DE2908255C2 - Y-Zirkulator - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

— die den Serienresonnnzkreis tragende Substratplatte (26) zwischen der das Außenleitersystem bildenden leitenden Ebene (22) und einem planparallel dazu angeordneten Bodenteil (27) des Gehäuses (36) derart angeordnet ist, daß der durchgehende Belag (38) auf der einen Seite der Substratplatte (26) mit der leitenden Ebene (22) kontaktiert und zwischen der Streifenleiterkonfiguration (39, 40) des Serienresonanzkreises auf der anderen Seite der Substratplatte (26) und dem Bodenteil (27) des Gehäuses (36) ein Luftspalt verbleibt,

— das Bodenteil (27) im Gehäuse derart verstellbar gelagert ist, daß die Luftspaltbreite veränderbar ist,

— gegenüberliegend derjenigen Belagfläche der Leiterkonfiguration, die einen ersten Belag der Kapazität des Serienresonanzkreises bildet, ein mit seiner gegenüberliegenden Oberfläche den zweiten Kapazitätsbelag bildender Kern (30) aus leitendem Material derart verstellbar in dem Bodenteil (27) des Gehäuses (36) gelagert ist, daß die Luftspaltbi eite zwischen den beiden Kapazitätsbelägen auch unabhängig vom eingestellten Luftspalt zwischen dem übrigen Teil der Leiterkonfiguration und dem Bodenteil (27) veränderbar ist.

2. Y-Zirkulator nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der den Kapa/itätsbclag der Leiierkonfiguration bildende Metallbelag auf die Oberfläche eines in die Substratplatte (26) einge-

brachten Sackloches (33) aufgebracht und der den zweiten Kapazitätsbelag bildende Kern (30) mit einem bei seiner Verstellung unter Freilassung eines Luftspaltes in das Sackloch (33) eintauchenden, leitenden Stift (32) versehen ist.

3. Y-Zirkulator nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleiterkonfiguration des Serienresonanzkreises aus einem zu dem durchgehenden Belag (38) der Substratplatte (26) hin durchkontaktierten, geschlossenen, ringförmigen Streifenleiter (39) sowie einem davon abzweigenden, spiralförmig zum Zentrum des ringförmigen Streifenleiters (39) führenden und dort in der einen Belagfläche der Kapazität endenden weiteren Streifenleiter (40), der die Induktivität des Serienresonanzkreises realisiert, besteht

4. Y-Zirkulator nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Lagerung des Bodenteiles (27) im Gehäuse (36) und des leitenden Kernes (39) im Bodenteil (27) mittels entsprechender Gewinde (28, 29) erfolgt.

Die Erfindung betrifft einen Y-Zirkulator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Y-Zirkulator ist aus der DE-AS 23 26 359 bekannt. Er enthält ein lnnenleitersystem mit drei um 120° räumlich gegeneinander versetzten Bandleitern und eine konzentrisch zum Verzweigungspunkt des Innenleitersystems angeordnete und auf einer Seite an dieses System angrenzende Scheibe aus gyromagnetischem Material. Durch eine Permanentmagneianordnung ist diese Scheibe senkrecht zur Scheibenfläche vormagnetisiert. Das Außenleitersystem des Y-Zirkulators besteht aus einer an die andere Seite der Scheibe aus gyromagnetischem Material angrenzenden planparallelen leitenden Ebene, mit der die freien Enden der drei Bandleiter des Innenleitersystems leitend verbunden sind. Zur Erweiterung des Durchlaßbandes dieses Y-Zirkulators ist ein Resonanzsystem vorgesehen, das aus einem zwischen dem auf Massepotential der Zirkulatoranschlüsse liegenden Gehäuse und dem Außenleitersystem angeschlossenen Serienresonanzkreis besteht, der in Streifenieitungstechnik auf einer isolierenden Substratplatte ausgeführt ist. Diese Durchlaßband-Erweiterungsschaltung des bekannten Y-Zirkulators ist fest abgestimmt.

Aus der DE-AS 20 53 677 ist ferner ein Y-Zirkulator bekannt, der ebenfalls ein in Bandleitungstechnik ausgeführtes lnnenleitersystem aufweist und mit einer Durchlaßband-Erweiterungsschaltung versehen ist. Diese besteht aus einem einstellbaren Kondensator in Form einer Leiterebene und einer in einstellbarem Abstand von dieser angeordneten Leiterebene, die über eine Schraube mit der Masseebene verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zirkulator der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß seine Durchlaßband-Erweiterungsschaltung kontinuierlich abgestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Y-Zirkulator erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden

t>5 Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Y-Zirkulator kann die

3 4

Durchlaßband-Erweiterungsschaltung kontinuierlich leitenden Ebene 22 an der mit 23 bezeichneten Stelle in

abgestimmt werden, indem das Bodenteil im Gehäuse Fig.2 in Kontakt. Die leitende metallische Ebene 22

verstellt wird, um die Luftspaltbreite zwischen dem wird in dem Innengehäuse 12 durch einen isolierenden

durchgehenden Belag der Substratplatte und dem Bo- Zylinder 25 in seiner Stellung gehalten. Die Unterseite

denieil zu verändern, wodurch gleichzeitig die Indukti- 5 der die leitende Ebene 22 bildenden Scheibe steht in

vität und die Kapazität des Serienresonanzkreises ver- Berührung mit einem durchgehenden Belag 38 auf einer

ändert werden. Durch Verstellung des Kerns relativ Substratplatte 26, deren gegenüberliegende Seite, die

zum Bodenteil des Gehäuses kann aber die Kapazität unter Bezugnahme auf F i g. 4 noch im einzelnen be-

des Serienresonanzkreises getrennt verändert werden. schrieben wird, einen Streifenleiter 40 trägt. Das Boden-

indem der Luftspaltabschnitt zwischen dem Bodenteil io teil 27 weist ein Außengewinde 28 auf, das in ein lnnen-

und dem übrigen Teil der Leiterkonfiguration verändert gewinde des Innengehäuses 12 eingeschraubt ist. und ist

wird. mit einem sich diametral auf seiner Außenseite erstrek-

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun un- kenden Schlitz 24 versehen. Das Bodenteil 27 kann

ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. durch Drehung mittels eines Schraubenziehers an die

In der Zeichnung zeigt 15 Substratplatte 26 angenähert bzw. von dieser entfernt

F i g. la eine Schnittansicht des bekannten Y-Zirkula- werden. Eine in bezug auf die Achse XY koaxiale Ge-

tors; windebohrung 29 nimmt einen Kern 30 auf, der mit

Fi g. Ib eine Ersatzschaltung einer Durchlaßband-Er- einem entsprechenden Außengewinde 29 versehen ist,

weiterungsschaltung dieses Zirkulator; so daß er durch Drehung mittels eines in einem Schlitz

Fig. Ic eine Draufsicht eines Teils dieser Durchlaß- 20 31 angreifenden Schraubenziehers entlang der

band-Erweiterungsschaltung; X- K-Achse verschoben werden kann. Der Kern 30 weist

F i g. 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen einen zylindrischen Stift 32 auf. der in ein metallisiertes

Y-Zirkulators; . Sackloch 33 eintaucht, welches von dem Streifenleiter

F i g. 3 eine vergrößerte Schnittansicht des Y-Zirkula- 40 ausgeht. Das Bodenteil 27 und der Kern 30 werden in

tors im Bereich der Durchlaßband-Erweiterungsschal- 25 ihrer Stellung, die der optimalen Abstimmung ent-

tung; spricht, mittels eines elektrisch leitenden Klebers fixiert.

F i g. 4 eine Draufsicht eines Streifenleiters, der die Ein magnetisches Gleichfeld wird rechtwinklig zur Fer-

Induktivität des Serienresonanzkreises der Durchlaß- ritscheibe 21 durch einen Magneten erzeugt, der aus

band-Erweiterungsschaltung bildet; magnetisierten Scheiben 34 und 35 sowie einem Boden-

F i g. 5 ein elektrisches Ersatzschaltbild des erfin- 30 stück 36 aus Eisen gebildet ist.

dungsgemäßen Y-Zirkulators; und In Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt der Durchlaß-

F i g. 6 die Entkoppelungskurve sowie die Kurve der band-Erweiterungsschaltung dargestellt. Diese Schal-Einfügungsverluste bei dem erfindungsgemäßen Zirku- tung enthält einen ringförmigen Streifenleiter 39 und lator. einen spiralförmig in mehreren Windungen zum Zen-

Zur Verdeutlichung des eingangs beschriebenen 35 trum des ringförmigen Streifenleiters 39 führenden Standes der Technik wird zunächst auf die Fig. la, Ib Streifenleiter 40, der die Induktivität des Serienreso- und Ic Bezug genommen. Bei dem in F i g. la im Schnitt nanzkreises bildet und wie der Streifenleiter 39 auf eigezeigten Y-Zirkulator umgibt ein metallisches Gehäu- nem Isoliersubstrat 37 aufgebracht ist. Der ringförmige se 11, welches eine Abschirmung bildet, zwei Ferrit- Streifenleiter 39 ist durch drei innen metallisierte Bohscheiben 10, welche auf beiden Seiten des Leitersystems 40 rungen 41, die unter 120° versetzt gegeneinander angeangeordnet sind. Die Erweiterung des Durchlaßbandes ordnet sind, mit dem durchgehenden Belag 38 verbunwird dadurch erreicht, daß das Gehäuse 11, welches eine den. Der Streifenleiter 40 und das Bodenteil 27 bilden Kapazität C₁ gegenüber dem nichtreziproken Ausbrei- einen Abschnitt einer Mikrobandleitung mit Luftdielektungsmedium aufweist, mit drei Induktivitäten L'_s ver- trikum. Die charakteristische Impedanz dieser Mikrobunden ist, die jeweils an ihrem einen Ende mit einem 45 bandleitung ist in Abhängigkeit von der Dicke des Luft-Außengehäuse 12 verbunden sind. Das in Streifenlei- spalts zwischen dem Streifenleiter 40 und dem Bodenteil tungstechnik 15 verwirklichte Resonanzsystem zur einstellbar. Das eine Ende dieser Mikrobandleitung ist Bandbreitenerweiterung enthält einen zentralen Leiter über den ringförmigen Streifenleiter 39. die drei metalli-16, der in Berührung mit dem Gehäuse 11 steht und von sierten Bohrungen 41 und den durchgehenden Belag 38 dem drei Leiter 17 ausgehen, welche die Induktivitäten 50 mit der leitenden Ebene 22 verbunden, die eine gemein- L's bilden und jeweils an einer Verbreiterung 18 den same Rückführung für die drei verschachtelten Streifen-Kontakt zum Außengehäuse 12 herstellen. Das zwi- leitungen bildet, welche auf der Ferritscheibe 21 aufmeschen den Ferritscheiben 10 liegende Leitersystem ist tallisiert sind. Das zweite Ende der Mikrobandleitung ist mit den Anschlüssen des Y-Zirkulators verbunden. durch das metallisierte Sackloch 33, welches mit dem

F i g. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Y-Zirkulator im 55 zentralen Teil des Streifenleiters 40 verbunden ist. an

Schnitt entlang der Symmetrieebene eines Koaxialan- den einstellbaren Kondensator angeschlossen.

Schlusses 1. Der Koaxialanschluß 1 ist an einem metalli- F i g, 5 zeigt die Ersatzschaltung des Y-Zirkulators.

sehen Innengehäuse 12 befestigt, das einen zylindri- Der Abschnitt der Mikrobandleitung, welcher aus dem

sehen Innenraum mit der Achse XY bildet, dessen Bo- Streifenleiter 40 und dem Bodenteil 27 gebildet ist, ist

den durch ein scheibenförmiges koaxiales Bodenteil 27 60 mit 42 bezeichnet. Der einstellbare Kondensator ist mit

verschlossen ist. Der Innenleiter des Koaxialanschlusses 43 bezeichnet. Der durchgehende Belag 38 und die lei-

1 ist an das eine Ende eines Streifenleiters 5 angeschlos- tende Ebene 22 bilden gemeinsam eine Verbindung 44,

sen, der auf einer Ferritscheibe 1 aufmetallisiert ist. Die die den gegenseitigen Induktivitäten 45 gemeinsam ist.

unter 120° zum Koaxialanschluß 1 orientierten Koaxial- durch die die nichtreziproke Ausbreitung stattfinden

anschlüsse 2 und 3 sind in gleicher Weise mit jeweils 65 kann. Die Induktivitäten 46 stellen ein parasitäres Glied

einem Ende von zwei weiteren Streifenleitern verbun- dar, das die reziproke Ausbreitung zwischen den Ko-

den, die gegeneinander um 120° verdreht sind. Die drei axialanschlüssen 1,2 und 3 des Zirkulators ermöglicht,

verschachtelt angeordneten Streifenleiter sind mit einer Eine konkrete Ausführungsform des erfindungsgemä-

ßen Y-Zirkulators arbeitet auf einer Frequenz zwischen 1.2 und 1,7 GHz, weist einen Einfügungsverlust von weniger als 0,4 dB und eine Entkopplung von mehr als 20 dB auf. wie aus F i g. 6 hervorgeht; dies wird erreicht mittels:

einer Scheibe aus Granat mit einem Durchmesser von 16 mm und einer Dicke von 1,7 mm, auf der drei verschachtelte Leitungen aufmetallisiert sind, die gegeneinander unter 120° angeordnet sind;

einer gedruckten Schaltung auf der Substratplatte 26, die einen Durchmesser von 16 mm und eine Dicke 1,2 mm aufweist sowie auf ihrer einen Seite eine durchgehende Metallisierung zur Bildung des Belages 38 und auf der anderen Seite eine Metallisierung aufweist, die den ringförmigen Streifenleiter 39 mit einem Außendurchmesser von 16 mm und einem innendurchmesser von 14 mm sowie den spiraleförmigen Streifenleiter 40 mit zwei Windungen bildet, die aus einem flachen Leiter mit 1,5 mm Breite gebildet ist, der in seiner Mitte ein Sackloch 33 aufweist, dessen Durchmesser 0.5 mm und dessen Höhe 0,6 mm beträgt;

einem Bodenteil 27 aus der Legierung AU4G und mit einem Außendurchmesser von 18 mm;
mit einem Eintauchkern 30 aus Messing mit einem Außendurchmesser von 3 mm und mit einem darüber angeordneten Zylinder 32, dessen Durchmesser 0,4 mm und dessen Höhe 0,8 mm beträgt.

F i g. 6 zeigt die Entkoppelungskurve für die Entkoppelung zwischen den Anschlüssen und die Kurve der Einfügungsverluste im Band des vorstehend beschriebenen Zirkulators.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

35 40 45

55 60

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Y-Zirkulator bestehend aus

— einem lnnenleitersystem mit drei um 120° räumlich gegeneinander versetzten, sich im Verzweigungspunkt des Zirkulators isoliert gegeneinander kreuzenden Bandleitern, von denen jeweils ein Leiterende zum Zirkulatoranschluß führt,

— mindestens einer konzentrisch zum Verzweigungspunkt des Innenleitersystems angeordneten und auf einer Seite an dieses System angrenzenden Scheibe aus gyromagnetischem Material, die durch ein von außen angelegtes, in Richtung senkrecht zur Scheibenfläche wirkendes magnetisches Gleichfeld vormajnetisiert ist,

— einem Außenleitersystem in Form einer an die andere Seite der Scheibe aus gyromagnetischem Material angrenzenden planparallelen, leitenden Ebene, mit der die freien Enden der drei Bandleiter des Innenleitersystems leitend verbunden sind,

— einem auf Massepotential der Zirkulatoranschlüsse liegenden, umschließenden Gehäuse und

— einer DurchlaßbandAErweiterungsschaltung, die aus einem zwischen dem Gehäuse und dem Außenleitersystem angeschlossenen Serienresonanzkreis besteht, der in Streifenleitungstechnik auf einer isolierenden Substratplatte ausgeführt ist,