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Kettenverstärker
Der mechanische Aufbau von Kettenverstärkern, die aus mehreren Verstärkereinheiten bestehen, bietet Schwierigkeiten hinsichtlich der Platzverteilung der Bauelemente. Wegen der hohen Frequenzen, zu deren Verstärkung diese Verstärkertype in erster Linie herangezogen wird, spielen dabei vor allem kapazitive Streuungen eine grosse Rolle als Störfaktoren. Zur Vermeidung solcher Streuungen wurden bisher Abschirmbleche zwischen den sich beeinflussenden Schaltelementen angeordnet und bzw. oder mussten diese Schaltelemente räumlich weit voneinander entfernt angeordnet werden.
Soferne die Verstärkereinheiten auf kleinem Raum nebeneinanderliegend zusammengebaut wurden, musste jeder der Kettenleiter zumindest beiderseits von Abschirmblechen umschlossen werden, wodurch die Arbeiten beim Aufbau der Kettenleiter sowie bei Reparaturen und vor allem beim Abgleich der einzelnen Verstärkerstufen erschwert wurden. Bei einer Anordnung der Kettenleiter in grösseren Entfernungen voneinander wurde hingegen vor allem die Dimensionierung der Kettenverstärker erschwert durch die hohen Leitungskapazitäten der nunmehr längeren Verbindungsleitungen zwischen den Schaltelementen, die ihrerseits Streufelder hervorrufen.
Auch die Kombination beider Massnahmen, nämlich die Anordnung von Abschirmblechen zwischen weit auseinanderliegenden Kettenleitern konnte keine befriedigende Lösung bringen, weil eine der Hauptvoraussetzungen für den Aufbau von Kettenverstärkern für hohe Frequenzen kurze Verbindungsleitungen zwischen den Schaltelementen sind.
Die Erfindung beschreitet daher einen andern konstruktiven Weg. Sie geht von der Voraussetzung aus, dass ein Kettenverstärker verwendet wird, der aus mindestens zwei vorzugsweise gleichartigen Ver- stärke reinheiten besteht, die auf streifenförmigen Metallchassis aufgebaut sind, deren Grundflächen ungefähr in der gleichen Ebene angeordnet sind. Erfindungsgemäss sind die gegen wechselseitige Streuung von Hochfrequenz-Feldern empfindlichen Bauelemente der Verstärkereinheiten im wesentlichen nur auf je einer Seite der Metallchassis angeordnet und die Chassis nebeneinander montiert und um etwa 1800 in ihrer Längsachse gegeneinander gedreht, so dass ihre Grundflächen in entgegengesetzte Richtungen weisen, wodurch die Chassis selbst die gegenseitige Abschirmung der Verstärkereinheiten bewirken.
Durch diese konstruktive Lösung wird eine ausserordentlich gute Zugänglichkeit der einzelnen Schaltelemente bewirkt, die ein Haupterfordernis für die Einstellung des gleichmässigen Frequenzganges des Verstärkers durch Abgleichung der einzelnen, auf kleinstem Raum zusammengebauten Verstärkerstufen ist.
Diese Zugänglichkeit wird erzielt durch den Wegfall der sonst üblichen Abschirmbleche beiderseits eines jeden Kettenleitern ; dieser Wegfall ist seinerseits ermöglicht durch die Anordnung der gegen wechselseitige Streuung empfindlichen Bauelemente je Verstärkereinheit auf je einer Seite der Abschirmeinheit, die gebildet ist durch die mit ihren Grundflächen ungefähr in der gleichen Ebene nebeneinanderliegenden Blechchassis selbst. Überdies wird durch die erfindungsgemässe Lösung eine extrem kurze Leitungsführung ermöglicht und ein sehr geringer Raumbedarf sowie eine sehr stabile Ausführung des gesamten Kettenverstärkers erreicht.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine längliche Trägerplatte mit mindestens zwei zueinander parallelen Längsschlitzen vorgesehen, über welchen die Chassis montiert sind, so dass auch die Unterseiten der Verstärkereinheiten voll zugänglich sind. Die Montage der Chassis kann dabei durch rahmenartige Überlappung bzw. Überdeckung ihrer Randpartien durch die die Längsschlitze um-
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gebenden Plattenteile erfolgen, so dass die mechanische Verbindung durch Schrauben usw. durchgeführt werden kann. Es ist jedoch die Montage der Chassis in der erfindungsgemässen Lage nicht an diese Ausführungsform gebunden. Die Chassis können vielmehr auf Stegen, Stützen od. dgl. innerhalb eines Gehäuses aufgehängt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Fig. l zeigt in etwas vergrösserter Darstellung eine etwa in der Mitte seiner Längserstreckung quer zu dieser durchgeschnittene Baueinheit für zwei Verstärkereinheiten, welche aus dem Gehäuse, der Trägerplatte und zwei Chassis mit einigen darauf montierten Schaltelementen besteht. Fig. 2 zeigt das Profil eines erfindungsgemässen Chassis, welches aus zwei aneinandergefügten Längsstreifen besteht, in mehr als doppelter natürlicher Grosse. Beide Verstärkereinheiten 10a und lOb sind in einem kassettenförmigen Rahmen 11 vorzugsweise aus Metall untergebracht, der als Gehäuse für dieselben dient.
Etwa in der Mittelebene dieses kassettenförmigen Rahmens 11 ist eine Trägerplatte i2 angeordnet, welche um 90 aufgebogene Randteile 13 für ihre Versteifung unc Befestigung tragt. Diese längliche, z. B. aus Eisenmetall bestehende Tragerplatte 12 weist zwei zueinander parallele Längsschlitze 14a und 14b auf, die nach der Montage der Verstärkereinheiten 10a und lüb die volle Zugänglichkeit auch ihrer Unterseiten ermöglichen.
Die beiden streifenförmigen Metallchassis, welche jeweils aus zwei Teilen, nämlich aus den profilierten Längsstreifen 15a und 16a bzw. 15b und ICb bestehen, sind von je einer Seite her derart auf die Trägerplatte 12 aufgesetzt und über den Schlitzen 14a und 14b mittels nicht dargestellter Schrauben montiert, dass die auf der Unterseite der Chassis angeordneten Schaltelemente bzw. Teile derselben durch diese Schlitze hindurchragen oder durch die Schlitze zugänglich sind. Die Grundflächen 17a und lrlb der Chassis liegen dabei teilweise auf je einer Fläche der Platte 12 auf, da diese Flächen teilweise die Randteile der Chassis rahmenartig überdecken. Die Längsstreifen 15a, 15b, 16a und 16b bestehen aus Messingblech, dessen Oberfläche versilbert ist.
Die Streifen 15a und 16a sind ebenso wie die Streifen 15b und 16b in der dargestellten Weise durch Lötung miteinander verbunden.
Die Herstellung eines jeden Chassis aus zwei Teilen erweist sich als vorteilhaft, weil dadurch trotz technologisch einfacher Herstellungsmöglichkeit dieser Teile die Bildung einer Trennwand jeweils zwischen dem Eingangskettenleiter und dem Ausgangskettenleiter ermöglicht wird. Zu diesem Zweck ist das Profil jeweils eines der Längsstreifen 15a bzw. 15b derart ausgebildet, dass es an seiner Aussenseite mit einer die Grundfläche 17a bzw. 17b bildenden Partie 18 beginnt, an die sich zwei eine Stufe formende Stege 19 und 20 und danach ein senkrecht zur Grundflache 17a bzw. 17b verlaufender hochragender Abschirmsteg 21 mit Perforationen 22 für die Leitungsführung anschliesst.
Diese Profilausbildung ist besonders gut aus Fig. 2 zu ersehen, in der die Chassis-Grundfläche mit 17 bezeichnet ist. Der Abschirmsteg 21 bewirkt die gegenseitige Abschirmung der beiden Kettenleiter einer jeden Verstärkereinheit, wobei sich die Eingangskette zufolge der gewählten zeichnerischen Darstellung links und die Ausgangskette rechts vom Steg 21 befindet (Fig. 2). Der den Stufenabsatz bildende Steg 20 wird mit dem flächenhaft daran anliegenden Steg 2 : ; des Längsstreifens 16a bzw. 16b verlötet, wie Fig. 1 zeigt.
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den ersten Stufenabsatz bildenden Steges 24 auf die Höhe der darauf befestigten Schaltelemente 25 so abgestimmt ist, dass deren Lötfahnen 26 in der Höhe der Perforationen 22 für die Leitungsführung im Abschirmsteg 21 liegen (Fig. 1).
Die Perforationen befinden sich ihrerseits in einer solchen Höhenlage, dass von den Transistoren 27 die kürzesten Schaltverbindungen zu den Lötfahnen 26 der Elemente 25 erzielt sind. Diese Elemente 25 sind Trimmerkondensatoren mit Schraubkernen und bilden zusammen mit den zwischen denselben in der Längsrichtung der Chassis aufgehängten Drahtspulen (nicht dargestellt) jene Schaltungsteile, von welchen wegen ihrer Grossflächigkeit die stärksten kapazitiven Streufelder ausgehen. Es kommt daher besonders bei diesen Elementen darauf an, kurze Verbindungsleitungen zu erzielen, was durch die unter anderem mittels des Steges 24 gebildete Stufe ermöglicht ist.
Demgegenüber ist die Höhe des Steges 19 vom Streifen 15 bzw. 15a und 15b so vorgewählt, dass die auf seiner Seite befindlichen Schaltelemente 25 mit ihren Lötfahnen 26 ebenfalls über die Transistoren 27 etwas hinausreichen. Die verschiedenen Höhen der mit 25 bezeichneten Trimmerkondensatoren erklären sich aus den verschiedenen Wellenwiderständen der zugehörigen Kettenleiter auf der Seite des Eingangskettenleiters muss die Trimmerkapazität wegen des vorgegebenen niederen Wellenwiderstandes grösser sein, weshalb die entsprechenden Trimmer eine grössere Einbauhöhe besitzen.
Im Rahmen der Erfindung kann selbstverständlich von dem gezeigten Aubfuhrungsbeispiel hinsicht-
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lich der Konstruktion abgewichen werden. So können z. B. in abwechselnder Reihenfolge mehr als zwei Verstärkereinheiten in der erfindungsgemässen Anordnung untergebracht werden, da zwischen den auf den gleichen Seiten befindlichen Kettenleitern mindestens ein Abstand von der Breite des jeweils verkehrt dazwischen liegenden Chassis besteht und die Durchschaltung der Verstärkereinheiten im ZigZag-Schema erfolgen kann, so dass auch dabei die kürzeste Leitungsführung und grösste Platzersparnis trotz ausgezeichneter Zugänglichkeit erzielt wird.
Ferner muss im Sinne der Erfindung nicht unbedingt die in Fig. 1 dargestellte schiefsymmetrische Anordnung der Chassis benutzt werden, die sich in den meisten Fällen als vorteilhaft erweist, sondern es konnen die Chassis im Bedarfsfall auch spiegelsymmetrisch angeordnet oder ungleich ausgebildet werden, so dass eine Asymmetrie des Aufbaues resultiert. Dieser Bedarfsfall kann sich durch spezielle Zusammenschaltungen der Verstärkereinheiten ergeben, wenn diese nicht einfach in Reihe geschaltet werden sollen.
Schliesslich kann der Abschirmsteg 21 auch anders als durch die in den Zeichnungen dargestellte Konstruktion gebildet werden, z. B. durch entsprechende Faltenbildung in einem einstückigen streifen- förmigen Chassis. Statt dessen kann z. B. an Stelle des Steges 21 ein dessen Lage einnehmender, jedoch nach unten verlängerter Streifen treten, der mit einer Fläche jenes senkrecht stehenden Steges verlötet wird, der zwischen den Stegen 23 und 24 liegt. Auch in diesem Fall kann das streifenförmige Metallchassis aus einem einzigen Profilstück bestehen.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, welche elektronischen Schaltelemente für die Herstellung einer auf einem streifenförmigen Metallchassis aufgebauten Verstärkereinheit erforderlich sind. Mit 31, 31'sind die in Fig. 3 dargestellten ersten beiden Transistoren bezeichnet, von welchen gemäss dem Ausführungbeispiel insgesamt acht Stück vom Typ AFY 37 für einen Kettenverstärker vorgesehen sind. Die Basen dieser Transistoren 31, 31'sind an die aus den Trimmerkondensatoren 32, 32'den parallel dazu geschalteten Fixkondensatoren 32a, 32a'und den Luftspulen 33, 33'bestehenden Glieder der Eingangskette gelegt. Mit 34, 341 und 35, 35'sind die Kondensatoren bzw. Luftspulen der Ausgangskette bezeichnet.
In die Emitterleitungen der Transistoren 31, 31'sind Gegenkopplungswider- stände 36, 36'eingeschaltet, welche der Verbesserung des Frequenzganges im Bereich hoher Frequenzen dienen. Zur Erzeugung der erforderlichen Emittervorspannung sind die Widerstände 37, 37' vorgesehen, denen einen Kurzschluss für die Hochfrequenz bildende, das Chassis durchsetzende Durchführungskondensatoren 38, 38'parallelgeschaltet sind. Überdies können Luftdrosselspulen 39, 391 schaltungsmässig zwischen den Emittern der Transistoren 31, 31'und den Gegenkopplungswiderständen 36, 36'angeordnet sein. Durch die Dimensionierung dieser Drosselspulen kann die Verstärkung beeinflusst und der Frequenzgang gegenüber dem Fall der alleinigen Verwendung der Gegenkopplungswiderstände 36, 36'noch weiter verbessert werden.
Die Eingangskette wird über einen Kopplungskondensator 40 angespeist. Sie ist an ihrem gegen- überliegenden Ende mittels des an ihren Wellenwiderstand von 60 Ohm angepassten Widerstandes 41 und des einen Kurzschluss für die Hochfrequenz bildenden Durchführungskondensators 42 reflexionsfrei abgeschlossen. Ein weiterer Widerstand 43 bildet zusammen mit der fein regelbaren Widerstandsanordnung 44 eine Spannungsteilerschaltung für die Zuführung des negativen Potentials der Speisegleichspannung, welches über den Widerstand 41 und die Luftspulen 33, 331 an die Basen der Transistoren 31, 31'gelangt. Die Höhe der an den Transistoren anliegenden Gleichspannung kann mittels des in der Widerstandsanordnung 44 vorgesehenen verstellbaren Widerstandsgliedes geregelt werden.
Die Ausgangskette ist auf der ihrem Ausgang gegenüberliegenden Seite ebenfalls reflexionsfrei mittels des dem Wellenwiderstand von 240 Ohm angepassten Widerstandes 45 abgeschlossen. Ausgangsseitig befindet sich ein Guanella-Übertrager 46, welcher den Wellenwiderstand im Verhältnis 4 : 1 wieder auf 60 Ohm herabsetzt, so dass der Eingang der nächsten Verstärkerstufe oder ein genormtes 60 Ohm-Kabel direkt daran anschliessbar ist.
Von den in Fig. 3 mit 31 - 46 bezeichneten Schaltelementen durchstossen die Elemente 31, 311, 32, 321, 34, 34 !, 38, 38'und 42 zumindest teilweise die ihnen zugeordneten Flächen des Chassisstreifens. Die Metallhülsen der Transistoren 31, 31', die in Fig. 1 mit 27 bezeichnet sind, sind durch passende Löcher des Chassisbleches bis zum umgebördelten Hülsenrand hindurchgeschoben und in dieser Stellung mit dem Chassisblech verlötet. In der gleichen Art sind die Schraubkern-Kondensatoren 32, 32' und 34, 34', welche in Fig. 1 den Teilen 25 entsprechen, im Chassis verankert.
Die Durchführungskondensatoren 38, 381, welche in der gleichen Linie wie die Transistoren 31, 31' bzw. 27 und zwischen denselben liegen, sind mittels Überwurfmuttern mit dem Chassisstreifen ver-
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schraubt. Am Ende des Streifens ist der Durchführungskondensator 42 ebenfalls durch Schraubung fixiert. Die genannten abstimmbaren Kondensatoren ragen nur mit ihren Abgleichstiften auf die von Hochfrequenz freie ("kalte") Seite des jeweiligen Chassistreifens, während ihre für die Hochfrequenz-Abstimmung notwendigen Kapazitäten auf der "heissen" Seite liegen.
Wesentlich für die Schaltung bzw. Anordnung dieser Elemente ist also, dass auf einer Seite der Chassistreifenfläche nur "heisse", die Hochfrequenz führende Leiterteile und auf der andern Seite nur "kalte", Gleichstrom führende Leiterteile liegen, damit von letzterer Seite keine hochfrequenten Streufelder ausgehen und die auf dem benachbarten Chassisstreifen aufgebauten Schaltelemente beeinflussen können. Bei den in Fig. l als Beispiele für die Anordnung von Schaltelementen dargestellten justierbaren Kondensatoren 25 sind daher die aus den einander gegenüberliegenden Flächen der Chassisstege 24 herausragenden Schraubkerne mit Masse verbunden, wogegen die mit den Lötfahnen 26 verbundenen, auf den abgewendeten Seiten liegenden Leiterteile Hochfrequenz führen.
Ebenso sind die Metallhülsen der Transistoren 27, welche auf den gleichen Seiten wie die Schraubkernenden der Kondensatoren 25 aus den Chassisstegen herausragen, an Masse gelegt. Auf dieser Seite werden über den Metallhülsen der Transistoren 27 auch noch die in Fig. 1 nicht dargestellten Widerstände 37 sowie 43 und 44 angeordnet, welche im wesentlichen nur der Einstellung der Arbeitspunkte der Transistoren dienen.
Auf der gegenüberliegenden Seite sind die restlichen, Hochfrequenz führenden Schaltelemente angelötet, u. zw. auf jener Seite der Abschirmstege 21, auf welcher jeweils die Transistoren 27 (31, 31'in Fig. 3) liegen, die Fixkondensatoren 32, a, 32a'und die Apulen 33, 33'der Eingangskette samt Kopplungskondensator 40 und Abschlusswiderstand 41 sowie Gegenkopplungswiderständen 36, 36 t und Spulen 39, 39 I. Auf der andern Seite der Abschirmstege 21 liegen die Elemente der Ausgangskette, nämlich die Spulen 35, 35'sowie der Abschlusswiderstand 45 und der Guanella-Über- trager 46. Durch diese Aufteilung der Elemente auf die einzelnen Chassisstreifen ist die Voraussetzung für die erfindungsgemässe gegenseitige Abschirmung der Verstärkereinheiten durch die Chassisstufen selbst geschaffen.
Die Zusammenschaltung zweier Verstärkereinheiten erfolgt derart, dass ihre Kabelverbindungen möglichst kurz sind. Im Falle des Aufbaues eines Gegentaktverstärkers aus zwei gleichen Einheiten werden die Chassisstreifen so wie in Fig. l angeordnet. Es liegen in diesem Fall die Eingänge und Ausgänge beider Einheiten benachbart, so dass deren Zusammenschaltung mittels kurzer Kabelstücke erfolgen kann, wobei jedes Kabel durch eine entsprechende Ausnehmung in der Trägerplatte 12 hindurchgeführt ist und eine Verbindung von der einen zur andern Seite dieser Platte herstellt. Soll hingegen ein zweistufiger Verstärker aufgebaut werden, so wird einer der Chassisstreifen innerhalb der durch die Platte 12 gebildeten Ebene um 1800 verdreht.
Es steht dann dem Ausgang der ersten Verstärkerstufe der Eingang der zweiten Stufe gegenüber, so dass dazwischen eine kurze Verbindungsleitung in Form eines abgeschirmten Kabelstückes angeordnet werden kann, welches ebenfalls von der einen Seite der Platte durch eine Ausnehmung in derselben zur andern Seite geführt ist.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung der beiden Chassis tritt besonders während der Abstimmung des fertig montierten Kettenverstärkers zutage. Während dieser Arbeit müssen die Deckel abgenommen sein, welche während des Betriebes das Verstärkergehäuse verschliessen. Diese flachen Deckel sind in den Zeichnungen nicht dargestellt ; sie schliessen den kassettenartigen Rahmen 11 oben und unten ab und liegen an die äussersten Kanten der Stege 21 nahezu oder ganz an, so dass quasi vier voneinander abgeschirmte Kammern entstehen. In den beiden grossräumigen Kammern befinden sich die Eingangskettenleiter, in den beiden kleineren Kammern die Ausgangskettenleiter.
Da sämt- liche "heisse" Schaltelemente, welche Streufelder hervorrufen, jeweils an der Oberseite der Chassis angeordnet sind und sich an deren Unterseiten nur "kalte" Teile der Schaltelemente befinden, ist eine Streuung von einer Verstärkereinheit zur andern unterbunden.
Wenn aber für die Abgleichung die Gehäusedeckel entfernt werden müssen, werden die Kammern geöffnet. Trotzdem bleibt die Ausbildung von störenden Streufeldern zwischen den Verstärkereinheiten bei den erfindungsgemässen Verstärkern vernachlässigbar, weil diese um die Aussenwand des Gehäuses 11 herum von einer Verstärkereinheit zur andern, somit über eine grosse Entfernung verlaufen, wobei die Streulinien nahezu um 3600 gekrümmt sind.
Bei den bisher bekannten Verstärkern, deren Verstärkereinheiten etwa auf der gleichen Seite einer Grundplatte angeordnet sind, wobei dazwischen bloss ein bis zum Deckel reichender Abschirmstreifen vorgesehen ist, besteht ein ganz bedeutend kürzerer Weg für die Streulinien über diesen Steg hinweg, wobei die Krümmung der Streulinien sich nicht einmal über 1800 erstreckt.
Somit tritt bei diesen bekannten Verstärkertypen nach dem Abgleichen ausser den eingangs erwähnten Nachteilen der uner-
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wünschte Effekt auf, dass nach dem Verschliessen der Gehäuse andere Bedingungen herrschen als beim Abgleich, was auf eine neuerliche Verstimmung des mühevoll abgeglichenen Verstärkers hinausläuft, so dass der Abstimmvorgang quasi mit einem nicht genau erfassbaren "Vorhalt" unter Probieren mehrmals wiederholt werden muss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kettenverstärker, der aus mindestens zwei vorzugsweise gleichartigen Verstärkereinheiten besteht, die auf streifenförmigen Metallchassis aufgebaut sind, deren Grundflächen ungefähr in der gleichen Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die gegen wechselseitige Streuung von Hochfrequenz-Feldern empfindlichen Bauelemente der Verstärkereinheiten (10a, lOb) im wesentlichen nur auf je einer Seite der Metallchassis (15a und 16a bzw. 15b und 16b) angeordnet sind und dass die Chassis (15a und 16a bzw. 15b und 16b) nebeneinander montiert und um etwa 1800 um ihre Längsachse gegeneinander gedreht sind, so dass ihre Grundflächen (17a, 17b) in entgegengesetzte Richtung weisen, wodurch die Chassis (15a und 16a bzw. 15b und 16b) selbstdie gegenseitige Abschirmung der Verstärkereinheiten (10a, lOb) bewirken.
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