DE3324639A1 - Arrangement for producing a homogeneous magnetic alternating field - Google Patents

Arrangement for producing a homogeneous magnetic alternating field

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Abstract

In order to produce a homogeneous magnetic alternating field which has a broadband nature over a plurality of frequency decades, a construction of the input supply leads for a Helmholtz coil is proposed between the two annular coils of the Helmholtz coil and an AC voltage generator, such that the input supply leads have the same characteristic impedance as that of the annular coils at every point.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist aus der Literaturstelle "dtv-Lexikon der Physik in 10 Bänden", Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co.KG, München, 1970, Seite 92 unter der Bezeichnung "Helmholtz-Spule bekannt.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1. Such an arrangement is from the reference "dtv-Lexikon of physics in 10 volumes ", Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co.KG, Munich, 1970, page 92 known as "Helmholtz coil.

Die bekannte Helmholtz-Spule dient zum Erzeugen eines praktisch homogenen Feldes und besteht aus zwei auf gleicher Achse liegenden Ringspulen, deren Abstand gleich dem Ringradius ist und welche elektrisch in Serie geschaltet sind. Das homogene Feld ist indessen freouenzabhängig, so daß sich die bekannte Helmholtz-Spule nicht zur breitbandigen Messung eignet.The well-known Helmholtz coil is used to produce a practically homogeneous Field and consists of two toroidal coils lying on the same axis, the distance between them is equal to the ring radius and which are electrically connected in series. The homogeneous However, the field is frequency-dependent, so that the well-known Helmholtz coil is not suitable for broadband measurement.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche über mehrere Frequenzdekaden, beispielsweise Kurz-, Mittel- und Langwelle, breitbandig ist.In contrast, the object of the invention is to provide an arrangement to create the type mentioned, which over several frequency decades, for example Short, medium and long wave, broadband.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Anordnung nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the arrangement according to Claim 1 results from the subclaims.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Erzeugen eines homogenen magnetischen Wechselfeldes, und Fig. 2 eine Abwicklung der Anordnung gemäß Fig. 1.It shows: Fig. 1 is a perspective view of a Embodiment of the arrangement according to the invention for producing a homogeneous magnetic Alternating field, and FIG. 2 shows a development of the arrangement according to FIG. 1.

Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Anordnung dient zum Erzeugen eines homogenen magnetischen Feldes, welches über den Kurz-, Mittel- und Langwellenbereich frequenzunabhägig ist. Die dargestellte Anordnung weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik zwei Ringspulen 1 und 2 auf, welche in zwei zueinander parallelen Ebenen liegen und deren Radius A gleich dem inneren Abstand beider Ringspulen 1 und 2 ist. Die Einspeising einer hochfrequenten Wechselspannung erfolgt für jede der Spulen 1 und 2 mittels einer zugeordneten Zuführungsleitung 3 bzw. 4, die - ausgehend von der zugeordneten Ringspule 1 bzw. 2 - auf einen gemeinsamen Punkt zulaufen. Die Breite jeder Zuführungsleitung 3, 4 verjüngt sich in dem Maße, wie sich beide Zuführungsleitungen 3 und 4 einander annähern. Bezeichnet man den Abstand zwischen den beiden Zuführungsleitungen 3 und 4 an einer beliebigen Stelle mit B und die an derselben Stelle vorhandene Leitungsbreite mit b, so gilt B/b = A/a = const, wobei mit a die Leiterbreite in der Ringspule 1, 2 und mit A der innere Abstand zwischen beiden Ringspulen 1 und 2 bezeichnet ist (vgl. Fig. 2).The arrangement shown in perspective in Fig. 1 is used for generating a homogeneous magnetic field, which over the short, medium and long wave range is frequency independent. The arrangement shown has in accordance with the State of the art two ring coils 1 and 2, which in two parallel to each other Lay planes and their radius A is equal to the inner distance between the two toroidal coils 1 and 2 is. A high-frequency alternating voltage is fed in for each of the coils 1 and 2 by means of an associated supply line 3 or 4, which - starting from the assigned ring coil 1 or 2 - to a common point run towards. The width of each feed line 3, 4 tapers as both supply lines 3 and 4 approach one another. One denotes the distance between the two supply lines 3 and 4 at any point with B and the line width at the same point with b, then B / b = A / a = const, where a is the conductor width in the ring coil 1, 2 and A is the inner distance is designated between the two ring coils 1 and 2 (see. Fig. 2).

Jede der Zuführungsleitungen 3 und 4 weist zwei übereinander unter gegenseitigem Abstand angeordnete Bandleiter 3a, 3b bzw. 4a, 4b auf, wobei das spitze Ende des ersten Bandleiters 3a der einen Zuführungsleitung 3 über einen ohmschen Abschlußwiderstand Z1 mit dem spitzen Ende des zweiten Bandleiters 4b der anderen Zuführungsleitung 4 verbunden ist, um auf diese Weise die beiden Ringspulen 1 und 2 elektrisch in Serie zu schalten. Die spitzen Enden der jeweils anderen Bandleiter 4a und 3b sind über einen Transformator Tr mit dem Wechselspannungsgenerator G gekoppelt (Fig. 1). Der Transformator übersetzt den Innenwiderstand des Generators von beispielsweise 60 Ohm auf den Wellenwiderstand der Zuführungsleitungen 3 und 4 von beispielsweise 540 Ohm. Im betrachteten Beispielsfalle hat daher der Transformator Tr ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 9.Each of the supply lines 3 and 4 has two one above the other mutually spaced strip conductors 3a, 3b or 4a, 4b, the pointed end of the first strip conductor 3a of the one feed line 3 over an ohmic terminating resistor Z1 with the pointed end of the second strip conductor 4b of the other supply line 4 is connected to in this way the two To connect toroidal coils 1 and 2 electrically in series. The pointed ends of each other strip conductors 4a and 3b are connected to the alternating voltage generator via a transformer Tr G coupled (Fig. 1). The transformer translates the internal resistance of the generator of, for example, 60 ohms on the characteristic impedance of the supply lines 3 and 4 of, for example, 540 ohms. In the example under consideration, the transformer therefore has Tr a gear ratio of 1: 9.

Die beschriebene Ausbildung der Zuführungsleitungen 3 und 4 bewirkt, daß ihr Wellenwiderstand ZL 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. Dies ist gleich bedeutend damit, daß die dargestellte Anordnung frequenzunabhängig ist.The described design of the supply lines 3 and 4 causes that their wave resistance ZL has the same value as the wave resistance at every point has both toroidal coils, so that the overall arrangement of a high-frequency line corresponds, which is completed with its wave resistance. This is equally important so that the arrangement shown is frequency-independent.

Claims (3)

ANORDNUNG ZUM ERZEUGEN EINES HOMOGENEN MAGNETISCHEN WECHSELFELDES PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zum Erzeugen eines homogenen magnetischen Wechselfeldes, mit zwei auf gleicher Achse liegenden Ringspulen, deren Abstand gleich dem Ringradius ist und welche elektrisch in Serie geschaltet sind, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine solche Ausbildung der Zuführungsleitungen (3, 4) beider Ringspulen (1, 2) zu einem Wechselspannungsgenerator (G), das die Zuführungsleitungen (3, 4) an jeder Stelle den gleichen Wellenwiderstand (ZL) wie die beiden Ringspulen (1, 2) aufweist. ARRANGEMENT FOR GENERATING A HOMOGENOUS MAGNETIC ALTERNATING FIELD PATENT CLAIMS 1. Arrangement for generating a homogeneous alternating magnetic field, with two ring coils lying on the same axis, the distance between them being equal to the ring radius and which are electrically connected in series, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h such a design of the supply lines (3, 4) of both ring coils (1, 2) to an alternating voltage generator (G), which connects the supply lines (3, 4) the same wave impedance (ZL) as the two toroidal coils (1, 2). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zuführungsleitung (3 bzw. 4) zwei übereinander unter gegenseitigem Abstand verlaufende Bandleiter (3a, 3b bzw. 4a, 4b) aufweist, und daß die Zuführungsleitungen (3, 4) ausgehend von den jeweils zugeordneten Ringspulen (1, 2) auf einen gemeinsamen Punkt zulaufend ausgebildet sind, wobei sich die Bandleiter (3a, 3b bzw. 4a, 4b) jeder Zuführungsleitung (3 bzw. 4) in dem Maße hinsichtlich ihrer Breite verjüngen, wie sich die Zuführungsleitungen (3, 4) einander annähern.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that each feed line (3 or 4) two strip conductors running one above the other at a mutual distance (3a, 3b or 4a, 4b), and that the feed lines (3, 4) starting from the respectively assigned ring coils (1, 2) tapering towards a common point are formed, wherein the strip conductors (3a, 3b or 4a, 4b) of each feed line (3 or 4) to the extent that their Taper width, like the supply lines (3, 4) approach one another. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spitze Ende des ersten Bandleiters (3a) der einen Zuführungsleitung (3) über einen ohmschen Abschlußwiderstand (ZL), dessen Wert gleich dem Wellenwiderstand der Ringspulen (1, 2) ist, mit dem spitzen Ende des zweiten Bandleiters (4b) der anderen Zuführungsleitung (4) verbunden ist, und daß die spitzen Enden der anderen Bandleiter (3b, 4a) beider Zuführungsleitungen (3, 4) über einen den Wellenwiderstand der Zuführungsleitungen an den Wellenwiderstand der Zuführungsleitungen an den Innenwiderstand des Wechselspannungsgenerators (G) anpassenden Transformator (Tr) mit dem Wechselspannungsgenerator gekoppelt sind.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the tip End of the first strip conductor (3a) of one feed line (3) via an ohmic one Terminating resistor (ZL), the value of which is equal to the characteristic impedance of the toroidal coils (1, 2) with the pointed end of the second strip conductor (4b) of the other supply line (4) is connected, and that the pointed ends of the other strip conductors (3b, 4a) of both Feed lines (3, 4) via one of the characteristic impedance of the feed lines to the wave resistance of the supply lines to the internal resistance of the alternating voltage generator (G) matching transformer (Tr) are coupled to the alternating voltage generator.
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