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IIoelhfrequenzkopplungselenment.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hoehfrequenzkopplungselement. das sich dazu eignet, ver- schiedene Stromkreise miteinander zu koppeln. das derart eingerichtet ist. dass eine sehr feste Kopplung erzielt wird und bei dem die Verluste auf ein Minimum beschränkt sind.
Die Resonanzschärfe eines aus Selbstinduktion, Kapazität und Widerstand bestehenden abgestimmten Kreises ist bekanntlich von der Grösse des Verhältnisses des Widerstandes zu der Selbst-
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Verhältnis möglichst klein zu machen.
Massgebend für den Hochfrequenzwiderstand einer Spule ist nicht nur deren Widerstand, der mit Gleichstrom gemessen werden kann, sondern auch die Widerstanderhöhung, die durch das Auftreten von Wirbelströmen in den Drähten selbst und in gegebenenfalls vorhandenen, in der Nähe der Spule befindlichen Metallteilen herbeigeführt wird.
Soll mit dem Schwingungskreis ein anderer Stromkreis induktiv gekoppelt werden, so kann das bekanntlich dadurch erfolgen, dass die Spulen des Schwingungskreises mit einer zweiten Spule gekoppelt werden, die in dem zweiten Stromkreis ganz oder. falls sie mit einer Anzapfung versehen ist, zum Teil eingeschaltet ist. Damit eine genügend feste Kopplung erzielt wird, ist es bekannt, die Windungen der beiden Spulen sehr nahe beieinander anzuordnen, beispielsweise dadurch, dass man die Spulen unmittelbar übereinander wickelt. Eine solche Anordnung hat aber den Nachteil, dass wegen der Ungleichheit der Stromdichte in beiden Spulen die Wirbelstromverluste gross werden, wodurch die Dämpfung des Schwingungskreises erhöht wird.
Dies ist besonders nachteilig bei Radioempfangsgeräten, bei denen der Anoden-
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gekoppelt wird, da durch die zusätzlichen Verluste die Abstimmschärfe des Schwingungskreises im Gitterkreis der zweiten Röhre abnimmt.
Die in dieser bekannten Weise erhaltene Kopplung hat den weiteren Nachteil, ziemlich lose zu sein, so dass die Streuinduktivität gross wird und daher die Streuresonanz bei einer zu niedrigen Frequenz zu liegen kommt, wodurch störende Interferenzerscheinungen auftreten können.
Es ist ferner bekannt, dass eine zweite Spule in der Nähe der ersten überflüssig ist, wenn die beiden Kreise durch einen Autotransformator gekoppelt werden, so dass also die Spule, die mit einem Kondensator einen abgestimmten Kreis bildet, gleichzeitig zum Teil als Kopplungsspule dient.
Es kann auf diese Weise zwar ein grosser Kopplungskoeffizient erhalten werden, aber bei Anwendung in miteinander gekoppelten Verstärkerstufen zeigt diese Kopplung den Übelstand, dass in der Schaltung Mittel, wie z. B. Kondensatoren und Widerstände, erforderlich sind, die das konstante positive Potential der Anode einer Verstärkerröhre von dem Gitter der folgenden Verstärkerröhre fernhalten und die wieder eine zusätzliche Dämpfung des abgestimmten Kreises zur Folge haben.
Die Erfindung hat den Zweck, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel erreicht durch Verwendung eines Hoehfrequenzkopplungselementes, das mit einem in mehrere Adern unterteilten Draht, z. B. Litzendraht, gewickelt ist und bei dem eine oder mehrere der Adern nur über einen Teil der ganzen aufgewickelten Drahtlänge parallel zu einem entsprechenden Teil der aufgewickelten Drahtlänge der übrigen Adern geschaltet sind und mit diesen zusammen eine Spule bilden, während über den übrigen Teil diese Adern eine besondere Spule bilden, die mit der erstgenannten induktiv gekoppelt ist.
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Zum richtigen Verständnis wird der Grundgedanke der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 stellt den obenerwähnten bekannten Fall dar, in dem zwei Röhren 1 und ? mittels eines Autotransformators miteinander gekoppelt sind. Der Autotransformator besteht aus den zwei miteinander gekoppelten Selbstinduktionen L1 und L2. die zusammen mittels eines Kondensators C abgestimmt werden. Dieser abgestimmte Kreis liegt in dem Gitterkreis der Röhre 2. Die als Kopplungs-
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und L2 sind mit Litzendraht von z. B. 20 Adern gewickelte Spulen. so dass, wenn man sich beide in einer Ebene abgewickelt denkt, das in Fig. 2 dargestellte Bild erhalten wird, wobei die Spule Li von 11-7 und die Spule L2 von 7-12 reicht. Wird die Spule LI'wie in Fig. 2 angegeben, von einem Strom von z.
B. 20 mA durehflossen, so fliesst in jeder der 20 Adern ein Strom von 1 mA.. Durch die Selbstinduktion L,
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22-22 In jeder der Adern der Spule L2 fliesst also ein Strom von =20 = 1#11 mA. In jeder Adel'der Spule L1 herrscht die gleiche Stromdichte, desgleichen in jeder Ader der Spule L2, so dass die Verluste auf ein Minimum beschränkt sind. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, dass Mittel, wie z. B. der Korden- sator 3 und der Widerstand 4 in Fig. 1, vorhanden sein müssen, die verhindern, dass das positive Potential der Röhre 1 das Gitter der Röhre 2 beeinflussen kann. Einmal verursachen diese Mittel stets eine besondere
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Spule, z. B. bei 7, wird eine Anzahl von Adern, z.
B. zwei, aufgeschnitten und nach aussen geführt : die übrigen Adern, d. h. die 20 in diesem Punkt ankommenden Adern und die 18 von diesem Punkt fortgehenden Adern werden miteinander verbunden. Die zwei nach aussen geführten Adern bilden also eine Spule. die in der Fig. 3 durch L2 dargestellt ist. Die übrigen 18 Adern sind bei 12 wieder vereinigt und mit der Kathode der Röhre 6 über eine Vorspannungsbatterie verbunden.
Denkt man sich die Spule in einer Ebene abgewickelt, wie in Fig. 4 dargestellt, und wird wieder angenommen, dass in dem abgestimmten Kreis und in der Verbindungsleitung mit der Anode die gleichen
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bestimmte Stromverteilung die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemässe Schaltung keine grösseren Verluste.
Letztere Schaltung bietet den weiteren wesentlichen Vorteil. dass keine besonderen Mittel erforderlich sind. um das positive Potential der Anode der Röhre 5 von dem Gitter der Röhre 6 abzuhalten. Es
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die übrigen Adern zu isolieren. Die erfindungsgemässe Kopplung bietet noch den weiteren Vorteil. dass der Kopplungskoeffizient sehr gross ist. Die Streuung hat also einen Mindestwert, so dass die Streuresonanz auf sehr hohe Frequenzen zu liegen kommt.
Das in Fig. 4 angenommene Verhältnis der Ströme in der Anodenleitung und in dem abgestimmten
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ungünstigste Frequenz gewählt, so ist dieser Nachteil sehr gering. Durch Anwendung der in Fig. 5 dargestellten Schaltung können diese Zusatzverlnste für alle Frequenzen der Wechselströme bis auf Null herabgesetzt werden.
Der Unterschied zwischen dieser Schaltung und der in Fig. 4 dargestellten besteht darin. dass bei der letzteren zwischen dem Abzweigpunkt 7 auf der Spule L1 und dem mit der Anode verbundenen Ende 8 der Kopplungsspule L2 ein Kondensator C% angeordnet ist. Die Kapazität dieses Kondensators ist derart bemessen, dass sein kapazitiver Widerstand für alle vorkommenden Frequenzen praktisch vernachlässigt werden kann. so dass also die Punkte 7 und 8 sowie die Punkte 9 und 10. dasselbe Hoeh- frequenzpotential aufweisen. Es ist einzusehen, dass in jeder der zwischen 8 und 9 und zwischen 7 und 10 liegenden Adern für alle Frequenzen die gleiche Stromdichte besteht und mithin auch keine Zusatzverluste auftreten können.
Ist die Frequenz der Wechselströme sehr hoch, so ist die Kapazität der Adern untereinander häufig schon genügend, so dass sieh die Anordnung eines besonderen Kondensators für diese Frequenzen erübrigt. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung kann auch mit Vorteil angewendet werden, falls die Litze nicht fein genug verteilt ist. z. B. wenn ein Verhältnis von 2 zu 18 Adern erforderlich wäre und im ganzen nur 2 oder 3 Adern vorhanden sind.
Die erfindungsgemässen Spulen haben den grossen Vorzug, dass sie sieh. obgleich sie aus zwei besonderen Spulen bestehen, die in bezug auf Gleichspannungen voneinander vollkommen isoliert sind.
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in bezug auf Hochfrequenzwechselströme dennoch derart verhalten, als ob nur eine einzige mit einer Abzweigung versehene Spule vorhanden wäre.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochfrequenzkopplungselement, das mit einem in mehrere Adern unterteilten Draht, z. B.
Litzendraht, gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Adern nur über einen Teil der ganzen aufgewickelten Drahtlänge parallel zu einem entsprechenden Teil der aufgewickelten Drahtlänge der übrigen Adern geschaltet sind und mit diesen zusammen eine Spule bilden, während iiber den übrigen Teil diese Adern eine besondere Spule bilden. die mit der erstgenannten induktiv gekoppelt ist.
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Oil frequency coupling element.
The invention relates to a high frequency coupling element. which is suitable for coupling different circuits with one another. which is set up in this way. that a very tight coupling is achieved and the losses are kept to a minimum.
The sharpness of resonance of a balanced circuit consisting of self-induction, capacitance and resistance is known to depend on the size of the ratio of the resistance to the self-
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Make the ratio as small as possible.
The decisive factor for the high-frequency resistance of a coil is not only its resistance, which can be measured with direct current, but also the increase in resistance that is caused by the occurrence of eddy currents in the wires themselves and in any metal parts near the coil.
If another circuit is to be inductively coupled to the oscillating circuit, this can be done, as is known, in that the coils of the oscillating circuit are coupled to a second coil which is completely or completely in the second circuit. if it is provided with a tap, it is partly switched on. In order to achieve a sufficiently strong coupling, it is known to arrange the turns of the two coils very close to one another, for example by winding the coils directly one above the other. However, such an arrangement has the disadvantage that, because of the inequality of the current density in both coils, the eddy current losses become large, as a result of which the damping of the oscillating circuit is increased.
This is particularly disadvantageous in radio receivers where the anode
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is coupled, since the tuning sharpness of the oscillation circuit in the grid circle of the second tube decreases due to the additional losses.
The coupling obtained in this known manner has the further disadvantage of being rather loose, so that the leakage inductance becomes large and therefore the leakage resonance comes to lie at a frequency that is too low, which can cause disruptive interference phenomena.
It is also known that a second coil near the first is superfluous if the two circuits are coupled by an autotransformer, so that the coil, which forms a balanced circuit with a capacitor, also serves partly as a coupling coil.
A large coupling coefficient can be obtained in this way, but when used in amplifier stages that are coupled to one another, this coupling shows the disadvantage that means such as e.g. B. capacitors and resistors are required, which keep the constant positive potential of the anode of an amplifier tube away from the grid of the following amplifier tube and which again result in additional attenuation of the tuned circuit.
The invention aims to obviate the above-mentioned drawbacks.
According to the invention this goal is achieved by using a high frequency coupling element, which is divided into several wires with a wire, for. B. stranded wire, is wound and in which one or more of the wires are connected in parallel to a corresponding part of the wound wire length of the remaining wires only over part of the whole wound wire length and form a coil together with these, while these wires over the remaining part form a special coil which is inductively coupled to the former.
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For a correct understanding, the basic idea of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings in some exemplary embodiments.
Fig. 1 shows the above-mentioned known case in which two tubes 1 and? are coupled to one another by means of an autotransformer. The autotransformer consists of two self-inductors, L1 and L2, which are coupled to one another. which are tuned together by means of a capacitor C. This coordinated circle lies in the grid circle of the tube 2. The coupling
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and L2 are provided with stranded wire from e.g. B. 20 cores wound coils. so that if one imagines both unwound in one plane, the picture shown in Fig. 2 is obtained, the coil Li ranging from 11-7 and the coil L2 from 7-12. If the coil LI 'as indicated in Fig. 2, from a current of z.
B. 20 mA flowed through, a current of 1 mA flows in each of the 20 wires .. Due to the self-induction L,
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22-22 A current of = 20 = 1 # 11 mA flows in each of the wires of coil L2. The same current density prevails in every wire of the coil L1, and likewise in every wire of the coil L2, so that the losses are limited to a minimum. However, this circuit has the disadvantage that means, such as. B. the capacitor 3 and the resistor 4 in FIG. 1 must be present, which prevent the positive potential of the tube 1 from influencing the grid of the tube 2. On the one hand, these means always cause a special one
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Coil, e.g. B. at 7, a number of wires, e.g.
B. two, cut open and led to the outside: the remaining wires, d. H. the 20 wires arriving at this point and the 18 wires going out from this point are connected to one another. The two wires leading to the outside thus form a coil. which is represented in FIG. 3 by L2. The remaining 18 wires are reunited at 12 and connected to the cathode of tube 6 via a bias battery.
If one imagines the coil unwound in one plane, as shown in FIG. 4, and it is again assumed that the same in the coordinated circuit and in the connection line with the anode
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certain current distribution, the circuit according to the invention shown in FIG. 3 no major losses.
The latter circuit offers the further essential advantage. that no special funds are required. to keep the positive potential of the anode of the tube 5 from the grid of the tube 6. It
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to isolate the remaining wires. The coupling according to the invention also offers the further advantage. that the coupling coefficient is very large. The scatter therefore has a minimum value, so that the scattered resonance comes to lie at very high frequencies.
The ratio of the currents in the anode line and in the matched one, assumed in FIG
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If the most unfavorable frequency is selected, this disadvantage is very slight. By using the circuit shown in FIG. 5, these additional losses can be reduced to zero for all frequencies of the alternating currents.
The difference between this circuit and the one shown in Figure 4 is. that in the latter, a capacitor C% is arranged between the branch point 7 on the coil L1 and the end 8 of the coupling coil L2 connected to the anode. The capacitance of this capacitor is such that its capacitive resistance can be practically neglected for all frequencies that occur. so that points 7 and 8 as well as points 9 and 10 have the same high frequency potential. It can be seen that in each of the wires lying between 8 and 9 and between 7 and 10 there is the same current density for all frequencies and therefore no additional losses can occur.
If the frequency of the alternating currents is very high, the capacitance of the cores to one another is often sufficient, so that there is no need to arrange a special capacitor for these frequencies. The circuit shown in FIG. 5 can also be used to advantage if the stranded wire is not distributed finely enough. z. B. if a ratio of 2 to 18 wires would be required and only 2 or 3 wires are available in total.
The coils according to the invention have the great advantage that they see. although they consist of two special coils which are completely isolated from each other with respect to DC voltages.
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with respect to high-frequency alternating currents nevertheless behave as if only a single coil provided with a branch were present.
PATENT CLAIMS:
1. High frequency coupling element, which is divided into several wires with a wire, z. B.
Litz wire, is wound, characterized in that one or more of the wires are connected in parallel to a corresponding part of the wound wire length of the remaining wires only over part of the entire length of the wound wire and together with them form a coil, while over the remaining part these wires form a special coil. which is inductively coupled to the former.