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Abstimmvorrichtung für einen weiten Hochfrequenzbereich Die Erfindung
betrifft eine Abstimmvorrichtung für Hochfrequenz, mit der äußerst weite Frequenzbereiche
bei sehr hohen Frequenzen und im Mikrowellenbereich überdeckt werden können, ohne
daß eine Bandumschaltung erforderlich ist.
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Es sind bereits Breitbandabstimmvorrichtungen mit einer Selbstinduktionsspule
bekannt, bei denen eine leitende Hülse über dem einen Ende der Spule angeordnet
ist und relativ zu derselben beweglich ist. Diese bekannten Anordnungen weisen verschiedene
Mängel bei derAnkopplung der Induktivität an den Abstimmkreis auf, wie weiter unten
näher aufgeführt ist.
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Die Mängel dieser bekannten Vorrichtung werden bei der erfindungsgemäßen
Breitbandabstimmvorrichtung vermieden. Bei einer Breitbandabstimmvorrichtung mit
einer Selbstinduktionsspule und einer leitenden Hülse, die über dem einen Ende der
Spule angeordnet und relativ zu derselben in bekannter Weise axial verschiebbar
ist, ist erfindungsgemäß ein gegenüber der Spule feststehender Ring um die Hülse
herum elektrisch isoliert gegenüber der Hülse und der Spule angeordnet, derart,
daß ein rein kapazitiver Energieaustausch zwischen Hülse und Ring gegeben ist. Durch
die stationäre Anordnung des Ringes wird es ermöglicht, den Kreis kapazitiv über
die Spule zu schließen, gleichgültig, in welcher Stellung die Hülse bezüglich der
Induktivität und bezüglich des Ringes liegt. Dies ermöglicht die Konstanthaltung
der Länge und der Lage der Zuführungen des Kreises, wodurch wiederum die Regelung
der Induktivität des Kreises der einzige Parameter der Kreisänderung bildet, was
bei den bekannten Vorrichtungen nicht möglich ist, bei denen das Ende der Spule
galvanisch entweder mit der Hülse oder einem kapazitiv wirkenden Zwischenglied verbunden
ist. Die Anschließung der beiden Spulenenden an den Abstimmkreis, wie sie bei den
bekannten Anordnungen vorgenommen wird, ergibt bei einer Verschiebung der Hülse
eine unübersichtliche Änderung der Tnduktivität und ergibt keine konstanten Ankopplungsbedingungen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Zeichnungen, in der die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht ist.
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Es zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Hochfrequenzabstimmvorrichtung
nach der Erfindung im Schnitt nach der Linie 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 eine Bodenansicht,
teilweise im Schnitt nach der Linie 2-2, und Fig.3 eine Stirnansicht der Vorrichtung
nach Fig. 1, Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 4-4 in
Fig. 1 in einem größeren Maßstab, Fig.5 ein Schaltschema eines tlberlagerungsteiles,
der mit vier Abstimmvorrichtungen gemäß Fig. 1 ausgerüstet ist, Fig.6 einen Ausschnitt
aus der Darstellung in Fig. 1 in einem größeren Maßstab.
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Zur Erläuterung der Einzelheiten ist in Fig.1 lediglich als Ausführungsbeispiel
eine Abstimmvorrichtung 1 für einen weiten Hochfrequenzbereich wiedergegeben, die
in ein Gerät 2 eingebaut ist, das einen überlagerungsteil darstellt und zur Verwendung
bei einem Rundfunk- oder Fernsehempfänger für sehr hohe oder ultrahohe Frequenzen
bestimmt ist. Drei weitere gleiche Abstimmvorrichtungen ja, 1b und 1c (Fig.3)
können ebenfalls in das Gerät 2 eingebaut sein. Das Gerät 2 kann so ausgelegt sein,
daß es die gebräuchlichen Fernsehkanäle, zwischen 54 und 216 MHz beispielsweise,
überdeckt.
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Die dargestellte Abstimmvorrichtung ist mit einer im allgemeinen schraubenförmigen
Spule 3 versehen, die auf einem isolierenden zylindrischen Kern oder Träger 4 (Fig.
4) aufgewickelt ist. Die Spule kann aus einem leitenden Band oder Film 5 bestehen,
der auf dem Kern 4 gehalten wird und von einer isolierenden Schutzschicht oder einem
Film 6 aus verlustarmem dielektrischem Stoff bedeckt ist, wobei dieser Film so dünn
sein kann, daß er durchscheinend ist. Obwohl es möglich ist, das schraubenförmige
Band 5 durch Aufwickeln eines Metallstreifens auf den Kern 4 zu bilden, ist es im
allgemeinen vorteilhafter,
das Band 5 durch Aufdrucken oder verwandte
technische Verfahren auszubilden.
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Die Spule 3 kann mit im wesentlichen gleichförmiger Induktivität je
Längeneinheit ausgebildet sein, doch ist im allgemeinen vorzuziehen, die Spule mit
ungleichförmiger Induktivität je Längeneinheit zu versehen, um eine verbesserte
Frequenzbanddehnung zu erhalten. Demnach weist die dargestellte Spule 3 Endabschnitte
7 und 8 mit geringer Windungsdichte und entsprechend niedriger Induktivität je Längeneinheit
sowie einen Mittelabschnitt 9 auf, der verhältnismäßig hohe Windungsdichte und Induktivität
je Längeneinheit besitzt.
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Energie wird zu und von dem einen Ende der Spule mittels einer Leitung
10 übertragen, die in diesem Fall in unmittelbarer leitender Verbindung mit dem
Endabschnitt 7 des im allgemeinen schraubenförmigen Bandes 5 steht. Für die Energiefbertragung
zu und von dem entgegengesetzten Endabschnitt 8 der Spule 3 ist eine Hülse 11 vorgesehen.
Diese Hülse kann die verschiedensten Formen annehmen, ist jedoch in der Darstellung
einfach ein länglicher Zylinder, der teleskopisch über den Endabschnitt 8 der Spule
3 greifen kann. In manchen Fällen kann die Hülse 11 in unmittelbarer leitender Verbindung
mit der Spule 3 stehen, aber im allgemeinen hat es sich als vorteilliafter erwiesen,
die Hülse von der Spule zu isolieren und dadurch eine kapazitive Energieübertragung
zwischen der Spule und der Hülse vorzusehen. Bei der dargestellten Abstimmvorrichtung
ist die Hülse 11 von der Spule 3 mittels der auf die Spule aufgebrachten Isolierschicht
6 isoliert, doch kann die Spule auch von der Hülse mittels eines Films aus dielektrischem
Stoff, der auf die Innenseite der Hülse aufgebracht wird, oder einfach durch einen
Luftspalt zwischen der Hülse und der Spule isoliert werden.
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Der Energieübertragung zur Hülse 11 dient ein Ring 12, der verschiedene
Formen erhalten kann. Ein isolierender Luftspalt 13 ist zwischen dem Ring 12 und
der Hülse 11 vorgesehen, um eine kapazitive Energieübertragung zwischen diesen Teilen
zu gewährleisten. Eine Zuleitung 14 dient dem leitenden Anschluß des Kreises an
den Ring 12.
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Als Halterung für den Ring 12 ist eine isolierende Platte 15 oder
dergleichen vorgesehen. Die Spule 3 wird durch einen isolierenden Kragen 16 oder
ein anderes Isolierstück gehalten.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß die Spule 3 und die Hülse 11 eine
relative axiale Bewegung ausführen können. Im vorliegenden Fall kann die Hülse 11
mittels einer Nockenscheibe 17 bewegt werden, die auf einer drehbaren Welle 18 angebracht
ist. An der Nockenscheibe liegt eine Kugel 19 an, die drehbar von einem Isolierteil
20 gehalten wird, das unmittelbar an der Hülse 11 befestigt ist. Eine Feder 21 drückt
die Hülse 11 in eine Richtung und hält dadurch die Kugel 19 gegen die Nockenscheibe
17. Offensichtlich kann eine beliebige Anzahl von Nockenscheiben auf der Welle 18
angebracht sein, um weitere Abstimmglieder gemeinsam mit der Abstimmvorrichtung
1 zu betätigen.
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Wenn die Hülse 11 so eingestellt ist, daß sie nur das äußerste Ende
des Endabschnitts 8 der Spule 3 umgibt, ist fast die gesamte Induktivität der Spule
wirksam zwischen den Ring 12 und die Leitung 10 eingeschaltet. Die Spule 3 ist resonanzfähig
vermöge von Kreiskapazitäten bzw. Schaltungskapazitäten sowie der verschiedenen
Kapazitäten zwischen den Teilen der Abstimmvorrichtung, wie dem Ring 12, der Hülse
11. und der Spule 3. Bei der obigen Einstellung der Hülse 11 befindet sich die Abstimmvorrichtung
an dem der unteren Frequenz entsprechenden Ende ihres Abstimmbereichs.
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Durch Verschiebung der Hülse 11 längs der Spule 3
wird
die Spule fortschreitend umfaßt und die zwischen dem Ring 12 und der Leitung 10
am anderen Ende der Spule wirksame Induktivität verringert. Der durch die Hülse
umfaßte Teil der Spule ist stark belastet und wirkungsmäßig kurzgeschlossen. Hierdurch
werden weitgehend Störresonanzen in dem abgeschalteten Teil der Spule ausgeschlossen.
Die Hülse 11 hat außerdem eine verstimmende Wirkung auf den abgeschalteten Teil
der Spule, mit dem Ergebnis, daß etwa verbleibende Resonanzen in Frequenzbereiche
verlagert werden, die von dem durch die Abstimmvorrichtung überdeckten Bereich entfernt
liegen.
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Die Abstimmvorrichtung 1 kann die verschiedensten Anwendungen erfahren.
Bei dem Gerät 2, das einen 1`Tberlagerungsteil darstellt, ist die Abstimmvorrichtung
111 in einer Hochfrequenzverstärkerstufe 22 (Fig. 5) verwendet. Die Abstimmvorrichtung
la ist mit zwei Antennenanschlüssen 23 und 24 über ein der Impedanzanpassung dienendes
Netzwerk 25 verbunden, das Anpassungs- und Ausgleichstransformatoren 26 und 27 einschließt,
deren Primärwicklungen in Reihe zwischen den Anschlußklemmen 23 und 24 liegen. Die
Sekundärwicklung 30 des Transformators 26 ist mit dem einen Ende geerdet und mit
dem anderen Ende über einen Ausgleichskondensator 31 an Erde gelegt. In gleicher
Weise ist die Sekundärwicklung 32 des Transformators 27 mit dem einen Ende geerdet
und mit dem anderen Ende an den Kopplungsring 12a der Abstimmvorrichtung la angeschlossen.
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Ein Ausgleichskondensator 33 und ein Trimmerkondensator 34 sind zwischen
den Ring 12a und Erde eingeschaltet.
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Während sich für die Anordnung der Hochfrequenzv erstärkerstufe die
verschiedensten Möglichkeiten bieten, ist bei der dargestellten Verstärkerstufe
eine Elektronenentladungsröhre 35 vorgesehen, die zwei Trioden 36 und 37 mit je
einer Kathode 38 hzw. 39, einer Anode 40 bzw. 41 und einem Gitter 42 bzw. 43 enthält.
Die Energieübertragung von der Spule 3a zur Triode 36 erfolgt mittels einer Leitung
44, die das Gitter 42 und den Endabschnitt 711 der Spule 3a verbindet. Um den Gleichlauf
zwischen den verschiedenen Abstimmvorrichtungen 1, 1a, 1b und 1'' (Fig. 3) zu gewährleisten,
ist eine veränderbare Induktionsschleife 45 in die Leitung 44 eingeschaltet. Ein
Gitterwiderstand 46 verbindet das Gitter 42 mit einer Klemme 47, die über einen
Kondensator 48 an Erde liegt. Ein Filterwiderstand 49 verbindet die Klemme 47 mit
einer Anschlußklemtne 50, die eine Spannungsquelle für die selbsttätige Verstärkungsregelung
darstellt.
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Die Energie wird von der Triode 36 an die Triode 37 mittels einer
Induktionsspule 51 angekoppelt, die zwischen die Anode 40 der Triode 36 und die
Kathode 39 der Triode 37 eingeschaltet ist. Ein Kondensator 52 und eine zweite Induktionsspule
53 liegen in Reihe zwischen der Anode 40 und Erde. Das Gitter 43 der Triode 37 ist
über einen Kondensator 54 geerdet und über einen Gitterwiderstand 55 mit der Kathode
39 verbunden.
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Bei dem dargestellten Gerät 2 dienen die Abstimmvorrichtungen 1b und
1e dazu, die Hochfrequenzverstärkerstufe 22 an eine Mischstufe 56 anzukoppeln. Die
Anode 41 der Triode 37 ist mit der Spule 3b der
Abstimmvorrichtung
1b durch eine Leitung 57 verbunden, in die eine verstellbare Induktionsschleife
58 eingeschaltet ist. Eine aperiodische Drossel 59 verbindet die Anode 41 mit einer
Klemme 60, die über einen Kondensator 61 an Erde liegt. Ein Filterwiderstand 62
verbindet die Klemme 62 mit einer Anschlußklemme 63 für ein positives Anodenpotential.
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Ein Kopplungsnetzwerk 64 dient der Energieübertragung zwischen den
Kopplungsringen 12b und 12c der Abstimmvorrichtungen 1b und 1e. Dieses Netzwerk
umfaßt einen Kondensator 65, der die Ringe 12b und 12c verbindet, sowie zwei Kondensatoren
66 und 67, welche die beiden Ringe mit Erde verbinden. Trimmerkondensatoren 68,
69 und 70 liegen zu den Kondensatoren 65, 66 und 67 parallel.
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Die dargestellte Mischstufe 56 weist eine Elektronenentladungsröhre
in Form einer Pentode 71 auf, die eine Kathode 72, eine Anode 73, ein Steuergitter
74, ein Schirmgitter 75 und ein Bremsgitter 76 aufweist, welch letzteres unmittelbar
mit der Kathode 72 verbunden ist. Der Energieübertragung von der Abstimmvorrichtung
1c zur Pentode 71 dient eine Leitung 77, die das Steuergitter 74 und die Spule 3c
der Abstimmvorrichtung 1e verbindet und in die eine verstellbare Schleife 78 für
den Gleichlauf bzw. Parallellauf eingeschaltet ist. Im vorliegenden Fall ist die
Kathode 72 geerdet. Widerstände 79 und 80 verbinden das Gitter 74 mit Erde. Der
auf Gittergleichrichtung beruhende Spannungsabfall am Widerstand 80 kann dazu verwendet
werden, den Grad der Oszillatorerregung zu beobachten sowie die Selektivitäts- bzw.
Abstimmkurve der Hochfrequenz zu beobachten, wenn die Eingangsfrequenz durchlaufen
wird. An der Klemme 81 wird die Regelspannung zugeführt.
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Zwischenfrequenzenergie wird von der Mischpentode 71 einer Ausgangsklemme
82 für die Zwischenfrequenz über ein Netzwerk 83 zugeführt, das eine veränderbare
Selbstinduktion 84 aufweist, welche die Anode 73 der Pentode 71 mit der Klemme 85
verbindet. Ein Resonanzkondensator 86 liegt zwischen der Klemme 85 und Erde. Ein
Belastungswiderstand 87 ist zwischen die Klemme 85 und eine Anschlußklemme 88 für
ein positives Anodenpotential eingeschaltet. Von der Klemme 85 wird Energie über
einen Kopplungskondensator 89 der Klemme 82 zugeführt.
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Bei dem dargestellten Überlagerungsteil wird die Abstimmvorrichtung
1 in einem Hochfrequenzoszillator 90 verwendet, der mit einer Elektronenentladungsröhre
in Form einer Triode 91 versehen ist, die eine Kathode 92, eine Anode 93, ein Gitter
94 und einen Heizfaden 95 aufweist. Im vorliegenden Fall sind die zur Spule 3 und
zum Ring 12 verlaufenden Leitungen 10 und 14 mit dem Gitter 94 und der Anode 93
der Triode 91 des Oszillators verbunden. Ein Gitterwiderstand 95a liegt zwischen
dem Gitter 94 und Erde. Die Spannungszuführung zur Anode 93 erfolgt über eine aperiodische
Drossel 96 und einen Widerstand 97, die in Reihe zwischen der Anode und der Anschlußklemme
88 liegen, während ein Nebenschlußkondensator 98 die Anschlußklemine 88 mit Erde
verbindet. Die Kathode 92 der Triode 91 des Oszillators ist ebenso wie der Heizfaden
95 geerdet. Das andere Ende des Heizfadens ist über einen Kondensator
99
geerdet. Eine Drossel 100 verbindet den Heizfaden mit einer Anschlußklemme
101 für eine Heizspannung.
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Für die Energieübertragung von dem Oszillator 90 zu dem Mischer 56
ist ein Kopplungskondensator 102 zwischen das Gitter 94 der Triode 91 des Oszillators
und das Gitter 74 der Pentode 71 des Mischers eingeschaltet.
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Es hat sich gezeigt, daß die Abstimmvorrichtung 1 leicht einen weiten
Frequenzbereich überdeckt, beispielsweise die gebräuchlichen Fernsehfrequenzen zwischen
54 und 216 MHz. Durch Verlängerung der Spule und der Abstimmhülse können noch beträchtlich
größere Abstimmbereiche überdeckt werden.
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Da die Abstimmvorrichtung 1 keinen Gleitkontakt aufweist, erzeugt
sie keinerlei Kontaktgeräusch. Vermöge des feststehenden Kopplungsringes 12 haben
die beiden Anschlußklemmen der Abstimmvorrichtung für den äußeren Kreis eine feste
Lage.
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Die unmittelbare mechanische Anlage zwischen der beweglichen Hülse
und der sie betätigenden Nockenscheibe ergibt einen Antrieb, der nicht kostspielig,
je-
doch höchst zuverlässig ist.
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Zahlreiche Änderungen, Abwandlungen und Äquivalente sind im Rahmen
der Erfindung denkbar, wie sie in der vorangehenden Beschreibung und den Zeichnungen
offenbart ist.