[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verzweigungszirkulator für große Hochfrequenzleistungen
mit einem gekühlten Ferrit, der in der Wellenleiterverzweigungszone angeordnet und
dort einem statischen Magnetfeld ausgesetzt ist.
[0002] Ein derartiger Hochleistungszirkulator ist aus den Druckschriften IEEE Transactions
on Microwave Theory and Techniques, 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 heir beschriebenen Zirkulatoren besteht die Ferritstruktur aus mehreren durch
Luftspalte voneinander getrennten, senkrecht zum statischen Magnetfeld angeordneten
Ferritscheiben, welche auf von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Metallträgern angebracht
sind.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zirkulator der eingangs genannten
Art anzugeben, der für einen Betrieb mit sehr großer Hochfrequenzleistung geeignet
ist.
[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
[0005] Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
[0006] 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.
[0007] An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend
die Erfindung näher erläutert.
[0008] 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 Zirkulatorverzweigungszone
bildenden Joch 6, welches einerseits auf dem Polschuh 3 und andererseits auf dem Permanentmagneten
5 aufliegt.
[0009] In die Hohlleiterverzweigungszone ist ein an den Innenseiten der Hohlleiterwände
abgedichteter dielektrischer Behälter 7 eingesetzt, der mit einer Suspension 8 aus
Ferritpartikeln un Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Die in der Kühlflüssigkeit aufgeschwemmten
Ferritpartikel bilden insgesamt eine äußerst große Kühlfläche, welche die Ableitung
der im Ferritmaterial entstehenden Wärme begünstigt.
[0010] 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 zirkulieren 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 Zirkulator große Wärmemengen aus dem
in der Verzweigungszone vorhandenen Ferritmaterial abgehührt werden.
[0011] Die Durchtrittslöcher 10 und 11 in den Hohlleiterwänden 1 und 2 sind so dimensioniert,
daß sie für das Hochfrequenzfeld im Zirkulator undurchlässig sind.
[0012] 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
Winderstand des Magnetkreises. Als Folge davon braucht auch nur einen kleinere Magnetfeldstärke
aufgebr acht zu werden, weshalb ein weniger aufwendiges Magnetsystem
benötigt wird. Die Verringerung des magnetischen Widerstandes zwischen dem Magnetsystem
und den Ferritpartikeln hat außerdem den Vorteil, dab die Magnetisierung der Ferritpartikel
soweit erhöht werden kann, daß der Zirkulator oberhalb ener Frequenz von etwa 2 GHz
("above resonance") betrieben werden kann, Dann treten nämlich in den Ferritpartikeln
kaum noch Spinwellenverluste auf, welche nichtlineare Effekte hervorrufen könnten.
1. Verzweigungszirkulator für große Hochfrequenzleistungen mit einem gekühlten Ferrit,
der in der Wellenleiterverzweigungszone 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 gekennzeichnet, daß in der Verzweigungszone des Zirkulators ein dielektrischer Behälter (7) zur
Aufnahme der mit Ferritpartikeln versetzten Kühflüssigkeit angeordnet ist.
3. Verzweigungszirkulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ferritpartikeln versetzte Kühlflüssigkeit durch die Verzweigungszone
zirkuliert.
