[发明专利]无源宽带回转器

说明书

本发明涉及用于交流电流信号的回转器。该回转器包括霍尔效应材料、用于将交流电流（I₁；I₄）耦合输入到霍尔效应材料中的装置、用于利用与霍尔效应材料的平面或表面垂直的磁场来渗透霍尔效应材料的装置以及用于将通过电流I₁与由I₁产生的电场垂直地在霍尔效应材料中生成的电流（I₃；I₂）转换成输出电压（U₄；U₁）的装置。根据本发明，针对所述电流（I₁；I₄）到所述霍尔效应材料中的耦合输入和/或针对所述霍尔效应材料中的电流（I₃；I₂）到所述输出电压（U₄；U₁）的转换，在至少一个由正常导电或半导电的材料构成的导体环（1a；2a）和至少一个由所述霍尔效应材料构成的导体环（1；2）之间设置有变压器。认识到，通过取消将霍尔效应材料无效率地电耦合到金属或半导电的导体，在将输入电流（I₁；I₄）转换成输出电压（U₄；U₁）时出现的耗散损耗被最小化。由此该回转器也能够在低温度时用于量子信息处理的高度敏感的实验。

技术领域

本发明涉及用于交流电流信号的回转器。

背景技术

回转器是电气二端口器件，在该二端口器件的情况下输出端处的电压与输入端处的电流成比例，其中当输入端和输出端被交换时电压的符号改变。如果电流是交流电流，则该电流因此根据所述电流在回转器的哪个端口处被提供要么被转换成同相交流电压要么被转换成反相交流电压。作为除了电阻、电容、电感和理想变压器之外的第五线性元件，该回转器是必需的，以便实现仅允许交流电压在一个方向上通过的二端口器件（隔离器）或者允许一个端口处的交流电压仅通过至在固定旋转方向上下一端口的三或多端口器件（循环器）。

为了使输入电流到输出电压的转换取决于通过回转器的电流方向，在微波范围中使用在外部磁场的影响下铁氧体中的法拉第旋转（Faraday-Rotation）。为此必需的是，通过输入电流产生的电磁波在铁氧体中传播。该铁氧体因此必须具有波长的数量级的尺寸并且因此对于射频或音频范围中的频率来说变得不切实际地大。该铁氧体在微波范围之下的频率时也不再有效地工作。此外，每个回转器通过其物理尺寸被规定到或多或少狭窄的频带上。

替代地，回转器也可以被实现为由晶体管和反馈运算放大器构成的有源电路。但是这种电路需要能量供应并且既产生噪声又产生热量。

从US专利文献2,649,574中已知用于更低频率的无源回转器，在该回转器的情况下铁氧体中的法拉第旋转通过平面霍尔效应来代替。电流到霍尔效应材料中的耦合输入以及对霍尔电压的分接通过高的接触电阻被不利地阻碍，这损害回转器的效率。

发明内容

任务以及解决方案

因此本发明的任务是提供以下回转器，所述回转器在1-100MHz数量级的低频率的情况下比根据迄今的现有技术的回转器更有效地工作。

该任务根据本发明通过一种回转器来解决。另外的有利构型从以下描述中得出。

本发明的主题

在本发明的范围中开发了用于交流电流信号的回转器。该回转器包括霍尔效应材料、用于将交流电流（I₁；I₄）耦合输入到霍尔效应材料中的装置、用于利用与霍尔效应材料的平面或表面垂直的磁场来渗透霍尔效应材料的装置以及用于将通过电流I₁与由I₁产生的电场垂直地在霍尔效应材料中生成的电流（I₃；I₂）转换成输出电压（U₄；U₁）的装置。