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Kopplungseinrichtung.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Methode zur Einstellung der Kopplung zwischen zwei abgestimmten Kreisen, um die Breite des durchgelassenen Frequenzbandes zu ändern, und ferner eine verbesserte Kopplungseinrichtung, die zum Gebrauch in Verbindung mit dieser Methode geeignet ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Methode und eine verbesserte Einrichtung der beschriebenen Art, in der eine gewisse feste Kopplung zwischen den Kreisen besteht, und bei der die Kopplung zwischen den Kreisen ohne Änderung der Selbstreaktanz der Kreise oder der festen Kopplung eingestellt werden kann, so dass die Bandbreite symmetrisch zu einer festen Frequenz einstellbar ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Kopplungseinrichtung, die Mittel zur Veränderung ihrer Kopplung enthält und zur Verwendung in einem System der vorbeschriebenen Art geeignet ist. Dabei kann ein normaler Transformator mit fester Kopplung verwendet werden bei kleinem Raumbedarf, und eine genaue Einstellung der Kopplung bei leichter Bedienung wird erreicht.
Verschiedene weitere Gegenstände der Erfindung und durch die Erfindung erzielte Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung sieht zwei abgestimmte Kreise mit einer festen Kopplung und einer verstellbaren Hilfskopplung vor. Die Kopplung der Hauptreaktanzen wird konstant gehalten, während diejenige der Hilfsreaktanzen so eingestellt wird, dass sie die Gesamtkopplung zwischen den beiden Kreisen variiert, ohne ihre Selbstreaktanz zu ändern. Die Bandbreite wird auf diese Weise symmetrisch zu der Resonanzfrequenz der Kreise eingestellt, und die Selektivität des Systems kann geändert werden, ohne dass die Kreise verstimmt werden.
Wenn auch die Erfindung die Verwendung induktiver oder kapazitiver Kopplungen in Betracht
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bunden, die wiederum mit einem Detektor verbunden sind. Der Detektor ist durch einen Niederfrequenzverstärker mit einem Lautsprecher verbunden.
Wenn man für den Augenblick die Hilfskopplungsvorriehtung 13 b der Kopplungskreis ausser acht lässt, so umfasst das obenbeschriebene System einen handelsüblichen Superheterodyneempfänger, dessen Arbeitsweise der Fachwelt gut bekannt ist, so dass es keiner in Einzelheiten gehenden Beschreibung davon bedarf. Kurz gesagt, werden Signale, die von der Antenne aufgefangen werden, ausgewählt, in dem Hochfrequenzverstärker verstärkt und an den schwingenden Modulator weitergegeben, wo die Signale in üblicher Weise auf Zwischenfrequenz umgeformt werden. Die Ausgangsschwingungen des schwingenden Modulators werden an den Zwischenfrequenzverstärker weitergegeben, in dem die Kopplungsvorrichtungen dazu dienen, das gewünschte Frequenzband auszuwählen, wie hier später erklärt werden wird.
Diese Frequenzen werden verstärkt und dem Detektor zugeführt. Der Detektor erzeugt die Niederfrequenzen der Modulation und gibt sie an den Niederfrequenzverstärker, durch den sie verstärkt und in üblicher Weise zur Wiedergabe in den Lautsprecher befördert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Einstellung der Bandbreite auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden. Z. B. kann die Hauptkopplung so gewählt werden, dass sie die gewünschte maximale Kopplung zwischen den Kreisen bewirkt, wobei die Hilfskopplung der festen Kopplung entgegenwirkend angeordnet ist, so dass bei einer Änderung der letzteren von Maximum zum Minimum die Gesamtkopplung der Kreise vom Minimum zum Maximum gesteigert wird.
Weiter kann beispielsweise die Hauptkopplung so gewählt werden, dass sie einen Kopplungswert zwischen den gewünschten Maximal-und Minimalwerten bewirkt, wobei die Hilfskopplung zur Vergrösserung bzw. Verkleinerung der Kopplung entweder gleichsinnig oder gegensinnig zur Hauptkopplung eingestellt ist. um dadurch die Gesamtkopplung zwischen den beiden Kreisen zu verändern.
Weiter kann die Hauptkopplung die gewünschte Minimalkopplung zwischen den Kreisen bewirken und die Hilfskopplung gleichsinnig mit der Hauptkopplung eingestellt sein, so dass Steigerung und Verringerung der Hilfskopplung die Gesamtkopplung zwischen den Kreisen steigert bzw. verringert.
Für jede der obigen Anordnungen kann ein Transformator der bekannten normalen handels- üblichen Bauart für den Hauptkopplungsteil angewandt werden. Der Hilfstransformator einschliesslich der Wicklungen 17 und 18 kann jede gewünschte Bauform haben, wird aber vorzugsweise als besondere Einheit ausgeführt oder als verstellbare Kopplungsvo1Tichtun. von der ein Beispiel in Bild 2 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird die bewegliche Wicklung 18 innerhalb der festen Wicklung 17 auf eine drehbare Welle 23 aufgesetzt, die in Lagern 24 gelagert ist und durch einen Knopf 25 betätigt wird.
Die Wicklungen 17 und 18 stehen in einem Winkel zu der Welle 23, so dass durch Drehen der Welle 23 mit dem Knopf 25 die Wicklung 18 verstellbar ist zwischen einer Lage, in der ihre Achse mit der der Wicklung 17 zusammenfällt und die ein Höchstmass von Kopplung ergibt, und einer Stellung ihrer Achse rechtwinklig zu der Achse der Wicklung 17, in der der Kopplungsgrad am geringsten ist. Bei dieser Bauart kann die Kopplung zwischen den Wicklungen 17 und 18 über einen verhältnismässig grossen Bereich variiert werden. Die verstellbaren Hilfswieklungen sowohl bei der Anordnung 13 wie bei 19 werden vorzugsweise mechanisch zur Einknopfbedienung verbunden, wie in 26 gezeigt, um gleichzeitige Einstellung der Selektivität der beiden Kopplungssysteme zu ermöglichen.
Die Elemente für die Hilfskopplung und die Mittel zu ihrer Einstellung können so aus sehr kleinen und wenig kostspieligen Teilen bestehen. Zu den Vorteilen dieser Anordnung gehört die Möglichkeit, die Hilfskopplungsmittel an jeder beliebigen Stelle unterzubringen und Platz zu sparen ; ferner ist eine genaue Einstellung möglich durch den verhältnismässig weiten mechanischen Bereich, über den die Hilfskopplung varriert werden kann.
Die verbesserte Methode nach der Erfindung kann natürlich bei jeder Schaltung mit einem Paar abgestimmter unveränderlich miteinander gekoppelter Kreise angewandt werden, wenn zusätzliche Hilfskopplungsmittel vorgesehen werden. Das Wesentliche dieser Methode besteht in dem Konstanthalten der Hauptkopplung und der Veränderung der Hilfskopplung, vorzugsweise über einen verhältnismässig weiten Bereich, um dadurch die Gesamtkopplung zwischen den zwei Kreisen zur symmetrischen Einstellung der verlangten Bandbreite und zur Regelung der Selektivität des Systems ohne Verstimmung zu verändern.
Wenn auch die Erfindung bei Bandselektionskreisen im allgemeinen anwendbar und nicht auf eine besondere Konstruktion beschränkt ist, so sind doch sehr zufriedenstellende Ergebnisse bei einem Superheterodyneempfänger erzielt worden, der die vorliegende Erfindung verkörpert und im wesentlichen die Anordnung zeigt, wie sie weiter oben beschrieben ist und wie sie die Zeichnung darstellt.
Bei dieser Ausführungsform wurden die Kopplungssysteme 13 und 19 wie folgt zusammengesetzt :
Hauptwicklungen 12 und 14 : 29'4mm Abstand auf Form von 25-4 mm Aussendurchmesser.
Jede Spule : 25'4 mm Durchmesser bei 4-8 mm Länge eingesetzt in Aluminiumdose 50-8 mm mal 50'8mm mal 90 mm ; 120 Windungen Litze, zweimal Seide, einmal Baumwolle.
L : 570 p. H (in Luft bei 1000 Hz).
Gegeninduktivität : etwa 4 bis 5 fla.
Hilfswindungen :
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Rotor 18 : 40 Windungen Litze, zweimal Seide, in Lagen gewunden auf Form 16 mm Durchmesser mal4'8 mm lang.
L : 29-6 jH (in der Dose bei 1000 Hz).
Stator 17 : 30 Windungen Litze, zweimal Seide, in Lagen gewickelt auf Form 22 mm Durchmesser mal 4'8 mm lang.
L : 29 fla (in Dose bei 1000 Hz).
Grösste Gegeninduktion : 17-2 pH.
Während gewisse Anwendungen der Erfindung unter Benutzung sowohl kapazitiver als auch induktiver Kopplungsanordnungen beschrieben und erwähnt worden sind und die Einzelheiten eines Beispiels dieser Erfindung niedergelegt sind, so liegt es doch auf der Hand, dass verschiedene andere Anwendungen der Erfindung, wie auch gewisse Änderungen und Modifikationen in bezug auf das besondere im einzelnen ausgeführte Beispiel möglich sind, ohne dass man von dem Geist der Erfindung abweicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kopplungseinrichtung zur Veränderung der Kopplung zwischen zwei als Bandfilter dienenden abgestimmten Sohwingungskreisen zu einer praktisch symmetrischen Veränderung der durchgelassenen Bandbreite in bezug auf die mittlere Frequenz des Bandes, wobei die zwischen den Kreisen wirksame
Gesamtkopplung in einen unveränderlichen Anteil (feste Hauptkopplung) und einen als veränderliche Gegeninduktivität ausgebildeten, kontinuierlich veränderlichen Anteil (veränderliche Hilfskopplung) zerlegt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Eigenimpedanzen der dem veränderlichen Anteil zugeordneten Kopplungselemente in jedem Schwingungskreis nur einen kleinen Bruchteil der Eigenimpedanzen der Hauptkopplungselemente im gleichen Stromkreis betragen und dass die Hilfskopplungselemente einseitig für Wechselspannungen der Betriebsfrequenz miteinander verbunden bzw. geerdet sind.
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Coupling device.
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It is an object of the present invention to provide an improved method of adjusting the coupling between two tuned circuits to change the width of the frequency band passed and also an improved coupling device suitable for use in conjunction with this method.
Another object of the invention is an improved method and an improved device of the type described, in which there is some fixed coupling between the circuits, and in which the coupling between the circuits can be adjusted without changing the self-reactance of the circuits or the fixed coupling, so that the bandwidth can be set symmetrically to a fixed frequency.
Another object of the invention is an improved coupling device which contains means for changing its coupling and is suitable for use in a system of the type described above. A normal transformer with a fixed coupling can be used with a small space requirement, and precise setting of the coupling with easy operation is achieved.
Various other objects of the invention and advantages achieved by the invention will become apparent from the following description.
The present invention provides two tuned circuits with a fixed coupling and an adjustable auxiliary coupling. The coupling of the main reactances is kept constant, while that of the auxiliary reactances is adjusted so that it varies the overall coupling between the two circuits without changing their self-reactance. In this way, the bandwidth is set symmetrically to the resonance frequency of the circuits, and the selectivity of the system can be changed without detuning the circuits.
Even though the invention contemplates the use of inductive or capacitive couplings
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bound, which in turn are connected to a detector. The detector is connected to a loudspeaker through a low frequency amplifier.
If the auxiliary coupling device 13 b of the coupling circuit is disregarded for the moment, the system described above comprises a commercially available superheterodyne receiver, the mode of operation of which is well known to those skilled in the art, so that no detailed description thereof is required. In short, signals that are picked up by the antenna are selected, amplified in the high-frequency amplifier and passed on to the oscillating modulator, where the signals are converted to intermediate frequency in the usual way. The output oscillations of the oscillating modulator are passed on to the intermediate frequency amplifier, in which the coupling devices are used to select the desired frequency band, as will be explained here later.
These frequencies are amplified and fed to the detector. The detector generates the low frequencies of the modulation and passes them on to the low frequency amplifier, through which they are amplified and conveyed to the loudspeaker in the usual way for reproduction.
In the present invention, the bandwidth adjustment can be accomplished in various ways. For example, the main coupling can be selected so that it effects the desired maximum coupling between the circles, the auxiliary coupling being arranged counteracting the fixed coupling so that when the latter changes from maximum to minimum, the overall coupling of the circles is increased from minimum to maximum .
Furthermore, for example, the main coupling can be selected in such a way that it produces a coupling value between the desired maximum and minimum values, the auxiliary coupling being set either in the same direction or in the opposite direction to the main coupling to increase or decrease the coupling. to thereby change the overall coupling between the two circles.
Furthermore, the main coupling can bring about the desired minimum coupling between the circles and the auxiliary coupling can be set in the same direction as the main coupling, so that increasing and decreasing the auxiliary coupling increases or decreases the overall coupling between the circles.
For each of the above arrangements, a transformer of the known normal commercial type can be used for the main coupling part. The auxiliary transformer including the windings 17 and 18 can have any desired structural shape, but is preferably designed as a special unit or as an adjustable coupling device. an example of which is shown in Figure 2. In this arrangement, the movable winding 18 within the fixed winding 17 is placed on a rotatable shaft 23 which is supported in bearings 24 and is operated by a button 25.
The windings 17 and 18 are at an angle to the shaft 23, so that by turning the shaft 23 with the knob 25, the winding 18 can be adjusted between a position in which its axis coincides with that of the winding 17 and the maximum degree of coupling results, and a position of its axis perpendicular to the axis of the winding 17, in which the degree of coupling is lowest. In this design, the coupling between the windings 17 and 18 can be varied over a relatively large range. The adjustable auxiliary mechanisms in both the arrangement 13 and 19 are preferably mechanically connected for one-button operation, as shown in FIG. 26, in order to enable the selectivity of the two coupling systems to be adjusted simultaneously.
The elements for the auxiliary coupling and the means for their adjustment can thus consist of very small and inexpensive parts. The advantages of this arrangement include the ability to accommodate the auxiliary coupling means at any point and save space; Furthermore, an exact setting is possible due to the relatively wide mechanical range over which the auxiliary coupling can be varied.
The improved method of the invention can of course be applied to any circuit having a pair of tuned, invariably coupled circuits if additional auxiliary coupling means are provided. The essence of this method consists in keeping the main coupling constant and changing the auxiliary coupling, preferably over a relatively wide range, in order to change the overall coupling between the two circuits for the symmetrical setting of the required bandwidth and for regulating the selectivity of the system without detuning.
While the invention is generally applicable to band selection circuits and is not limited to any particular construction, very satisfactory results have been obtained in a superheterodyne receiver embodying the present invention and essentially showing the arrangement as described above and how it represents the drawing.
In this embodiment, the coupling systems 13 and 19 were put together as follows:
Main windings 12 and 14: 29'4mm spacing on the form of 25-4 mm outer diameter.
Each spool: 25'4 mm diameter with 4-8 mm length inserted in aluminum can 50-8 mm by 50'8 mm by 90 mm; 120 turns of stranded wire, twice silk, once cotton.
L: 570 p. H (in air at 1000 Hz).
Mutual inductance: about 4 to 5 fla.
Auxiliary windings:
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Rotor 18: 40 turns of stranded wire, twice silk, wound in layers in a shape 16 mm diameter by 4.8 mm long.
L: 29-6 jH (in the can at 1000 Hz).
Stator 17: 30 turns of stranded wire, twice silk, wound in layers on a form 22 mm in diameter by 4'8 mm long.
L: 29 fla (in can at 1000 Hz).
Greatest mutual induction: 17-2 pH.
While certain applications of the invention using both capacitive and inductive coupling arrangements have been described and mentioned, and the details of an example of this invention are set forth, it is obvious that various other uses of the invention, as well as certain changes and modifications in with respect to the particular example given in detail are possible without departing from the spirit of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Coupling device for changing the coupling between two tuned oscillating circuits serving as band filters for a practically symmetrical change in the passed bandwidth with respect to the mean frequency of the band, with the one between the circles being effective
The overall coupling is divided into an unchangeable part (fixed main coupling) and a continuously variable part (variable auxiliary coupling) designed as a variable mutual inductance, characterized in that
that the intrinsic impedances of the coupling elements assigned to the variable component in each oscillation circuit are only a small fraction of the intrinsic impedances of the main coupling elements in the same circuit and that the auxiliary coupling elements are connected to one another or grounded on one side for alternating voltages of the operating frequency.