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Zylinderkondensator für gedruckte Schaltungen Die Erfindung bezieht
sich auf einen Zylinderkondensator mit veränderbarer Kapazität für gedruckte Schaltungen,
insbesondere für den Mikrowellenbereich, bei dem ein Stator und ein Pührungsteil
über einen Isolierteil fest miteinander verbunden sind.
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Die zur Vermeidung störender Eigenresonanzen notwendigen kleinen äußeren
Abmessungen derartiger Zylinderkondensatoren erfordern extrem kleine Spalte zwischen
dein feststehenden.Stator und beweglichen Teilen (Abstimmelement) des Kondensators,
was insbesondere bei mehreren auf einer Schaltungsplatte angeordneten Zylinderhondensatoren
Fertigungsprobleme hinsichtlich des
gemein,samen Bohrens der-Führungsbohrungen
mit sich bringt.
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Der Erfindung liegt die-Aufgabe zugrunde, -einen universel für Hikrowellengeräte
verwendbaren Zylinderl#--oiidens'ator zu schaffen, der auch bei sehr kleinem Spalt
zwischen Stator und Abstimmelement relativ hohe Kapazitätsvierte erreicht und der
es ermöglicht, mehrere solche Kondensatoren in einfacher 'Neise in eine Schaltungsplatte
einzusetzen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der 'iieise gelöst, daß
zwischen dem Stator und dem Führungsteil eine Schaltungsplatte einspannbar ist,
und daß am Stator ein Lötrand oder ähnliche Mittel vorgesehen sind zur Verbindung
mit-den-Leiterbahnen der gedruckten Schaltung.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
bildet der Stator den einen Kondensatoranschluß und der mit dem Abstimmelement leitend
verbundene Führungsteil den anderen Kondensatoranschluß. Mit diesem Kondensator
kanndie Kapazität gegen Masse verändert werden. Das Abstimm.element eines solchen
Kondensators besteht vorzugsweise atts einem metallischen Abstimmstift, dessen eines-Ende-
in dem Führungsteil geführt ist und dessen anderes Ende in den Stator eintaucht,
wobei es vorteilhaft ist, wenn der Abstimmstiflu an dem in den Stator eintauchenden
Ende eine axial verlaufende Bohrung hat und in dem Bereich der Bohrung mehrere Querbohrungen
aufwi#ist, und daß aus diesen Querbohrungen du,-eh Einpressen eines Kunststoffbolzens
in die Axialbohrung gebildete Zentrierstifte herausragen.
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Das Dielektrikum besteht also in diesem Fall vorwiegend aus Luft,
wodurch eine hohe Güte erreicht aird.
Bei einer anderen bevorzugten
Ausführungsform eines Zylinderkondensators, der der Xnderung der Kapazität im Leitungszug
dient, ist der Stator geteilt; die einzelnen Statorteile bilden hierbei die Kondensatoranschlüsse,
und das Abstimmelement dient der Kapazitätsänderung zwischen den Kondensatorteilen.
Ein Abstimmelement vorteilhafter Ausführung besteht bei einem solchen Kondensator
aus einem Abstimmring oder einer auf einem wenigstens teilweise zylindrischen Träger
aufgebrachten metalli-schen Schicht geringer Dicke; der Abstimmring und der wenigstens
teilweise zylindrische Träger sind hierbei auf einem Stift aus Isoliermaterial,
vorzugsweise aus Keramik, der seinerseits in einem im Pührungstoil - geführten
Schraubbolzen gehaltert ist, aufgebracht. Der Schraubbolzen ist zweckmäßigerweise
in Bereiche unterschiedlichen Durchmessers aufgeteilt und ist in dem Bereich mit
dem kleineren Durchmesser mit einer Federscheibe, deren Durchmesser dem großen Durchmesser
des Schraubbolzens entspricht, versehen. Diese Federscheibe, dieebenfalls in die
Gewindebohrung des Führungstoils eingreift, gewährleistet eine sPielfreie Führung
des Schraubbolzens im Führungs-#teil.
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Ein anderes Abstimmelement vorteilhafter Ausgestaltung besteht bei
einem Zylinderkondensator mit geteiltem Stator aus einem Abstimmring oder einer
metallischen Schicht geringer Dicke, die auf einem im Führungsteil geführten Gewindebolzen
aus Isoliermaterial, vorzugsv,eise aus Kunststoff, aufgebracht sind. Der Gewindebolzen
ist in besonders einfacher Weise herstellbar. Der rohrförmige Spalt zwischen dem
Stator und dem Abstimmelement ist vorzugsweise mit einem Dielektrikum
ausgefüllt.
Dieses Dielektrikum, dessen Material in seiner Form dem Spalt angepaßt ist, kann
im rohrförmigen Spalt in axialer Richtung einstellbar ausgebildet sein, so daß man
auch auf diese '"Voise die Kapazität des Kondensators verändern kann.
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Den Führungsteil kann man in vorteilhafter Iffeise als Geviindetopf
ausbilden, der an seinem freien Ende längs des-Umfanges an mehreren Stellen eingedrückt
ist oder auf dessen freies Ende eine federnde Hülse fest aufgesetzt ist, -wodurch
eine gute Gewindeverspannung erreicht wird.
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Mit Zylinderkondensatoren gemäß der Erfindung lassen sich in vorteilhafter
Vieiso Filter in konzentrierter Schaltungstechnik auflauen. Bei einen, Filter, dessen
Filtergrund-glied ein Kapazitätsnotzwerk in Form eines Kapazitätssternes oder Kapazitätsdreiecks
enthält, sind die Kondensatoren des Kapazitätsnetzwerkes vorzugsweise als parallelachsig
aneinandergereihte CD
Zylind#erkondensatoren ausgebildet.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig.1 zeigt in einem Schnitt und in einer Draufsicht einen Zylinderkondensator
und dessen Ersatzschaltbild. T"lit einem solchen Kondensator kann man die Kapazität
im Leitungszug verUndern. Auf der mit Iciterbahnen verschonen Seitc der Schaltungsplatte
4, die auf einer Masseplatte 9, beispielsweise einen VI.assoblech oder der
Grundplatte-eines Gehäuses aufgebracht ist, ist der aus zwei Zylinderhalbschalen
bestehende Stator
fest verankert. Die Befestigung des Stators kann
beispielsweise durch Weichlötung längs des auf der Schaltungsplattd au-fliegenden
Handes erfolgen. Zur Verbindung mit den Leiterbahnen der, gedruckten Schaltung ist
am Sta,tor ein Lötrandvorgesehen. Über einen Keramikring 2 ist der Stator
3 z.B. durch Metallkeramiklötungen fest mit den als Gewindetopf ausgebildeten
Führungsteil 1
verbunden, das an'der dem Stator gegenüberliegenden Seite der
Schaltungsplatte angeordnet ist, Zur Aufnahr-e des Keramikringes 2 ist im Stator
und am Gewindetop f jeweils eine Vertiefung vorgesehen, wodurch sich eine
gute Zentrierung von Stator und Gewindetopf zueinander ergibt. Der Gewindetopf weist
ferner einen umlaufenden Hand auf, mit dem eT - nach dem er von oben in die
Bohrung der Schaltungsplatte eingesetzt worden ist - auf dem über
die Bohrung der Schaltungsplatte hinviegragenden Hand der bletallplatte
9 aufliegt und mittels einer auf den Geivindetopf aufschraubbaren i"utter,
die von der Unterseite der Metallpla-It-,te her aufgeschraubt i!,iird, gegen die
Metallplatte gezogen wird. In der Geviindebohrung des Gewindetopfes 1 ist
ein Schraubbolzen 6 spielfrei gelagert, der über einen Isoliers-tift
7, beispielsweise aus Keramik, den Abstimmring 8 trägt und dessen
Axialverschiebung ermöglicht. Hierfür ist an der Stirnseite des Schraubbolzens ein
Schlitz vorgesehen. Zur Sicherstellung konstanter Spaltstärke und zur Erhöhung der
Kapazität ist zwischen dem Abstimmring 8 und dem Stator 3 eine dünnviandige
Hülse 5 aus dielektrischem Material, viie Teflon, eingeiagert.
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Die Figu'ren 2, Yund 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von
Abstimmstiften. Der in Pig.2 dargestklellte Abstimmstift besteht aus einem Schraubbolzen
26, in
den ein am Ende versilberter Isolierstift
28, beispielsweise aus Keramik, eingeklebt isit. Die auf' dein Isolier-..stift
aufgebrachte Silberschicht bildet hierbei das Abstimmelemerft des Kondensators.
Der Abstimmstift nach -Fig.3 be.steht aus einem Kunststoffspritzteil 36 mit
einem an seinem Ei.ide aufgeklebten Abstimmring 38. Die spielfreie Führung
dieses Abstimmstiftes im Führungsgehäuse wird durch das mit Übermaß gefertigte Gewinde
am Abstimmstift erreicht. Beim Einschrauben des erwärmten Abstimmstiftes paßt sich
das Gewinde an.
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Fig.4 zeigt eine n Abstimmstift, ähnlich der Ausführung nach Fig.2,
jedoch ist hierbei der Schraubbolzen 46 unterteilt in.Berei-che unterschiedlichen
Durchmessers. Der Bereich-kleineren Durchmessers in der Mitte ist mit einer Federscheibe
vers ehen die gegen die Ge##,iindeflanken,im Führungsteil drückt und dadurch eine
Axialverspannung bewirkt. Die Federscheibe kann ent#--ieder auf dem Schraubbolzen
gelötet oder durch entsprechende Einstiche im Schraubbolzen hergestellt vIerden.
Das Abstimmelement "-iird von einem auf dem Isolierstift 47 aufgebrachten Z'Lbstimmring
48 gebildet.
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Die.Figuren 5 und 6 zeigen in einem Längsschnitt und
einer Draufsicht jeweils ein als Gewindetopf ausgebildetes Führungsteil. Zur Ge#i-iindeverspannung
im Gewindetopf ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 der Gewindetopf
51 am Umfang an drei Stellen so verformt,.-daß der Abstimmstift bzw. Abstimmbolzen
in radialer Richtung durch die Federwirkung des Gewinde-,topfes spielfrei geführt,wird.
Der Gewindetopf nach Fig-.6 weist eine federnde Blechhülse 062 auf, die auf das
freie Ende des Gewindetopfes aufgepreßt-- oder aufgelötet ist, so daß auf den eingeschraubten
Abstlimmstift
bzvi. Abstimmlolzen eine axiale Kraft wirkt. Pig
.7 zeigt -einen Zylinderkondensator im Schnitt und in einer Draufsicht, dessen
Kapazität gegen Masse veränderbar ist. Zum Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel
nach Fig.1 besteht der Stator 73 aus einem ungeteilten Hohlzylinder; das
Abstimmelement wird von einen Gewindeb'olzen gebildet, dessen eines Ende im Gewindetopf
71 geführt ist und dessen anderes Ende in den Stator eintaucht. Das Dielektrikum
besteht hierbei vorwiegend aus Luft, wodurch eine hohe Güte erreicht wird. Zwischen
dem Gewindebolzen und dem Stator 73
befinden sich lediglich vier Kunststoffstifte
75,
die zur Führung des Geivindebolzens im Stator und zur Einhaltung eines
konstanten Spaltes zwischen Stator und Abstimmelenent dienen. Diese Führungsstifte
75
werden in der ','fleise hergestellt, daß man einen, in eine-- axialen «Bohrung
des Geviindebolzens eingelegten Kunststoffbolzen 70 so stark preßt, bis der
Kunststoff durch Querbohrungen des Gewindebolzens austritt und an der Statorbohrung
anliegt. Der zur Verformung not-' wendige Druck wird durch Erwärmung des Kunststoffes
vermindert. Auf diese Weise Wird eine völlig spielfreie Pührung des Geivindebolzens
in der Statorbohrung gewährleistet.
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Fig.8 zeigt einen Zylinderkondensator mit gegen Erde veränderlicher'Kapazität,
bei dem zur Abstimmung in den Sualt zwischen Abstimmstift und Stator ein
einschraubbares Dielektrikum, dessen Form einer Hult-,mutter gleicht, vorgesehen
ist. Das Führungsteil 81 besteht hie,--bei aus Vollmaterial und weist in
der Längsachse einen, in den Stator eintauchenden Stift auf. Der Snalt zwischen
dem Stator und dem in den Stator ein"-tauchenden
Stift wird von
einem auf den Stift aufgeschraubten Diolcktrikum ausgefüllt, dessen Form
einer Hutmutter kleicht. Das Diclc'ktrikum ist in seiner Eintauchtiefe veränderbar
und übernimmt somit die Funktion des kapazitätsände.rnden Elementes.
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Pig.9 zeigt in zwei Längssehnitten, einer Seitenan-.sieht und einer
Draufsicht eine Anordnung von drei Zylinderkondensatoren, viobei es sich beispielsweise
um ein Filt.er handelt, dessen Filtergrundglied ein Kap.azitätsnetzwerk in Form
eines Kapazitätsdreiecks enthält. Bei diesem Piltertyp hat das Ersatzschaltbild
die Form einesrt-Gliedes mit zwei Querkapazitäten und einer Längskapazität. Der
Grundaufbau entspricht im wesentlichen dem der in Fig.1 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Der Stator 93 ist hierbei in zwei Hälften unterteilt, von denen jede Hälfte
aus einem mit einer zylindrischen Bohrung und einer halbzylindrischon Bohrung verschenen
Teil besteht.,Diese beiden Hälft.en sind so angeordnet, daß die beiden Halbzylinder
einander unter Bildung eines Spaltes gegenüberliegen. In den mittleren, geteilten
Statorteil taucht ein Abstimmstift gemäß der Ausbildung nach Fig.4 ein, d.h. ein
im Bereich geringeren Durchmessers mit einer Scheibenfeder verschener Schraubbolzen,
in den ein den Abstimmring tragender Keramikstift eingesetzt ist. Dieser Kondensator
bildetc13n Längskondensator, d.h. den Kondensator im Leitungszug. Beiderseits zu
diesem sind die die Querkondens,1-7ttoren bildenden Zylinderkondensatoren angeordnet.
Die Abstimmstiftr, bestehen jeweils aus einem metall ischen Bolzen, dessen eines
Ende im Püllrungsteil geführt ist und zur axialen Verspannung eine 1-#'ede#-scheibe
aufweist, die- im Bereich des kleineron Durchmessers an"*cordilet ist, und dessen
anderes Ende
in den Stator eintaucht. Der Spalt zwischen Stator
und dem Abstimmstift bzvl. dem Abstimmelement ist mit einem Dielektrikum
95 ausgefüllt. Stator 93 und Führungsteil 91 sind über das
Isolierteil 92, z.B. durch Metallkeramiklötung2 fest verbuhden. Zur Befestigung
des Führungsteiles an der Metallplatte sind beiderseits der Schmalseiten jeweils
zwei durch eine Platte, die auf einem Absatz des Führungsteilos aufliegt, hindurchgreifende
Schrauben 100a, 100b vorgesehen. Dabei ist die eine Schraube als Nadenschraube
ausgebildet und liegt an der Unterseite der Metallplatte an, während die andere
Schraube in die Metallplatte selbst eingreift. Auf diese Weise läßt sich-eine 9-enaue
Lage des Führungsteiles einstellen.
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Fig.10 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem auf einer doppelt kaschierten
Schaltungsplatte aufgebrachten Zylinderkondensator mit einer gegen Masse veränderlichen
Kapazität. Der Stator 103, der mit dem Keramikring 102 fest verbunden ist
und das Führungsteil 101
sind durch Schviallöten.auf der Leiterplatte befestigt.
Der Stator ist hierbei als Topf ausgebildet, dessen offene Seite-in die Bohrung
der Leiterplatte hineinragt. Auf diese Weise wird das Eindringen des Lotes in den
Abstimmbereich verhindert. Die Schviallötung auf der Seite des Fühiungsteiles kann
durch Abdecken des t'tbstimmstiftes 106 durchgeführt werden. Der Abstimmstift,
ein aus einem Teil bestehender Metallstift, weist an seiner unteren Stirnseite einen
Schlitz auf, übcr den die Axialverschiebung mittels eines Schraubenziehers erfolgen
kann.