SWITCHABLE FOURPORT NETWORK

Abstract: 1. Switchable four-port network composed of two axially superposed Y circulators with two circulator arms being connected to one another and the superposed gyromagnetically active ferrite discs of the two circulators being jointly exposed to a direct magnetic field, characterized in that the circulators (1, 2) are rotated against one another about their axis 50 and/or the circulator arms are angled in such a manner that two arms of each circulator end at ports (a, c, or b, d, respectively) which are oriented in opposite directions ; the ports (a, c) of the one circulator are oriented in 90 rotation with respect to the ports (b, d) of the other circulator and the polarity of the direct magnetic field is reversible.

Description: Schaltbares Viertor 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. 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. 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. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein schaltbares Viertor der eingangs genannten Art zu schaffen, das zwei sich im Winkel von 900 kreuzende Signalwege aufweist, wobei je nach Schaltzustand ein in einen Signalweg eingespeistes Signal diesen Signalweg vollständig durchläuft oder in den kreuzenden Signalweg umgelenkt wird. 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 900 verdreht ausgerichtet sind und dass das magnetische Gleichfeld umpolbar ist. Zweckmässige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Das erfindungsgemässe Viertor besitzt den Vorteil, dass es sehr platzsparend aufgebaut ist. 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 900 bzw. 1800 gegeneinander verdrehte Richtungen weisen. Mit einem derartigen Viertor lässt sich mit geringem Aufwand z. B. eine Schaltmatrix realisieren. 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 Vier tors und Fig. 4 eine mit Viertoren realisierte Schaltmatrix. 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 1200 räumlich versetzten Armen der Zirkulatoren in symmetrischer Streifenleitertechnik ausgeführt. genauso ist eine Realisierung in Hohileiter- oder Koaxialleitungztechnik möglich. Je zwei der drei Arme der beiden Zirkulatoren sind seitlich aus dem Gehäuse 3 über koaxiale Anschlüsse herausg#führt. 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. 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. 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. 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. Zusätzlich sind die beiden Zirkulatoren um ihre gemeinsame Achse verdreht, so dass die Tore a, c des einen Zirkulators in Richtungen weisen, die um 900 gegenüber den Richtungen versetzt sind, in welche die Tore b, d des anderen Zirkulat#rs 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. 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 900 kreuzende Signalwege, in dem anderen Fall (vgl. Fig. 3 b) werden die jeweils in einen Signalweg eingespeisten Signale in den diesen kreuzenden Signalweg umgelenkt. Das oben beschriebene Viertor mit seinen in vier verschiedene um 1800 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. Wegen der in vier verschiedene um 900 bzw. 1800 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. Bei der Schaltmatrix in Fig. 4 sind zur Veranschaulichung z. B. zwei mögliche Signalwege (durchgezogene Linie, strichlinierte Linie) eingezeichnet. Ein am Tor c 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 Tor d16.

Claims: Patentansprüche 1. Schaltbares Viertor, bestehend aus zwei axial übereinan der angeordneten Y-Zirkulatoren, wobei zwei Arme der Zir kulatoren miteinander verbunden sind und die übereinander liegenden gyromagnetisch wirksamen Ferritscheiben der bei den Zirkulatoren gemeinsam einem magnetischen Gleichfeld ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkula toren (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 900 verdreht aus gerichtet sind und dass das magnetische Gleichfeld umpol bar ist. 2. Schaltbares Viertor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulatoren (1, 2,) in Hohlleitertechnik ausge führt 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 Permanentmag neten liegen, die durch elektromagnetische Impulse umpolbar sind.

Inventors: FRIEDRICHS, HEINZ DIETER, DR. ING., HEER, ROLAND, DIPL.-ING., HIRSCH, GERHARD
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1983
Main classification: H01P1
IPC codes: H01P1