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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 Hohlleiter

Info

Publication number
DE1031381B
DE1031381B DEE14100A DEE0014100A DE1031381B DE 1031381 B DE1031381 B DE 1031381B DE E14100 A DEE14100 A DE E14100A DE E0014100 A DEE0014100 A DE E0014100A DE 1031381 B DE1031381 B DE 1031381B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
waveguide
magnetic field
wound
introducing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEE14100A
Other languages
English (en)
Inventor
Roy Stanley Cole
William Neil Honeyman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EMI Ltd
Original Assignee
EMI Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EMI Ltd filed Critical EMI Ltd
Publication of DE1031381B publication Critical patent/DE1031381B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C7/00Modulating electromagnetic waves
    • H03C7/02Modulating electromagnetic waves in transmission lines, waveguides, cavity resonators or radiation fields of antennas
    • H03C7/022Modulating electromagnetic waves in transmission lines, waveguides, cavity resonators or radiation fields of antennas using ferromagnetic devices, e.g. ferrites
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/18Phase-shifters
    • H01P1/19Phase-shifters using a ferromagnetic device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06Cavity resonators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

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
Anmelder:
Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)
Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. Mai 1966 und 2. Mai 1957
Roy Stanley CoIe, London,
und William Neil Honeyman, Hanworth, Middlesex
(Großbritannien),
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)

Patentansprüche-.
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,
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEE14100A 1956-05-12 1957-05-08 Einrichtung zum Einbringen eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes in einen Hohlleiter Pending DE1031381B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB14855/56A GB859945A (en) 1956-05-12 1956-05-12 Improvements in or relating to waveguides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1031381B true DE1031381B (de) 1958-06-04

Family

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)

Country Link
US (1) US3020501A (de)
DE (1) DE1031381B (de)
GB (1) GB859945A (de)
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Also Published As

Publication number Publication date
US3020501A (en) 1962-02-06
GB859945A (en) 1961-01-25
NL217093A (de)

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