DE1031381B - Einrichtung zum Einbringen eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes in einen Hohlleiter - Google Patents
Einrichtung zum Einbringen eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes in einen HohlleiterInfo
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- H03C7/02—Modulating electromagnetic waves in transmission lines, waveguides, cavity resonators or radiation fields of antennas
- H03C7/022—Modulating electromagnetic waves in transmission lines, waveguides, cavity resonators or radiation fields of antennas using ferromagnetic devices, e.g. ferrites
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- H01P1/00—Auxiliary devices
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- H01P1/19—Phase-shifters using a ferromagnetic device
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- H01P7/06—Cavity resonators
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Description
DEUTSCHES
Ferrite können in Hohlleitern zur Amplitudenmodulation mit hohem Modulationsgrad oder zur
Phasenmodulation sowie als Schalter verwendet werden, Ferritschalter haben den Vorteil, sehr viel
höhere Schaltfrequenzen zu gestatten als mechanische. Hierzu ist es notwendig, in den Hohlleiter ein magnetisches
Wechselfeld einzuführen. Die Einführung solcher Felder durch die Hohlleiterwandung hindurch
ist jedoch mit Wirbelstromverlusten in der Hohlleiterwand verbunden.
Es ist bekannt, Wirbelstromverluste in einem Hohlleiter dadurch herabzusetzen, daß man die Hohlleiterwand
derart schlitzt, daß die Wege der Wirbelströme aufgetrennt werden. Weiterhin ist bekannt, die Dicke
der Hohlleiterwand herabzusetzen. Beide Verfahren werden um so weniger wirksam, je höher die Frequenz
des Magnetfeldes wird. Weiterhin ist es bekannt, zwischen einem Ferritstab in einem Hohlleiter
und der umgebenden Hohlleiterwand eine Spule anzuordnen. Auch hierbei entstehen Wirbelstromverluste.
Bei einer Einrichtung zum Einbringen eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes in einen Hohlleiter
besitzt erfindungsgemäß die Wand des Hohlleiters einen Abschnitt, der ganz oder teilweise aus der
Spule besteht, deren Windungen, voneinander isoliert sind. So wird erreicht, daß der Strom durch diese
Windungen hindurchfließen kann, um das Magnetfeld innerhalb des Hohlleiters aufzubauen, ohne daß
wesentliche Wirbelstromverluste auftreten.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In den Fig. 1
und 2 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt,
in dem ein Längsmagnetfeld erzeugt werden soll. Der Hohlleiterabschnitt besteht aus einer als Solenoid
ausgebildeten Hauptspule 1, durch welche der Erregerstrom über die Zuführungen 2 und 3 (Fig. 2)
fließen kann, um ein magnetisches Wechselfeld innerhalb des Hohlleiters zu erzeugen. Die Frequenz des
Wechselfeldes kann 100 kHz betragen, und die Feldstärke liegt in der Größenordnung von 50 Gauß. An
den Enden der Spule 1 sind weitere Spulen 4 und 5 vorgesehen, die von der Hauptspule durch Flansche 6
und 7 getrennt sind. Jeder Flansch hat einen radial verlaufenden Schlitz 6 a und 7a, damit die Entstehung
einer Kurzschlußwindung durch den Flansch verhindert wird. Die Spulen 4 und 5 sind so aufgebaut, daß
ihre Enden die zylindrischen Teile 8 und 9 eines üblichen Hohlleiters mit kreisförmigem Querschnitt umschließen.
Der innere Durchmesser der Teile 8 und 9 ist gleich dem inneren Durchmesser der Spulen 1, 4
und 5, so daß die gesamte Anordnung einen Hohlleiter
kreisförmigen Querschnittes ergibt. Die Spu-
Einrichtung zum Einbringen
eines durch eine Spule erzeugten
Magnetfeldes in einen Hohlleiter
eines durch eine Spule erzeugten
Magnetfeldes in einen Hohlleiter
Anmelder:
Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)
Hayes, Middlesex (Großbritannien)
Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76
Hannover, Göttinger Chaussee 76
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. Mai 1966 und 2. Mai 1957
Großbritannien vom 12. Mai 1966 und 2. Mai 1957
Roy Stanley CoIe, London,
und William Neil Honeyman, Hanworth, Middlesex
und William Neil Honeyman, Hanworth, Middlesex
(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
len 4 und 5, durch welche kein Strom fließt, sollen
verhindern, daß die angrenzenden Hohlleiterteile 8 und 9 für die Hauptspule 1 eine Kurzschlußwindung
bilden. Ihre Enden haben einen Durchmesser gleich dem äußeren Durchmesser der Teile 8 und 9.
Die Spule 1 wird auf einem gewachsten Wickeldorn, wie ihn Fig. 3 zeigt, gewickelt. Der Wickeldorn
besteht aus zwei Teilen 10 und 11, von denen jeder mit einem Endflansch 12 und 13 größeren
Durchmessers als der Dorn versehen ist. Der mittlere Teil hat einen Durchmesser gleich dem inneren
Durchmesser der Teile 8 und 9, während die Endflansche dem Außendurchmesser der Teile 8 und 9
entsprechen. Die Spule 1 wird auf dem mittleren Teil gewickelt, während die Spulen 4 und 5 teilweise auf
dem inneren Teil und dem Flansch gewickelt werden,
809 529/351
so daß die äußeren Spulenenden über den Hohlleiter herübergeschoben werden können. Das Herausziehen
des Wickeldornes wird durch eine Schicht von Wachs erleichtert, die vor dem Wickeln auf den Wickeldorn
aufgebracht wurde. Die Spule wird durch Imprägnieren mit einem geeigneten Isoliermaterial selbsttragend
ausgeführt. Als Isoliermaterial kann Äthoxylinharz verwendet werden, z. B. das unter dem Handelsnamen
Araldit bekannte Äthoxylinharz. Eine Länge von 152 mm der Spule 1 mit einem inneren Durchmesser
von angenähert 25 mm wird durch eine Drahtschicht, z. B. aus 1000 Windungen, auf dem Wickeldorn gebildet. Der Abstand der Leiter der Spule soll so klein
als möglich sein, um ein Austreten von Energie aus dem Hohlleiter zu vermeiden.
In Fig. 1 bezeichnet 14 einen Stab aus ferromagnetischem Material, welcher in den Hohlleiter durch
einen Isolierkörper 15, z. B. aus Polystyrol, zentriert wird. Das ferromagnetische Material wird durch das
Magnetfeld erregt, welches durch einen Wechselstrom erzeugt wird, dessen Zuführung über die Enden 2
und 3 der Spule 1 erfolgt. Diese Anordnung kann als Amplitudenmodulator mit hohem Modulationsgrad
oder als Phasenmodulator verwendet werden.
Der oben beschriebene Hohlleiterabschnitt, bestehend aus einer 152 mm langen Spule, hat die
gleiche Impedanz wie ein Hohlleiter mit massiven Wänden gleicher Abmessung. Der Verlust auf der
oben angegebenen Länge beträgt ungefähr 1 db bei einer Wellenlänge von angenähert 3 cm.
In manchen Fällen kann die Spule noch durch ein Dielektrikum, z. B. Polystyrol, gehalten werden. Ein
rechteckiger Hohlleiter kann in gleicher Weise aufgebaut werden, indem man einen rehteckigen Wickeldorn
verwendet.
Die Flansche 6 und 7 sind nicht notwendig. Die drei Spulen können auch in einem Stück gewickelt
werden, und die Spule 1 kann durch Anzapfungen gebildet werden. Die Lagen der zusammengesetzten
Spule können in der Weise gewickelt werden, daß wenige, z. B. drei Windungen zuerst gewickelt werden
und dann die folgenden Windungen auf diese heraufgewickelt werden, bis eine genügend dicke
Wicklung aufgebaut ist. Dann werden die folgenden Windungen der Spule unmittelbar neben die Anfangswindungen
gesetzt. Dieses erleichtert das Herstellen der Anzapfe während des Wickeins des zentralen
Teiles der zusammengesetzten Spule, welche den Hohlleiter bildet.
Die Erfindung kann auch auf Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt angewendet werden. Ein solcher
Hohlleiter ist in Fig. 4 dargestellt. Er ist in seiner Konstruktion dem in Fig. 2 dargestellten Hohlleiter
sehr ähnlich. Gleiche Teile der Fig. 2 und der Fig. 4 sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die
Solenoide 1, 4 und 5 der Fig. 4 können auf einen Wickeldorn gewickelt werden, wie er in Fig. 5 dargestellt
ist. Die äußeren Abmessungen dieses Wickeldornes entsprechen den inneren Abmessungen der
Teile 8 und 9, während die äußeren verstärkten Teile 12 und 13 die gleichen Abmessungen haben wie die
äußeren Abmessungen der Teile 8 und 9. Wie man sieht, ist der Aufbau prinzipiell der gleiche wie in
Fig. 2. Ein Längsschnitt durch die Fig. 4 würde genauso aussehen wie der in Fig. 1 dargestellte
Längsschnitt. Die Flansche 6 und 7 können vorteilhaft dann verwendet werden, wenn die Spulen 1, 4
und 5 getrennt gewickelt werden. Die drei Spulen können aber auch als eine zusammenhängende Spule
gewickelt werden, und die Zuführungen zur Spule 1 können als Abgriffe angebracht werden. Dies wurde
bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.
Die Spulen 1 der Fig. 1, 2 und 4 dienen dazu, in dem ferromagnetischen Material 14 ein magnetisches
Längsfeld zu erzeugen. Die Fig. 6 und 7 zeigen Beispiele, angewendet auf Hohlleiter mit kreisförmigem
und rechteckigem Querschnitt, welche von einem quer zur Ausbreitungsrichtung verlaufenden Magnetfeld
durchgesetzt werden sollen. Im Fall eines Hohlleiters mit kreisförmigem Querschnitt sind die Spulen in
Form von Spiralspulen gewickelt, in kreisförmiger oder rechteckiger Form und so gebogen, daß sie sich
der Krümmung des Hohlleiters anschmiegen. In Fig. 6 sind die Spulen 15 in rechteckiger Form gewickelt
und tauchen in gegenüberliegend angeordneten öffnungen
der Wand 14 des Hohlleiters ein. In Fig. 6 ist nur eine Spule dargestellt. Die zweite liegt der
dargestellten Spule verdeckt durch den Hohlleiter diametral gegenüber. Über die Zuführungen 16 und 17
werden die Spulen gespeist. Eine weitere Spule kann zu jeder der Spulen 15 hinzugefügt werden. Diese soll
die Spule 15 umgeben und dient genau wie in Fig. 1 dazu, Wirbelströme in dem Hohlleiter zu vermeiden.
Die Spule hat keine Stromzuführung und ihre Lage ist in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie 18 angedeutet.
Fig. 7 zeigt die Anwendung einer Spule gemäß Fig. 6 bei einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt.
Die Spule 15 ist wiederum spiralförmig gewickelt, nur ist sie im Falle des Hohlleiters mit
rechteckigem Querschnitt eben ausgebildet. Die übrigen Bezügszeichen sind die gleichen wie in Fig. 6,
so daß auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann. Die die Spule 15 in Fig. 6 oder 7 umgebende
Spule kann — genau wie bei Fig. 1 oder 4 — getrennt gewickelt werden oder mit der Spule 15 gemeinsam
gewickelt werden. Wenn es gewünscht wird, kann zwischen der Spule 15 und der zusätzlichen Spule ein
Distanzstück eingesetzt werden, welches mit einem Schlitz versehen ist, um die Bildung einer Kurzschlußwindung
zu verhindern. Wenn die Spule 15 eine flache, kreisförmige Spiralspule ist, kann der
Abstandshalter die Form eines Sprengringes haben, und bei einer Säule, wie sie Fig. 7 zeigt, die rechteckig ausgebildet ist, kann der Abstandshalter ebenfalls
rechteckig ausgebildet sein.
In den Hohlleiter kann ein für Mikrowellen geeignetes ferromagnetisches Material eingebaut sein,
das von dem Magnetfeld durchsetzt wird, wodurch die Permeabilität des ferromagnetischen Materials
durch das Wechselfeld gesteuert wird.
Claims (6)
1. Einrichtung zum Einbringen eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes in einen Hohlleiter,
dadurch, gekennzeichnet, daß die Wand des Hohlleiters einen Abschnitt besitzt, der ganz oder teilweise
aus der Spule besteht, deren Windungen voneinander isoliert sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule als selbsttragende
Spule ausgebildet ist und mit ihren Enden über die Enden des an der Stelle der Spule unterbrochenen
Hohlleiters herübergeschoben ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der mittlere Teil der Spule
vom Strom durchflossen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiterwand an zwei
gegenüberliegenden Stellen durch eine Spule ersetzt ist, deren Magnetfeld quer zur Ausbreitungsrichtung der Hohlleiterwellen verläuft.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in Form einer ein-
oder mehrlagigen Spule gewickelt ist.
durch gekennzeichnet, daß die Spule von einer zweiten Spule umgeben ist, die nicht gespeist
wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da- S. 1282.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Journal of Applied Physics«, 1955, October,
»Journal of Applied Physics«, 1955, October,
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
GB14855/56A GB859945A (en) | 1956-05-12 | 1956-05-12 | Improvements in or relating to waveguides |
Publications (1)
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ID=10048688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEE14100A Pending DE1031381B (de) | 1956-05-12 | 1957-05-08 | Einrichtung zum Einbringen eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes in einen Hohlleiter |
Country Status (4)
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---|---|
US (1) | US3020501A (de) |
DE (1) | DE1031381B (de) |
GB (1) | GB859945A (de) |
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- 1957-05-10 US US658389A patent/US3020501A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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