DE1182711B - Leitungskreis mit kapazitiver Abstimmeinrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 j

Deutsche Kl.: 2t a4 - 69

Nummer: 1182711

Aktenzeichen: S 84845IX d/21 a4

Anmeldetag: 24. April. 1963

Auslegetag: 3. Dezember 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitungskreis für elektrische Schwingungen mit Innen- und Außenleiter, bei dem an ein Ende des Innenleiters eine kapazitive Abstimmeinrichtung angeschaltet ist.

Zur Abstimmung von Leitungskreisen ist es bekannt, die wirksame Länge und damit den Betriebsfrequenzbereich durch Betätigung von Kurzschlußschiebern zu verändern. Neben diesen Abstimmeinrichtungen sind auch in ihrer Kapazität veränderliche Anordnungen bekannt, die, zwischen Innen- und Außenleiter eingeschaltet, durch eine Kapazitätsvariation eine Änderung der elektrisch wirksamen Länge des Leitungskreises ermöglichen. Bei derartigen kapazitiven Abstimmeinrichtungen haben sich Anordnungen als besonders zweckmäßig herausgestellt, die in ihrem Aufbau im wesentlichen Tauchkondensatoren entsprechen. Hierbei ist ein rohrförmiger Kapazitätsbelag vorgesehen, in dessen Innerem ein metallischer Kolben als zweiter Kapazitätsbelag z. B. durch Betätigung einer Spindel verstellbar ist. Die Metallteile der beiden Kapazitätsbeläge sind dabei zylindrisch ausgebildet.

Bei der Abstimmung von Leitungskreisen mit derartigen Einrichtungen ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Änderung der Abstimmfrequenz nichtlinear mit der Längsverschiebung des Kolbens des Tauchkondensators erfolgt, wodurch bei den verschiedenen Betriebsfrequenzen ungleichmäßige Abstimmgenauigkeiten auftreten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, daß mit zunehmender Frequenz die Kreisgüte abnimmt und dadurch z. B. der erzielbare Verstärkungsfaktor kleiner wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, diesen bei Abstimmeinrichtungen für Leitungskreise auftretenden Schwierigkeiten in möglichst einfacher Weise zu begegnen. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die kapazitive Abstimmeinrichtung durch einen sich zum Ende des Leitungskreises hin verjüngenden leitenden Körper gebildet ist, welcher mit einem dielektrischen Stoff derart umgeben ist, daß eine zylindrische Außenfläche entsteht, auf der ein mit dem Außenleiter verbundener zylindrischer Kapazitätsbelag längsverschiebbar angeordnet ist, und daß die Verjüngung des leitenden Körpers so bemessen ist, daß bei Abstimmung auf hohe Frequenzen, d. h. wenn der Kapazitätsbelag an das Ende des Leitungskreises verschoben wird, durch die dabei erfolgende Verlängerung des Innenleiters eine derartige Veränderung der Kopplung zwischen dem Leitungskreis und der daran angeschlossenen Schaltung eintritt, daß die Kreisgüte angehoben wird.

Leitungskreis mit kapazitiver
Abstimmeinrichtung

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Horst Wohlgemuth, München

Es ist zwar bekannt, für den Kapazitätswert von Drehkondensatoren durch bestimmte Formgebung eine vom Drehwinkel abhängige Funktion festzulegen. Die bekannten Anordnungen dieser Art sind der wellenlängengerade Drehkondensator, bei dem die Platten nierenförmig ausgebildet sind, und der frequenzgerade Drehkondensator, bei dem die Platten die Form von Sicheln haben.

Derartige Kondensatoren sind jedoch für die Ab-Stimmung von Leistungskreisen sowohl wegen der Art ihrer mechanischen Abstimmbewegungen als auch wegen des großen Raumbedarfs nicht geeignet. Dagegen ermöglicht die gemäß der Erfindung aufgebaute kapazitive Abstimmeinrichtung bei Leitungskreisen die bereits erprobte Art der Abstimmung nach dem Prinzip der. Tauchkondensatoren beizubehalten und ohne besonderen technischen Aufwand und ohne großen Raumbedarf eine frequenzgerade Abstimmung zu erzielen. Gegenüber einer Abstimmung mit Tauchkondensatoren läßt sich aber durch den auf dem Innenleiter geführten äußeren Kapazitätsbelag eine Verschiebung des Anzapfpunktes längs der Leitung ermöglichen, wodurch die wirksame Länge des Leitungskreises vergrößert und damit eine Verbesserung des Gütefaktors erzielt wird. Der innere Kapazitätsbelag wird hierzu in vorteilhafter Weise so ausgelegt, daß für den Frequenzbereich, bei dem die Güte angehoben werden soll, die wirksame Länge des Leitungskreises durch eine entsprechende Verschiebung des äußeren Kapazitätsbelages und damit des Anzapfungspunktes vergrößert wird. Da in der Regel bei wachsender Frequenz eine Abnahme der Güte der Leitungskreise eintritt, wird dementsprechend der innere Kapazitätsbelag so ausgestaltet, daß der äußere Kapazitätsbelag zur Erzielung kleinerer Kapazitätswerte (entsprechend einer höheren Abstimmfrequenz) nach' dem Leitungsende hin

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verschoben und dadurch die Länge des wirksamen Teiles des Leitungskreises vergrößert wird.

Der innere Kapazitätsbelag ist zweckmäßig als Kegel bzw. Kegelstumpf ausgebildet, wodurch sowohl die Herstellung als auch der Überzug mit Isoliermaterial zur Erzielung einer zylindrischen Außenfläche in einfacher Weise zu bewerkstelligen ist. Der innere Kapazitätsbelag wird zweckmäßig mit seiner Längsachse fluchtend zu der des Innenleiters angeordnet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 einen koaxialen Leitungskreis im Längs- bzw. Querschnitt,

F i g. 3 einen aus Leiterstreifen aufgebauten Resonanzkreis,

F i g. 4 und 6 eine schematische Darstellung von Leitungskreisen mit unterschiedlichen Abstimmstellungen,

F i g. 5 und 7 die Ersatzschaltbilder zu den F i g. 4 und 6.

In F i g. 1 ist der Außenleiter 1 des Leitungskreises in Form einer Kammer mit quadratischem Querschnitt ausgebildet, in deren Innerem ein Innenleiter 2 mit entsprechender Länge angeordnet ist. Der Leitungskreis wird z. B. über eine Hochfrequenzröhre 3 und eine Koppelleitung 4 erregt. An Stelle dieser Ankopplung können auch kapazitive oder induktive Koppelschleifen verwendet sein, die von anderen Kreisen gespeist werden. An dem der Röhre 3 abgewandten Ende des Innenleiters 2 ist ein Ansatz 5 vorgesehen, der den inneren Kapazitätsbelag einer kapazitiven Abstimmeinrichtung bildet, deren Außenbelag mit 6 bezeichnet ist. Der innere Kapazitätsbelag 5 besteht aus einem kurzen zylindrischen Teilstück 5 a, das mit dem Innenleiter 2 verlötet ist, und einem angesetzten Kegelstumpf 5 b. Der innere Kapazitätsbelag ist mit einem Dielektrikum 7 in der Weise überzogen, daß eine glatte zylindrische Oberfläche entsteht, die als Führung für den äußeren Kapazitätsbelag 6 dient, der in Richtung der Längsachse des Innenleiters 2 verschiebbar ist. Über eine Lasche 8 wird eine galvanische Verbindung zum Außenleiter 1 hergestellt, wozu an diesem Gleitführungen 9 und 10 vorgesehen sind, die das eine Ende der Lasche 8 einschließen und z. B. durch hier nicht dargestellte Klemmschrauben nach der Abstimmung einen sicheren Kontakt gewährleisten. In der Lasche 8 ist eine öffnung 11 vorgesehen, durch die mittels eines Stiftes der äußere Kapazitätsbelag 6 bei der Abstimmung verschiebbar ist. Die Form des inneren Kapazitätsbelages 5 wird so gewählt, daß eine im wesentlichen lineare Abstimmkurve für die Betriebsfrequenz des Leitungskreises in Abhängigkeit von der Längsverschiebung des Außenbelages 6 entsteht.

In F i g. 3 ist die Anwendung der Abstimmeinrichtung bei einem aus streifenförmigen Leiterbahnen aufgebauten Leitungskreis gezeigt, bei dem in einer metallischen Platte 14 Aussparungen 15 und 16 vorgesehen sind, durch die ein Innenleiterstreifen 17 gebildet wird. Derartige flache Aufbauten sind besonders für Halbleiterverstärker geeignet, weil diese Bauelemente, wie durch den Transistor T angedeutet, geringere Ausdehnungen in Richtung senkrecht zur Platte 14 ergeben als z. B. Röhren. Für derartige Anordnungen, wie sie insbesondere auch in der deutschen Patentanmeldung S 81095 IXd/21 a 4 beschrieben sind, ist die Abstimmeinrichtung gemäß der Erfindung infolge ihres geringen Raumbedarfs besonders geeignet. Die Abstimmeinricbtui^ selbst, die aus dem inneren Kapazitätsbelag 18, dem Dielektrikum 19 und dem längsverschiebbaren äußeren Kapazitätsbelag 20 besteht, entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 und 2 bereits erläuterten Aufbau. Das Dielektrikum 19 ist mit seinem Ende in hier nicht näher dargestellter Weise mechanisch an der Platte

ίο 14 gehalten und ergibt so für das freie Ende des Innenleiters 17 eine mechanische Abstützung. Über die Lasche 21, die durch eine Klemmleiste 22 mit Schrauben 23 und 24 gehalten ist, wird der Kontakt zu der als Außenleiter wirkenden Platte 14 hergestellt.

In F i g. 4 ist an der mit A bezeichneten Stelle der Anschluß des Verstärkerelementes, z. B. eines Transistors, zugeführt, dessen Ausgangskreis der Leitungskreis bildet. Auf dem Innenleiter 26 ist der äußere Kapazitätsbelag 27 so weit verschoben, daß er in unmittelbarer Nähe des Anschlußpunktes A liegt. In dieser Stellung weist die Kapazität zwischen dem Innenleiter 26 und dem äußeren Kapazitätsbelag 27 den größten Wert auf. Die Abstimmung liegt somit im unteren Betriebsfrequenzbereich, für den die Güte des Leitungskreises ausreichend hoch ist. In der Ersatzschaltung nach Fi g. 5 liegt der Anschlußpunkt A am oberen Ende des durch den Leitungskreis gebildeten Parallelresonanzkreises.

In F i g. 6 ist der äußere Kapazitätsbelag 27 weit nach außen verschoben, was infolge des sich verjüngenden inneren Kapazitätsbelages 20 eine Verringerung des Kapazitätswertes und eine Vergrößerung der wirksamen Länge des Innenleiters 26 mit sich bringt. Dadurch wird die Güte dieses Kreises angehoben, weil, wie aus F i g. 7 ersichtlich ist, der Ankopplungspunkt A nunmehr nicht mehr am obersten Ende des Parallelkreises liegt, sondern durch die Anzapfung innerhalb des Resonanzkreises eine Wider-Standstransformation auftritt. Der Innenwiderstand R₁ des als Spannungsquelle angedeuteten und dem Leitungskreis vorgeschalteten Verstärkerelementes wird durch den transformatorischen Anschluß an den Parallelresonanzkreis in einen Widerstand R{ transformiert, der größer ist als der Widerstand R₁. Damit ist, da der Widerstand /?,' die Belastung des Kreises darstellt, die Güte des Kreises angehoben worden. Dies ist besonders wichtig, weil mit wachsender Frequenz an sich die Güte der Kreise geringer wird, was hier durch eine gegenläufige Tendenz ganz oder zum Teil ausgleichbar ist.

Zur Herabsetzung der Abstimmsteilheit und zur Verbreiterung des Abstimmbereiches können auch zwei oder mehr äußere Kapazitätsbeläge in Form von Hülsen od. dgl. auf den Innenleiter isoliert aufgesetzt werden. Ist der zu überstreichende Frequenzbereich sehr groß, z. B. bei den Fernsehbändern IV und V, so kann durch Abnahme eines der äußeren Kapazitätsbeläge die Abstimmung weitergeführt werden. Dabei ist es zweckmäßig, die äußeren Kapazitätsbeläge unterschiedlich lang zu machen, damit auch nach Abnahme eines der beiden Beläge eine Überlappung der Abstimmfrequenzen erzielt werden kann. Der innere Metallkonus der Abstimmeinheit hat vorteilhaft die Länge etwa zweier äußerer Kapazitätsbeläge und ist etwa ein Drittel so lang wie der Innenleiter des Leitungskreises. Durch die Erfindung läßt sich eine besonders niedrigere Anfangskapazi-

tat realisieren, wobei ein Variationsbereich von 1:16 überdeckbar ist.

Es ist zweckmäßig, die kapazitive Abstimmeinrichtung so auszugestalten, daß beim Übergang vom Innenleiter auf den konischen Ansatz bei weiter nach außen verschobenem äußerem Belag möglichst kein oder nur ein sehr geringer Wellenwiderstandssprung auftritt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Leitungskreis für elektrische Schwingungen mit Innen- oder Außenleiter, bei dem an ein Ende des Innenleiters eine kapazitive Abstimmeinrichtung angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Abstimmeinrichtung durch einen sich zum Ende des Leitungskreises hin verjüngenden leitenden Körper gebildet ist, welcher mit einem dielektrischen Stoff derart umgeben ist, daß eine zylindrische Außenfläche entsteht, auf der ein mit dem Außenleiter verbundener zylindrischer Kapazitätsbelag längsverschiebbar angeordnet ist, und daß die Verjüngung des leitenden Körpers so bemessen ist, daß bei Abstimmung auf hohe Frequenzen, d. h., wenn der Kapazitätsbelag an das Ende des Leitungskreises verschoben wird, durch die dabei erfolgende Verlängerung des Innenleiters eine derartige Veränderung der Kopplung zwischen dem Leitungskreis und der daran angeschlossenen Schaltung eintritt, daß die Kreisgüte angehoben wird.

2. Leitungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende leitende Körper als Kegel bzw. Kegelstumpf ausgebildet ist.

3. Leitungskreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende leitende Körper mit seiner Längsachse fluchtend zu der des Innenleiters verläuft.

4. Leitungskreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des zylindrischen Kapazitätsbelags mit dem Außenleiter in einer Lasche besteht, die in einer Führungsvorrichtung gehalten ist.

5. Leitungskreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Verwendung von in Aussparungen einer metallischen Platte angeordneten, als Leiterstreifen ausgebildeten Innenleitern, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende leitende Körper am freien Ende eines derartigen Leiterstreifens angebracht ist.

6. Leitungskreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Dielektrikum zwei Außenbeläge unabhängig voneinander längsverschiebbar angeordnet sind.

7. Leitungskreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum über das freie Ende des Innenleiters hinausragt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1135 527.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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