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Hochbelastbares Induktivitätselement für Hochfrequenz In Anlagen der
Hochfrequenztechnik bildet die Ausführung der Induktivitätselemente für Schwingungskreise
oder Filterglieder mit quasistationären Eigenschaften ein besonderes Problem. Diese
Elemente sollen bei geringem Raum- und Materialaufwand und unter Berücksichtigung
des Skin-Effektes bei hoher Belastbarkeit große Induktivität mit geringer Eigenkapazität
vereinen und die Stromweglänge über die Spulenwindungen darf nicht mehr als eine
Viertelwellenlänge der entsprechenden Arbeitsfrequenz betragen, um die quasistationären
Eigenschaften aufrechtzuerhalten. Dabei sollen derartige Induktivitätselemente oft
innerhalb einer Abschirmung untergebracht sein, was zusätzliche Forderungen hinsichtlich
ihrer Ausführung ergibt, da die Abschirmung vom Spulenkörper einen hinreichend weiten
Abstand besitzen muß, damit die Spuleninduktivität nicht merklich verringert wird.
Bei Verwendung in Anlagen, die in größeren Höhen über dem Meeresspiegel gebraucht
werden sollen, ergeben sich zusätzliche erschwerende Bedingungen in bezug auf die
gegenseitigen Abstände spannungführender Teile.
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Es ist bereits eine in besonderem Maße temperaturbeständige Induktionsspule
bekannt, deren Einzelwindungen als Flachbandleiter ausgebildet waren und mit einer
Vorspannung einen Isolierkörper umschlossen. Das Ende einer jeden Windung war über
einen Flachbandleiter mit dem Anfang der nächsten Windung verbunden. Wenn auch bei
dieser bekannten Spule die Kapazitäten zwischen einander benachbarten Windungen
schon verhältnismäßig gering waren, weil sie sich nur mit ihren Schmalseiten gegenüberstanden,
so wurde doch durch die ungeeignete Führung der mit den eine volle Windungsspannung
gegeneinander aufweisenden Windungsenden verbundenen Verbindungsleiter, die mit
ihren großen Oberflächen einander parallel und dicht benachbart verliefen, die dynamische
Kapazität in schädlicher Weise erhöht. Mit dieser bekannten Spule war auch nicht
die Möglichkeit eines Abgleiches der Induktivität gegeben, da die Spulenwindungen
auf einem Isolierkörper fest angebracht waren.
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Außerdem ist eine veränderbare Hochfrequenzspule für Kurzwellensender
großer Leistung bekannt, deren Hauptteil aus miteinander gekoppelten Halbwindungen
mit von einer Halbwindung zur nächsten führenden, aus Flachbandmaterial gebildeten
Verbindungsleitern gebildet war. Diese bekannte Spule war aber nicht kapazitätsarm,
weil die aus Flachbandmaterial gebogenen Halbwindungen wie auch die mit den Windungsenden
in einer Ebene liegenden Flachband-Verbindungsleiter mit ihren großen Oberflächen
einander gegenüberstanden. Dadurch ergab sich eine so große Spulenkapazität, daß
die die Kapazität verringernde Wirkung der Verwendung von Halbwindungen nicht ausgenutzt
werden konnte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften derartiger
bekannter Bandleiterspulen zu verbessern, besonders eine Verringerung der Eigenkapazität
zu erzielen und eine ohne zusätzlichen Aufwand durchführbare Abgleichmöglichkeit
auf gewünschte Induktivitätswerte zu schaffen.
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Ein hochbelastbaresInduktivitätselement fürHochfrequenz, besonders
als Längsinduktivität in einem Tief- oder Bandpaßfilter, bestehend aus wenigstens
zwei hintereinandergeschalteten und in dem die resultierende Induktivität erhöhenden
Sinne miteinander gekoppelten Teilinduktivitäten, welche aus je einem Streifen von
Flachbandmaterial windungsartig gebogen und so angeordnet sind, daß die großen Oberflächenteile
der windungsartigen Bögen auf einer durch die Oberfläche eines Zylinders oder Prismas
gebildeten Regelfläche liegen, während ein Verbindungsleiter in Annäherung S-Form
besitzt und das Ende einer in der Hintereinanderschaltung vorausgehenden Windung
mit dem Anfang der nachfolgenden Windung verbindet, ist dadurch gekennzeichnet,
daß erfindungsgemäß die Teilinduktivitäten durch einseitig offene Halbwindungen
gebildet werden und der Verbindungsleiter ebenfalls aus Flachbandmaterial besteht
und die sich an die Enden einander benachbarter Halbwindungen unmittelbar anschließenden
Seitenteile eines Verbindungsleiters mit ihren großen Oberflächenteilen einander
annähernd parallel und mit den Endteilen der Halbwindungen jeweils in einer Ebene
liegen.
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Der erfindungsgemäße Aufbau eines Induktivitätselementes ergibt die
angestrebten Vorteile, besonders
die gewünschte Verringerung der
dynamischen Kapazität. Die Wirkungsverbesserung wird deutlich, wenn man die für
die dynamischen Kapazitäten wirksamen Abstände und wirksamen Flächen von Leiterteilen,
welche hohe Betriebspotentialdifferenzen gegeneinander aufweisen, in Betracht zieht.
Diese Teile hoher gegenseitiger Spannung sind durch die Verwendung von Halbwindungen
weit auseinandergerückt, da sie beiderseits der offenen Windungsseite liegen und
einen Abstand ungefähr von der Größe des Windungsdurchmessers voneinander haben;
außerdem stehen die Windungsleiter einander nur mit ihren Schmalseiten gegenüber.
Auch die einander parallelen Seitenteile der Verbindungsleiter sind auf diese Entfernung
auseinandergerückt und tragen daher weniger zur dynamischen Kapazität bei.
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Die einzelnen Halbwindungen können mit Hilfe kräftiger Isolierstützen
auf einer gemeinsamen oder einer geteilten Grundplatte befestigt sein, so daß sich
eine große Starrheit der Konstruktion bei geringeren elektrischen Verlusten ergibt
als bei Verwendung einer durchgehend gewickelten Flachbandspule. Mit Hilfe des S-förmigen
Verbindungsleiters können zwei Halbwindungen in demjenigen Abstand voneinander angeordnet
und in elektrisch einwandfreier Weise miteinander verbunden werden, der zur Erzielung
der gewünschten Gesamtinduktivität erforderlich ist. Dabei treten durch die Form
des Verbindungsleiters, der Wärmedehnungen ohne weiteres zuläßt, keine mechanischen
Verspannungen und nur in geringem Maße elektrische Änderungen, besonders Induktivitäts'änderungen
auf.
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Die Form der einzelnen miteinander fluchtend angeordneten Halbwindungen
ist so gewählt, daß sie entweder auf einer durch die Oberfläche eines Zylinders
oder eines Prismas gebildeten Regelfläche liegen und auf diese Weise der gewünschten
Form eines Abschirmgehäuses angepaßt werden. Dieses kann demnach entweder halbzylindrisch
ausgebildet sein oder die Form eines Parallelepipeds haben, wenn die Regelfläche
die Oberfläche des Prismas mit Rechteckquerschnitt ist. Die Längsflächen des Parallelepipeds
können dann gleiche Abstände von den mit ihnen parallelen Prismenflächen der Regelfläche
haben.
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Eine besonders stabile Konstruktion und einfache Herstellung ergibt
sich, wenn je zwei Teilinduktivitäten mit je einem diese miteinander verbindenden
Verbindungsleiter aus einem bei der Ausbreitung in eine Ebene bei zwei Teilinduktivitäten
im wesentlichen U-förmigen, bei mehr als zwei Teilinduktivitäten im wesentlichen
mehrfach U-förmigen bzw. mäanderförmigen Blechausschnitt in der Weise gebogen sind,
daß die Schenkelteile der U-Form die Halbwindungen und der zwischen den Schenkeln
liegende Teil den Verbindungsleiter bilden.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch die räumliche Anordnung von Halbwindungen
und ihre Hintereinanderschaltung mittels S-förmigen Verbindungsleiter bei einem
Induktivitätselement nach der Erfindung. F i g. 3 zeigt einen U-förmigen Blechausschnitt,
aus welchem mittels einer einfachen Biegevorrichtung sowohl die Halbwindungen 8
und 9 der F i g. 2 als auch der Verbindungsstreifen 11 hergestellt werden können.
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In F i g. 1 sind 1 und 2 die beiden miteinander gekoppelten Halbwindungen
eines Induktivitätselementes nach. der Erfindung. Sie sind aus Flachbandmaterial
hergestellt und über den unmittelbar mit ihnen zusammenhängenden Leiter 3 miteinander
in Reihe geschaltet. Dabei ist die Reihenschaltung so ausgeführt, daß durch die
gegenseitige Kopplung der Halbwindungen die Induktivität der Reihenschaltung größer
ist als die Summe der Induktivitäten der Halbwindungen allein. Der Verbindungsleiter
3 ist ungefähr. S-förmig gebogen, so daß sich etwaige Wärmedehnungen frei ausgleichen
können. ohne den Abstand der Halbwindungen 1 und 2 zu verändern. Mittels der laschenförmigenAnsätze
6 und 7 kann dasInduktivitätselement nach derErfindung -erforderlichenfalls über
Isolierstützen - auf einer festen Grundplatte montiert werden. Die Seitenteile 4
und 5 des Verbindungsleiters 3 verlaufen annähernd zueinander parallel und liegen
mit den Enden der Halbwindungen 1 und 2 jeweils in einer gemeinsamen Ebene.
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Während in F i g. 1 die gemeinsame Regelfläche der Halbwindungen 1
und 2 eine Zylinderfläche ist, stellt F i g. 2 eine Anordnung dar, in welcher diese
Regelfläche ein Prisma mit Rechteckquerschnitt ist. Außerdem sind in F i g. 2 drei
Halbwindungen 8, 9 und 10 miteinander gekoppelt und über die Verbindungsleiter 11
und 12 miteinander in Reihe geschaltet. Die parallel zur Grundfläche umgebogenen
Enden 13 und 14 dienen, wie in F i g.1 die Endteile 6 und 7, zur Befestigung der
Anordnung an entsprechenden Teilen der Grundplatte. Bei Induktivitätselementen mit
mehr als zwei Halbwindungen wird zweckmäßigerweise auch an einer oder mehreren in
der Mitte liegenden Halbwindungen eine Unterstützung durch Verbindung über einen
Isolierkörper mit der Grundplatte geschaffen.
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F i g. 3 zeigt einen U-förmigen Blechausschnitt, der zur Formung der
Halbwindung 8, des Verbindungsleiters 11 und der Halbwindung 9 sowie des Verbindungsleiters
12 und der Halbwindung 10 dienen kann. Der für die Herstellung der Halbwindung
10
erforderliche Materialbedarf ist jedoch in F i g. 3 aus Raumgründen nicht
mehr dargestellt. Man erkennt, daß durch einfache Biegevorgänge aus dem in eine
Ebene ausgebreiteten Blechausschnitt das Induktivitätselement nach F i g. 2 hergestellt
werden kann. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Verbindungsleiter 11 und 12
unmittelbar mit den Halbwindungen 8, 9 und 10 zusammenhängen und keine Lötvorgänge
erforderlich sind. Beim Ausschneiden der erforderlichen Materialstücke aus einer
ebenen Blechplatte lassen sich die Schnitte so miteinander verschachteln, daß kein
übermäßiger Materialverlust eintritt.