DE3633910A1 - Verzweigungszirkulator fuer grosse hochfrequenzleistungen - Google Patents
Verzweigungszirkulator fuer grosse hochfrequenzleistungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verzweigungszirku
lator für große Hochfrequenzleistungen mit einer gekühlten
Ferritstruktur, die in der Wellenleiterverzweigungszone an
geordnet und dort einem statischen Magnetfeld ausgesetzt
ist.
Ein derartiger Hochleistungszirkulator ist aus den Druck
schriften IEEE Transactions on Microwave Theory and Techni
ques, Vol. MTT-26, No. 5, May 1978 S. 364-369 und IEEE
Transactions on Magnetics, Vol. MAG-17, No. 6, Nov. 1981 S.
2957-2960 bekannt. Bei den hier beschriebenen Zirkulatoren
besteht die Ferritstruktur aus mehreren durch Luftspalte
voneinander getrennten, senkrecht zum statischen Magnetfeld
angeordneten Ferritscheiben, welche auf von einer Kühlflüs
sigkeit durchströmten Metallträgern angebracht sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zirkulator
der eingangs genannten Art anzugeben, der für einen Betrieb
mit sehr großer Hochfrequenzleistung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge
löst.
Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unter
ansprüchen hervor.
Durch die Aufteilung des Zirkulator-Ferrits in eine Vielzahl
von Kugeln entsteht eine sehr ausgedehnte Kühlfläche, die es
ermöglicht, große Wärmemengen abzuleiten. Deshalb kann der
Zirkulator mit einer sehr hohen Leistung betrieben werden,
ohne daß das Ferritmaterial durch thermische Spannungen zer
stört wird.
An Hand von zwei zeichnerisch dargestellten Ausführungsbei
spielen wird nun die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die
Verzweigungszone eines Hohlleiter
zirkulators und
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die
Verzweigungszone eines Streifen
leitungszirkulators.
Wie der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt durch die Ver
zweigungszone eines Hohlleiterzirkulators zeigt, sind in die
zwei einander gegenüberliegenden Hohlleiterwände 1 und 2
zwei in das Innere der Verzweigungszone hineinragende Pol
schuhe 3 und 4 eines nicht im einzelnen dargestellten übli
chen Magnetsystems eingelassen.
Zwischen den beiden Polschuhen 3 und 4 ist in der Hohllei
terverzweigung ein dielektrischer Zylinder 5 eingefügt, der
in Nuten 6, 7 in den einander zugewandten Flächen der Pol
schuhe eingesetzt ist. Dieser dielektrische Zylinder 5 dient
zur Aufnahme mehrerer zu einer dichtesten Kugelpackung auf
einandergeschichteter Ferritkugeln 8, so daß ein mit den
beiden Polschuhen 3 und 4 in Berührung stehender zylindri
scher Ferritkugelhaufen entsteht.
Die Ferritkugeln 8 bilden insgesamt eine sehr große Oberflä
che, womit äußerst günstige Voraussetzungen gegeben sind für
die Ableitung der in den Ferritkugeln 8 vorhandenen Wärme.
Mit Hilfe eines die Ferritkugeln umströmenden Kühlmittels,
z. B. Gas oder einer geeigneten dielektrischen Flüssigkeit
können auf einfache Weise sehr große Wärmemengen aus dem
Ferritkugelhaufen abgeführt werden. Zu diesem Zweck sind in
den Polschuhen 3 und 4 Öffnungen 9 und 10 vorgesehen, durch
die ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel in den die
lektrischen Zylinder 5 eindringen und nach Durchströmen des
Ferritkugelhaufens aus dem dielektrischen Zylinder 5 wieder
entweichen kann. Damit kein Kühlmittel aus dem dielektri
schen Zylinder 5 in die Hohlleiterarme des Zirkulators ge
langt, ist der dielektrische Zylinder 5 mit Dichtungsringen
11 und 12 in den Nuten 6 und 7 der Polschuhe 3 und 4 abge
dichtet. Die in die Hohlleiterverzweigung weisenden Öffnun
gen 9 und 10 in den Polschuhen 3 und 4 sind so dimensio
niert, daß sie für das Hochfrequenzfeld im Zirkulator un
durchlässig sind.
Der direkte Kontakt der Polschuhe 3 und 4 mit den Ferritku
geln 8 schafft einen recht kleinen magnetischen Widerstand
für das sich zwischen den Polschuhen ausbreitende statische
Magnetfeld. Als Folge davon kann das für die Magnetisierung
des Ferritkugelhaufens erforderliche Magnetfeld von einem
weniger aufwendigen Magnetsystem aufgebracht werden.
In der Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Verzweigungszir
kulator in Streifenleitertechnik dargestellt.
Der Innenleiter 14 bildet zusammen mit den als Außenleiter
dienenden Polschuhen 3 und 4 eine in Streifenleitungstechnik
ausgeführte Wellenleiterverzweigung. Bei diesem Streifenlei
ter-Verzweigungszirkulator sind alle Teile, die Bauteilen
des Hohlleiterzirkulators entsprechen, mit den gleichen in
Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen. Im Unterschied
zum Hohlleiterzirkulator sind hier zwei mit Ferritkugeln ge
füllte dielektrische Zylinder vorhanden, von denen der eine
dielektrische Zylinder 5 mit den Ferritkugeln 8 zwischen der
Oberseite des Innenleiters 14 und dem Polschuh 3 und der an
dere dielektrische Zylinder 5′ mit den Ferritkugeln 8′ zwi
schen der Unterseite des Innenleiters 14 und dem Polschuh 4
angeordnet ist. Damit das Kühlmittel von einem dielektri
schen Zylinder 5 in den anderen 5′ strömen kann, ist der In
nenleiter 14 mit Löchern 16 versehen. Die dielektrischen
Zylinder 5 und 5′ sind gegen das Ausströmen von Kühlmittel
an den Polschuhen 3 und 4 und auf dem Innenleiter 14 abge
dichtet. Der Innenleiter 14 kann aus magnetisch leitendem
Material bestehen, um den magnetischen Widerstand der Anord
nung zwischen den Polschuhen klein zu halten.
Claims (5)
1. Verzweigungszirkulator für große Hochfrequenzleistungen
mit einer gekühlten Ferritstruktur, die in der Wellenlei
terverzweigungszone angeordnet und dort einem statischen
Magnetfeld ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ferritstruktur aus mehreren aufeinandergeschichteten
Ferritkugeln (8, 8′) besteht.
2. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ferritkugeln (8, 8′) in einer dichte
sten Kugelpackung in einem dielektrischen Zylinder (5,
5′) der in der Wellenleiterverzweigungszone angeordnet
ist, untergebracht sind, und daß zwei einander gegenüber
stehende Polschuhe (3, 4) eines das statische Magnetfeld
erzeugenden Magnetsystems den zylindrischen Ferritkugel
haufen zwischen sich aufnehmen und dabei die Ferritkugeln
(8, 8′) berühren.
3. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Polschuhen (3, 4) Öffnungen
(9, 10) vorgesehen sind, durch die ein Kühlmittel in den
dielektrischen Zylinder (5, 5′) eindringen und nach
Durchströmen des Ferritkugelhaufens aus dem dielektri
schen Zylinder (5, 5′) wieder entweichen kann.
4. Verzweigungszirkulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Hohlleiterzirkula
tor die Polschuhe (3, 4) des Magnetsystems durch zwei
einander gegenüberliegende Hohlleiterwände (1, 2) in das
Innere der Hohlleiterverzweigungszone hineinragen und den
Ferritkugelhaufen zwischen sich aufnehmen.
5. Verzweigungszirkulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zirkulator, dessen
Wellenleiterverzweigung in Streifenleiterstechnik ausge
bildet ist, auf beiden Seiten des Innenleiters (14) ein
mit Ferritkugeln (8, 8′) gefüllter und von einem Polschuh
(3, 4) abgedeckter dielektrischer Zylinder (5, 5′) ange
ordnet ist und daß der Innenleiter (14) und die als
Außenleiter ausgebildeten Polschuhe (3, 4) mit Durchgangs
löchern (16, 9, 10) für das Kühlmittel versehen sind.
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