DE102004013424B4

DE102004013424B4 - Mantelwellensperre

Info

Publication number: DE102004013424B4
Application number: DE102004013424A
Authority: DE
Inventors: Helmut Greim; Jürgen Hagen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE102004013424A1; US20050231300A1; US7164333B2

Abstract

Mantelwellensperre für mindestens ein Hochfrequenzkabel (4, 5) mit einer Kabelachse (6, 7), insbesondere ein Koaxialkabel (4, 5), mit mindestens einem metallischen Grundsteg (9), der parallel zur Kabelachse (6, 7) von einem ersten zu einem zweiten Stegende (12, 13) verläuft, wobei die Stegenden (12, 13) über eine Kondensatoreinheit (11) hochfrequent miteinander gekoppelt sind, so dass der Grundsteg (9) und die Kondensatoreinheit (11) zusammen einen hochfrequent resonanten Schwingkreis bilden,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Grundsteg (9) und die Kondensatoreinheit (11) in einer von zwei Halbschalen (1, 2) angeordnet sind, die derart miteinander verbindbar sind, dass das Hochfrequenzkabel (4, 5) zwischen ihnen geklemmt ist,
– dass die Kondensatoreinheit (11) ein einstellbares Kondensatorelement (17) aufweist, das eine erste und eine zweite Kondensatorfläche (18, 19) aufweist,
– dass die erste Kondensatorfläche (18) mit dem ersten Stegende (12) und die zweite Kondensatorfläche (19) mit dem zweiten Stegende (13) elektrisch leitend verbunden sind,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mantelwellensperre für mindestens ein Hochfrequenzkabel mit einer Kabelachse, insbesondere ein Koaxialkabel, mit mindestens einem metallischen Grundsteg, der parallel zur Kabelachse von einem ersten zu einem zweiten Stegende verläuft, wobei die Stegenden über eine Kondensatoreinheit hochfrequent miteinander gekoppelt sind, so dass der Grundsteg und die Kondensatoreinheit zusammen einen hochfrequent resonanten Schwingkreis bilden.
Derartige Mantelwellensperren sind allgemein bekannt. Sie dienen insbesondere bei Magnetresonanzanlagen zur Dämpfung hochfrequenter Störungen im Außenschirm von Koaxialkabeln, die von Lokalspulen zu einer Auswerteeinrichtung der Magnetresonanzanlage verlaufen.
Im Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, das Kabel spulenartig zu einer Art Wicklung mit mehreren Windungen zu wickeln und die Enden der Wicklung mit einem Kondensator hochfrequent zu verbinden. Weiterhin ist es im Stand der Technik bekannt, einen sogenannten Sperrtopf auf den Außenleiter (= Schirmung) des Koaxialkabels aufzulöten und an seinem Ende über einen Kondensator – z. B. wieder durch eine Lötverbindung – elektrisch mit dem Außenleiter zu verbinden.
Bei beiden Vorgehensweisen ist das Kabel, in dem die Mantelwelle gedämpft werden soll, Bestandteil der Mantelwellensperre. Die Mantelwellensperre kann daher erst nach dem Verbinden mit dem Kabel vervollständigt und abgestimmt werden.
Aus der DE-A-102 11 535 ist eine Mantelwellensperre für ein Hochfrequenzkabel mit einer Kabelachse bekannt, die eine hohlzylindrische Innenstruktur aufweist. Die Innenstruktur ist elektrisch leitend, z. B. metallisch, und verläuft paral lel zur Kabelachse vom einen zum anderen axialen Ende der Mantelwellensperre. Sie umgibt das Hochfrequenzkabel in einem Abschnitt des Hochfrequenzkabels, wobei sie auf dem Hochfrequenzkabel längs verschiebbar ist. Die axialen Enden der Mantelwellensperre sind über eine Kondensatoreinheit hochfrequent miteinander gekoppelt, so dass die Innenstruktur und die Kondensatoreinheit zusammen einen hochfrequent resonanten Schwingkreis bilden.
Aus der DE-C-196 27 027 ist ebenfalls eine Mantelwellensperre für ein Hochfrequenzkabel mit einer Kabelachse bekannt. Die Mantelwellensperre ist induktiv an das Hochfrequenzkabel angekoppelt. Hierzu weist sie einen metallischen Steg auf, der parallel zur Kabelachse vom einen zum anderen axialen Stegende verläuft. Die Stegenden sind über eine Kondensatoreinheit hochfrequent miteinander gekoppelt, so dass die Innenstruktur und die Kondensatoreinheit zusammen einen hochfrequent resonanten Schwingkreis bilden. Auch die Mantelwellensperre der DE-C-196 27 027 ist entlang des Hochfrequenzkabels verschiebbar.
Aus dem DE-U-83 18 583 ist ein zylindrisches Koppelelement bekannt, das einen Anschluss aufweist, der über den Außenschirm eines Koaxialkabels induktiv an den Innenleiter des Koaxialkabels ankoppelbar ist. Das Koppelelement besteht aus zwei Halbschalen, die derart miteinander verbindbar sind, dass das Hochfrequenzkabel zwischen ihnen geklemmt ist. Konstruktionsbedingt ist das Koppelelement auf dem Koaxialkabel unverschieblich angeordnet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf möglichst einfache Art und Weise eine Mantelwellensperre zu schaffen, die schon vor dem Verbinden mit dem Kabel vervollständigbar und abstimmbar ist und darüber hinaus auf einfache Weise mit dem Kabel verbindbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst,

– dass der Grundsteg und die Kondensatoreinheit in einer von zwei Halbschalen angeordnet sind, die derart miteinander verbindbar sind, dass das Hochfrequenzkabel zwischen ihnen geklemmt ist,
– dass die Kondensatoreinheit ein einstellbares Kondensatorelement aufweist, das eine erste und eine zweite Kondensatorfläche aufweist,
– dass die erste Kondensatorfläche mit dem ersten Stegende und die zweite Kondensatorfläche mit dem zweiten Stegende elektrisch leitend verbunden sind,
– dass die erste und die zweite Kondensatorfläche mit einer Vielzahl von ersten und zweiten Gegenflächen kapazitiv gekoppelt sind und
– dass das Einstellen des einstellbaren Kondensatorelements durch elektrisch leitendes Verbinden der ersten Gegenflächen mit den zweiten Gegenflächen bewirkbar ist.

Auf Grund der Anordnung in einer der Halbschalen ist die Mantelwellensperre nämlich in sich vervollständigbar und abstimmbar. Auf Grund der Möglichkeit, das Kabel zwischen den beiden Halbschalen zu klemmen, ist die Mantelwellensperre auf einfache Weise mit dem Kabel verbindbar.
Der Vollständigkeit halber sei ferner erwähnt, dass in der Regel beide Halbschalen identisch ausgebildet sind, also auch in der anderen Halbschale ein Grundsteg mit zwei Stegenden und eine Kondensatoreinheit angeordnet sind, die einen hochfrequent resonanten Schwingkreis bilden. Zwingend ist dies aber nicht erforderlich.
Wenn die Kondensatoreinheit auch ein nicht einstellbares Kondensatorelement aufweist, ist vorab bereits eine Grobabstimmung des Schwingkreises möglich. Dies gilt ganz besonders, wenn das nicht einstellbare Kondensatorelement eine erheblich größere Kapazität aufweist als das einstellbare Kondensatorelement.
Wenn der Grundsteg in seiner Halbschale derart angeordnet ist, dass er zum Hochfrequenzkabel hin offen liegt, so dass er das Hochfrequenzkabel berührt, ist auf eine einfache Weise eine Kontaktbildung zwischen dem Grundsteg und dem Hochfrequenzkabel gewährleistet.
Wenn die Halbschale mit dem Grundsteg mindestens einen parallel neben dem Grundsteg verlaufenden metallischen Zusatzsteg aufweist, der zwei Stegenden aufweist, ist auf einfache Weise in mindestens einem weiteren Hochfrequenzkabel eine Mantelwelle dämpfbar bzw. unterdrückbar.
Wenn die Stegenden des Zusatzstegs über die Kondensatoreinheit hochfrequent miteinander gekoppelt sind, vereinfacht sich der Aufbau der Mantelwellensperre dadurch, dass ein- und dieselbe Kondensatoreinheit beide Stege hochfrequent miteinander koppelt.
Wenn die Halbschalen ein Grundelement aufweisen, das aus Kunststoff besteht und in dem gegebenenfalls die übrigen Elemente der Halbschalen, insbesondere der Grundsteg und die Kondensatoreinheit, gegebenenfalls auch der Zusatzsteg, angeordnet und gehalten sind, ist der konstruktive Aufbau der Mantelwellensperre besonders einfach. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die Grundelemente als Spritzgießteile ausgebildet sind.
Wenn die Grundelemente auf ihren Außenseiten zumindest teilweise elektrisch leitend, insbesondere metallisch, beschichtet sind, ist eine Einkopplung von Störungen über den hochfrequent resonanten Schwingkreis der Mantelwellensperre weitestgehend ausgeschlossen.
Wenn die Halbschalen miteinander verpresst, verrastet und/oder verschraubt sind, ist die Verbindung der Halbschalen miteinander besonders einfach ausgebildet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 zwei Koaxialkabel und eine Mantelwellensperre,
2 die Anordnung von 1 in einer Explosionsdarstellung,
3 eine Halbschale der Mantelwellensperre der 1 und 2 und
4 schematisch eine Seitenansicht der Mantelwellensperre.
Gemäß den 1 bis 4 weist eine Mantelwellensperre zwei Halbschalen 1, 2 auf. Die Halbschalen 1, 2 sind – siehe 4 – beispielsweise miteinander verschraubt. Alternativ oder zusätzlich könnten sie aber auch – siehe wieder 1 – über entsprechende Pressstifte 3 miteinander verpresst sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Halbschalen 1, 2 miteinander verrastet sind. Auch die Verrastung der Halbschalen 1, 2 ist alternativ oder zusätzlich zum Verschrauben und/oder Verpressen der Halbschalen 1, 2 miteinander möglich.
Im verbundenen Zustand klemmen die Halbschalen 1, 2 zwischen sich zwei Koaxialkabel 4, 5, in denen eine Mantelwelle gedämpft werden soll. Die Koaxialkabel 4, 5 weisen dabei selbstverständlich Kabelachsen 6, 7 auf.
Die Halbschalen 1, 2 sind identisch aufgebaut. Ausführungen, die nachfolgend für eine der Halbschalen 1, 2 getroffen werden, gelten daher stets auch für die andere der Halbschalen 1, 2 und umgekehrt.
Die Halbschalen 1, 2 weisen ein Grundelement 8 auf, das aus Kunststoff besteht. Beispielsweise kann das Grundelement 8 als Spritzgießteil 8 ausgebildet sein. In den Grundelementen 8 sind die übrigen Elemente 9 bis 11 der Halbschalen 1, 2 angeordnet und gehalten. Die übrigen Elemente 9 bis 11 umfassen dabei insbesondere einen Grundsteg 9, einen Zusatzsteg 10 und eine Kondensatoreinheit 11.
Die Grundelemente 8 sind auf ihren Außenseiten großflächig elektrisch leitend beschichtet. Insbesondere können sie metallisch beschichtet sein. Auf Grund der großflächigen elektrisch leitenden Beschichtung sind die übrigen Elemente 9 bis 11 der Halbschalen 1, 2 weitgehend von elektromagnetischen Störfeldern, beispielsweise dem Hochfrequenzfeld einer Magnetresonanzanlage, abgeschirmt.
Der metallische Grundsteg 9 verläuft von einem ersten Stegende 12 zu einem zweiten Stegende 13. Der Verlauf des Grundstegs 9 ist dabei parallel zur Kabelachse 6. Der Zusatzsteg 10 verläuft parallel neben dem Grundsteg 9. Er weist ebenfalls ein erstes und ein zweites Stegende 14, 15 auf.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, sind die ersten Stegenden 12, 14 der Stege 9, 10 über die Kondensatoreinheit 11 hochfrequent mit den zweiten Stegenden 13, 15 gekoppelt. Der Grundsteg 9, der Zusatzsteg 10 und die Kondensatoreinheit 11 bilden somit zusammen einen hochfrequent resonanten Schwingkreis, mittels dessen Mantelwellen in den Koaxialkabeln 6, 7 gedämpft bzw. unterdrückt werden. Um eine gute Ankopplung an die Koaxialkabel 4, 5 zu erreichen, sind die Stege 9, 10 dabei in den Halbschalen 1, 2 derart angeordnet, dass sie zu den Koaxialkabeln 4, 5 hin offen liegen. Beim Klemmen der Koaxialkabel 4, 5 zwischen den Halbschalen 1, 2 berühren die Stege 9, 10 daher die Koaxialkabel 4, 5.
Wie insbesondere aus 2 und 4 ersichtlich ist, weist die Kondensatoreinheit 11 ein nicht einstellbares Kondensatorelement 16 und ein einstellbares Kondensatorelement 17 auf.
Das einstellbare Kondensatorelement 17 weist – siehe 2 – eine erste und eine zweite Kondensatorfläche 18, 19 auf. Die erste Kondensatorfläche 18 ist mit den ersten Stegenden 12, 14 der Stege 9, 10 elektrisch leitend verbunden. Die zweite Kondensatorfläche 19 ist mit den zweiten Stegenden 13, 15 der Stege 9, 10 elektrisch leitend verbunden. Die erste Kondensatorfläche 18 ist – siehe 1 und 2 – mit einer Vielzahl von ersten Gegenflächen 20 kapazitiv gekoppelt. Ebenso ist die zweite Kondensatorfläche 19 mit einer Vielzahl von zweiten Gegenflächen 21 kapazitiv gekoppelt. Eine Kapazität C1 des einstellbaren Koppelelements 17 ist somit abhängig davon, welche der ersten Gegenflächen 20 direkt oder, wie in den 1 und 2 dargestellt, über eine Koppelfläche 22 mit den zweiten Gegenflächen 21 elektrisch leitend verbunden werden. Das Verbinden erfolgt dabei vorzugsweise über Lötverbindungen. Die mit der Koppelfläche 22 elektrisch verbundenen zweiten Gegenflächen 21 weisen dabei insgesamt die gleiche wirksame Fläche auf wie die mit der Koppelfläche 22 verbundenen ersten Gegenflächen 20.
Durch die obenstehend beschriebene Vorgehensweise ist somit die Kapazität C1 des einstellbaren Kondensatorelements 17 zwischen (praktisch) Null und einem Maximalwert C2 einstellbar. Auch dieser Maximalwert ist aber noch erheblich kleiner als eine Kapazität C3 des nicht einstellbaren Kondensatorelements 16.
Die erfindungsgemäße Mantelwellensperre ist somit vorab montierbar und abstimmbar. Hinterher muss sie lediglich noch mit einem der Koaxialkabel 4, 5 bzw. mit beiden Koaxialkabeln 4, 5 verbunden werden. Ein nachträgliches Abstimmen ist nicht mehr erforderlich.

Claims

Mantelwellensperre für mindestens ein Hochfrequenzkabel (4, 5) mit einer Kabelachse (6, 7), insbesondere ein Koaxialkabel (4, 5), mit mindestens einem metallischen Grundsteg (9), der parallel zur Kabelachse (6, 7) von einem ersten zu einem zweiten Stegende (12, 13) verläuft, wobei die Stegenden (12, 13) über eine Kondensatoreinheit (11) hochfrequent miteinander gekoppelt sind, so dass der Grundsteg (9) und die Kondensatoreinheit (11) zusammen einen hochfrequent resonanten Schwingkreis bilden, dadurch gekennzeichnet, – dass der Grundsteg (9) und die Kondensatoreinheit (11) in einer von zwei Halbschalen (1, 2) angeordnet sind, die derart miteinander verbindbar sind, dass das Hochfrequenzkabel (4, 5) zwischen ihnen geklemmt ist, – dass die Kondensatoreinheit (11) ein einstellbares Kondensatorelement (17) aufweist, das eine erste und eine zweite Kondensatorfläche (18, 19) aufweist, – dass die erste Kondensatorfläche (18) mit dem ersten Stegende (12) und die zweite Kondensatorfläche (19) mit dem zweiten Stegende (13) elektrisch leitend verbunden sind, – dass die erste und die zweite Kondensatorfläche (18, 19) mit einer Vielzahl von ersten und zweiten Gegenflächen (20, 21) kapazitiv gekoppelt sind und – dass das Einstellen des einstellbaren Kondensatorelements (17) durch elektrisch leitendes Verbinden der ersten Gegenflächen (20) mit den zweiten Gegenflächen (21) bewirkbar ist.
Mantelwellensperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoreinheit (11) ein nicht einstellbares Kondensatorelement (16) aufweist.
Mantelwellensperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht einstellbare Kondensatorelement (16) eine erheblich größere Kapazität (C3) aufweist als das einstellbare Kondensatorelement (17).
Mantelwellensperre nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundsteg (9) in seiner Halbschale (1, 2) derart angeordnet ist, dass er zum Hochfrequenzkabel (4, 5) hin offen liegt, so dass er das Hochfrequenzkabel (4, 5) berührt.
Mantelwellensperre nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschale (1, 2) mit dem Grundsteg (9) mindestens einen parallel neben dem Grundsteg (9) verlaufenden metallischen Zusatzsteg (10) aufweist, der zwei Stegenden (14, 15) aufweist.
Mantelwellensperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegenden (14, 15) des Zusatzstegs (10) über die Kondensatoreinheit (11) hochfrequent miteinander gekoppelt sind.
Mantelwellensperre nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (1, 2) ein Grundelement (8) aufweisen, das aus Kunststoff besteht und in dem gegebenenfalls die übrigen Elemente (9 bis 11) der Halbschalen (1, 2), insbesondere der Grundsteg (9) und die Kondensatoreinheit (11), gegebenenfalls auch der Zusatzsteg (10), angeordnet und gehalten sind.
Mantelwellensperre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundelemente (8) als Spritzgießteile (8) ausgebildet sind.
Mantelwellensperre nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundelemente (8) auf ihren Außenseiten zumindest teilweise elektrisch leitend, insbesondere metallisch, beschichtet sind.
Mantelwellensperre nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (1, 2) miteinander verpresst, verrastet und/oder verschraubt sind.