of demagnetization factors which are peculiar to the simple pole pieces yet to be described. Fig. 3 shows the relevant permeability components of the ferrite, generated by the bias field of FIG. the Quantity w '(-), the real part of the permeability for negatively circularly polarized Components remains slightly larger than one regardless of the field strength. The quantity »'(+), the real part of the permeability for positively circularly polarized components is approximately one over most of the cross section but becomes strongly negative when approaching the resonance, runs through at the resonance point Put zero through to positive values above the resonance and decreases for higher field strength values. The imaginary or damping

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fungskomponente der Permeabilität für positiv zirkularpolarisierte Komponenten ist durch die Kurve «"(+) dargestellt, sie ist über den größten Teil des Querschnittes gleich Null, verzeichnet aber einen starken Anstieg auf ein Maximum bei der Resonanzstelle. Die Breite der Dämpfungskennlinie ist als die Resonanzlinienbreite bekannt und ist eine Eigenschaft des speziell verwendeten Materials. Fig. 4 zeigt die relativen Werte der transversalen und longitudinalen Hochfrequenz-Magnetfeldkomponenten H„ bzw. H^. Zu V&r- The component of the permeability for positively circularly polarized components is represented by the curve "" (+), it is equal to zero over most of the cross section, but shows a sharp increase to a maximum at the resonance point. The width of the damping characteristic is known as the width of the resonance line and is a property of the particular material used. Fig. 4 shows the relative values of the transverse and longitudinal high frequency magnetic field components H "and H ^, respectively. Regarding V & r-

Ji.Ji. ΔιΔι

gleichszwecken zeigen die gestrichelten Kurven 26 und 27 die üblichen Transversal- und Longitudinalkomponenten in einem Hohlleiter eines symmetrischen Querschnittes, sie sind auch für die Verteilung in jedem Kanal bei fehlendem Vormagnetisierungsfeld H_n^ typisch. Die ausgezogenen Kurven 28 und 29 stellen die jeweilige Verteilung der Transversal- bzw. Longitudinalkomponenten dar, wie sie experimentell durch Feldsondenmethoden bestimmt sind, wenn das Vormagnetisierungsfeld entsprechend Fig. 2 ansteht. Bedeutsam ist, daß das Vormagnetisierungsfeld-Profil nach Fig. 2 in demjenigen Bereich, in welchem der F eidstärke wert durch den Resonanzwert hindurchgeht, die spezielle Dämpfungskennlinie u"(+) in Fig. 3 sowie einen Bereich erzeugt, in welchem H„ und H„ praktisch gleich sind, wie dieses durch den Bereich 30 in Fig. 4 dargestellt ist. Daher existiert ein Bereich zirkularer Polarisation, der eineFor the same purposes, the dashed curves 26 and 27 show the usual transverse and longitudinal components in a waveguide with a symmetrical cross section, they are also typical for the distribution in each channel in the absence of a bias field H _n ^. The solid curves 28 and 29 represent the respective distribution of the transverse and longitudinal components, as they are determined experimentally by field probe methods when the bias field is present as shown in FIG. It is important that the bias field profile according to FIG. 2 generates the special damping characteristic u "(+) in FIG. 3 as well as an area in which H" and H "Are practically the same, as shown by the region 30 in Fig. 4. Therefore, there is a region of circular polarization which is a

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Breite besitzt, die praktisch gleich der Resonanzlinienbreite für positive zirkuläre Polarisation ist und mit dieser zusammenfällt. Ist die Richtung des V.ormagnetisierungsfeldes H_n negativ gegenüber dieser zirkulären Polarisation, die in einer Fortpflanzungsrichtung erzeugt wird, dann ist in dieser Richtung wenig. Absorption vorhanden. Bei einer typischen Ausführungsform war die solcherart eingeführte Dämpfung nicht größer als 0, 7 db. Eine Umkehr der Fortpflanzungsrichtung kehrt den Drehsinn der Zirkularpolarisation um. Durch Feldsondenmethoden kann nicht genau die Feldverteilung in der Sperrichtung bestimmt werden, weil die Komponenten in einem kurzen Materialstück absorbiert werden und verlustig gehen, jedoch ist die Verteilung fraglos eine solche, bei der wesentliche positiv zirkularpolarisierte Komponenten im Bereich 30 existieren. Bei einer typischen Ausführungsform, wurde gefunden, daß diese Dämpfung in der Größenordnung 10 db pro 2, 54 mm (0,1 Zoll) Kanallänge liegt, wobei dieser große Wert eine Folge des hohen Ferrit-Füllungsfaktors ist. Sonach erzeugt eine Kanallänge in der Größenordnung von nur 1 cm (einigen Zehntel Zoll) eine Dämpfung, die denen der bekannten, viel längeren Isolatoren äquivalent ist.Has width practically equal to and coincident with the resonance line width for positive circular polarization. If the direction of the normal magnetic field H _{n is} negative compared to this circular polarization, which is generated in one direction of propagation, then there is little in this direction. Absorption present. In a typical embodiment, the attenuation introduced in this way was no greater than 0.7 db. Reversing the direction of propagation reverses the direction of rotation of the circular polarization. The field distribution in the reverse direction cannot be precisely determined by field probe methods because the components are absorbed and lost in a short piece of material, but the distribution is unquestionably one in which there are substantial positive circularly polarized components in area 30. In a typical embodiment, this attenuation has been found to be on the order of 10 db per 2.54 mm (0.1 inch) channel length, this large value being a consequence of the high ferrite fill factor. Thus, a channel length on the order of only 1 cm (a few tenths of an inch) produces attenuation equivalent to that of the known, much longer isolators.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Abwandlungsform der Anordnung nach Fig. 1, und entsprechende Bezugszeichen sind zur BezeichnungFig. 5 shows a preferred modification of the arrangement according to Fig. 1 and corresponding reference numerals are used for designation

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/ft/ ft

entsprechender Bauteile verwendet worden. Die Abwandlung beruht in der vereinfachten Form der leitenden Begrenzung für die Ferrit elemente 16 und 17, und zwar sind hier leitende Folien 51 und 52 um jeden der Ferritblöcke 16 bzw. 17 gewickelt. Auf der einen Seite der Breitseitendimension steht jede Folie in Kontakt mit einer der Erdungsebenen 10 bzw. 11, und auf der anderen Seite in Kontakt mit dem Mittelleiter 12. Daher können die in Folien eingewickelten Ferritblöcke direkt in den vorhandenen Raum zwischen den Mittelleiter und die Erdungsebenen zur Bildung eines Isolators in einer integrierten Bandleitungsanordnung eingeführt werden.Appropriate components have been used. The modification is based on the simplified form of the conductive boundary for the ferrite elements 16 and 17, namely here conductive foils 51 and 52 are wound around each of the ferrite blocks 16 and 17, respectively. On the one hand the broadside dimension, each foil is in contact with one of the ground planes 10 or 11, and on the other side in contact with the center conductor 12. Therefore, the ferrite blocks wrapped in foils can be inserted directly into the space between the center conductors and introducing the ground planes to form an insulator in an integrated ribbon assembly.

Fig. 5 zeigt auch den einfachen Querschnitt der Polstücke 53 und 54, die zur Erzeugung der in Fig. 2 dargestellten Feldverteilung vorgesehen sind. Der Neigungswinkel von annähernd 57 Grad der Polstück-Stirnseiten wurde experimentell bestimmt, um gute Resultate für den speziell verwendeten Ferrit und die speziell verwendete Geometrie zu erhalten, und der Winkel wird im allgemeinen von den Materialeigenschaften und der Geometrie des Ferrites abhängen.Fig. 5 also shows the simple cross section of the pole pieces 53 and 54, which are provided for generating the field distribution shown in FIG. The angle of inclination of approximately 57 degrees of the pole piece end faces has been determined experimentally to give good results for the particular ferrite and geometry used and the angle will generally depend on the material properties and the geometry of the ferrite.

Die Anpassung zwischen der Bandleitung und dem leitend begrenzten Kanal muß gut sein, um eine dämpfungseinführende Impedanz diskontinuität an dieser Stelle zu vermeiden. Im allgemeinen kann derThe match between the ribbon line and the conductive channel must be good in order to avoid a loss-introducing impedance discontinuity to be avoided at this point. In general, the

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Übergang der gleiche sein wie bei anderen Übergängen von einer Bandleitung auf einen Hohlleiter, und die zahlreichen, hierfür bereits bekannten Umsetzer können in Miniaturform zur Herstellung des Überganges verwendet werden. Für den speziell in Fig. 1 dargestellten Übergang ist es vorgezogen, daß jeder Kanal auf dem Mittelleiter 12 so angeordnet ist, daß die Bandleitung mit jedem Kanal in einem Bereich gekoppelt ist, der gegenüber der Kanalmittellinie zur Seite der niedrigen Vormagnetisierungsf eidwerte hin versetzt ist. Diese Anordnung sucht maximale Transversalfelder auf der Bandleitung an maximale Tr ans Versalfelder im Kanal anzukoppeln und die entsprechenden elektrischen Felder anzupassen. Die genaue Lage der Anpassung hängt von der Kontur des Vormagnetisierungsfeldes ab und wird am besten experimentell bestimmt. Die Anpassung wird noch weiter verbessert durch kapazitive Laschen 18 und 19 am Mittelleiter 12. Andere Impedanzanpaßhilfen, wie kapazitive Bolzen, Schrauben oder Keile können zur Verbesserung der Anpassung im erforderlichen Ausmaß benutzt werden.Transition be the same as other transitions from one Ribbon line on a waveguide, and the numerous, for this already known converters can be used in miniature form to produce the transition. For the specifically shown in FIG Transition, it is preferred that each channel on the center conductor 12 is arranged so that the ribbon line with each Channel is coupled in a region that is opposite the channel center line to the side of the low bias field values is offset. This arrangement seeks maximum transversal fields on the ribbon line at maximum Tr ans uppercase fields in the canal to be coupled and to adapt the corresponding electrical fields. The exact location of the adjustment depends on the contour of the The bias field and is best determined experimentally. The matching is further improved by capacitive Lugs 18 and 19 on the center conductor 12. Other impedance matching aids, such as capacitive bolts, screws or wedges can be used to improve the adjustment to the extent necessary will.

Ein weiterer Übergang ist in Fig. 6 in Form eines dielektrischen Hohlleiters 71 dargestellt, der einen schmalen Materialstreifen hoher Dielektrizitätskonstante aufweist, der den Mittelleiter 12 amAnother transition is shown in Fig. 6 in the form of a dielectric waveguide 71, which has a narrow strip of material has high dielectric constant, which the center conductor 12 on

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einen Ende überlappt und sich am anderen Ende in den Kanalbereich hinein erstreckt. Dasjenige Ende des dielektrischen Hohlleiters 71, welches den Mittelleiter 12 überlappt, kann wie bekannt, verjüngt ausgebildet werden, wenn dieses gewünscht ist. Ein Paar dielektrisdier Streifen können offensichtlich auf beiden Seiten eines Mittelleiters benutzt werden, um in ein Paar leitend begrenzter Kanäle einzuspeisen.overlaps one end and extends into the channel area at the other end. That end of the dielectric waveguide 71, which overlaps the center conductor 12 can be tapered, as is known, if so desired. A pair of dielectric Strips can obviously be used on either side of a center conductor to divide into a pair of conductive channels to feed.

In Fig. 6 ist jedoch eine weitere Abwandlungsform dargestellt, bei der ein einziger Ferritkanal 16 zwischen der Erdungsebene 11 und dem Mittelunterteiler 15 verwendet wird. Der Raum zwischen dem Unterteiler 15 und der anderen Er dungs ebene 10 ist vorzugsweise mit einem Block aus leitendem Material 72 gefüllt, der vom Ende des Kanals 16 geeignet zurückgesetzt ist, um eine Neubildung der Wellenfelder zu ermöglichen.In Fig. 6, however, a further modification is shown in a single ferrite channel 16 between the ground plane 11 and the central divider 15 is used. The space between the Divider 15 and the other level 10 he is preferably filled with a block of conductive material 72 from the end of the channel 16 is suitably set back in order to enable a new formation of the wave fields.

Die Erfindung ist nicht auf symmetrische Bandleitungen beschränkt. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, kann die Erfindung auch bei der unsymmetrischen Bandleitungsform Anwendung finden, die manchmal als Mikrobandleitung bezeichnet wird, bei welcher eine einzige Erdungsebene 81 mit einem hiervon im Abstand verlaufenden Bandleiter 52 in Beziehung steht. Wie in Fig. 4 werden dielektrischeThe invention is not limited to symmetrical ribbon lines. As shown in Fig. 8, the invention can also be applied to the unbalanced stripline form, which is sometimes used is referred to as a micro-strip line, in which a single ground plane 81 with a strip conductor extending therefrom at a distance 52 is related. As in Fig. 4, dielectric

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Übergangsglieder 83 und 84 zur An- und Abkopplung an den bzw. von dem leitend begrenzten Kanal 85 verwendet. Die Eigenschaften des Ferritgliedes 86 sind dabei im wesentlichen dieselben wie die jedes der Elemente 16 oder 17 in Fig. 1.Transition members 83 and 84 are used for coupling and decoupling to and from the conductive channel 85. The properties of the ferrite member 86 are essentially the same as each of the elements 16 or 17 in FIG. 1.

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Claims (6)

PatentansprücheClaims 1.) Nichtreziproker Bändleitungsisolator mit einem leitend begranzten Kanal, in welchem gyromagnetisches Material angeordnet ist, und mit Mitteln zum Anlegen eines magnetischen Gleichfeldes an das Material, dadurch gekennzeichnet, daß das gyromagnetische Material den leitend begrenzten Kanal weitgehend ausfüllt, daß das magnetische Gleichfeld, ausgehend von einer Wand des Kanals längs einer Dimension desselben von einem ersten Feldstärkewert., der wesentlich unterhalb des für Resonanz im gyro magnetischen Material erforderlichen Wertes liegt, über den für Resonanz erforderlichen Wert auf einen Έ jldstärkewert bei der gegenüberliegenden Wand zunimmt, der wesentlich oberhalb des für Resonanz erforderlichen Wertes liegt, und daß eine Einrichtung zum Einführen von Wellenenergie in den Kanal vorgesehen ist derart, daß deren elektrisches Feld senkrecht zu der einen Kanaldimension polarisiert ist. 1.) Non-reciprocal stripline insulator with a conductive bordered channel in which gyromagnetic material is arranged, and with means for applying a magnetic constant field to the material, characterized in that the gyromagnetic material largely fills the conductive limited channel, that the magnetic constant field, starting from one wall of the channel along one dimension of the same from a first field strength value, which is significantly below the value required for resonance in the gyro magnetic material, increases above the value required for resonance to a Έ jld strength value at the opposite wall which is significantly above that for Resonance required value lies, and that a device for introducing wave energy is provided in the channel such that its electric field is polarized perpendicular to the one channel dimension. 2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal einen Rechteckquerschnitt aufweist, dessen breitere Wand der einen Kanaldimension entspricht.2. Insulator according to claim 1, characterized in that the channel has a rectangular cross-section, the wider wall of which which corresponds to a channel dimension. 009825/132 0009825/132 0 3. Kanal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle, an der das Vormagnetisierungsfeld den zur gyronxagnetischen Resonanz bei einer bestimmten Frequenz führenden Feldstärke wert besitzt, zwischen der Mittellinie der einen Kanaldimension und eine der schmäleren Kanalwände gelegen ist.3. Channel according to claim 2, characterized in that the point at which the bias field corresponds to the gyronxagnetic resonance at a certain frequency leading field strength has value, between the center line of a channel dimension and a the narrower canal walls is located. 4. Isolator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen der Wellenenergie gebildet ist durch dünnes Band aus leitendem Material und einer hiervon im* Abstand verlaufenden leitenden Erdungsebene, die jeweils im wesentlichen in der Ebene der breiteren Wände des Kanals liegen.4. Isolator according to claim 2 or 3, characterized in that the device for supplying the wave energy is formed by thin band of conductive material and one of them at a * distance extending conductive ground plane, each lying substantially in the plane of the wider walls of the duct. 5. Isolator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen der Wellenenergie an der einen Kanaldimension an der gleichen Seite der Mittellinie derselben angeordnet ist, auf der der F eidstärke wert wesentlich niedriger als der zur Resonanzerzeugung erforderliche Wert ist.5. Isolator according to one of claims 1-3, characterized in that that the means for supplying the wave energy are arranged on the one channel dimension on the same side of the center line thereof on which the f eid strength value is significantly lower than the value required to generate the resonance. 6. Isolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangs glied aus einem Material hoher Dielektrizitätskonstante zwischen das Band und den Kanal eingefügt ist.6. Isolator according to claim 5, characterized in that a Transition member made of a high dielectric constant material is inserted between the tape and the channel. 009825/1320009825/1320 7, Isolator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal Querschnittsabmessungen besitzt, die gleich einem Bruchteil der Wellenlänge im freien Raum der in den Kanal einfallenden Wellenenergie sind.7, insulator according to one of claims 1-3, characterized in that that the channel has cross-sectional dimensions which are equal to a fraction of the wavelength in free space of the in wave energy incident on the channel. 009825/13 2 0009825/13 2 0 Leersei teBlank page