DE1297715B - Rahmenantenne mit einem Kern hochpermeablen Materials zur Verwendung als Empfangsantenne in einem verlustbehafteten Medium - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rahmenantenne mit Rahmenantenne umgebenden Ringteile einen ge-

einem Kern hochpermeablen Materials zur Verwen- schlossenen magnetischen Kreis bilden, so daß der

dung als Empfangsantenne in einem verlustbehafteten Sekundärfluß der Rahmenantenne sich über diesen

Medium. Die Antenne soll beispielsweise als Unter- Kreis schließen könnte, so würde die Rahmenantenne

wasserantenne zum Einsatz kommen. 5 hinsichtlich ihrer Energieaufnahme und Güte ver-

Aus der deutschen Patentschrift 1 067 087 ist es schüchtert. Es ergibt sich damit zwangläufig, daß die

bekannt, daß man Rahmenantennen mit einem hoch- Spalte zwischen den Kernteilen die Bildung eines ge-

permeablen Kern als Unterwasserantennen für Emp- schlossenen magnetischen Kreises verhindern sollen,

fangs- und Peilzwecke benutzen kann. Insbesondere Es ist weiterhin bei einer Antenne mit ferromagne-

lange Wellen dringen in das Wasser ein. Sie können io tischem Kern bereits bekannt, die Enden des ferro-

bis zu einer nicht zu großen Wassertiefe von der magnetischen Kerns über zusätzliche Kernteile zu

Empfangsantenne aufgefaßt werden. Um die Antenne verbinden (deutsche Patentschrift 426 944). Eine

möglichst weit unter Wasser betreiben zu können, ist Schließung des magnetischen Sekundärflusses über

es wichtig, daß die Antenne eine hohe Empfindlich- diese zusätzlichen Kernteile kann hier jedoch nicht

keit aufweist. 15 erfolgen, da an den Enden des eigentlichen ferro-

Die Empfindlichkeit der bekannten Antennen mit magnetischen Kerns Kurzschlußwicklungen vorge-

hochpermeablem Kern ist nicht sehr groß, und zwar sehen sind, die dort den magnetischen Fluß zu Null

deshalb, weil die Antenne durch das sie umgebende machen.

Wasser bedämpft wird. Hierdurch ergibt sich für die Es ist auch möglich, mehrere erfindungsgemäß

Antenne ein relativ hoher ohmscher Innenwider- 20 ausgebildete Rahmenantennen vorzusehen und die

stand R. Die Empfindlichkeit der Antenne ist durch Wicklungen dieser Rahmenantennen parallel oder in

, . j , U , .. . , . _rr j. , Reihe zu schalten. Zur Verringerung des Antennen-

den Ausdruck^ bestimmt, wobei U die von der _volumens ^ _{es jedoch} ^ ^ ^ ^^ ^

Antenne aufgenommene Nutzspannung ist. Die Kernteil vorzusehen, das die Kerne mehrerer Wick-

Rauschspannung am Empfängereingang der Antenne 25 hingen zu einer weitgehend geschlossenen Form er-

ist proportional YR. Damit tritt bei einem relativ gänzt.

großen Innenwiderstand eine große Rauschspannung Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kerns auf, die das Signal- zu Rauschverhältnis und damit werden von dem zu empfangenen Sender herrührende die Empfindlichkeit der Antenne verschlechtert. Der Feldlinien auch in dem Kernteil gesammelt, das die hohe Innenwiderstand kommt dabei dadurch zu- 30 Wicklung der Antenne nicht durchsetzt. Hierdurch stände, daß die durch den Strom in der Antennen- kommt eine gewisse Verringerung der Empfangswicklung erzeugten Feldlinien im Wasser, also im energie, also eine Verkleinerung der Empfangsspanverlustbehafteten Medium, verlaufen. nung U zustande. Dieser Erscheinung kann man ge-

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe maß einer Weiterbildung der Erfindung in an sich

besteht darin, die bekannten Unterwasserantennen 35 bekannter Weise (französische Patentschrift 1070 595)

hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit zu verbessern, und dadurch entgegenwirken, daß man dem geschlossenen

zwar dadurch, daß der Innenwiderstand R der An- Kern senkrecht zur Achsrichtung der Antenne eine

tenne herabgesetzt wird. große Ausdehnung gibt. Man muß bei der Breiten-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, bemessung lediglich darauf achten, daß der wesent-

dem hochpermeablen Kern der Antenne eine solche 40 liehe Teil des von der Antennenwicklung erzeugten

Form zu geben, daß der wesentliche Teil des von Flusses in dem im wesentlichen geschlossenen Kern

dem die Wicklung der Rahmenantenne durchfließen- verläuft. Den gleichen Effekt kann man auch dadurch

den Strom erzeugten magnetischen Flusses wenigstens erzielen, daß man an dem geschlossenen Kern senk-

nahezu auf seinem gesamten Weg im Kern verläuft. recht zur Richtung der Achse der Rahmenantenne

Vorzugsweise wird ein Kern verwendet, der eine 45 liegende, die Breite der Rahmenantenne überragende

völlig in sich geschlossene Form aufweist. Der Kern Kernteile anbringt. Diese Teile werden vorzugsweise

kann also z. B. als Ring ausgebildet sein. Es ist je- an den Stirnseiten der Rahmenantenne angebracht,

doch auch möglich, einen nur nahezu in" sich ge- In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele

schlossenen Kern zu benutzen, also einen Kern, der der erfindungsgemäßen Antenne dargestellt. Beim

einen oder mehrere kleine Luftspalte aufweist. Wenn 50 Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird der im wesent-

nämlich der Luftspalt oder die Luftspalte nicht zu liehen geschlossene Kern durch vier stabförmige

groß werden, ist ebenfalls gewährleistet, daß die Feld- Kernteile 1 bis 4 gebildet. Auf dem Kernteil 4 ist die

linien sich im Luftspalt nicht stark ausbeulen, also Antennenwicklung 5 aufgebracht. Die Antennen-

noch im Antennengehäuse verlaufen. An Stelle eines spannung wird an den Klemmen 6 und 7 ausge-

relativ teuren ringförmigen Kerns wird man im all- 55 koppelt. Während die Kernteile 1 und 2, 3 und 4

gemeinen einen Kern rechteckigen Querschnitts ver- sowie 4 und 1 unmittelbar aneinander anschließen,

wenden, der aus mehreren stabförmigen Kernteilen ist zwischen den Kernteilen 2 und 3 ein Luftspalt 8

zusammengesetzt ist. vorgesehen, dessen Größe jedoch so klein ist, daß

Es ist bereits eine als Empfangsantenne ausge- die magnetischen Feldlinien sich im Luftspalt kaum nutzte Rahmenantenne bekannt (USA.-Patentschrift 60 ausbeulen. Bei dieser Ausbildung des Kerns verläuft 2 804 617), bei der der Kern ebenfalls eine geschlos- also nahezu der gesamte, durch den Strom in der sene Form aufzuweisen scheint. Diese Antenne ist Wicklung 5 erzeugte magnetische Fluß nahezu auf nicht für Empfang im verlustbehafteten Medium seinem gesamten Weg (mit Ausnahme des Luftvorgesehen. Der aus einzelnen getrennten Kernteilen spalts 8) innerhalb des aus den Kernteilen 1 bis 4 bestehende, die Rahmenantenne umgebende Ring hat 65 gebildeten Kerns.

die Aufgabe, in jeder beliebigen Stellung der Rahmen- Beim Ausführungbeispiel der Fig. 2 weist der antenne deren Enden zum Zwecke der Erhöhung der erfindungsgemäß ausgebildete Kern 9 der Rahmen-Antennenaufnahme zu verdicken. Würden die die antenne eine ringförmige Form auf. Auf ihm ist die

Wicklung 5 aufgebracht. Der Kern hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine völlig in sich geschlossene Form. Auch hier verläuft der durch den Strom in der Wicklung 5 erzeugte magnetische Fluß nahezu vollständig innerhalb des Kerns 9.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3 sind zwei Wicklungen 5 σ und Sb vorgesehen, die mit ihren Klemmen6α, Ία und 6b, Ib in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Bei dieser Ausführungsform ist der in sich geschlossene Kern durch stab- förmige Kernteile 10,11,12, 13 und 14 gebildet. Der durch den Strom in der Wicklung 5 α erzeugte magnetische Fluß verläuft hier im Kernteil 11, in der unteren Hälfte des Kernteils 12, im Kernteil 14 und in der unteren Hälfte des Kernteils 10. Andererseits verläuft der durch die Wicklung 5 b hervorgerufene magnetische Fluß im Kernteil 13, im oberen Teil des Kernteils 10, im Kernteil 14 und im oberen Teil des Kernteils 12. Im Kernteil 14 überlagern sich also die durch Strom in den Wicklungen 5 a und Sb erzeugten Flüsse. Aus diesem Grunde weist dieses Kernteil einen größeren Querschnitt auf. Auch wenn mehr als zwei Wicklungen (5 a und Sb) vorgesehen sind, kommt man mit einem gemeinsamen Kernteil (14), in dem sich die Flüsse überlagern, aus.

Wie bereits oben erwähnt, wird bei der Empfangsantenne gemäß F i g. 1 die an den Klemmen 6 und 7 abzugreifende Spannung durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kerns etwas verkleinert. Dies kommt dadurch zustande, daß von dem zu empfangenden Sender herrührende Feldlinien durch das Kernteil 2 verlaufen und somit nichts zur Erzeugung der Antennenspannung beitragen. Dem kann man entgegenwirken, daß man den Abstand b zwischen den Kernteilen 2 und 4 und damit auch die Länge der Kernteile 1 und 3 vergrößert. Damit wird auch die Zahl der von dem Kern gemäß F i g. 1 erfaßten Nutzfeldlinien vergrößert. Der Abstand b kann jedoch nicht beliebig groß gemacht werden, da sonst der magnetische Fluß nicht mehr zu seinem wesentlichen Teil innerhalb des aus den Kernteilen 1, 2, 3 und 4 gebildeten Kerns verläuft. Eine derartige Beschränkung besteht beim Ausführungsbeispiel der F i g. 4 nicht. Dort wird der eine in sich geschlossene Form aufweisende Kern durch die Kernteile 1, 2, 3 und 4 gebildet, wobei von den Kernteilen 1 und 3 nur die mittleren Teile ausgenutzt werden. Zur Vergrößerung der an den Klemmen 6 und 7 abgreifbaren Spannung sind die Kernteile 1 und 3 langer ausgebildet, als zur Erzielung einer geschlossenen Kernform notwendig. Beide Kernteile 1 und 3 ragen über die Antennenbreite hinaus. Durch diese langer ausgebildeten Kernteile 1 und 3 werden zusätzliche Feldlinien der erfindungsgemäßen Antenne zugeführt. Damit wird die Antennenspannung an den Klemmen 6 und 7 wieder erhöht. Es ist ohne weiteres möglich, durch diese Maßnahme die Antennenspannung wieder auf die Größe zu bringen, die man bei Verwendung lediglich eines Kernteiles 4, also bei Verwendung der bekannten Antenne an den Klemmen der Wicklung abgreifen würde. Bei der erfindungsgemäßen Antenne wird jedoch der Innenwiderstand der Antenne R im Wasser wesentlich verkleinert. Eine Verkleinerung um den Faktor 1/5 kann ohne weiteres erreicht werden. Unter Voraussetzung, daß die Antennenspannung U, wie oben gezeigt, wieder auf den Wert gebracht wurde, der bei der bekannten Antenne erzielbar ist, erhält man bei der erfindungsgemäßen Antenne eine Verbesserung der Empfindlichkeit um den Faktor ]/5, also eine deutliche Verbesserung.

Das Einfügen eines Luftspalts 8 (Fig. 1) in das parallel zum Kernteil 4 mit der Wicklung 5 verlaufende Kernteil 2 bewirkt eine Erhöhung der Spannung U sowie eine Gütenverbesserung. Zur Erzielung des gleichen Effekts kann man auch das Kernteil 2 und eventuell auch die Kernteile 1 und 3 gegenüber dem Kernteil 4 aus einem Material geringerer Permeabilität (z. B. 500) herstellen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Rahmenantenne mit einem Kern hochpermeablen Materials zur Verwendung als Empfangsantenne in einem verlustbehafteten Medium, z. B. unter Wasser, dadurchgekennzeichnet, daß der Kern eine solche Form aufweist, daß der wesentliche Teil des von dem die Wicklung der Rahmenantenne durchfließenden Strom erzeugten magnetischen Flusses wenigstens nahezu auf seinem gesamten Weg im Kern verläuft.

2. Rahmenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kern eine völlig in sich geschlossene Form aufweist.

3. Rahmenantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei oder mehr parallel oder in Reihe geschalteten, auf etwa gleich ausgerichteten Kernen aufgebrachten Wicklungen ein Kernteil vorgesehen ist, das diese Kerne zu einer weitgehend geschlossenen Form ergänzt.

4. Rahmenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kern senkrecht zur Richtung der Achse der Rahmenantenne liegende, die Breite der Rahmenantenne überragende Kernteile, insbesondere an den Stirnseiten der Rahmenantenne, angebracht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen