DE1287169B - Magnetische Antenne - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine magnetische Antenne, die äußere Koppelwicklung wird mindestens teilweise insbesondere für Frequenzen von mehr als 10 MHz, 'V"! die magnetische Antenne außer Betrieb gesetzt. Diese mit einem zylindrischen Körper aus ferromagneti- bekannte magnetische Antenne muß mit einem kapaschem Werkstoff, dessen Verhältnis von Länge zu zitiven Schirm zur Vermeidung kapazitiver Störung Durchmesser größer als Fünf ist, und zwei einander 5 umgeben werden. Die schweizerische Patentschrift und den Körper umschließenden, miteinander über zeigt eine magnetische Antenne, bestehend aus einem den magnetischen Fluß des Körpers verketteten zylindrischen Körper aus ferromagnetischem Werkinduktiven Wicklungen, von denen die eine über eine stoff und einer auf den zylindrischen Körper aufge-Abstimmkapazität zu einem auf die Betriebswellen- brachten ersten Wicklung aus elektrisch gut leitenlänge der Antenne abgestimmten Schwingungskreis io dem Werkstoff, die über eine Kapazität zu einem auf geschlossen und die andere eine Anschlußwicklung die Betriebswellenlänge abgestimmten Resonanzkreis ist. ,' geschlossen ist, und eine innerhalb der Hülse ange-

Es sind bereits magnetische Antennen bekannt, brachten zweiten Wicklung, die mit mindestens einem die einen zylindrischen Körper aus ferromagnetischem Teil des die Hülse durchsetzenden magnetischen Werkstoff, z.B. Ferrit, aufweisen, dessen Schlank- 15 Kraftflusses verkettet ist. Von einer derartigen beheitsfaktor, d. h. dessen Verhältnis zwischen Länge kannten Antenne geht die Erfindung aus. und Durchmesser, größer als Fünf ist und der mit Sie bezieht sich ebenfalls auf eine Antenne zum

einer Anschlußwickfung' versehen ist, durch welche Empfang frequenzmodulierter Rundfunkwellen, insdie Antenne mit einem Funkgerät über Zuführungs- besondere im UKW-Bereich. Diese frequenzmoduleitungen verbunden werden kann. »o lierten Wellen sind horizontal polarisiert und die

Bekanntlich sind magnetische Antennen gegen- Verwendung einer magnetischen Antenne mit vertiüber elektrischen Dipolen in geringerem Maße emp- kaier Achse bzw. Lage hat dabei den Vorteil, daß findlich auf Störungen, vor allen Dingen sind sie sie aus jeder Richtung empfangen kann und in der nicht handempfindlich. Derartige Antennen werden horizontalen Ebene keine Richtwirkung aufweist, im allgemeinen im Inneren eines Funkgerätes, also 25 Magnetische Antennen kleiner Bemessung haben eines Sende-oder Empfanggerätes, angeordnet. aber andererseits einen sehr geringen Strahlungs-

Die bisher bekannten kleinen magnetischen An- widerstand, so daß bei der Anpassung der Antenne tennen, sogenannte Ferritantennen, sind meistens . auf. den Empfängereingang Schwierigkeiten entnur für den Empfang von Rundfunksendungen im, . .stehen können, sofern keine Möglichkeit besteht, die Lang- oder Mittelwellenbereich geeignet. So zeigt die 30 Antenne auf den Empfängeremgang anzupassen. Da deutsche Auslegeschrift 1046 697 eine derartige das magnetische Feld im ferromagnetischen Werkstabförmige Ferritantenne, bezeichnet als Rahmen- stoff eines Ferritstabes sehr stark konzentriert wird, antenne mit stabförmigem Kern, bestehend aus ein und zwar insbesondere bei kleinen oder sehr kleinen oder mehreren Ferritstäben, Ferritstangen oder ganz Abmessungen, wird eine sehr feste Kopplung zwiallgemein Ferritkörpern unterschiedlicher Quer- 35 sehen der Antenne und dem Feld erreicht. Obenschnittabmessungen. Aus dieser deutschen Auslege- genannter Stand der Technik zeigt die Abschirmung schrift ist auch eine Ferritstabantenne bekannt, die der magnetischen Antennen gegen elektrische Felder, aus mehreren in axialer Richtung hintereinander die zu Störungen führen.können. Dabei muß.darauf angeordneten Teilstäben bzw. -stangen besteht. geachtet werden, daß das magnetische Feld in den

Aus den Unterlagen des deutschen Gebrauchs- 40 ferromagnetisebenr Werkstoff'. eintreten kann,. um in musters 1713 820 ist eine Ferritstabantenne bekannt, der Antennenspule die Nutzspannung bzw. die Empbe^:der der Ferritstab;!teilweise durch eine metallene. Ifangsspannung zu induzieren. Hülse abgeschirmt ist. Diese metallene Hülse ist in Die magnetischen Antennen weisen den Nachteil

ihrer Längsrichtung geschlitzt, um eine Wirbelstrom- auf, daß es sehr schwierig ist, sie verlustarm aufzubilduijg zu vermeiden,. Auf dem Ferritstab ist die 45 bauen und verlustarnian den Empfängereingang Antennenspule unmittelbar befestigt und mit ihren anzupassen. Letzteres hängt mit dem niedrigen Anschlüssen mit der Durchführung für ein koaxiales Strahlungswiderstand zusammen, den eine kleine Kabel verbunden. Die Kapazität dieses Kabels geht Antenne wegen ihrer schwachen Verkettung mit dem mit in die Abstimmung ein. ....... . _ äußeren Strahlungsfeld hat. Da der Wirkungsgrad

Aus der schweizerischen Patentschrift 306524 ist 50'von dem Verhältnis von Verhistwiderstand der Anschließlich eine Ferritstabantenne für den Empfang tenne (Spulenverluste und Eisenverluste) und dem von Rundfunk- und Fernsehsendungen bekannt, Strahlungswiderstand abhängt, ist es daher schwer, bestehend aus zwei einander und den ferromagneti- . einen guten Wirkungsgrad, zu erreichen. Außerdem sehen Stab umschließenden und damit miteinander führt der geringe Strahlungswiderstand, der gleichüber den magnetischen:FIuß des Körpers.verketteten':s5.'bedeutend. ist.-mit feiner schwachen Dämpfung, zu induktiven Wicklungen. Die eine dieser Wicklungen, störend kleinen. Bandbreiten und zu großen Resound zwar die innere Wicklung, ist über einen von der nanzwiderständen, die sich schlecht einem Empf än-Antenne getrennten Abstimmkondensator zu einem gereingang anpassen lassen.. Diese Nachteile und auf die Betriebswellenlänge der Antenne abgestimm- Mängel sollen durch die Erfindung vermieden werten Schwingungskreis geschlossen, der in üblicher 60 den, und zwar unter Beibehaltung der Vorteile einer Weise mit seiner vollen Spannung an den Eingang magnetischen Antenne.

einer Verstärkerröhre angeschlossen ist. Über eine Dies wird für die eingangs genannte magnetische

gegebenenfalls verschiebbare äußere Wicklung ist es Antenne dadurch erreicht, daß die Schwingungsmöglich, die magnetische Antenne an eine weitere kreiswicklung aus einer Windung in Form einer den Antenne, z. B. an eine Außenantenne, veränderbar 65 Körper mantelartig umschließenden Hülse aus elekanzukoppeln, um in der Hauptsache die Energie der trisch leitendem Werkstoff besteht, innerhalb deren Außenantenne empfangen zu können. Durch die ver- die Anschlußwicklung angeordnet ist und die mit änderbare Ankopplung an die Außenantenne über einem durchgehenden Längsspalt versehen ist, der

durch die gleichmäßig über seine Länge verteilte Abstimmkapazität belastet ist, die durch unmittelbar an der Hülse angeordnete Kondensatoren oder durch die Ränder des Längsspaltes selbst gebildet ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Höhe der Hülse das 0,65- bis 0,9fache der Länge des zylindrischen Körpers betragen. Auch kann durch weitere Ausgestaltung der Erfindung der zylindrische Körper mit einem Querspalt versehen sein, in dem die Anschlußwicklung angeordnet ist.

Die Anschlußwicklung kann aus einer einzigen Windung bestehen, die eine kleinere Fläche als den Querschnitt des zylindrischen Körpers umfaßt. Auch ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung möglich, an die Anschlußwicklung eine koaxiale Speiseleitung anzuschließen, deren Außenleiter mit einer Stelle auf halber Höhe der Hülse diametral gegenüber dem Längsspalt verbunden ist und deren verlängerter, an seinem Ende mit der Hülse verbundener Innenleiter innerhalb der Hülse die Anschlußwicklung bildet. Die mit der Anschlußwicklung verbundene Speiseleitung kann axial durch den zylindrischen Körper herausgeführt sein.

Bei der Erfindung ist im Gegensatz zu dem genannten Stand der Technik die Schwingkreiswicklung außen angeordnet und schirmt die innen angebrachte Koppel wicklung ab, ohne daß eine zusätzliche elektrische Abschirmung notwendig ist. Die Abschirmwirkung wird dadurch erreicht, daß die direkt am Spalt der äußeren hülsenförmigen Wicklung angeordnete Kapazität verhindert, daß Energie aus einem äußeren elektrischen Störfeld in das Innere der Wicklung eindringen kann, so daß eine äußerst störungsarme Antenne erzielt wird, die nur auf das äußere magnetische Nutzfeld anspricht. Da die Kapazität des Schwingungskreises direkt an der Antenne angeordnet ist, kann die Antenne als in sich abgestimmt bezeichnet werden. Diese Anbringung der Kapazität als eines integrierenden Bestandteiles der Antenne ist besonders bei kurzen Wellenlängen sehr vorteilhaft, da Verbindungsleitungen vermieden werden, die gegebenenfalls abgeschirmt werden müssen, um nicht ~ durch kapazitive Störungen beeinflußt zu werden. Dadurch und durch die weiter oben noch angegebenen Maßnahmen wird auch erreicht, daß die Antenne leicht an einen Empfängereingang bzw. Senderausgang angepaßt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine magnetische Antenne, bestehend aus einem Ferritstab und einer diesen umgebenden Hülse,

F i g. 2 eine stirnseitige Ansicht der Antenne nach Fig.l,

F i g. 3 eine weitere Ausführung der magnetischen Antenne nach F i g. 1 mit quergeschlitzter Hülse, F i g. 4 einen Querschnitt entlang AB nach F i g. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt einer besonderen Ausführung der magnetischen Antenne.

Die magnetische Antenne nach F i g. 1 besteht aus einem zylindrischen länglichen Körper 1 aus ferromagnetischem Werkstoff, z. B. Ferrit. Auf dem Körper 1 ist eine schematisch dargestellte Anschlußwicklung 2 angeordnet, die über Zuführungsleitungen 3 mit der Eingangsstufe eines Funkgerätes verbunden ist. Der Körper 1 ist von einer Hülse 4 aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, z. B. Kupfer, umgeben. Die Hülse 4 weist einen Längsspalt 5 auf und ist etwas kürzer als der Körper 1. Die einander gegenüberliegenden Seiten der Hülse 4 am Längst spalt 5 sind kapazitiv miteinander durch eine über die Länge gleichmäßig verteilte Abstimmkapazität gekoppelt, die, wie in F i g. 1 dargestellt, beispielsweise aus in gleichen Abständen zueinander angeordneten Kondensatoren 6 bestehen kann. Die Abstimmkapazität ist derart eingestellt, daß gemeinsam mit der Induktivität der Hülse 4 bei einer mittleren Betriebswellenlänge der Antenne Resonanz auftritt, z. B. bei 95 MHz zum Empfang frequenzmodulierter Rundfunksender. Der Schlankheitsfaktor des Körpers 1 darf nicht zu klein sein, er ist größer als Fünf, z. B. Acht. Die günstigsten Empfangsergebnisse wurden bei einer Länge der Hülse 4 erzielt, die das 0,65-bis 0,9fache der Länge des Körpers 1 war. Bei längeren Hülsen 5 sinkt die Empfindlichkeit der Antenne schnell, weil der Körperl von der Hülse4 abgeschirmt wird.

Die Anbringung der in Resonanz befindlichen Hülse 4 erhöht die Antennenempfindlichkeit bei im übrigen gleichen Abmessungen stark. Unter Verwendung eines Ferrits mit einer Permeabilität von etwa 16 und einem Verlustfaktor tg<5 = ±0,006 für den Körper 1, und bei einer Wellenlänge von 3 m betrug die Antennenempfindiichkeit mit der Hülse 4 etwa das Fünffache (7db) der einer magnetischen Antenne mit dem gleichen Körper 1, aber ohne Hülse 4. In beiden Fällen war, wie zu erwarten, die Bandbreite dieselbe, d. h. etwa 1 MHz, weil die Bandbreite im wesentlichen lediglich durch die magnetischen Verluste bedingt wird. In beiden Fällen war die Ankopplung derart, daß die Fußpunktimpedanz 240 Ω betrug.

Die günstige Wirkung der Antenne nach der Erfindung läßt sich unter anderem dadurch erklären, daß die elektrisch leitende Hülse 4 ein seitliches Heraustreten magnetischer Kraftlinien verhindert, so daß die Länge der meisten Kraftlinien größer ist als ohne Hülse 4.

Durch die Hülse 4 ist die Ankopplung so stark, daß bereits bei Verwendung einer einzigen Ankoppelwindung rings um den ganzen Körperl eine Antennenimpedanz erzielt wird, die den in der Praxis erwünschten Wert übersteigt. Normalerweise werden symmetrische Speiseleitungen mit einer Impedanz von 300 oder 240 Ω oder koaxiale Speiseleitungen mit einer Impedanz von 75 oder 60 Ω verwendet.

Um den gewünschten Wert der Antennenimpedanz einstellen zu können, darf die Anschlußwicklung 2 daher nur einen Teil des in der Hülse 4 vorhandenen magnetischen Gesamtflusses umfassen. Dies läßt sich z. B. durch einen Sägeschnitt quer zum Körper 1 erreichen, in dem dann die Anschlußwicklung 2 untergebracht werden kann.

Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 3 dargestellt. Hier besteht der Körper 1 aus zwei Einzelteilen 7 und 8, die durch einen Querspalt 9 voneinander getrennt sind, in dem die Anschlußwicklung 2 untergebracht werden kann. Diese Bauart hat den Vorteil, daß die Antennenabstimmung innerhalb gewisser Grenzen durch eine axiale Verschiebung der Teile 7 und 8 gegeneinander verändert werden kann.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind die Zuführungsleitungen 3 einer symmetrischen Übertragungsleitung an der Innenwand der Hülse 4 angeschlossen. Der schraffierte Teil deutet den von der

Anschlußwicklung 2 umfaßten Fluß an. Wird dieser schraffierte Teil vergrößert oder verkleinert, wird auch die Antennenimpedanz entsprechend geändert.

Fig. 4 zeigt außerdem, daß der Längsspalt 5 durch abgebogene, einander gegenüberstehende Teile der Hülse 4 gebildet ist.

Ein besonderer Vorteil der Antenne nach der Erfindung liegt in der Möglichkeit, eine unsymmetrische Zuführungsleitung zu verwenden. Bei der Anordnung nach F i g. 5 ist der Außenmantel 10 einer koaxialen Zuführungsleitung mit der Hülse 4 an einem Punkt verbunden, der diametral gegenüber dem Längsspalt 5 liegt. Der Innenleiter 11 ist an der Innenwandung der Hülse 4 befestigt.

Der Längsspalt 5 kann gegebenenfalls auch aus überlappenden Teilen 12 und 13 der Hülse 4 gebildet sein.

Die Zuführungsleitungen 3 der Anschlußwicklung 2 lassen sich nicht nur seitlich aus der Hülse 4 herausführen, sondern auch durch eine axiale Boh- so rung im Körper 1.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Magnetische Antenne, insbesondere für Frequenzen von mehr als 10 MHz, mit einem zylindrischen Körper aus ferromagnetischem Werkstoff, dessen Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer als Fünf ist, und zwei einander und den Körper umschließenden, miteinander über den magnetischen Fluß des Körpers verketteten induktiven Wicklungen, von denen die eine über eine Abstimmkapazität zu einem auf die Betriebswellenlänge der Antenne abgestimmten Schwingungskreis geschlossen und die andere eine Anschlußwicklung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungskreiswicklung aus einer Windung in Form einer den Körper (1) mantelartig umschließenden Hülse (4) aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht, innerhalb deren die Anschlußwicklung (2) angeordnet ist und die mit einem durchgehenden Längsspalt (5) versehen ist, der durch die gleichmäßig . über seine Länge verteilte Abstimmkapazität (6, 12, 13) belastet ist, die durch unmittelbar an der Hülse (4) angeordnete Kondensatoren (6) oder durch die Ränder (12, 13) des Längsspaltes (5) selbst gebildet ist.

2. Magnetische Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Hülse (4) das 0,65- bis 0,9fache der Länge des zylindrischen Körpers (1) beträgt.

3. Magnetische Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (1) mit einem Querspalt (9) versehen ist, in dem die Anschlußwicklung (2) angeordnet ist.

4. Magnetische Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußwicklung (2) aus einer einzigen Windung besteht, die eine kleinere Fläche als den Querschnitt des zylindrischen Körpers (1) umfaßt.

5. Magnetische Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anschlußwicklung eine koaxiale Speiseleitung (10,11) angeschlossen ist, deren Außenleiter (10) mit einer Stelle auf halber Höhe der Hülse (4) diametral gegenüber dem Längsspalt (5) verbunden ist und deren verlängerter, an seinem Ende mit der Hülse (4) verbundener Innenleiter (11) innerhalb der Hülse (4) die Anschlußwicklung bildet.

6. Magnetische Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Anschlußwicklung verbundene Speiseleitung axial durch den zylindrischen Körper herausgeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen