Schaltbares Viertor

Abstract

 Der Erfindung liegt ein schaltbares Viertor zugrunde, das aus zwei, einem umpolbaren Magnetfeld ausgesetzten, axial übereinander angeordnete Zirkulatoren (1,2) besteht. Die Zirkulatoren sind so gegeneinander verdreht und/oder die Zirkulatorarme so abgewinkelt, daß jeweils zwei Arme eines jeden Zirkulators an Toren (a, c, bzw. b, d) enden, die in entgegengesetzte Richtungen weisen und die Tore (a, c) des einen Zirkulators gegenüber den Toren (b, d) des anderen Zirkulators um 90° verdreht ausgerichtet sind.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Viertor, bestehend aus zwei axial übereinander angeordneten Y-Zirkulatoren, wobei zwei Arme der Zirkulatoren miteinander verbunden sind und die übereinander liegenden gyromagnetisch wirksamen Ferritbereiche der beiden Zirkulatoren gemeinsam einem magnetischen Gleichfeld ausgesetzt sind.

[0002] Ein solches Viertor mit zwei koaxial übereinander angeordneten Y-Zirkulatoren ist aus der DE-OS 19 16 035 bekannt. Es hat den Vorteil, daß es sehr platzsparend aufgebaut ist gegenüber einem Viertor, das durch zwei in Reihe geschaltete, getrennt voneinander angeordnete Zirkulatoren realisiert ist. Außerdem benötigt das Viertor mit zwei übereinander angeordneten Zirkulatoren nur ein Magnetfeld für die erforderliche magnetische Durchflutung der axial übereinander liegenden gyromagnetisch wirksamen Ferritbereiche. Bei räumlich getrennten Zirkulatoren ist jeder einem eigenen Magnetfeld auszusetzen.

[0003] Bei dem Viertor der DE-OS 19 16 035 besteht eine unveränderbare Zuordnung zwischen den einzelnen Toren. D. h., ein an einem Tor eingespeistes Signal tritt immer an dem gleichen Tor, welches dem Eingangstor fest zugeordnet ist, aus.

[0004] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein schaltbares Viertor der eingangs genannten Art zu schaffen, das zwei sich im Winkel von 90° kreuzende Signalwege aufweist, wobei je nach Schaltzustand ein in einen Signalweg eingespeistes Signal diesen Signalweg vollständig durchläuft oder in den kreuzenden Signalweg umgelenkt wird.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zirkulatoren um ihre Achse so gegeneinander verdreht und/oder die Zirkulatorarme so abgewinkelt sind, daß jeweils zwei Arme eines jeden Zirkulators an Toren enden, die in entgegengesetzte Richtungen weisen, und die Tore des einen Zirkulators gegenüber den Toren des anderen Zirkulators um 9₀° verdreht ausgerichtet sind und daß das magnetische Gleichfeld umpolbar ist.

[0006] Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0007] Das erfindungsgemäße Viertor besitzt den Vorteil, daß es sehr platzsparend aufgebaut ist.

[0008] Es sind hierbei nämlich keine kompliziert geführten, viel Raum in Anspruch nehmende Anschlußarme für die Zirkulatoren erforderlich, um ein Viertor zu realisieren, dessen vier Tore in vier verschiedene um 90° bzw. 180° gegeneinander verdrehte Richtungen weisen. Mit einem derartigen Viertor läßt sich mit geringem Aufwand z. B. eine Schaltmatrix realisieren.

[0009] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll nun die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht des erfindungsgemäßen schaltbaren Viertors,

Fig. 2 die Draufsicht auf das Viertor,

Fig. 3 a, 3 b zwei verschiedene Schaltzustände des Viertors und

Fig. 4 eine mit Viertoren realisierte Schaltmatrix.

[0010] Das in Fig. 1 dargestellte schaltbare Viertor besteht aus zwei axial übereinander angeordneten Y-Zirkulatoren 1 und 2. Beide Zirkulatoren sind in einem gemeinsamen Gehäuse 3 untergebracht und darin durch eine Zwischenwand 4 voneinander getrennt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Leitersystem 5, 6 mit den um 120° räumlich versetzten Armen der Zirkulatoren in symmetrischer Streifenleitertechnik ausgeführt. Genauso ist eine Realisierung in Hohlleiter- oder Koaxialleitungstechnik möglich. Je zwei der drei Arme der beiden Zirkulatoren sind seitlich aus dem Gehäuse 3 über koaxiale Anschlüsse herausgeführt. In der Querschnittsdarstellung des Viertors in Fig. 1 sina nur die beiden Anschlüsse a und b zu sehen, welche zwei der insgesamt vier Tore darstellen. Ein Arm eines jeden Zirkulators ist nicht zu einem Tor aus dem Gehäuse 3 herausgeführt. Diese zwei Arme der Zirkulatoren sind miteinander verbunden. Zu diesem Zweck ist die Zwischenwand 4 mit einer koaxialen Durchführung 7 versehen.

[0011] Zu beiden Seiten der Leitersysteme 5, 6 der Zirkulatoren sind gyromagnetisch wirksame Ferritscheiben 8, 9, 10, 11 axial übereinander angeordnet. Oberhalb und unterhalb des Gehäuses 3 im Bereich der übereinander gestappelten Ferritscheiben befinden sich die Polschuhe 12, 13 eines Elektromagneten. Auf dem die beiden Polschuhe miteinander verbindenden Joch 14 ist eine Spule 15 gewickelt. Dieser Elektromagnet durchsetzt die Ferritscheiben mit einem Magnetfeld, dessen Richtung in Abhängigkeit von dem die Spule 15 durchfließenden Strom umpolbar ist. Statt eines Elektromagneten können auch Permanentmagnete eingesetzt werden, deren Magnetfeld mit einem elektromagnetischen Impuls umgepolt werden kann. Von der Polung des Magnetfeldes hängt nämlich die Drehrichtung der beiden Zirkulatoren und damit auch die Zuordnung der einzelnen Tore zueinander ab. Um den magnetischen Widerstand zwischen den Magnetpolschuhen 12 und 13 gering zu halten, sind die Luftspalte zwischen den Ferritscheiben nur sehr schmal. Aus dem gleichen Grund ist es zweckmäßig, in diesem Bereich die Wandstärke des Gehäuses 3 und der Zwischenwand 4 gering zu halten. Der magnetische Widerstand läßt sich noch weiter herabsetzen, wenn man die von dem Magnetfeld durchfluteten Gehäuse- und Zwischenwandbereiche aus einem Material mit gutem magnetischen Leitwert herstellt.

[0012] Die Fig. 2 verdeutlicht in der Draufsicht auf das schaltbare Viertor die Leitungsführung der beiden übereinander gelagerten Y-Zirkulatoren,
dabei sind die Arme des unteren Zirkulators
strichliert und die Arme des oberen Zirkulators mit durchgezogenen Linien gezeichnet.

[0013] Die beiden Zirkulatoren sind in dem Gehäuse so positioniert und jeweils 2 Arme von diesen an den Enden so abgewinkelt, daß die Arme zu den Toren a, c bzw. b, d führen, von denen das Tor a entgegengesetzt zum Tor c bzw. das Tor b entgegengesetzt zum Tor d ausgerichtet ist.

[0014] Zusätzlich sind die beiden Zirkulatoren um ihre gemeinsame Achse verdreht, so dass die Tore a, c des einen Zirkulators in Richtungen weisen, die um 90° gegenüber den Richtungen versetzt sind, in welche die Tore b, d des anderen Zirkulators weisen. Die anderen beiden Arme der Zirkulatoren, die nicht zu den vier Toren a, b, c, d führen, laufen auf den gemeinsamen Verbindungspunkt 7 zu.

[0015] In den Fig. 3 a und 3 b ist schematisch dargestellt, wie die einzelnen Tore bei verschiedenen Drehrichtungen der Zirkulatoren einander zugeordnet sind. Drehen die Zirkulatoren im Uhrzeigersinn, so gelangt, wie die Fig. 3 a verdeutlicht, ein am Tor b eingespeistes Signal zum Tor d und ein an dem Tor c eingespeistes Signal zum Tor a; d. h., in diesem Fall werden die am Tor b, bzw. c eingespeisten Signale direkt zum jeweils gegenüber liegendem Tor d, bzw. a durchgeschaltet. Drehen die Zirkulatoren entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, so wird, wie der Fig. 3 b zu entnehmen ist, ein am Tor b eingespeistes Signal zum Tor a und ein am Tor c eingespeistes Signal zum Tor d durchgeschaltet. In dem einen Fall (vgl. Fig. 3 a) durchlaufen die Signale geradewegs zwei sich im Winkel von 90° kreuzende Signalwege, in dem anderen Fall (vgl. Fig. 3 b) werden die jeweils in einen Signalweg eingespeisten Signale in den diesen kreuzenden Signalweg umgelenkt.

[0016] Das oben beschriebene Viertor mit seinen in vier verschiedene um 180° versetzte Richtungen weisenden Toren läßt sich vorteilhafterweise in eine Schaltmatrix einbauen. Eine sich aus vier schaltbaren Viertoren 16, 17, 18 und 19 zusammensetzende Schaltmatrix zeigt die Fig. 4.

[0017] Wegen der in vier verschiedene um 90° bzw. 180° versetzte Richtungen weisenden Tore lassen sich die Viertore auf einfache Weise zu einer Schaltmatrix zusammenschalten, ohne daß aufwendig geführte Verbindungsarme zwischen den Viertoren erforderlich sind.

[0018] Bei der Schaltmatrix in Fig. 4 sind zur Veranschaulichung z. B. zwei mögliche Signalwege (durchgezogene Linie, strichlinierte Linie) eingezeichnet. Ein am Tor c₁₉ des Viertors 19 eingespeistes Signal wird umgelenkt zum Tor d₁₉ , gelangt dann vom Tor b₁₇ des Viertors 17 zum Tor a₁₇ und wird schließlich vom Tor c₁₆ des Viertors 16 geradeaus zum Tor a₁₆ durchgeschaltet. Ein anderes Signal durchläuft einen direkten Weg vom Tor b₁₈ des Viertors 18 über das Tor d₁₈, das Tor b₁₆ des Viertors 16 zum To^{r d}₁₆

Ansprüche

1. Schaltbares Viertor, bestehend aus zwei axial übereinander angeordneten Y-Zirkulatoren, wobei zwei Arme der Zirkulatoren miteinander verbunden sind und die übereinander liegenden gyromagnetisch wirksamen Ferritscheiben der beiden Zirkulatoren gemeinsam einem magnetischen Gleichfeld ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulatoren (1, 2) um ihre Achse 10 gegeneinander verdreht und/ oder die Zirkulatorarme so abgewinkelt sind, daß jeweils zwei Arme eines jeden Zirkulators an Toren (a, c, bzw. b, d) enden, die in entgegengesetzte Richtungen weisen, und die Tore (a, c) des einen Zirkulators gegenüber den Toren (b, d) des anderen Zirkulators um 90° verdreht ausgerichtet sind und daß das magnetische Gleichfeld umpolbar ist.

2. Schaltbares Viertor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulatoren (1, 2,) in Hohlleitertechnik ausgeführt sind.

3. Schaltbares Viertor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulatoren (1, 2) in koaxialer Leitungstechnik ausgeführt sind.

4. Schaltbares Viertor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulatoren (1, 2) in planarer Leitungstechnik ausgeführt sind.

5. Schaltbares Viertor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gyromagnetisch wirksamen Ferritscheiben (8, 9, 10, 11) der Zirkulatoren zwischen den Polschuhen (12, 13) eines umpolbaren Elektromagneten liegen.

6. Schaltbares Viertor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gyromagnetisch wirksamen Ferritscheiben (8, 9, 10, 11) der Zirkulatoren zwischen den Polen von Permanentmagneten liegen, die durch elektromagnetische Impulse umpolbar sind.

Zeichnung