DE4418202C1 - Mantelwellensperre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mantelwellensperre, vorzugsweise zur Verwendung in einer Zuleitung einer Lokalantenne eines Magnetresonanzgeräts, mit einer aus einer Koaxialleitung be­ stehenden Wicklung.

Mantelwellensperren verhindern eine Einkopplung externer hochfrequenter Felder auf den Außenleiter einer erdungssymme­ trischen Signalleitung, z. B. einer Koaxialleitung. Die externen Felder können von einer an die Leitung angeschlos­ senen symmetrischen Antenne oder auch von anderen Sendean­ tennen eingekoppelt werden. Daher müssen Mantelwellensperren auch in Zuleitungen zu Lokalantennen in diagnostischen Magnetresonanzgeräten eingesetzt werden.

Eine Mantelwellensperre der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 38 11 983 bekannt. Die Induktivität der Mantel­ wellensperre ist als Toroid gestaltet, wobei die Wicklung aus einer Koaxialleitung besteht. Obwohl durch die Verwendung eines hochpermeablen Ferritkerns die äußeren Abmessungen der Mantelwellensperre verkleinert werden können, wäre es wün­ schenswert, die Außenabmessungen der Mantelwellensperre noch weiter zu verkleinern. Dadurch ist die Gefahr einer Einkopp­ lung äußerer Felder in die Mantelwellensperre weiter ver­ ringert. Nachteilig ist auch der durch die Toroid-Wicklungs­ form bedingte relativ hohe Fertigungsaufwand.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Mantel­ wellensperre mit hohem Sperrwiderstand, hoher Spannungsfe­ stigkeit und kleinem Volumen anzugeben, die einfach und ro­ bust aufgebaut werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wicklung spiral­ förmig ausgeführt ist, daß beidseitig in einem axialen Ab­ stand zur Wicklung jeweils eine Schicht aus elektrisch lei­ tendem Material angeordnet ist, die die Wicklung in axialer Richtung abdeckt. Mit einem derartigen Aufbau einer Mantel­ wellensperre kann eine relativ hohe Induktivität und Kapazi­ tät erzielt werden, so daß die Mantelwellensperre in ihrer Eigenresonanz betrieben werden kann. Die spiralförmig ausge­ führte Wicklung erlaubt eine einfach aufgebaute Abschirmung, die die Mantelwellensperre vor dem Eintritt externer Felder schützt und gleichzeitig den Austritt von Feldern verhindert. Damit ergibt sich ein einfacher und robuster Aufbau.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Wicklung mehrere Lagen umfaßt, die jeweils spiral­ förmig gewickelt sind, und daß die Lagen jeweils durch eine Isolierscheibe voneinander getrennt sind. Damit wird sicher­ gestellt, daß die Lagen einen definierten Abstand voneinander haben, so daß durch Fertigungstoleranzen bedingte Schwankungen der elektrischen Eigenschaften gering bleiben.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Abstimmkondensator parallel zur Wicklung mit einem Außenleiter der Koaxialleitung elektrisch verbunden ist. Die Eigenresonanz der Mantelwellensperre liegt ohne Abgleichkondensator etwas höher als die Betriebs- oder Ar­ beitsfrequenz. Für einen genauen Abgleich ist jedoch nur eine sehr kleine Kapazität erforderlich, so daß die gesamte Man­ telwellensperre noch immer klein und kompakt aufgebaut werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die elektrisch leitenden Schichten von zwei ein­ seitig metallisierten Leiterplatten gebildet werden, wobei die elektrisch leitenden schichten von der Wicklung abgewandt sind und nach außen zeigen. Bei den in Magnetresonanzgeräten auftretenden Frequenzen kann die Mantelwellensperre so auf­ gebaut werden, daß auf weitere Abstandhalter für die elek­ trisch leitenden Schichten verzichtet werden kann. Damit er­ gibt sich ein weiter vereinfachter Aufbau.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß Spannelemente vorgesehen sind, die die Leiterplatten mit der innenliegenden Wicklung zusammenhalten. Die einzelnen Windungen der Wicklung werden so sicher fixiert, der Aufbau ist sehr störunempfindlich und robust.

Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Koaxialleitung von einer Isolierung umgeben ist, können die Windungen in der Wicklung unmittelbar aneinandergrenzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand einer Figur erläutert. Die Figur zeigt in einer Schnitt­ darstellung eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Mantel­ wellensperre. Sie ist besonders angepaßt zum Einfügen in eine erdungssymmetrische Zuleitung 2 einer erdsymmetrischen Lokalan­ tenne (hier nicht gezeigt) eines diagnostischen Magnetreso­ nanzgeräts mit einer Arbeitsfrequenz von ca. 60 MHz. Die Zuleitung 2 besteht aus einer isolierten Koaxialleitung mit einem Durchmesser von ca. 1 mm, die in eine Wicklung 4 über­ geht. Die Wicklung 4 ist in zwei Lagen 6 jeweils mit neun Wicklungen spiralförmig ausgeführt. Der Wicklungssinn ist in beiden Lagen 6 gleich. Die beiden Lagen 6 der Wicklung 4 wer­ den durch eine dünne runde Isolierscheibe 8 voneinander ge­ trennt, damit die Windungen in jeder Lage jeweils fixiert sind. Der Wechsel 9 von der ersten Lage 6 zur zweite Lage 6 erfolgt an der inneren kleinsten Windung der Wicklung 4.

Jeweils eine kreisförmige Leiterplatte 10 schließt sich beid­ seits der Wicklung 4 unmittelbar in axialer Richtung an die Windungen der Wicklung 4 an. Die Leiterplatten 10 sind ein­ seitig mit einer Kupferschicht 12 kaschiert, die beide von der Wicklung 4 abgewandt sind und nach außen zeigen. Die Dicke der Leiterplatte 10 bestimmt hier im wesentlichen den axialen Abstand a, in dem die Kupferschicht 12 von der Wick­ lung 4 angeordnet ist. Der Abstand a ist so eingestellt, daß zum einen die Schirmwirkung der Kupferschicht 12 verhindert, daß externe Felder in die Wicklung 4 eingekoppelt werden können. Zum anderen ist der Abstand a auch nicht zu klein, weil sonst die Güte der Mantelwellensperre wegen in der Kupferschicht 12 induzierter Ströme stark sinkt.

Ein zentrales Durchgangsloch 14 dient der Aufnahme einer Kunststoffschraube 16, die zusammen mit einer Kunststoff­ mutter 18 als Spannelemente wirken, die die Leiterplatten 10 und die dazwischenliegende Wicklung 4 einschließlich der Isolierscheibe 8 zusammenpressen und fixieren.

Die Isolierung der Kunststoffleitung ist in unmittelbarer Nähe der Wicklung 4 in einem kleinen Bereich 20 teilweise entfernt, damit ein Abstimmkondensator 22 an den Außenleiter 24 parallel zur Wicklung 4 angelötet werden kann.

Claims (8)

1. Mantelwellensperre, vorzugsweise zur Verwendung in einer Zuleitung einer Lokalantenne eines Magnetresonanzgeräts, mit einer aus einer Koaxialleitung (2) bestehenden Wicklung (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (4) spiralförmig ausgeführt ist, daß beidseitig in einem axialen Abstand (a) zur Wicklung (4) jeweils eine Schicht (12) aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, die die Wicklung (4) in axialer Richtung abdeckt.

2. Mantelwellensperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (4) mehrere Lagen (6) umfaßt, die jeweils spiralförmig und gleichsinnig gewickelt sind, und daß die Lagen (6) jeweils durch eine Isolierscheibe (8) voneinander getrennt sind.

3. Mantelwellensperre nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Abstimm­ kondensator (22) parallel zur Wicklung (4) mit einem Außen­ leiter (24) der Koaxialleitung (2) elektrisch verbunden ist.

4. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (12) von zwei einseitig metallisierten Leiterplatten (10) gebildet werden, wobei die elektrisch leitenden Schichten (12) von der Wicklung (4) ab­ gewandt sind und nach außen zeigen.

5. Mantelwellensperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Spannelemente (16, 18) vorgesehen sind, die die Leiterplatten (10) mit der innen liegenden Wicklung (4) zusammenhalten.

6. Mantelwellensperre nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leiter­ platten (10) die Wicklung (4) unmittelbar berühren.

7. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxialleitung (2) von einer Isolierung umgeben ist.

8. Mantelwellensperre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer Lage (6) aufeinanderfolgende Windungen der Wicklung (4) berühren.