DE102008047054B3

DE102008047054B3 - Horn antenna i.e. double bridge horn antenna, for high frequency sensor and signal transfer applications in e.g. environment, has side walls comprising periodic conductor strip structure, and connected together by connecting lead

Info

Publication number: DE102008047054B3
Application number: DE200810047054
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Schwarz; Matthias Prof. Dr. rer. nat. habil. Hein; Florian Dr. Ing. Thiel; Frank Dr. rer. nat. Seifert
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland; Technische Universitaet Ilmenau; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland; Technische Universitaet Ilmenau; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-09-10

Abstract

The antenna has side walls comprising a periodic conductor strip structure, and connected together by a connecting lead. Parts of the side walls are completely removed from lighting strips, and the periodic conductor strip structure comprises recesses, where the recesses are bridged suitable high frequency. The conductor strips lie one below the other, and are connected together with suitable high frequency capacitors. Sections of a conductor surface are covered with the capacitors. Electrical conducting parts of the antenna consist of thin metallization. The thin metallization is attached on non-conducting plastic molding parts.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hornantenne für Hochfrequenz-Sensor- und Signalübertragungsanwendungen in speziellen Umgebungen, wie z. B. in Magnetresonanztomografen, in starken Elektro-Generatoren, -Motoren oder -Transformatoren, in starken Radiowellenquellen (Rundfunksender, Induktionsöfen, starke Mikrowellenöfen) oder in sonstigen Quellen starker elektrischer oder magnetischer Felder (Teilchenbeschleuniger, Magnetfelder in Fusionsreaktoren, starke Elektromagnete, etc.).The The present invention relates to a horn antenna for high-frequency sensor and signal transmission applications in special environments, such as In magnetic resonance tomography, in powerful electric generators, motors or transformers, in strong radio wave sources (radio transmitters, induction furnaces, strong microwave ovens) or in other sources strong electrical or magnetic Fields (particle accelerators, magnetic fields in fusion reactors, strong electromagnets, etc.).

Im Bereich der Sensorik und der Informationsübertragung kommen zunehmend Breitband-Funktechniken zum Einsatz (Thiel F, Hoffmann W, Wojcik F, Hein M, Sachs J, Schwarz U, Helbig M, and Seifert F: „Evaluation of a combined magnetic resonance (MR)/ultra-wideband (UWB) radar”, WO 2007/140088 , DE 10 2008 019 862.5 , US 7 221 159 oder US 2003/0058502 ). Neben der hierzu passenden Elektronik spielen die zu verwendenden Antennen eine gleichsam wichtige Rolle. Hier müssen die Anforderungen nach Betriebsbandbreite, Dispersionsarmut, Richtcharakteristik und Bauform an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Die größten Restriktionen beim Antennendesign werden dabei folglich durch die Umgebungs- und Betriebsparameter bestimmt.Broadband wireless technologies are increasingly being used in the field of sensor technology and information transmission (Thiel F, Hoffmann W, Wojcik F, Hein M, Sachs J, Schwarz U, Helbig M, and Seifert F: "Evaluation of a combined magnetic resonance (MR) / ultra-wideband (UWB) radar ", WO 2007/140088 . DE 10 2008 019 862.5 . US Pat. No. 7,221,159 or US 2003/0058502 ). In addition to the matching electronics, the antennas to be used play an equally important role. Here, the requirements for operating bandwidth, low dispersion, directional characteristics and design must be adapted to the respective requirements. The largest restrictions in the antenna design are thus determined by the environmental and operating parameters.

Im vorliegenden Fall stellen sich die Umgebungsbedingungen in Form von starken statischen und dynamischen Magnetfeldern dar, die im ungünstigsten Fall gleichzeitig vorhanden sein können. Dieses Szenario kann beispielsweise im Umfeld von Magnetresonanztomografen vorherrschen. Um trotzdem konstante und störungsfreie Betriebsbedingungen aller beteiligter technischer Geräte zu gewährleisten ist es notwendig, alle Geräte und die Antennen gegen diese Einflüsse unempfindlich zu machen.in the In this case, the environmental conditions are in shape of strong static and dynamic magnetic fields in the unfavorable Case can be present at the same time. This scenario can For example, prevail in the field of magnetic resonance tomography. To be consistent and trouble-free anyway Operating conditions of all participating technical devices it is necessary, all devices and make the antennas insensitive to these influences.

Magnetfelder können auf unterschiedliche Weise mit elektrischen Leitern in Wechselwirkung treten. Diese Effekte kennen wir aus dem Magnetismus und der Funktionsweise von Motoren, Generatoren und Transformatoren. Das Faraday'sche Induktionsgesetz sagt hierzu aus, dass durch Änderung des magnetischen Flusses entlang einer Leiterschleife eine Spannung entsteht, die proportional zur zeitlichen Ableitung der Magnetfeldstärke und zur vom Leiter umschlossenen Fläche ist:magnetic fields can in different ways interact with electrical conductors to step. We know these effects from the magnetism and the functioning of motors, generators and transformers. The Faraday induction law states that by amendment the magnetic flux along a conductor loop a voltage arises, which is proportional to the time derivative of the magnetic field strength and to the area enclosed by the conductor is:

Diese Spannung erzeugt in geschlossenen Metallflächen Wirbelströme und am Antennenanschluss ein Störsignal, welches mit dem Nutzsignal überlagert wird. Dieses Störsignal kann an die Antenne angeschlossene Geräte stören oder gar beschädigen.These Tension produces eddy currents in closed metal surfaces and on the Antenna connection an interference signal, which superimposed with the useful signal becomes. This interference signal may interfere or even damage equipment connected to the antenna.

Ferner besagt das Gesetz der Lorentzkraft, dass ein Magnetfeld auf bewegte elektrische Ladungen, z. B. Wirbelströme, eine Kraft ausübt, |F| = I·|l|·|B|·sin(α) (2). In addition, the law of Lorentz force states that a magnetic field on moving electric charges, eg. B. eddy currents, a force exerts, | F | = I · | l | · | B | · sin (α) (2).

Zusammengefasst kann also gesagt werden, dass zeitlich veränderliche Magnetfelder in die Leiterstruktur einer Antenne Wirbelströme induzieren, die in Wechselwirkung mit einem potentiell gleichzeitig vorhandenen statischen Magnetfeld zu einer Kraftwirkung auf die Antenne führen. Diese Kraft verursacht mechanische Bewegungen oder Verformungen der Antenne. Die daraus resultierenden Fehler in der Übertragung von Signalen sind nicht mehr zu korrigieren womit die Forderung besteht, besagte Effekte von Grund auf zu vermeiden.Summarized can be said that time-varying magnetic fields in the Conductor structure of an antenna induce eddy currents that interact with a potentially simultaneously existing static magnetic field lead to a force on the antenna. This force causes mechanical movements or deformations of the antenna. The result resulting error in the transmission of Signals can no longer be corrected with which the demand exists to avoid said effects from scratch.

Eine Möglichkeit zur Reduzierung dieser Effekte ist die geeignete Ausrichtung der Antenne im Feld. So sollten die größeren Antennenflächen möglichst parallel zu der Richtung des zeitvarianten Magnetfeldes orientiert sein, während die längsten Leiterwege parallel zum statischen Magnetfeld angeordnet sein sollten. Dieser Lösungsansatz ist jedoch nur wenig praktikabel und birgt zahlreiche Einschränkungen, die im realen Gebrauch kaum hinnehmbar sind.A possibility To reduce these effects, the appropriate orientation is the Antenna in the field. So should the larger antenna surfaces as possible oriented parallel to the direction of the time-variant magnetic field be while the longest Conductor paths should be arranged parallel to the static magnetic field. This approach however, is not very practicable and has many limitations which are hardly acceptable in real life.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Hornantenne für Hochfrequenz-Sensor- und Signalübertragungsanwendungen bereitzustellen, mit der es gelingt, die auf sie einwirkenden Kräfte auch in starken magnetischen, elektrischen oder elektromagnetischen Hochfrequenzfeldern auf ein Minimum zu reduzieren.task It is therefore an object of the present invention to provide a horn antenna for high-frequency sensor and signal transmission applications to make it possible to manage the forces acting on them as well in strong magnetic, electric or electromagnetic high-frequency fields to a minimum.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten und des zehnten Patentanspruches. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hornantenne sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, the solution to this problem succeeds with the features of the first and the tenth Claim. Advantageous embodiments of the horn antenna according to the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention is explained in more detail below with reference to drawings. It demonstrate:

1 – eine periodische Plattenkondensatorwand, aus zweiseitig, versetzt angeordneten, unabhängigen Leiterflächen unterschiedlicher Geometrie 1 - A periodic plate capacitor wall, consisting of two sides, staggered, independent conductor surfaces of different geometry

2 – ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Doppelsteg-Hornantenne:

a) Ganzmetallbauweise (Grundzustand)
b) Entfernte Seitenflächen in E-Ebene
c) Reduzierung der Metalldicke auf 30 μm durch den Einsatz metallisierter Kunststoffformteile

2 - An embodiment of a double-ridge horn antenna according to the invention:

a) all-metal construction (ground state)
b) Removed side surfaces in E-plane
c) Reduction of the metal thickness to 30 μm through the use of metallized plastic moldings

3 – eine Leiterstreifenstruktur der Seitenflächen in der H-Ebene 3 A conductor strip structure of the side surfaces in the H plane

4 – Leiterstreifenstruktur am rückseitigen Gehäuseabschluss der Antenne 4 - Conductor strip structure at the rear housing termination of the antenna

5 – kreisförmige Ausschnitte in den Doppelstegen Erfindungsgemäß wird die Antennenstruktur so modifiziert, dass die beschriebenen Wechselwirkungen auf ein Mindestmaß reduziert werden, ohne die eigentlichen Betriebseigenschaften der Antenne nennenswert zu beeinflussen oder Restriktionen bezüglich Aufbau und Verwendung des Gesamtsystems hinnehmen zu müssen. Um dies zu erreichen wird das bestehende, zusammenhängende leitfähige Volumen einer Antenne auf ein Mindestmaß reduziert, wobei darauf zu achten ist, dass ausschließlich nichtmagnetische Werkstoffe zum Einsatz kommen. Dazu wird in einem ersten Schritt die Leiterstärke reduziert. Die Wirkung dieser Maßnahme beruht auf der steigenden Stromverdrängung (Skineffekt) hin zu oberflächennahen Bereichen eines Leiters, je höher die Signalfrequenz wird,

5 - Circular cutouts in the double bars According to the antenna structure is modified so that the interactions described are reduced to a minimum without affecting the actual operating characteristics of the antenna appreciably or have to accept restrictions on the design and use of the overall system. To achieve this, the existing coherent conductive volume of an antenna is minimized, taking care that only non-magnetic materials are used. For this purpose, the conductor thickness is reduced in a first step. The effect of this measure is based on the increasing current displacement (skin effect) to near-surface areas of a conductor, the higher the signal frequency,

Signale hoher Frequenz, die Nutzsignale, können so nahezu ungehindert auch dünne Leiterstrukturen passieren, während bei Signalen niederer Frequenz, die Störsignale, ein erhöhter Leitungswiderstand und somit eine Abdämpfung auftritt. Abhängig von der benutzten Frequenz der Nutzsignale ist als minimale Leiterstärke die doppelte bis dreifache Skintiefe anzusetzen, um den Leitungswiderstand für das Nutzsignal nicht unangemessen zu erhöhen. Diese Maßnahme erlangt steigende Bedeutung, je höher der Abstand zwischen der Frequenz des Nutz- und Störsignals ist. Praktisch umsetzbar wird dies, indem an Stelle massiver Metallbauteile auf Leiterplattenmaterial oder galvanisierte Kunststoffformteile zurückgegriffen wird. Allein diese Maßnahme kann aber unzureichend sein.signals high frequency, the useful signals, so can almost unhindered also thin Ladder structures happen while for signals of low frequency, the interference signals, an increased line resistance and thus an attenuation occurs. Dependent of the used frequency of the useful signals is the minimum conductor thickness the double to triple skin depth to set the line resistance for the Useful signal does not increase unreasonably. This measure is achieved increasing importance, the higher the distance between the frequency of the useful and interfering signal is. This is practically feasible by replacing solid metal components on PCB material or galvanized plastic moldings resorted becomes. Alone this measure but can be insufficient.

Deshalb wurde in einem weiteren Schritt mittels geeigneter Feldsimulationen die Stromverteilung auf den Antennenkomponenten und Regionen mit minimaler Stromdichte des Nutzsignals ermittelt. In diesen Regionen kann die Metallisierung gänzlich entfernt werden, ohne die Funktionalität der Antenne zu beeinträchtigen. Die Ausschnitte können grundsätzlich beliebige Formen aufweisen, jedoch empfehlen sich Streifen und Kreise. Das Ergebnis ist eine Art Gitterstruktur mit Streifen- oder Lochmuster. Damit wird zwar rein formal die felddurchflutete Fläche und damit die Induktion nicht verringert, aber der Strom auf die verbleibenden Wege gezwungen, was den Leitungswiderstand für Störsignale weiter erhöht.Therefore was in a further step by means of suitable field simulations the current distribution on the antenna components and regions with determined minimum current density of the useful signal. In these regions the metallization can completely be removed without affecting the functionality of the antenna. The cutouts can in principle have any shapes, but stripes and circles are recommended. The result is a kind of grid structure with striped or perforated patterns. Thus, purely formally, the field-flooded area and so that the induction does not decrease, but the current on the remaining Forced paths, which further increases the line resistance for interference.

Um die Induktion niederfrequenter Spannungen zu reduzieren, kann die verbliebene Gitterstruktur durch Leiterunterbrechungen aufgespaltet werden. Hier sollten zunächst die längsten vorkommenden Leiterschleifen aufgegriffen werden. Um trotzdem die Antennenfunktion zu garantieren, müssen diese Unterbrechungen mit Kondensatoren überbrückt werden. Deren Dimensionierung muss so gewählt sein, dass sie für die niedrigste Nutzfrequenz immer noch eine niederohmige (< 1 Ohm) Kopplung darstellen, gemäß der Vorschrift Z c = 1j·ω·C (4). In order to reduce the induction of low-frequency voltages, the remaining grid structure can be split by conductor interruptions. Here, first the longest occurring conductor loops should be taken up. In order to guarantee the antenna function anyway, these interruptions must be bridged with capacitors. Their dimensioning must be chosen so that they still represent a low-impedance (<1 ohm) coupling for the lowest frequency of use, according to the rule Z c = 1 j · ω · C (4).

Sofern die Störsignale einen ausreichenden Frequenzabstand zum Nutzsignal aufweisen, stellen diese Kondensatoren für sie eine Unterbrechung dar. In Verbindung mit der vorangehend beschriebenen Gitterstruktur der Antennenmetallisierung ist diese Aufspaltung die wirkungsvollste Maßnahme gegen Induktion und Wirbelströme, da hier die Leiterlängen und -flächen für die Störsignale effektiv verkürzt bzw. verringert werden.Provided the interfering signals have a sufficient frequency spacing to the useful signal, provide these capacitors for it is an interruption. In conjunction with the previously described Lattice structure of the antenna metallization is this splitting the most effective measure against induction and eddy currents, because here are the conductor lengths and areas for the noise effectively shortened or reduced.

In Fällen, in denen die Grundstruktur einer geschlossenen Leiterfläche nicht verletzt werden darf (keine Gitterstruktur), eröffnet sich durch sehr dünne, doppelseitige Leiterplatten ein Ausweg. Es wird eine Art periodische Plattenkondensatorwand, die aus sich wechselseitig überlappenden, kleineren Leiterflächen beidseits eines (vorzugsweise dünnen) Dielektrikums besteht (s. 1), realisiert. Dazu werden beide Leiterplattenseiten durch dünne Unterbrechungen in mehrere kleinere, periodisch fortfolgende Abschnitte unterteilt, wobei auf den symmetrischen Versatz auf beiden Seiten zu achten ist. Die Unterbrechung auf der einen Seite muss sich genau in der Mitte der Leiterfläche der anderen Seite befinden. Somit ergibt sich die Koppelkapazität zwischen einer Leiterfläche diesseits und jenseits des Dielektrikums zu

da jeweils nur die Hälfte einer Leiterfläche zur Kopplung auf die andere Seite (pro Betrachtungsrichtung) beiträgt. Die Größe der Leiterfläche richtet sich nach dem Übergangswiderstand bzw. der Koppelkapazität und hängt von der niedrigsten Nutzfrequenz ab. Je größer die Leiterflächen ausfallen, desto größer die Überlappung und somit die Koppelkapazität. Die Kopplung kann auch hier durch geeignete diskrete Kondensatoren zwischen den Teilflächen erhöht werden. Wird der Übergangswiderstand minimal, wirkt die Gesamtheit der Struktur als quasi geschlossene Fläche. Große Teilflächen bieten dabei mehr Angriffsfläche für Felder und somit für das Maß der Induktion. In der Praxis ist hier der günstigste Kompromiss aus Teilflächengröße zu resultierendem Flächenwiderstand zu suchen. Diesen Ansatz kann man für die verschiedensten Flächenformen verwenden, egal ob rund oder eckig. Auch das Aussehen der Teilflächen ist letzten Endes unerheblich, solange die kapazitive Kopplung der gegenüberliegenden Flächen den gegebenen Anforderungen genügt.In cases in which the basic structure of a closed conductor surface must not be violated (no lattice structure), a very small, double-sided printed circuit board opens up a way out. There is a kind of periodic plate capacitor wall, which consists of mutually overlapping, smaller conductor surfaces on both sides of a (preferably thin) dielectric (s. 1 ), realized. For this purpose, both sides of the printed circuit board are divided by thin interruptions into several smaller, periodically successive sections, whereby attention must be paid to the symmetrical offset on both sides. The interruption on one side must be exactly in the middle of the conductor surface of the other side. Thus, the coupling capacitance between a conductor surface on this side and on the other side of the dielectric results

since only half of a conductor area contributes to the coupling to the other side (per viewing direction). The size of the conductor surface depends on the contact resistance or the coupling capacitance and depends on the lowest usable frequency. The larger the conductor surfaces fail, the greater the overlap and thus the coupling capacity. The coupling can also be increased by suitable discrete capacitors between the faces. If the contact resistance is minimal, the totality of the structure acts as a quasi-closed area. Large faces provide more attack surface for fields and thus for the degree of induction. In practice, the most favorable compromise is to be sought here from the surface area size to the resulting sheet resistance. This approach can be used for a variety of surface shapes, whether round or square. The appearance of the faces is ultimately irrelevant, as long as the capacitive coupling of the opposite surfaces meets the given requirements.

Mit den beschriebenen Modifikationen ist es bei jeder Hornantenne möglich, eine Kompatibilität zu starken Hochfrequenzfeldern (magnetisch, elektrisch oder elektromagnetisch) herzustellen, ohne dass die Antenne oder an sie angeschlossene Geräte davon beeinflusst werden.With The described modifications are possible with every horn antenna, one compatibility strong radio frequency fields (magnetic, electrical or electromagnetic) without the antenna or any devices connected to it to be influenced.

Exemplarisch für die vorliegende Erfindung wird nachfolgend die schrittweise Veränderung einer Doppelsteg-Hornantenne (2a) beschrieben, die z. B. im Inneren eines Magnetresonanztomografen ( DE 10 2008 019 862.5 ) betrieben werden kann. Im aufgeführten Beispiel ist die Antenne einem statischen Magnetfeld der Stärke 3T ausgesetzt, während gleichzeitig zeitveränderliche Gradientenfelder von bis zu 50 T/s bei max. 10 kHz vorhanden sind. Die Antenne dient als Sensorelement für ein UWB-Radarsystem, welches die Bewegungsmuster eines Probanden während einer Untersuchung im Tomografen registriert und auswertet.Exemplary for the present invention, the stepwise change of a double-ridge horn antenna ( 2a ) described z. B. inside a magnetic resonance tomograph ( DE 10 2008 019 862.5 ) can be operated. In the example given, the antenna is exposed to a static magnetic field of the strength 3T, while at the same time time-varying gradient fields of up to 50 T / s at max. 10 kHz are available. The antenna serves as a sensor element for a UWB radar system, which registers and evaluates the movement patterns of a subject during an examination in the tomograph.

Auf konventionelle Antennenkonstruktionen wirken durch die Feldwechselwirkungen nachweislich starke mechanische Kräfte, die nur unzureichend durch Befestigungen gehalten werden könnten. Die Antennen bewegen sich folglich sehr stark, was sie als Sensorelement unbrauchbar macht.On Conventional antenna designs work through the field interactions demonstrably strong mechanical forces that are inadequate Fasteners could be kept. As a result, the antennas move very much, acting as a sensor element makes us unusable.

Zur Vermeidung dieser Probleme wurden bei der Doppelsteg-Hornantenne zunächst die Seitenwände in der E-Ebene des Pyramidenteils bis auf einen dünnen Leitersteg an der Apertur entfernt (2b). Dies bewirkt eine Absenkung der unteren Grenzfrequenz der Antenne und eine erhebliche Leiterflächenreduktion, verbreitert aber das Richtdiagramm in der H-Ebene. Anschließend wurden alle Metallflächen auf eine Stärke von 30 μm reduziert, was durch Verwendung elektrochemisch metallisierten Kunststoffformteilen realisiert wurde (2c). In einem weiteren Schritt wurden nach computergestützter Analyse die Pyramiden-Seitenflächen in der H-Ebene in eine periodische Leiterstreifenstruktur umgewandelt (3). Die Analyse ergab, dass die Leiterstreifen parallel zur Apertur angeordnet sein können, da in dieser Richtung eine hohe Stromdichte vorherrscht. Die Leiterstreifen werden an den Rändern durch einen Rahmenleiter untereinander verbunden. Um größere Stromschleifen zu reduzieren wurde dieser Rahmen an vier Stellen unterbrochen und mit Hochfrequenzkondensatoren überbrückt. Diese erlauben dem hochfrequenten Nutzsignal eine ungehinderte Passage, unterbinden aber den Stromfluss für die um zwei Größenordnungen kleineren Induktionsströme. Ebenso wurde mit dem Rahmen in Aperturebene verfahren.To avoid these problems, the side walls in the E-plane of the pyramid part were first removed at the double-ridge horn antenna except for a thin conductor bar at the aperture ( 2 B ). This causes a lowering of the lower limit frequency of the antenna and a significant reduction of the conductor area, but widens the directional diagram in the H-plane. Subsequently, all metal surfaces were reduced to a thickness of 30 microns, which was realized by using electrochemically metallized plastic moldings ( 2c ). In a further step, computer-aided analysis was used to convert the pyramidal side surfaces in the H-plane into a periodic conductor strip structure ( 3 ). The analysis showed that the conductor strips can be arranged parallel to the aperture, since in this direction a high current density prevails. The conductor strips are interconnected at the edges by a frame conductor. In order to reduce larger current loops, this frame was interrupted at four points and bridged with high-frequency capacitors. These allow the high-frequency useful signal unimpeded passage, but prevent the flow of current for smaller by two orders of magnitude induction currents. The same procedure was used for the frame in the aperture plane.

Ganz ähnlich dazu wurde bei dem rückseitigen Gehäuseabschluss der Antenne gehandelt. Auch hier wurde durch Computeranalyse die Stromverteilung bestimmt und anschließend geschlossene Flächen durch Leiterstreifen ersetzt (4). Die Einführung der Leiterstreifenstruktur reduziert das sonst übliche Schirmungsmaß der Antenne in die Nebenrichtungen, was zu stärkeren Nebenkeulen führen kann. In Anwendungsbereichen, wo dies problematisch sein sollte, empfiehlt sich an entsprechender Stelle der Einsatz von Mikrowellenabsorbermaterial, welches magnetfeldkompatibel ist und ungewollte Nebenaussendungen abschwächt.Quite similar to this was traded in the back housing termination of the antenna. Here, too, the current distribution was determined by computer analysis and subsequently closed areas were replaced by conductor strips ( 4 ). The introduction of the conductor strip structure reduces the usual shielding of the antenna in the secondary directions, which can lead to stronger side lobes. In applications where this should be problematic, the use of microwave absorber material, which is magnetic field compatible and weakens unwanted spurious emissions, is recommended.

An Stelle der Leiterstreifenstruktur kann die Antennenstruktur aber auch aus der bereits beschriebenen doppellagigen Kondensatorstruktur aufgebaut werden.Instead of the conductor strip structure, the antenna structure can also be described from the already nen double-layered capacitor structure can be constructed.

Bei den bisher unberücksichtigten Doppelstegen in der Antenne, die maßgeblich für die Wellenleitung und somit für die Antennenfunktion (Bandbreite) sind, wurde ebenfalls die Stromverteilung analysiert und festgestellt, dass das Setzen mehrerer kleiner, kreisförmiger Ausschnitte der Metallisierung weniger nachteilig für die Antennenfunktion ist als das vollständige Ausschneiden einer größeren inneren Fläche (5). Hier verblieben zwar die Längen der geschlossenen Leiterschleifen unverändert, jedoch werden die Störsignale in ihrer willkürlichen Ausbreitung behindert und auf wenige enge und damit resistive Strompfade gezwungen. Die Option der Aufspaltung in einzelne Abschnitte durch Koppelkondensatoren bleibt völlig erhalten und könnte bei Bedarf aufgegriffen werden.In the previously disregarded double bars in the antenna, which are crucial for the waveguide and thus for the antenna function (bandwidth), the current distribution was also analyzed and found that the setting of several small, circular sections of the metallization is less detrimental to the antenna function than that complete cutting out of a larger inner surface ( 5 ). Here, although the lengths of the closed conductor loops remained unchanged, but the interference signals are hindered in their arbitrary propagation and forced to a few narrow and thus resistive current paths. The option of splitting into individual sections by coupling capacitors is completely preserved and could be taken up as needed.

Die so modifizierte Antenne wurde als Prototyp aufgebaut und eingehend nach ihrer Funktion untersucht. Die klassischen Antennenparameter wie VSWR-Bandbreite (–10 dB), Gewinn, Richtdiagramm und Impulsantwort erfüllen auch nach den Modifikationen das gängige Anforderungsprofil. Der Erfolg der Modifikation im Sinne der Erfindung wurde anschließend im eingangs beschriebenen Magnetresonanztomografen untersucht. Unabhängig von der Orientierung der Antenne im Bereich der größten Gradientenfelder konnte keine spürbare Krafteinwirkung auf die Antenne oder gar eine Bewegung der Antenne festgestellt werden. Die am Antennenanschluss entstandene Induktionsspannung befand sich mit maximal U_ss = 4 mV ebenfalls auf sehr gutem Niveau. Die technischen Daten der Antenne sind in Tabelle 6 zusammengefasst.The thus modified antenna was constructed as a prototype and examined in detail for its function. The classic antenna parameters such as VSWR bandwidth (-10 dB), gain, directional diagram and impulse response meet the common requirement profile even after the modifications. The success of the modification according to the invention was subsequently investigated in the magnetic resonance tomograph described above. Regardless of the orientation of the antenna in the area of the largest gradient fields, no noticeable force was exerted on the antenna or even a movement of the antenna could be detected. The induction voltage developed at the antenna connection was also at a very good level with a maximum U _ss = 4 mV. The technical data of the antenna are summarized in Table 6.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

A

- Area

α

- Angle

B

- magnetic flux density

C

- capacity

d

- distance

δ

- Skin depth

ε

- Permittivity number

F

- Force

i, I

- Electricity

l

- length

μ

- Permeability number

σ

- Conductivity

R

- electrical resistance

u, U

- Tension

ω

- angular frequency

Z

- Impedance

Claims

Horn antenna for high-frequency sensor and signal transmission applications characterized in that its side surfaces have a periodic structure strip conductors, which are connected by connecting conductors to each other.

Horn antenna according to claim 1, characterized that parts of the side walls are removed except for a conductor strip.

Horn antenna according to claim 2, characterized that parts of the side walls Completely are removed.

Horn antenna according to one of Claims 1 to 3, characterized that you back body seat has a conductor strip structure.

Horn antenna according to one of Claims 1 to 4, characterized the conductor strip structure has individual breaks and the breaks are bridged with suitable high frequency capacitors.

Horn antenna according to one of Claims 1 to 5, characterized that adjacent conductor strips of the conductor strip structure are connected to suitable high-frequency capacitors.

Horn antenna according to one of Claims 1 to 6, characterized that it is designed as a double bridge horn antenna.

Horn antenna according to claim 7, characterized that the double webs have a plurality of small cutouts of the conductor surface.

Horn antenna according to claim 8, characterized that the cutouts of the conductor surface are bridged with suitable high-frequency capacitors.

Horn antenna for High frequency sensor and signal transmission applications characterized in that their side surfaces of a plurality of mutually overlapping conductor surfaces on both sides of a preferably thin Dielectric exist, each with a break on the upper side of the dielectric centered on a conductor surface the bottom of the dielectric is arranged and vice versa.

Horn antenna according to claim 10, characterized that parts of the side walls are removed except for a conductor strip.

Horn antenna according to claim 11, characterized that parts of the side walls Completely are removed.

Horn antenna according to one of claims 10 to 12, characterized that you back body seat from several mutually overlapping ones conductor surfaces on both sides of a preferably thin Dielectric exist, each with a break on the upper side of the dielectric centered on a conductor surface the bottom of the dielectric is arranged and vice versa.

Horn antenna according to one of claims 10 to 13, characterized that breaks between individual conductor surfaces the top or bottom of the dielectric or other conductor strips are bridged with suitable high-frequency capacitors.

Horn antenna according to one of claims 10 to 14, characterized that as a double bridge horn antenna accomplished is.

Horn antenna according to claim 15, characterized that the double webs have a plurality of small cutouts of the conductor surface.

Horn antenna according to claim 16, characterized that the cutouts of the conductor surface are bridged with suitable high-frequency capacitors.

Horn antenna according to one of claims 1 to 17, characterized that all electrically conductive parts consist of thin metallizations, which are applied to non-conductive plastic moldings.

Horn antenna according to one of claims 1 to 18, characterized that means of oppression of emissions in secondary beam directions from magnetic field compatible Microwave absorber material are provided.