DE1061848B

DE1061848B - Abstimmbarer Leitungsresonanzkreis in Form einer konzentrischen Doppelleitung

Info

Publication number: DE1061848B
Application number: DES48499A
Authority: DE
Inventors: Herbert Zimmermann
Original assignee: SABA GmbH
Current assignee: SABA GmbH
Priority date: 1956-04-26
Filing date: 1956-04-26
Publication date: 1959-07-23

Description

DEUTSCHES

Neben den in der Hochfrequenztechnik allgemein üblichen Resonanzkreisen, aus Induktionen L und Kapazitäten C aufgebaut, verwendet man zu sehr hohen Frequenzen hin, etwa oberhalb 250 MHz, vorteilhaft abgestimmte Leitungssysteme, die sowohl als bekannte Parallel-Drahtleitungen wie auch als konzentrische Leitungssysteme ausgeführt sein können. Neben den zuletzt benannten Koaxialleiterkreisen sind auch derartige Leiter mit exzentrisch angeordnetem innenleiter innerhalb einer Abschirmhülle verschiedenartigster FOrmgebung bekanntgeworden, die dann zur Verstärkung oder Schwingungserzeugung in bekannter Weise an .Röhrensysteme angekoppelt werden. Die Abstimmung derartiger Leitungsresonanzkreise erfolgt hierbei z. B. durch Verändern der Leitungslängen, des Wellenwiderstandes oder des Dielektrikums im Spannungsmaximum bzw. schließlich auch durch Belastung der Leitung mit einem veränderbaren Blindwiderstand.

Weiter ist es bekannt, ein konzentrisches Lechersystem über eine an der'Unterbrechungsstelle im Innenleiter wirksame Kapazität zwischen zwei Abschnitten des Doppelleitungssystems abzustimmen, ebenso wie es bekannt ist, Doppelleitungsanordnungen dieser Art durch Veränderung ihrer Leitungslängen jeweils abstimmbar zu gestalten. Auch sind abstimmbare Topfkreise bekannt, bei denen durch Verschieben der Abstimmhülse ein Gitterkreis und durch Lageänderung eines Kurzschlußschiebers ein Anodenkreis abgestimmt werden kann. Schließlich sind Kombinationen bekannt, wo neben der Änderung von Leitungslängen eines konzentrischen Systems bis zur Kurzschlußstelle — wobei ein verschiebbares Leitungsteil mit Kapazitätsbelegen zum Außen- bzw. Innenleiter hin wie ein Kurzschluß schieber wirkt — gleichzeitig auch eine Veränderung von an der Kurzschlußstelle wirksamen Kondensatoren erfolgt.

Bei. einem abstimmbaren Leitungsresonanzkreis in Form einer konzentrischen Doppelleitung mit einem am Ende kurzgeschlossenen Abschnitt, mit einem offenen Abschnitt sowie einer Unterbrechung des Innenleiters zwischen diesen beiden Abschnitten, die an dieser Stelle mit veränderbarer Kapazität in Reihe geschaltet sind, sind erfindungsgemäß die beiden Abschnitte wenigstens annähernd gleich lang. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Leitungslängen konstant bleiben, also beim Abstimmen des Systems nicht wie bei vielen bekannten Ausführungen verändert werden. Eine Abstimmung erfolgt vorzugsweise derart, daß in Form eines verschiebbaren Kapazitätskolbens eine in Reihenschaltung zwischen den Doppelleitungen liegende Kapazität veränderbar -—■ also abstimmbar ist. Hierdurch ist ein Resonanzkreis in seinen Leitungslängen

Abstimmbarer Leitungsresonanzkreis

in Form einer konzentrischen

Doppelleitung

Anmelder:

SABA

Schwarzwälder Apparate - Bau -Anstalt

August Schwer Söhne G.m.b.H.,

Villingen (Schwärzw.)

Herbert Zimmermann, Villingen (Schwärzw.),
ist als Erfinder genannt worden

mathematisch festgelegt in Form einer Reihenschaltung von einer am einen Ende kurzgeschlossenen Doppelleitung und einer wenigstens annähernd gleich langen offenen Doppelleitung, womit dann doppelte Frequenzvariationen ausnutzbar werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung können vornehmlich für Fernsehgeräte kolbenartig in dem in der Mitte unterteilten hohlzylindrischen Innenleiter bewegbare Teile als in Reihe geschaltete Abstimmkapazitäten wirken.

Eine zweckmäßige Ausführungsform eines Leitungsresonanzkreises nach der Erfindung kann darin bestehen, daß ein Außenleiter, von einem topf ähnlichen Teil gebildet, in seinem Boden den einen Innenlei terteil elektrisch leitend als hohlzylindrisches Teil dort angreifend besitzt, in dessen Innern ein kolbenartig verschiebbares Teil als veränderbare Elektrode des Abstimmkondensators wirkt. In Fortsetzung des zuvor benannten Hohlzylirider-Innienleiters befindet sich äquivalent einer elektrischen Reihenschaltung ein weiteres hohlzylindrisches Innenleiterteil mit gewissem Abstand zum erstehen Innenleiter, das aber mit dem Außenleiter nicht elektrisch leitend verbunden, sondern zu diesem isoliert angeordnet ist. Die kolbenartig verschiebbare Kapazitätselektrode greift zugleich in das Innere des zweiten Innenleiters ein und erzeugt in diesem dann jeweils entsprechende

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Eintauchtiefen, in Abhängigkeit der im ersten Innenleiter eingestellten Kolbenlage.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, in den schematischen Abbildungen beschrieben. Es zeigen '" Abb. 1 bis 3 bekannte Ausführungen von Leitungsresonanzkrei'Sen mit., Belastungen durch veränderbare. Blindwiderstände, im Schema,

Abb. 4 ein Schemabild für eine Anordnung nach der Erfindung,

Abb. 5 eine mechanische Gestaltungsmögiichkeit zum Aufbau eines Leituhgsresonanzkreises nach der Erfindung,

Abb. 6 . eine abgewandelte Ausführung zu Abb. 5 mit spezieller Gestaltung des zweiten gegen den Außenleiter isolierten "Innenleiters,

Abb. 7 eine weitere Ausführung für die Erfindung mit' gegen beide Innenleiterteile isoliert geführtem Kapazitätskolben. ■■-■;·

Für die eingangs unter anderem aufgeführten Gruppen von Leitungsresonanzkreisen mit jeweiliger Belastung der Leitung mit. einem veränderbaren Blindwiderstand sind in den Abb. 1 bis 3 einige bekannte Ausführungsformen wiedergegeben, in denen jeweils eine veränderbare Kapazität C im Leitungszug eingeschaltet ist. Die kapazitive Belastung der Leitungen wirkt sich konstruktiv vorteilhaft durch die damit verbundene Leitungsverkürzung aus. Besonders geeignet zum Ankoppeln derartiger Leitungskreise an eine.Röhre ist eine Ausführung nach der Abb. 3, in der die Kapazität der Röhre bzw. die an diese Stelle über eine Zuleitung transformierte Röhrenkapazität C^ bezeichnet ist.

In dem Schemabild 4 ist ein Leitungsresonanzkreis aus einem kurzgeschlossenen Leitungsstück I₂ und einem in Reihe liegenden offenen Stück I₁ von annähernd gleicher Länge dargestellt, welche beide über eine Abstimmkapazität C in Reihe verbunden sind. Im Eingang a/b der offenen Doppelleitung mißt man also den Blindwiderstand der kurzgeschlossenen Leitung I₂ in Serie mit dem Blindwiderstand' der Kapazität C, transformiert über das offene Leitungsstück I₁. Sofern man dieDämpfung der Leitungen und der Kapazität C vernachlässigen kann, ist der zwischen den Punkten ο und b liegende Widerstand je nach Größe von C₁ der Leitungslänge 1 und der Frequenz entweder positiv oder negativ imaginär. Bei Benutzung dieses Leitungskreises in einer Schwings'ehaltung oder in einer Verstärkerschaltung muß der Eingangswiderstand an a/b entsprechend der belastenden Röhrenkapazität C^ induktiv sein.

■ Die Vorteile der erfindungsgemäßen Bemessung der Abschnitte seien beispielsweise durch Vergleich der bislang bevorzugt in Benutzung befindlichen Leitungs-Resonanzkreis-Schaltung nach Abb. 3 zum Schema der Abb.. 4 mit der Bemessung der Abschnitte nach dem Erfindungsgegenstand behandelt.

Beim Vergleich der Bedingungen für den induktiven Eingangswiderstand für diese beiden Schaltungen ergibt, sich für Abb. 3 mit Wellenwiderstand Z und gleich großen Leitungslängen I = I₁ = I₂

stimmfrequenz mit dem Maximalwert von C und entsprechend kleinen Werten für -=- einander gleich, also

OiCZ

4 π · I

während bei der Anordnung nach Abb. 4

ω CZ--ν— >1,

d. h., beide Schaltungen sind also für die untere Frequenzgrenze gleichwertig. Für die obere Frequenzgrenze dagegen mit C ~ 0 ergeben sich aber folgende ίο Bedingungen:

Schaltung nach Abb. 3

dt ·

Diese beiden Bedingungen sind;für die tiefste Abdt «&__. 4πί

also für positive imaginäre Werte % = 4,1... 8,1.
Schaltung nach Abb. 4

dl- ab . 2π·1

—z-=-i«s—ir-

und damit für positive imaginäre Werte 2 — 2,1 . . . 4,1. Aus diesem Vergleich zeigt sich eindeutig, daß der überstreichbare Frequenzbereich mit gleicher Maximalkapazität C und gleichen Leitungslängen 1 für die Schaltung der Abb. 4 das Doppelte beträgt gegenüber der bekannten Schaltung Abb. 3. Gerade für abstimmbare Leitungskreise in den Gebieten höchster Frequenzen stellt diese Tatsache aber einen entscheidenden Fortschritt dar, da der Abstimmbereic'h nunmehr nach der Erfindung um das Doppelte vergrößert wird gegenüber bisherigen Lösungsvorschlägen.

Neben diesen Vorteilen des Erfindungsgegenstandes in elektrischer Beziehung werden aber auch im mechanischen Aufbau derartiger Leitungsresonanzkreise beachtliche Vorteile sichtbar, wie sie an Hand folgender Abb. 5 bis 7 behandelt seien.

In diesen Abbildungen sind Ausführungsmöglichkeiten für die Erfindung wiedergegeben, bei denen die Leitungskreise zweckvol'l in Form von konzentrischen Rohrleitungen ausgebildet sind, wobei die veränderbaren Kapazitäten als Zylinderkondensatoren mit als Kolben verschiebbaren Belegungen aufgebaut werden. Die Doppelleitungen haben also die Form eines Rohrteils mit dem Außenmantel 1 und einem zweiteiligen Innenleiter 2 und 3, der hiernach erfmdungsgemäß also wenigstens annähernd in der Mitte unterteilt ist, d. h. I₁CV31₂. Der Außenleiter 1 ist hierbei top'fähnlich aufgebaut, d. h. also einerseits, b, offen, während in seinem Boden c das eine Innenleiterteil 2 als Hohlzylinder ausgebildet, elektrisch leitend angreift. Dieses Rohrteil 2 stellt das erfindungsgemäß kurzgeschlossene Leitungsteil I₂ dar, in dessen Innern ein kolbenartig verschiebbares Teil 4 als veränderbare Elektrode des Abstimmkondensators C wirkt. In Reihe zum Rohrteil 2 schließt sich mit Abstand das zweite Innenleiterteil 3 an, das aber gegenüber dem Außenleiter 1 isoliert gelagert ist mittels eines Isolierstückes 6, das zugleich die zentrale Halterung des [nnenleiters 3 zum Leiterteil 2 übernimmt. Das veränderbare Kapazitäts-Kolbenteil 4 taucht hierbei in Überbrückung der TrennsteMe beider Innenleiter 2/3 gleichzeitig in das offene Leiterteil 3 in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung im Innenleiterteil 2 ein, wodurdh in den beiden Innenleitern 2/3 verschiedene Kapazitätswerte resultieren. Der Eingang der dieserart gebildeten Doppelleitung entsteht hiernach anschlußmäßig in den Punkten b des Außenmantels 1 bzw. im Punkt α des offenen Innen leiter Stückes 3.

In Ausführungen nach Abb. 5 und 6 ist eine sehr einfache konstruktive Gestaltung ermöglicht, da dort die variable Kondensatorelektrode als Kolben 4, j eweils

im kurzgeschlossenen Innenleiterteil 2 mechanisch geführt ist, und hierbei mit dessen innerer Mantelfläche elektrisch leitend in schleifender Berührung verbunden ist. Als zweite Elektrode des Kondensators C wirkt das offene Leitungsstück 3, das ebenfalls-als Hohlzylinder ausgebildet ist. Der Kapazitätskolben 4 taucht hierbei in das mit größerer Innenbohrung versehene Innenleiterteil 3 ein und berührt hieir nicht dessen innere Mantelflächen, so daß ein Abstand zwischen beiden Kondensatorbelegungen in diesem zweiten Innenleiterteil 3 gelassen wird. Um hier den Variationsbereich der Kapazität zu erhöhen, kann in einer Weiterbildung die Eintauchöffnung 5 nach Abb. 6 im Innenleiter 3 ringförmig ausgebildet sein, indem im Innern des Leiterteils 3 ein zylindrischer Steg 7 belassen wird, der dann wiederum in eine Bohrung 8 des Ko'lbenteils 4 eintauchen kann, so daß er allseitig von deren inneren Mantelflächen umhüllt wird, während die äußeren Mantelflächen des Kolbens 4 wie zuvor in Wechselwirkung zum Mantel des Innenleiters 3 stehen.

In Abb. 7 schließlich ist eine weitere und vorteilhafte Lösungsmöglichkeit für die Erfindung wiedergegeben, wo gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie zuvor benannt sind. Der Unterschied zu den Ausführungen der Abb. 5, 6 ist in einer Isolationsführung des Kapazitätskolbens 4 innerhalb beider Innenleiterteile 2/3 zu sehen, die beide mit einer hitlsenförmigen Isolation 9 ausgelegt sind. Der Vorteil liegt in einer spielfreien Führungsmöglichkeit des Kolbens 4 in beiden Innenleitern 2/3, wobei auch der elektrische Schleifkontakt zwischen dem Kolben 4 und dem kurzgeschlossenen Innendeiter 2 entfällt, der zu Störungen, insbesondere Kratzgeräuschen, Anlaß geben kann.

Vornehmlich bei gleichzeitiger Abstimmung mehrerer Leitungsresonanzkreise, wie sie in der HochfrequeiTzverstärkung und Mischung bei Eingangsschaltungen von Höchstfrequenzgeräten benötigt werden, z. B. bei Fernsehempfangsgeräten in den Bändern IV und V, ergibt die zuletzt behandelte Ausführung eine besonders günstige, betriebssichere und fertigungsmäßig leicht zu beherrschende Lösung, die sich darüber hinaus noch durch hohe Frequenzkonstanz auszeichnet. In der Herstellung kann man die Rohrkreisanordnung im Metallspritzverfahren, z. B. aus Aluminium, Zink u. dgl., herstellen, wobei man neben der einfachen Herstellung den Vorteil kleinster Fertigungstoleranzen besitzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Abstimmbarer Leitungsresonanzkreis in Form einer konzentrischen Doppelleitung mit einem am Ende kurzgeschlossenen Doppelleitungsabschnitt, einem offenen Doppelleitungsabschnitt und einer Unterbrechung des Innenleiters zwischen den beiden Abschnitten, wobei die beiden Abschnitte mit veränderbarer Kapazität an der Unterbrechungsstelle in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte wenigstens annähernd gleich lang sind.

2. Leitungsresonanzkreis nach Anspruch 1, insbesondere in Anwendung auf Fernsehgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß kolbenartig in dem in der Mitte unterteilten hohlzylindrischen Innenleiter bewegbare Teile als in Reihe geschaltete Abstimmkapazitäten wirken.

3. Leitungsresonanzkreis nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen topfartigen, am einen Ende offenen Außenleiter (1) mit im Topfboden elektrisch leitend angreifenden hohlzylindrischen einen Innenleiterteil (2), in dessen Innern ein kolbenartig verschiebbares Teil (4) als veränderbare Elektrode des Abstimmkondensators (C) wirkt und dabei zugleich im zweiten ebenfalls hohlzylindrischen und zum ersten Innenleiterteil (2) in Reihe anschließenden, gegen den Auißenleiter (1) aber isolierten Innenleiterteil (3) entsprechende Eintauchtiefen ergibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 379 126;
französische Patentschrift Nr. 876 361;
USA.-Patentschrift Nr. 2 530 089;
Proceedings of the I. R. E., 1947, S. 465.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen