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Dokumentenidentifikation DE3802474C2 04.07.1991
Titel Anordnung zum Erzeugen eines homogenen, frequenzunabhängigen magnetischen Wechselfeldes
Anmelder Institut für Rundfunktechnik GmbH, 8000 München, DE
Erfinder Potschkat, Günter, 8000 München, DE
Vertreter Konle, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 28.01.1988
DE-Aktenzeichen 3802474
Offenlegungstag 10.08.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.07.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.07.1991
IPC-Hauptklasse H01F 7/20
IPC-Nebenklasse H01Q 7/00   G01R 29/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine derartige Anordnung ist aus der DE-PS 33 24 639 bekannt.

Die aus der DE-PS 33 24 639 bekannte Anordnung dient zum Erzeugen eines homogenen magnetischen Feldes, welches über den Kurz-, Mittel- und Langwellenbereich frequenzunabhängig ist. Sie weist zwei Ringspulen auf, welche in zwei zueinander parallelen Ebenen liegen und deren Radius gleich dem inneren Abstand beider Ringspulen ist. Die Einspeisung einer hochfrequenten Wechselspannung erfolgt für jede der Ringspulen mittels einer zugeordneten Zuführungsleitung, die - ausgehend von der zugeordneten Ringspule - auf einen gemeinsamen Punkt zulaufen. Die Breite jeder Zuführungsleitung verjüngt sich in dem Maße, wie sich beide Zuführungsleitungen einander annähern. Jede der Zuführungsleitungen weist zwei übereinander unter gegenseitigem Abstand angeordnete Bandleiter auf, wobei das spitze Ende des ersten Bandleiters der einen Zuführungsleitung über einen ohmschen Abschlußwiderstand mit dem spitzen Ende des zweiten Bandleiters der anderen Zuführungsleitung verbunden ist, um auf diese Weise die beiden Ringspulen elektrisch in Serie zu schalten. Die spitzen Enden der jeweils anderen Bandleiter sind über einen Transformator mit einem Wechselspannungsgenerator gekoppelt. Dieser Transformator übersetzt den Innenwiderstand des Generators von beispielsweise 60 Ohm auf den Wellenwiderstand der Zuführungsleitungen von beispielsweise 540 Ohm. Die erläuterte Ausbildung der Zuführungsleitungen bewirkt, daß ihr Wellenwiderstand an jeder Stelle den gleichen Wert wie der Wellenwiderstand beider Ringspulen aufweist, so daß die Gesamtanordnung einer Hochfrequenzleitung entspricht, die mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen ist. Das Prinzip des Feldaufbaues zwischen zwei Leitern einer Doppelleitung erlaubt indessen keinen beliebigen Größenaufbau mit realistisch noch verwendbaren Wellenwiderständen, so daß der Bereich von 540 Ohm relativ festliegt. Dieser unübliche Wellenwiderstand in bezug auf vorhandene Generatoren und Abschlußwiderstände (50 oder 60 Ohm) hat einen starken Einsatz in der Praxis bislang behindert. Schließlich ist die Herstellung der bekannten Anordnung relativ kompliziert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei einfacherer Bauweise vorhandene Generatoren und Abschlußwiderstände ohne Transformation des Wellenwiderstandes verwendbar sind und sich damit beliebig große Anordnungen herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, ein herkömmliches Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von beispielsweise 120 Ohm zur Herstellung der Ringspulen und ihrer Anschlüsse zu verwenden. Dabei dient der Außenmantel des Koaxialkabels zur Erzeugung des magnetischen Feldes. Die Verwendung eines Koaxialkabels sichert einerseits einen konstanten Wellenwiderstand sowohl bei den Anschlüssen als auch bei den Ringspulen und gewährleistet andererseits, daß vorhandene Wechselstromgeneratoren und Abschlußwiderstände von 50 oder 60 Ohm ohne Wellenwiderstandstransformation an die Ringspulen angeschlossen werden können.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, welche eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die beiden Ringspulen 1 und 2 so angeordnet, daß sie auf gleicher Achse unter einem Abstand liegen, welcher gleich dem Ringradius ist. Erfindungsgemäß sind zur Bildung der beiden Ringspulen 1, 2 Koaxialkabel vorgesehen, deren Wellenwiderstand beispielsweise 120 Ohm beträgt. Bekanntlich ist der Wellenwiderstand von Hochfrequenz- Koaxialkabeln reell und damit unabhängig von der Frequenz und der Leitungslänge. Die Ringspulen 1, 2 weisen Anschlüsse 3a, 3b bzw. 4a, 4b auf, welche im Zuge des Koaxialkabelverlaufs der Ringspulen ausgeformt sind und damit dieselben elektrischen Eigenschaften wie die Ringspulen 1, 2 aufweisen. Der Anschluß 3a der Ringspule 1 und der Anschluß 4b der Ringspule 2 sind über ohmsche Verbindungen mit einem Wechselspannungsgenerator 5 verbunden, dessen Innenwiderstand dem halben Wert des Wellenwiderstandes des Koaxialkabels entspricht, also im betrachteten Beispielsfalle 60 Ohm beträgt. Der Anschluß 5a des Generators 5 führt einerseits zum Innenleiter des Anschlusses 3a und andererseits zum Außenleiter des Anschlusses 4b. Dagegen führt der Anschluß 5b des Generators 5 einerseits zum Außenleiter des Anschlusses 3a und andererseits zum Innenleiter des Anschlusses 4b. Die an den entgegengesetzten Enden der Ringspulen 1, 2 vorhandenen Anschlüsse 3b bzw. 4a sind ohmisch mit einem Abschlußwiderstand 6 verbunden, wobei der Abschlußwiderstand 6 denselben Wert wie der Innenwiderstand des Generators bzw. den halben Wert des Wellenwiderstandes des Koaxialkabels aufweist. Der Anschluß 6a des Abschlußwiderstandes 6 ist einerseits mit dem Außenleiter des Anschlusses 3b und andererseits mit dem Innenleiter des Anschlusses 4a verbunden. Dagegen ist der Anschluß 6b des Abschlußwiderstandes 6 einerseits mit dem Innenleiter des Anschlusses 3b und andererseits mit dem Außenleiter des Anschlusses 4a verbunden.

Baulich sind die Ringspulen 1, 2 mit ihren Anschlüssen 3a, 3b bzw. 4a, 4b so vorzustellen, daß ein durchgehendes Koaxialkabel an den Anschlußstellen für den Generator 5 bzw. den Abschlußwiderstand 6 durchtrennt ist, und zwar so, daß die Durchtrennung in der symmetrischen Mitte der Gesamtanordnung vorhanden ist, wodurch zwei gleiche Kabellängen entstehen. Der koaxiale Außenmantel der Kabelanordnung wird zur Erzeugung der magnetischen Strahlung genutzt. In der schon beschriebenen Weise sind Anfang und Ende beider Kabellängenhälften - dort, wo der Generator 5 und der Abschlußwiderstand 6 angeschlossen sind - wechselseitig parallel geschaltet. Hieraus ergeben sich für den Abschirmmantel des Koaxialkabels die Voraussetzungen für den Verlauf richtungsgleicher Ströme, wie durch die Pfeile I1 und I2 angedeutet ist. Diese richtungsgleichen Ströme I1 und I2 führen wiederum zu gleichläufigen magnetischen Feldern sowie zu dem erwünschten Gesamt-Wellenwiderstand von 60 Ohm. Auf diese Weise lassen sich übliche Wechselspannungsgeneratoren und Abschlußwiderstände ohne Wellenwiderstandstransformation zur Magnetfelderzeugung verwenden. Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung in praktisch jeder beliebigen Baugröße mit ganz geringem Aufwand herstellen.

Praktische Versuche haben ergeben, daß sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung homogene Magnetfelder herstellen lassen, welche eine Frequenzunabhängigkeit im Bereich von 0 bis 10 MHz aufweisen.


Anspruch[de]
  1. Anordnung zum Erzeugen eines homogenen, frequenzunabhängigen magnetischen Wechselfeldes, mit zwei auf gleicher Achse liegenden Ringspulen, deren Abstand gleich dem Ringradius ist, welche elektrisch in Serie geschaltet sind, und welche über Zuführungen mit einem Wechselspannungsgenerator und einem reflexionsfreien Abschlußwiderstand verbunden sind, wobei die Zuführungen an jeder Stelle den gleichen Wellenwiderstand wie die beiden Ringspulen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringspulen (1, 2) einschließlich ihrer Zuführungen (3a, 3b; 4a, 4b) jeweils aus einem Koaxialkabel gebildet sind, wobei der Außenmantel der Koaxialkabel zur Erzeugung des magnetischen Feldes dient, daß die Innenleiter der generatorseitigen Zuführungen (3a, 4b) mit dem Außenleiter der jeweils anderen generatorseitigen Zuführung (4b bzw. 3a) verbunden sind, und daß die Innenleiter der abschlußwiderstandsseitigen Zuführungen (3b, 4a) mit dem Außenleiter der jeweils anderen abschlußwiderstandsseitigen Zuführung (4a bzw. 3b) verbunden sind.






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