DE719948C - Doppelwendel-Laufzeitspule - Google Patents

Description

• Doppelwendel-Laufzeitspule Spulen mit den Eigenschaften einer langen Leitung, sog. Laufzeitspulen, wurden bisher folgendermaßen gebaut: (Fig. i).
• Auf einem geschlitzten Metallzylinder i befand sich eine Schicht Isoliermaterial und hierauf die Wicklung 3. Der Kapazitätsbelag der als Leitung aufzufassenden Spule wird gebildet durch die Kapazität zwischen Wicklung und Metallzylinder, der als Rückleiter dient, und die Selbstinduktion der Leitung ist die Selbstinduktion der Spüle pro Längeneinheit. Sind C und L Kapäzität und Selbstinduktion pro cm, c) die Kreisfrequenz des die Spule speisenden Wechselstromes, so gilt für die Fortpflanzungskonstante a a---collLC. (i) Ferner gilt für die Laufzeit r pro cm: und für die Wellenlänge .1: Eine Laufzeitspule soll eine möglichst .große Laufzeit haben und soll möglichst gute Übertragungseigenschaften haben, d. h. sie soll ein Signal möglichst unverformt übertragen. Die Verzerrungen kommen. dadurch zustande, daß die Laufzeit r nicht frequenzunabhängig ist. Die Frequenzabhängigkeit von. r ist die Folge davon, daß die Selbstinduktion L mit steigender Frequenz kleiner wird. Wir bezeichnen mit -to die Laufzeit und-mit Lo die Selbstinduktion bei niedrigen Frequenzen. Da somit r und L von der Frequenz abhängen, muß auch für die auf der Spule gemessene Wellenlänge 2' eine andere Abhängigkeit von der Frequenz bestehen als bei einer gewöhnlichen Leitung. Mit 2" sei die Wellenlänge auf einer Laufzeitspule bezeichnet, deren Selbstinduktion Lo betrage und von, der Frequenz unabhängig ist. Wir definieren eine Größe sei mit Wellenlängendehnung oder kurz mit Dehnung bezeichnet. 21 gibt also an, wieviel mal größer die Wellenlänge A,' gegenüber der Wellenlänge)lo ist und i/ii gibt an, um wieviel eine Frequenz f später ankommt als eine sehr tiefe Frequenz.
• An einem Beispiel wollen wir die Bedeutung der Dehnung erläutern. Es soll über eine Laufzeitspule ein steiler Impuls übertragen werden, der Frequenzen von o ... i MHz enthalte. Es sei 71 = i,oi und die Spule habe eine Gesamtlänge von ioo ,usec. Haben die Teilfrequenzen des Impulses am Anfang der Spule keine Phasendifferenzen, so bedeutet e = i,oi, daß am Ende der Spule z. B. die Frequenz von 5ookHz um n/2, die von i MHz um a ar gegenüber den tiefen Frequenzen voreilen. Die Teilfrequenzen laufen also auseinander. Dies hat zur Folge, daß der Impuls nach seinem Weg über die Laufzeitspule seine ursprüngliche Gestalt verliert.
• Der Dehnungseftekt setzt der Dimensionierung von Laufzeitspulen sehr enge Grenzen. Einerseits will man eine möglichst große Laufzeit pro cm geometrischer Länge der Spule erreichen. Das kann zunächst dadurch geschehen, daß man eine große Windungszahl pro cm wählt. Da die Drahtstärken hierbei sehr gering werden, führt dieser Weg nicht weit. Dann bleibt nur eine Vergrößerung des Spulendurchmessers D übrig, da die Größe L dem Durchmesser D proportional ist. Dies führt aber zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Dehnung, denn 21 nimmt mit D seinerseits zu, was hier jedoch nicht im einzelnen ausgeführt werden soll.
• Um zu zeigen, wie sehr die Dehnung die Dimensionierung beschränkt, sei mitgeteilt, däß bei einem Frequenzband von o ... i MHz, wenn 7i für f = i MHz nur i,o5 betragen soll, und einem Spulendurchmesser von D = i cm, `nur eine Laufzeit von o,o3 ,usec/ cm hergestellt werden kann, sofern die erforderlichen Drahtstärken nicht zu gering werden.
• Erfindungsgemäß wird diese Schwierigkeit nun folgendermaßen überwunden (Fig. z). Der Draht 4 wird auf einen flexiblen Isolierkörper 5 von kleinem Durchmesser gewickelt. Statt des Körpers i in Fig. i tritt ein Metallzylinder 6 vom Durchmesser Dl, der eine Schicht Isoliermaterial 7 trägt und gleichzeitig den Kapazitätsbelag der Spule bildet. Auf diesen Körper wird die flexible Spule 4, 5 wie bei der bisherigen Bauweise (Fig. i) der Draht 3 gewickelt. Da das Magnetfeld in Richtung der Wendel verläuft, so wird die Dehnung durch die Laufzeit -e., und den Durchmesser d., der Wendel bestimmt. Die Laufzeit a1 der fertigen Spule ist dann Man gewinnt also einen Faktor der bei geeigneter Konstruktion leicht 3o bis 5o gemacht werden kann.
• Selbstverständlich kann statt des Körpers 6 auch ein die Spulenwicklung- umgebender Metallhohlzylinder, der an einer oder mehreren Stellen geschlitzt ist, dienen. Auch die gleichzeitige Anwendung eines inneren und äußeren Kapazitätsbelages oder auch von Drähten als Kapazitätsbelag ist möglich. Die Fig. 3 und 4 zeigen mögliche Ausführungsformen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Laufzeitspule, bestehend aus einer Spulenwicklung und einem sich längs der Wicklung erstreckenden, als Kapazitätsfläche dienenden Metallkdrper, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spulenwicklung bildende Leiterdraht selbst in Form einer Wendel ausgebildet ist.