DE1789060C3 - Zylinderkondensator veränderbarer Kapazität für gedruckte Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkondensator veränderbarer Kapazität für gedruckte Schaltungen, insbesondere für den Mikrowellenbereich, mit einem Stator und einem Abstimmelement sowie einem zur Führung des Abstimmelementes vorgesehenen Führungsteil, das mit dem Stator über ein Isolierteil starr verbunden ist und einer solchen Ausbildung des im Führungsteil geführten Endes des Abstimmelementes, daß es von dieser Seite her einstellbar ist

Ein Zylinderkondensator solchen Aufbaus ist durch die DT-AS 11 69 037 bekannt. Dabei ist die eine Elektrode des Kondensators als Schraubspindel ausgebildet, die in einer gewindelosen Hülse aus Isoliermaterial geführt ist Die Hülse, die verhältnismäßig kurz gehalten ist, ist in eine Metallbuchse gefaßt, mit der der Kondensator in einem Apparatechassis befestigt wird. Die Metallbuchse steht über eine gleichzeitig das Gegengewinde für die Spindel bildende V-förmige Feder in leitender Verbindung mit der Spindel. Das freie Ende der Hülse ist inwendig ausgespart In diese Aussparung ist ein Metallröhrchen eingekittet, das die Gegenelektrode für die Spindel bildet Da die Hülse das Metallröhrchen nur auf der Außenseite umschließt, befindet sich zwischen Röhrchen und Spindel ein reines Luftdielektrikum. Das in das Metallröhrchen hineinragende Ende der Spindel weist also keinerlei Führungen auf.

Durch die DT-PS 9 74 396 ist ein Trimmerkondensator bekannt, bei dem ein innen teilweise mit einer Metallbelegung versehenes Keramikrohr in seinem Endbereich in einem Preßteil gehaltert ist, wobei die Metallbelegung über die Stirnseite und einen Teil des

äußeren Umfanges des gehalterten Endbereiches fortgeführt ist und somit eine Stromzuleitung zur inneren Metallbelegung bildet Auf dem Keramikrohr ist ein in seiner Lage veränderbares Metallrohr aufgesteckt mit einem Außengewinde in seinem mittleren Bereich, in das ein im Preßteil gehaltener Bügel eingreift

Die zur Vermeidung störender Eigenresonanzen notwendigen kleinen äußeren Abmessungen derartiger Zylinderkondensatoren erfordern extrem kleine Spake ίο zwischen dent feststehenden Stator und beweglichen Teilen (Abstimmelement) des Kondensators, was insbesondere bei mehreren auf einer Schaltungsplatte angeordneten Zylinderkondensatoren Fertigungsprobleme hinsichtlich des gemeinsamen Bohrens der Führungsbohrungen mit sich bringt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen universell für Mikrowellengeräte verwendbaren Zylinderkondensator zu schaffen, der auch bei sehr kleinem Spalt zwischen Stator und Abstimmelement 2c relativ hohe Kapazitätswerte erreicht und der es ermöglicht mehrere solche Kondensatoren in einfacher Weise in eine Schaltungsplatte einzusetzen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß eine wenigstens einseitig beschichtete 2; und mit der leiterfreien Seite auf einer Metallplatte aufliegende Schaltungsplatte zwischen dem Stator und dem Führungsteil dadurch fest eingespannt ist, daß der Stator über einen Lötrcr.d mit den Leiterbahnen der Schaltungsplatte elektrisch leitend verbunden ist und der Führungsteil mit der Metallplatte verschraubt oder verlötet ist und daß das Abstimmelement im Stator durch eine dielektrische Hülse bzw. Stifte spielfrei geführt ist

Durch diesen speziellen Aufbau des Zylinderkonden- 3s sators, bei dem das Abstimmelement einerseits im Führungsteil und mit seinem anderen Ende im Stator jeweils spielfrei geführt ist, wodurch eine konstante Spaltstärke zwischen Stator und Abstimmelement gewährleistet ist, und durch den besonderen Einbau des Zylinderkondensators in der Schaltungsplatte, der eine besonders hohe mechanische Stabilität ergibt, erhält man also einen universell für Mikrowellengeräte verwendbaren Zylinderkondensator, der auch bei sehr kleinem Spalt zwischen Stator und Abstimmelement relativ hohe Kapazitätswerte erreicht und der es ermöglicht mehrere solche Kondensatoren in einfacher Weise in eine Schaltungsplatte einzusetzen. Durch den mechanisch sehr stabilen Aufbau ist auch die Einhaltung guter elektrischer Eigenschaften gewährleistet.

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 kann die Kapazität gegen Masse verändert werden. Das Abstimmelernent eines solchen Kondensators besteht vorzugsweise aus 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 Abstimmstift an dem in den Stator eintauchenden Ende eine axial verlaufende Bohrung hat und in dem Bereich der Bohrung mehrere Querbohrungen aufweist, und daß aus diesen Querbohrungen durch Einpressen eines Kunststoffbolzens in die Axialbohrung gebildete Zentrierstifte herausragen. Das Dielektrikum besteht also in diesem Fall vorwiegend aus Luft, wodurch eine hohe Güte erreicht wird.

Bei einer anderen bevorzugten Ausfühningsform eines Zylinderkondensators, der der Änderung 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 metallischen 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 Führungsteil 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, die ebenfalls in die Gewindebohrung des Führungsteils eingreift gewährleistet eine spielfreie Führung des Schraubbolzens im Führungsteil.

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, vorzugsweise aus Kunststoff, aufgebracht sind. Der Gewindebolzen ist in besonders einfacher Weise herstellbar.

Das Führungsteil kann man in vorteilhafter Weise als Gewindetopf 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.

Durch eine axiale Einstellbarkeit des Dielektrikums zwischen dem Abstimmelement und dem Stator kann man ebenfalls die Kapazität des Kondensators verändern.

Mit Zylinderkondensatoren gemäß der Erfindung lassen sich in vorteilhafter Weise Filter in konzentrierter Schaltungstechnik aufbauen. Bei einem Filter, dessen Filtergrundglied ein Kapazitätsnetzwerk in Form eines Kapazitätssternes oder Kapazitätsdreiecks enthält sind die Kondensatoren des Kapazitätsnetzwerkes vorzugsweise als parallelachsig aneinandergereihte Zylinderkondensatoren ausgebildet

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert

Die F i g. la bis Ic zeigen in einem Schnitt und in einer Draufsicht einen Zylinderkondensator und dessen Ersatzschaltbild. Mit einem solchen Kondensator kann man die Kapazität im Leitungszug verändern. Auf der mit Leiterbahnen versehenen Seite der Schaltungsplatte 4, die auf einer Masseplatte 9, beispielsweise einem Masseblech oder der Grundplatte eines Gehäuses aufgebracht ist ist der aus zwei Zylinderhalbschalen bestehende Stator 3 fest verankert Die Befestigung des Stators 3 kann beispielsweise durch Weichlötung längs des auf der Schaltungsplatte 4 aufliegenden Randes erfolgen. Zur Verbindung mit den Leiterbahnen der gedruckten Schaltung ist am Stator 3 ein Lötrand vorgesehen. Über einen Keramikring 2 ist der Stator 3 2:. B. durch Metallkeramiklötungen fest mit dem als Glewindetoof auseebildetet; Führunesteil 1 verbunden.

das an der dem Stator 3 gegenüberliegenden Seite der Schaltungsplatte 4 angeordnet ist. Zur Aufnahme des Keramikringes 2 ist im Stator 3 und am Gewindetopf 1 jeweils eine Vertiefung vorgesehen, wodurch sich eine gute Zentrierung von Stator und Gewindetopf zueinan- s der ergibt Der Gewindetopf 1 weist ferner einen umlaufenden Rand auf, mit dem er — nachdem er von oben in die Bohrung der Schaltungsplatte 4 eingesetzt worden ist — auf dem über die Bohrung der Schaltungsplatte 4 hinwegragenden Rand der Metallplatte 9 aufliegt und mittels einer auf den Gewindetopf 1 aufschraubbaren Mutter 10, die von der Unterseite der Metallplatte 9 her aufgeschraubt wird, gegen die Metallplatte gezogen wird. In der Gewindebohrung des Gewindetopfes 1 ist ein Schraubbolzen 6 spielfrei is gelagert, der über einen Isolierstift 7, beispielsweise aus Keramik, den Abstimmring 8 trägt und dessen Axialverschiebung ermöglicht. Hierfür ist an der Stirnseite des Schraubbolzens 6 ein Schlitz vorgesehen. Zur Sicherstellung konstanter Spaltstärke und zur Erhöhung der Kapazität ist zwischen dem Abstimmring 8 und dem Stator 3 eine dünnwandige Hülse S aus dielektrischem Material, wie Polytetrafluoräthylen eingelagert.

Die F i g. 2,3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Abstimmstiften. Der in F i g. 2 dargestellte Abstimmstift besteht aus einem Schraubbolzen 26, in den ein am Ende versilberter Isolierstift 27, beispielsweise aus Keramik, eingeklebt ist. Die auf dem Isolierstift 27 aufgebrachte Silberschicht 28 bildet hierbei das Abstimmelement des Kondensators. Der Abstimmstift nach Fig. 3 besteht aus einem Kunststoff spritzteil 36 mit einem an seinem Ende 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.

F i g. 4 zeigt einen Abstimmstift ähnlich der Ausführung nach F i g. 2, jedoch ist hierbei der Schraubbolzen 46 unterteilt in Bereiche unterschiedlichen Durchmessers. Der Bereich kleineren Durchmessers in der Mitte ist mit einer Federscheibe 49 versehen, die gegen die Gewindeflanken im Führungsteil drückt und dadurch eine Axialverspannung bewirkt Die Federscheibe 49 kann entweder auf dem Schraubbolzen 46 gelötet oder durch entsprechende Einstiche im Schraubbolzen hergestellt werden. Das Abstimmelement wird von einem auf dem Isolierstift 47 aufgebrachten Abstimmring 48 gebildet

Die F i g. 5 und 6 zeigen in einem Längsschnitt und einer Draufsicht jeweils ein als Gewindetopf ausgebildetes Führungsteil. Zur Gewindeverspannung im Gewindetopf ist bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 der Gewindetopf 51 am Umfang an drei Stellen so verformt, daß der Abstimmstift bzw. Abstimmbolzen in radialer Richtung durch die Federwirkung des Gewindetopfes spielfrei geführt wird. Der Gewindetopf nach Fig.6 weist eine federnde Blechhülse 62 auf, die auf das freie Ende des Gewindetopfes 61 aufgepreßt oder aufgelötet ist, so daß auf den eingeschraubten Abstimmstift bzw. Abstimmbolzen eine anale Kraft wirkt

Die F i g. 7a bis 7c zeigen einen Zylinderkondensator im Schnitt und in einer Draufsicht, dessen Kapazität gegen Masse veränderbar ist Zum Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 a bis Ic besteht der Stator 73 aus einem ungeteilten Hohlzylinder; das Abstimmelement wird von einem Gewindebolzen gebildet, dessen eines Ende 76 im Gewindetopf 71 geführt ist und dessen anderes Ende in den Stator 73 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 Gewindebolzens im Stator 73 und zur Einhaltung eines konstanten Spaltes zwischen Stator und Abstimmelement dienen. Diese Führungsstifte 75 werden in der Weise hergestellt daß man einen in einer axialen Bohrung des Gewindebolzens eingelegten Kunststoffbolzen 70 so stark preßt bis der Kunststoff durch Querbohrungen des Gewindebolzens austritt und an der Statorbohrung anliegt Der zur Verformung notwendige Druck wird durch Erwärmung des Kunststoffes vermindert. Auf diese Weise wird eine völlig spielfreie Führung des Gewindebolzens in der Statorbohrung gewährleistet

Die F i g. 8a bis 8c zeigen einen Zylinderkondensator mit gegen Erde veränderlicher Kapazität bei dem zur Abstimmung in dem Spalt zwischen Abstimmstift und Stator 83 ein einschraubbares Dielektrikum 85, dessen Form einer Hutmutter gleicht vorgesehen ist. Das Führungsteil 81 besteht hierbei aus Vollmaterial und weist in der Längsachse einen in den Stator 83 eintauchenden Stift auf. Der Spalt zwischen dem Stator 83 und dem in den Stator eintauchenden Stift wird von dem auf dem Stift aufgeschraubten Dielektrikum 85 ausgefüllt dessen Form einer Hutmutter gleicht Das Dielektrikum ist in seiner Eintauchtiefe veränderbar und übernimmt somit die Funktion des kapazitätsändernden Elementes.

Die F i g. 9a bis 9e zeigen in zwei Längsschnitten, einer Seitenansicht und einer Draufsicht eine Anordnung von drei Zylinderkondensatoren, wobei es sich beispielsweise um ein Filter handelt dessen Filtergrundglied ein Kapazitätsnetzwerk in Form eines Kapazitätsdreiecks enthält Bei diesem Filtertyp hat das Ersatzschaltbild die Form eines »r-Gliedes mit zwei Querkapazitäten und einer Längskapazität Der Grundaufbau entspricht im wesentlichen dem der in den F i g. 1 a bis 1 c und 7a bis 7c gezeigten Ausführungsbeispiele. Der Stator 93 ist hierbei in zwei Hälften unterteilt von denen jede Hälfte aus einem mit einer zylindrischen Bohrung und einer halbzylindrischen Bohrung versehenen Teil besteht Diese beiden Hälften sind so angeordnet daß die beiden Halbzylinder einander unter Bildung eines Spaltes gegenüberliegen. In den mittleren geteilten Statorteil taucht ein Abstimmstift gemäß det Ausbildung nach Fig.4 ein, d.h. ein im Bereich geringeren Durchmessers mit einer Scheibenfeder 9S versehener Schraubbolzen 96, in den ein den Abstimmring 96 tragender Keramikstift 97 eingesetzt ist Diesei Kondensator bildet den Längskondensator, d.h. det Kondensator im Leitungszug. Beiderseits zu diesem sine die die Querkondensatoren bildenden Zylinderkonden satoren angeordnet Die Abstimmstifte bestehen jeweils aus einem metallischen Bolzen 96, dessen eines Ende in Führungsteil 91 geführt ist und zur axialen Verspannunj eine Federscheibe 99 aufweist, die im Bereich de kleineren Durchmessers angeordnet ist, und dessei anderes Ende in den Stator 93 eintaucht Der Spal zwischen Stator und dem Abstimmstift bzw. den Abstimmelement ist mit einem Dielektrikum 9! ausgefüllt Stator 93 und Führungsteil 91 sind über da Isolierteil 92, z.B. durch Metallkeramiklotung, fes verbunden. Zur Befestigung des Führungsteiles 91 ai

der Metallplatte 94 sind beiderseits der Schmalseiten jeweils zwei durch eine Platte, die auf einem Absatz des Fiihrungsteiles 91 aufliegt, hindurchgreifende Schrauben 100a, 1006 vorgesehen. Dabei ist die eine Schraube 1006 als Madenschraube ausgebildet und liegt an der Unterseite der Metallplatte an, während die andere Schraube in die Metallplatte selbst eingreift. Auf diese Weise läßt sich eine genaue Lage des Führungsteiles 91 einstellen.

Die Fig. 10a und 10b zeigen 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 Schwallöten auf der Leiterplatte 104 befestigt. Auch hierbei kann, wie bei

den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, eine Metallplatte als Auflage für die Leiterplatte vorgesehen werden, mit der der Führungsteil fest verbunden wird. Die Metallisierung auf der Unterseite der Leiterplatte kann dann weggelassen werden. Der Stator 103 ist hierbei als Topf ausgebildet, dessen offene Seite in die Bohrung der Leiterplatte 104 hineinragt. Aul diese Weise wird das Eindringen des Lotes in den Abstimmbereich verhindert. Die Schwallötung auf der Seite des Führungsteiles 101 kann durch Abdecken des Abstimmstiftes 106 durchgeführt werden. Der Abstimmstift, ein aus einem Teil bestehender Metallstift weist an seiner unteren Stirnseite einen Schlitz auf, über den die Axialverschiebung mittels eines Schraubenziehers erfolgen kann. Der Abstimmstift 106 ist im Statoi 103 durch eine dielektrische Hülse 105 spielfrei geführt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Zylinderkondensator veränderbarer Kapazität für gedruckte Schaltungen, insbesondere für den Mikrowellenbereich, mit einem Stator und einem S Abstimmelement sowie einem zur Führung des Abstimmelementes vorgesehenen Führungsteil, das mit dem Stator über ein Isolierteil starr verbunden ist und einer solchen Ausbildung des im Führungsteil geführten Endes des Abstimmelementes, daß es von dieser Seite her einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens einseitig beschichtete und mit der leiterfreien Seite auf einer Metallplatte (9,79,89) aufliegenden Schaltungsplatte (4,74,84) zwischen dem Stator (3,73,83,93,103) und dem Führungsteil (1,71,81,91,101) dadurch fest eingespannt ist, daß der Stator über einen Lötrand mit den Leiterbahnen der Schaltungsplatte elektrisch leitend verbunden ist und der Führungsteil mit der Metallplatte verschraubt oder verlötet ist und daß das Abstimmelement im Stator durch eine dielektrische Hülse bzw. Stifte (5, 75, 85, 95, 105) spielfrei geführt ist

2. Zylinderkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (73,83,93,103) den einen Kondensatoranschluß und der mit dem Abstimmelement leitend verbundene Führungsteil (71, 81, 91, 101) den anderen Kondensatoranschluß bildet

3. Zylinderkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (3) geteilt ist und daß die einzelnen Statorteile die Kondensatoranschlüsse bilden und das Abstimmelement der Kapazitätsänderung zwischen den Kondensatorteilen dient

4. Zylinderkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement aus einem metallischen Abstimmstift (76) besteht, dessen eines Ende in dem Führungsteil (71) geführt ist und dessen anderes Ende in den Stator (73) eintaucht (F i g. 7).

5. Zylinderkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstimmstift (76) an dem in den Stator (73) eintauchenden Ende eine axial verlaufende Bohrung hat und in dem Bereich der Bohrung mehrere Querbohrungen aufweist, und daß aus diesen Querbohrungen durch Einpressen eines Kunststoffbolzens (70) in die Axialbohrung gebildete Zentrierstifte (75) herausragen (F i g. 7).

6. Zylinderkondensator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement so aus einem Abstimmring (48) oder einer auf einem wenigstens teilweise zylindrischen Träger aufgebrachten metallischen Schicht (28) geringer Dicke besteht, und daß der Abstimmring (48) und der wenigstens teilweise zylindrische Träger auf einem Stift (27, 47) aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Keramik, der seinerseits in einem im Führungsteil geführten Schraubbolzen (26, 46) gehaltert ist, aufgebracht sind.

7. Zylinderkondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubbolzen (46) einen Bereich kleineren Durchmessers aufweist, und daß in diesem Bereich eine Federscheibe (49) angeordnet ist, deren Durchmesser dem großen Durchmesser des Schraubbolzens (46) entspricht (F i g. 4).

8. Zylinderkondensator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement aus einem Abstimmring (38) oder einer metallischen Schicht geringer Dicke besteht, die auf einem im Führungsteil geführten Gewindebolzen (36) aus Isoliermaterial, vorzugsweise aus Kunststoff, aufgebracht sind (F i g. 3).

9. Zylinderkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil als Gewindetopf (51,61) ausgebildet ist

10. Zylinderkondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindetopf (51) am freien Ende längs des Umfanges an mehreren Stellen eingedrückt ist (F i g. 3).

11. Zylinderkondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf das freie Ende des Gewindetopfes (61) eine federnde Hülse (62) fest aufgesetzt ist (F ig. 6).

12. Zylinderkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (103) topfartig ausgebildet ist und seine offene Seite vorzugsweise in die Schaltungsplatte (104) eintaucht (Fig. 10).

13. Zylinderkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (85) zwischen dem Abstimmelement (81) und dem Stator (83) in axialer Richtung einstellbar ist

14. Anordnung von Zylinderkondensatoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Filter, dessen Filtergrundglied ein Kapazitätsnetzwerk in Form eines Kapazitätssternes oder Kapazitätsdreiecks enthält, die Kondensatoren des Kapazitätsnetzwerks als parallelachsig aneinandergereihte Zylinderkondensatoren ausgebildet sind (F i g. 9).