DE733752C - Spule mit Leitungseigenschaften, deren Hin- und Rueckleitung gegensinnig gewickelt sind - Google Patents

Description

• Spule mit. Leitungseigenschaften, deren Hin- und Rückleitung gegensinnig gewickelt sind Für verschiedene Zwecke werden elektrische Netzwerke benötigt, die die Eigenschaften von Leitungen oder Kabeln besitzen. Diese Eigenschaften sind dadurch begründet, daß dieVerteilung der Energiespeicher (Induktivität und Kapazität) unendlich fein ist und die Verluste klein sind. Es ergibt sich dann für den Wellenwiderstand Z - wenn 'L und .C Induktivität und Kapazität je Längeneinheit sind. Da er von der Frequenz unabhängig ist, kann man breite Frequenzbänder leicht anpassen oder übertragen, ohne daß Reflexionen auftreten. Größere Bedeutung hat jedoch die Eigenschaft der konstanten Laufzeit für verschiedene Frequenzen. Dadurch ist gewährleistet, daß ein Signal am Ende der Leitung formgetreu ankommt. Für die Laufzeit ergibt sich wenn a der Phasenwinkel und c) die Kreisfrequenz ist. Um die Leitungsabmessungen oder die der Nachbildungen klein zu machen, ist es notwendig, die Energiespeicher zu konzentrieren, d. h. Selbstinduktion und Kapazität je Längeneinheit zu vergrößern. Bekannte Vorschläge in dieser Richtung zielen darauf hinaus, die Induktivität zu konzentrieren, indem diese Nachbildungen als Spulen ausgeführt werden, wobei sie auf einen geschlitzten Metallzylinder gewickelt oder damit umgeben sind, so daß die Selbstinduktion der Spule als Längsinduktivität und die Kapazität gegen den Metallzylinder als Querkapazität wirkt. Der Metallzylinder wird zugleich als Rückleitung benutzt. Das zugehörige Ersatzschaltbild zeigt Abb. r. Wegen der Induzierung einer Gegeri-E\IK rnuß auf dein geschlitzten Metallzylinder ungefähr derselbe Strom wie auf der Spulenwicklung fließen, wie es in Abb. 2 gezeigt ist. Wird die Spule von einem Metallzylinder umgeben, fließt auf diesem ebenfalls ein Strom. Diese Ströme auf dem Metallzylinder tragen nichts zur Ausbildung der magnetischen Energie des Feldes bei. Wegen der durch den Hauteffekt bedingten geringen Eindringtiefe fließen sie nur auf der Zvlinderoberfläche und verursachen zusätzliche Verluste, so daß die Bedingungen für die früher angegebenen Gleichungen nicht mehr erfüllt und Wellenwiderstand und Laufzeit frequenzabhängig sind.
• Dieser -Nachteil wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß eine Spule mit gegensinnig gewickelter Hin- und Rückleitung als Laufzeitspule benutzt wird, so daß auch Ströme der Rückleitung zur Ausbildung des magnetischen Feldes beitragen. An sich. sind reit gegenläufigen Wicklungen versehene Tiefpaßfilter bekannt, doch spielt hierbei die Berücksichtigung der Laufzeit für die verschiedenen Frequenzen keine Rolle. Die Kapazität als elektrischer Energiespeicher besteht dann zwischen beiden Wicklungen. Ein Wickelschema von je einer Windung der beiden Wicklungen und ein Ersatzschaltbild der ganzen Spule zeigen Abb. 3 und q. Die beiden @-@'icklungen können übereinander gewickelt sein, was bei einer mit Hochfrequenzlitze gewickelten Spule zulässig ist. Bei einer Volldrahtspule werden durch die äußere Lage auf der inneren zusätzliche Ströme induziert, so daß ein ähnlicher Fall eintritt wie bei der auf einem Metallzylinder gewickelten Spule. Vermieden wird dieser Nachteil, wenn die beiden Wicklungen in einer einzigen Lage nebeneinander liegen, so daß eine Windung der Spule für die Hinleitung zwischen zwei Windungen für die Rückleitung liegt und die benachbarten Windungen sich überkreuzen. Einen derartigen Aufbau, zeigt die Spule in Abb.6. Als Querschnitt der Spule, die zur Vergrößerung der Selbstinduktion auch auf einen Hochfrequenzeisenkern gewickelt werden kann, wird vorteilhaft ein rechteckiger Querschnitt von wesentlich ungleicher Höhe und Breite verwendet, da dann die gegenseitige Beeinflussung von weiter voneinander entfernten Windungen wegfällt, wodurch die Gleich-en zeit der Konzentration der Energiem 'ißigl, speicher gestört würde, so daß die Eigenschaften nicht mehr denen einer Leitung entsprächen. Es ergibt sich dies aus folgender Betrachtung, wobei man zwei entfernte Windungen wegen des rechteckigen Querschnit-'tes durch zwei parallele Leitungen ersetzen ..kann, wie es in Abb. 5 angedeutet ist. Bei entsprechenden Vernachlässigungen, die für dieses Problem zulässig sind, ergeben sich für die Selbstinduktion einer Leitung und die gegenseitige Induktion beider Leitungen folgende Werte: - wenn die totale Permeabilität, 1. die Länge der Leitung ist. Verändert man den Abstan (l a der Leiter einer Windung um Aa_ was einer Veränciertrng der Höhe des Rechteckquersclinitts gleichkommt, so erhält man für die dadurch hervorgerufene Änderung von I_ uncl lI die Werte Da der Wert t- groß ist, wird die Änderung A L sehr klein sein, während die Änderung d11! bei nicht zu weit entfernten Windungen sehr beträchtlich ist. Man sieht, daß man die gegenseitige Beeinflussung von Winclungen dadurch herabsetzen kann, daß rnan, wie aus der Formel fürM hervorgeht, a verkleinert, wobei sich L nur wenig verändert.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Spule mit Leitungseigenschaften, deren Hin- und Rückleitung gegensinnig gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Laufzeitspule für ein Hochfrequenzband verwendet -wird.
2. 2. Spule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen in einer einzigen Lage derart nebeneinander gewickelt sind, daß eine Windung der Spule für die Hinleitung zwischen zwei Windungen für die Rückleitung liegt.
3. 3. Spule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt ein Rechteck mit wesentlich ungleicher Höhe und Breite ist.