DE2818854C2 - Zirkulator, insbesondere für integrierte Mikrowellenschaltkreise - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Zirkulator, insbesondere für integrierte Mikrowellenschaltungskreise, dessen Anschlußarme nach Art gedruckter Leitungszüge ausgebildet und zu einer Leitungsverzweigung zusammengeführt sind, und bei dem im Bereich der Leitungsverzweigung eine Scheibe gyromagnetischen Materials angeordnet ist, die unter dem Einfluß eines von einem Permanentmagneten erzeugten magnetisehen Gleichfeldes steht und die in eine Platte aus dielektrischem Material eingelassen ist, auf deren einer Seite die Anschlußarme und auf deren anderer Seite eine durchgehende Metallisierung vorgesehen sind, wobei ein Permanentmagnet auf der die Anschlußarme «> tragenden Seite der dielektrischen Platte angeordnet ist und das magnetische Gleichfeld über ein U-förmiges magnetisches Rückschlußeisen zurückgeschlossen ist, das zwei Schenkel aufweist, die durch ein Jochteil miteinander verbunden sind.

Zirkulatoren der vorbezeichneten Art sind beispielsweise durch die deutsche Offenlegungsschrift 22 53 122 bekanntgeworden. Es ist dort im einzelnen die Wirkungsweise eines solchen Zirkulators beschrieben. Zum Einsatz in Geräten der elektrischen Nachrichtentechnik ist es bekanntlich erforderlich, den Zirkulator in einem metallischen Gehäuse unterzubringen, um dadurch störende Beeinflussungen durch Fremdfelder zu vermeiden. Wie sich dabei gezeigt hat, treten — was anhand der F i g. 1 noch erläutert wird — dabei insbesondere bei höheren Frequenzen störende Resonanzerscheinungen auf, durch die die Repruduzierbarkeit des Übertragungsverhaltens des Zirkulators nicht mehr sichergestellt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für den bekannten Mikrowellenzirkulator anzugeben, durch den das Auftreten störender Resonanzeffekte beim Einbau in Gehäuse unterbunden ist

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

In den Unterar.sprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert Es zeigt in der Zeichnung

F i g. 1 den Aufbau eines Zirkulators gemäß der DE-OS 22 53 122,

F i g. 2 die Ausgestaltung des Rückschlußeisens bei einem Zirkulator nach F i g. 1,

Fig.3 den Aufbau des erfindungsgemäßen Zirkulators,

Fig.4 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rückschlußeisens bei einem Zirkulator nach F i g. 3.

In F i g. 1 ist der Zirkulator dargestellt, dessen Grundkonzept und dessen elektrische Wirkungsweise im wesentlichen bereits in der DE-OS 22 53 122 beschrieben ist

Der eigentliche Zirkulator besteht dabei aus einer dielektrischen Platte 1 (Substrat), auf deren Oberseite 7 die in Streifenleitungs-Technik ausgebildeten Anschlußarme, sowie auch die Leitungsverzweigung angebracht sind. Die Unterseite des Substrats, also die der Seite 7 gegenüberliegende Seite ist in bekannter Weise mit einer durchgehenden Metallisierung versehen. Am Ort der Leitungsverzweigung ist im Bereich 2 gyromagnetische!= Material in das Substrat eingelassen, das unter dem Einfluß eines magnetischen Gleichfeldes stehen muß. Dieses magnetische Gleichfeld wird von einem Permanentmagneten 4 erzeugt und über Polschuhe 3 und 3' und ein Rückschlußeisen 6 geschlossen. Der Polschuh 3 liegt dabei auf der Oberseite 7 des Substrates 1, während der Polschuh 3' auf der Unterseite des Substrates angebracht ist. In F i g. 1 ist zugleich eine bevorzugte Ausführungsform insofern dargestellt, als zur Temperaturkompensation der Permanentmagnet 4 mit einem aus weichmagnetischem Material bestehenden Ring 5 umgeben ist Die Wirkungsweise dieser Temperaturkompensation ist ebenfalls aus der vorgenannten Literaturstelle bekannt, geeignete Materialien für den Ring 5 sind unter dem Handelsnamen Thermoflux bekanntgeworden.

In F i g. 1 ist ferner zu erkennen, daß der Zirkulator in ein Gehäuse 8 metallischen Materials eingebracht ist Die Anschlußarme sind aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit nicht im einzelnen gezeichnet In F i g. 1 ist auch erkennbar, daß das Unterteil des Joches 6 in eine Ausfräsung des Gehäusebodens eingebracht ist um dadurch den elektrischen Kontakt zwischen der metallisierten Unterseite des Substrates 1 mit dem Gehäuse 8 zu gewährleisten.

F i g. 2 läßt in einer Seiten- und Stirnansicht erkennen, daß dabei das Magnet joch 6 die Längsabmessung 1 und Breitenabmessung b hat, so daß also die Unterbringung des Joches in der im Gehäuseboden vorgesehenen Ausfräsung gewährleistet ist.

Wie der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen gezeigt haben, treten dabei, insbesondere bei höheren Betriebsfrequenzen, störende Resonanzersrheinungen auf, deren Ursache offenbar durch Streufelder bedingt ist, die wiederum wegen der zwingend unsymmetrischen Ausgestaltung der Leite·- anordnungen in bei der angewendeten Technik hervorgerufen werden. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß das Gehäuse 8 mit einem metallischen Deckel abgeschlossen ist, das für sich und in Verbindung mit den Zirkulatorteilen den Charakter von Mikrowellenresonatoren annehmen und somit gegebenenfalls wie Resonatoren bei bestimmten Wellentypen hohe Verluste aufweisen kann.

Die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten lassen sich durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung nach F t g. 3 beheben, in F i g. 3 sind wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 2 bezeichnet, so daß diesbezüglich die zu Fi g. 1 gegebenen Erläuterungen auch für die Ausgestaltung nach Fig.3 Gültigkeit haben. Abweichend von Fig. 1, jedoch unter Wahrung der Analogie, ist in F i g. 3 das Rückschlußeisen 6 in Jochteil und die beiden Schenkel 6' und 6'a unterteilt, und es ist ferner der Gehäuseboden durch die Bezugsziffer 8' kenntlich gemacht.

In F i g. 4 ist das in F i g. 3 verwendete Rückschlußeisen wiederum in einer Seiten- und einer Stirnansicht dargestellt Wie F i g. 3 und 4 erkennen lassen, ist der Gehäuseboden nunmehr als durchgehende ebene Fläche ausgebildet, und es hat der Schenkel 6'a des Rückschlußeisens 6 die Länge Γ und die Breite b. Die Abmessungen Γ und 6'sind nun so gewählt, daß der Schenkel 6'a des Rückschlußeisens die gleichen Abmessungen wie die aus dielektrischem Materia! bestehende Platte 1 (Substrat) hat. Weiterhin ist zwischen die Unterseite der Platte 1 und dem Schenkel 6'a ein erstes federndes Kontaktblech eingebracht, das in der Zeichnung durch die Bezugsziffer 9 kenntlich

ίο gemacht ist. Ein weiteres federndes Kontaktblech liegt zwischen dem Schenkel 6'a und dem Gehäuseboden 8'.

Wie bereits erwähnt, stellt auch der Schenkel 6'

gegenüber dem Gehäuse 8 bzw. einen auf dem Gehäuse liegenden Deckel ein Leitersystem dar, über das sich störende elektromagnetische Felder ausbreiten können. Wenn es darauf ankommt, solche Erscheinung zu unterdrücken, kann zwischen Schenkel 6' und Gehäuse 8 ein weiteres federndes Blech liegen, das im einzelnen in der Zeichnung nicht mehr dargestellt ist

Zur Unterdrückung unerwünschter Störfelder wird in vorteilhafter Weise der untere Polschuh 3' in einer Sackbohrung untergebracht, die im Schenkel 6'a des Rückschlußeisens vorgesehen ist

Eine weitere Möglichkeit, die Ausbreitung unerwünschter Störfelder zu unterdrücken ist darin zu sehen, daß die Dicke des unteren Polschuhes 3' etwa gleich der Dicke des zwischen der dielektrischen Platte 1 und dem Schenkel 6'a dos Rückschlußeisens liegenden Kontaktbleches 9 gewählt wird. In diesem Fall kann auf die Einbringung einer Sackbohrung in den Schenkel 6'a verzichtet werden, und es läßt sich dadurch auch herstellungstechnisch eine einfachere Ausgestaltung des Rückschlußeisens erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zirkulator, insbesondere für integrierte Mikrowellenschaltungskreise, dessen Anschlußarme nach Art gedruckter Leitungszüge ausgebildet und zu einer Leitungsverzweigung zusammengeführt sind, und bei dem im Bereich der Leitungsverzweigung eine Scheibe gyromagnetischen Materials angeordnet ist, die unter dem Einfluß eines von einem Permanentmagneten erzeugten magnetischen _t0 Gleichfeldes steht und die in eine Platte aus dielektrischem Material eingelassen ist, auf deren einer Seite die Anschlußarme und auf deren anderer Seite eine durchgehende Metallisierung vorgesehen sind, wobei ein Permanentmagnet auf der die Anschlußarme tragenden Seite der dielektrischen Platte angeordnet ist und das magnetische Gleichfeld über ein U-förmiges magnetisches Rückschlußeisen zurückgeschlossen ist, das zwei Schenkel aufweist, die durch ein Jochteil miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der der durchgehenden Metallisierung der Platte (1) aus dielektrischem Material gegenüberliegende Schenkel (6'a^des Rückschlußeisens (6) die gleichen Abmessungen (V, b') wie die Platte (1) aufweist und ₂s zwischen diesen Schenkel und sowohl die Metallisierung als auch den Gehäuseboden (8') je ein federndes Kontaktblech (9,10) eingelegt ist.

2. Zirkulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches federndes Kontaktblech auch zwischen dem zweiten Schenkel (6') des Rückschlußeisens und dem Gehäuse (8) liegt.

3. Zirkulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Schenkel (6'a) des Rückschlußeisens (6) eine Sackbohrung zur Aufnahme des unteren Polschuhes (3') angebracht ist.

4. Zirkulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des unteren Polschuhes (3') etwa gleich der Dicke des zwischen der Platte (I) und dem ersten Schenkel (6'a) des Rückschlußeisens (6) liegenden Kontaktbleches (9) ist.