DE3633909A1 - Verzweigungszirkulator fuer grosse hochfrequenzleistungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verzweigungszirku­ lator für große Hochfrequenzleistungen mit einem gekühlten Ferrit, der in der Wellenleiterverzweigungszone angeordnet 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 Zirkula­ toren besteht die Ferritstruktur aus mehreren durch Luft­ spalte voneinander getrennten, senkrecht zum statischen Magnetfeld angeordneten Ferritscheiben, welche auf von ei­ ner Kühlflüssigkeit 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 gelöst.

Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Durch die Zerteilung des Ferrits in eine Vielzahl kleiner Partikel entsteht eine große 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 zerstört wird.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus der Verzweigungszone eines Hohlleiterzirkulators. Diese Verzweigungszone ist von einem statischen Magnetfeld durchsetzt, welches von einem auf den einander gegenüberliegenden Hohlleiterwänden 1 und 2 angeordneten Magnetsystem erzeugt wird. Das Magnetsystem des hier dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus zwei ober- und unterhalb der Hohlleiterverzweigung angeordneten Polschuhen 3 und 4, einem Permanentmagneten 5 und einem den magnetischen Rückschluß außerhalb der Zirkulatorver­ zweigungszone bildenden Joch 6, welches einerseits auf dem Polschuh 3 und andererseits auf dem Permanentmagneten 5 aufliegt.

In die Hohlleiterverzweigungszone ist ein an den Innenseiten der Hohlleiterwände abgedichteter dielektrischer Behälter 7 eingesetzt, der mit einer Suspension 8 aus Ferritpartikeln und Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Die in der Kühlflüssigkeit aufgeschwemmten Ferritpartikel bilden insgesamt eine äußerst große Kühlfläche, welche die Ableitung der im Ferritmaterial entstehenden Wärme begünstigt.

Für die Wärmeableitung sorgt die die Ferritpartikel umgebende Kühlflüssigkeit. Die Suspension 8 aus Ferritpartikeln und Kühlflüssigkeit strömt durch einen Einflußkanal 9 in dem Polschuh 4 und mehrere Löcher 10 in der Hohlleiterwand 2 in den dielektrischen Behälter 7 ein und wird durch Löcher 11 in der gegenüberliegenden Hohlleiterwand 1 und einen Ausflußkanal im Polschuh 3 wieder abgeführt. So kann die Suspension 8 durch die Hohlleiterverzweigungszone zirkulie­ ren und ihre aufgenommene Wärme z.B. in einem außerhalb des Zirkulators befindlichen Kühlsystem abgeben. Auf diese Weise können bei einem mit sehr hoher Leistung betriebenen Zir­ kulator große Wärmemengen aus dem in der Verzweigungszone vorhandenen Ferritmaterial abgeführt werden.

Die Durchtrittslöcher 10 und 11 in den Hohlleiterwänden 1 und 2 sind so dimensioniert, daß sie für das Hochfrequenz­ feld im Zirkulator undurchlässig sind.

Dadurch, daß die in der Kühlflüssigkeit aufgeschwemmten Ferritpartikel nicht nur das Hohlleiterinnere ausfüllen, sondern durch die Hohlleiterwände 1, 2 hindurch bis zu den Polschuhen 3, 4 des Magnetsystems gelangen, verringert sich der magnetische Widerstand des Magnetkreises. Als Folge davon braucnt auch nur eine kleinere Magnetfeldstärke aufgebracht zu werden, weshalb ein weniger aufwendiges Magnetsystem benötigt wird. Die Verringerung des magneti­ schen Widerstandes zwischen dem Magnetsystem und den Ferritpartikeln hat außerdem den Vorteil, daß die Magne­ tisierung der Ferritpartikel soweit erhöht werden kann, daß der Zirkulator oberhalb einer Frequenz von etwa 2 GHz ("above resonance") betrieben werden kann. Dann treten nämlich in den Ferritpartikeln kaum noch Spinwellenver­ luste auf, welche nichtlineare Effekte hervorrufen könnten.

Claims (3)

1. Verzweigungszirkulator für große Hochfrequenzleistungen mit einem gekühlten Ferrit, der in der Wellenleiterver­ zweigungszone angeordnet und dort einem statischen Magnetfeld ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferrit in viele kleine Partikel zerteilt ist, die in einer Kühlflüssigkeit aufgeschwemmt sind.

2. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Verzweigungszone des Zirkulators ein dielektrischer Behälter (7) zur Aufnahme der mit Ferritpartikeln versetzten Kühlflüssigkeit angeordnet ist.

3. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ferritpartikeln versetzte Kühlflüssigkeit durch die Verzweigungszone zirkuliert.