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Die Erfindung bezieht sich auf einen kontinuierlich veränderbaren
Hochfrequenzspannungsteiler mit einem allseitig von einem Abschirmgehäuse umschlossenen
Flächenwiderstandsstreifen und einem längs diesem verschiebbaren Schleifkontakt.
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Bei einfachen Drehpotentiometern, wie sie als Spannungsteiler für
Gleich- oder Niederfrequenzspannungen verwendet werden und bei denen es nicht auf
einen vorbestimmten Wellenwiderstandsverlauf längs des Flächenwiderstandsstreifens
ankommt, ist es bekannt, den Widerstandsstreifen in einem topfartigen allseits geschlossenen
ortsfesten Abschirmgehäuse anzuordnen und die mechanische Drehwelle für den Schleifkontakt
sowie die elektrischen Zu-und Ableitungen durch die Gehäusewände nach außen zu führen.
Bei Hochfrequenzspannungsteilern, bei denen die Gehäusewände in einem vorbestimmten
Abstand allseitig den Widerstandsstreifen umgeben müssen, um einen vorbestimmten
Wellenwiderstandsverlauf längs dieses Widerstandsstreifens zu ermöglichen, wurde
bisher das Abschirmgehäuse aus einem äußeren, runden, den teilringförmigen Flächenwiderstandsstreifen
umgebenden, topfförmigen Gehäuse und einem inneren, gegenüber dem äußeren Topf drehbaren
Abschirmzylinder gebildet. Dieser Abschirmzylinder besitzt einen seitlich abstehenden
Fortsatz, welcher den auf der Oberfläche des Widerstandsstreifens gleitenden Schleifkontakt
trägt. Durch eine Öffnung im Mantel des Abschirmzylinders steht dieser Schleifkontakt
mit dem Inneren des Zylinders in Verbindung, und von hier aus ist über einen geeigneten
Stirnschleifkontakt der Spannungsteiler-Abgriff durch das Abschirmgehäuse nach außen
geführt. Der Abschirmzylinder ist von außen zusammen mit dem Schleifkontakt durch
eine geeignete Welle ähnlich wie bei den üblichen Niederfrequenz-Drehpotentiometern
verdrehbar. Zwischen dem drehbaren Absch-irmzylinder und dem äußeren, feststehenden
Abschirmtopf sind an den Berührungsstellen mehr oder weniger gute Schleifkontakte
vorgesehen. Außerdem ist meist noch zwischen dem Anfang -des Widerstandsstreifens
und dem diesem benachbarten Ende des teilringförmigen Widerstandsstreifens in dem
Gehäuse-Ringspalt zwischen Absehirmzylinder und dem äußeren Gehäusetopf eine Abschirmwand
vorgesehen, die fest mit dem äußeren Gehäusetopf verbunden ist und über geeignete
Schleifkontakte am Umfang des drehbaren Abschirmzylinders anliegt. Der in dem Ringspalt
liegende Flächenwiderstandsstreifen besitzt außen einen durchgehenden Erdungsstreifen,
der mit dem äußeren Gehäuse galvanisch in Verbindung steht. Der Dämpfungsverlauf
ist meist exponentiell gewählt.
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Diese bekannten Hochfrequenzspannungsteiler sind bei sehr hohen Frequenzen
nicht mehr mit hohen, insbesondere frequenzunabhängigen Dämpfungswerten realisierbar,
da bei hohen Frequenzen das geteilte Abschirmgehäuse mit den verschiedenen Gleitkontakten
zwischen den Gehäuseteilen nicht mehr eine für Höchstfrequenz völlig dichte Abschirmung
zwischen dem eingangsseitigen Ende des Widerstandsstreifens und den übrigen Abschnitten
des Widerstandsstreifens gewährleistet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kontinuierlich veränderbaren Hochfrequenzspannungsteiler
mit insbesondere exponentiellem Dämpfungsverlauf zu schaffen, der auch noch bei
sehr hoher Frequenz von beispielsweise über 500 MHz die Einstellung extrem hoher
Dämpfungswerte von z. B. 120 dB ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem kontinuierlich veränderbaren
Hochfrequenzspannungsteiler der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß in der der Schleiffläche des Widerstandsstreifens gegenüberliegenden
Gehäusewand ein sich längs dieser Schleiffläche erstreckender, gegenüber seiner
Breite relativ tiefer Schlitz ausgebildet ist, durch welchen die Zuleitung zu dem
im Inneren des Gehäuses verschiebbar angeordneten Schleifkontakt hindurchgeführt
ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenzspannungsteiler besteht das
den Widerstandsstreifen umgebende Abschirmgehäuse in an sich bei Drehpotentiometern
bekannter Weise aus einem allseitig geschlossenen, ortsfesten Gehäuse ohne irgendwelche
Schleifkontakte zwischen einzelnen Gehäuseteilen, so daß das Gehäuse in bekannter
Art hochfrequenzmäßig völlig dicht ausgebildet werden kann. Eine unmittelbare Kopplung
zwischen Eingang und den davon abliegenden Abschnitten des Widerstandsstreifens
wird damit mit Sicherheit vermieden, und es sind so selbst noch im MHz- und GHz-Bereich
Dämpfungswerte von 120 dB und mehr erreichbar. Der den Flächenwiderstandsstreifen
umgebende Raum des Abschirmgehäuses kann nach den bekannten Bemessungsvorschriften
für einen vorbestimmten Wellenwiderstandsverlauf längs des Widerstandsstreifens
sehr einfach bemessen werden. Durch die bei Hohlleiteranordnungen an sich bekannte
Maßnahme, den Schlitz zum Verschieben des innenliegenden Schleifkontakts sehr schmal
und tief auszubilden, wird trotz des Schlitzes eine gute Hochfrequenzabschirmung
des Gehäuseinneren erreicht.
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Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht es gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung, daß der Widerstandsstreifen nicht nur wie bei bekannten Konstruktionen
nur an einer Längsseite, sondern an beiden Längsseiten geerdet werden kann. Hierdurch
ergibt sich in elektrischer Hinsicht ein besonders günstiger symmetrischer Aufbau.
Auch wird ein Ausgleich inhomogener Stellen des Schichtwiderstandes und eine Verbesserung
des Massekontakts erreicht, wodurch noch höhere Dämpfungswerte möglich sind.
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Der erfindungsgemäße Spannungsteiler kann in bekannter Weise nach
Art von Drehpotentiometem ausgebildet werden, jedoch ist auch ein Aufbau nach Art
von Schiebewiderständen mit einem geraden Widerstandsstreifen und einem längs eines
geraden Schlitzes verschiebbaren Schleifkontakt möglich. Der Schleifkontakt ist
im letzteren Fall z. B. in bekannter Weise über einen geeigneten Spindelantrieb
od. dgl. längs des geraden Schlitzes im Gehäuseinneren verschiebbar. Bei runden
Drehspannungsteilern kann es von Vorteil sein, wenn der kreisförmige Schlitz mindestens
zum Teil durch ein zusammen mit dem Schleifkontakt drehbares, an der Gehäuseaußenseite
schleifendes Abschirmblech abgedeckt ist.
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Bei den bekannten Hochfrequenzspannungsteilem ist der mit dem Widerstandsstreifen
zusammenwirkende Kontaktnippel meist einfach in einem zylindrischen Loch einer Kontaktfeder
über einen zylindrischen Halteabschnitt mit mehr oder weniger großem Spiel eingesetzt.
Die Führung des Nippels in der Kontaktfeder ist damit relativ ungenau und gibt oftmals
zu Störungen Anlaß. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird
deshalb vorgeschlagen, den Kontaktnippel mit einem konischen Halteabschnitt auszubilden
und ihn in einer konischen Bohrung des Schleifkontaktträgers einzusetzen. In manchen
Fällen kann es schließlich noch von Vorteil sein, wenn innerhalb des Gehäuses unmittelbar
an der Anschlußelektrode für die Oberspannung eine Meßdiode angeordnet ist. Hierdurch
ergibt sich ein besonders gedrungener Gesamtaufbau, und mittels der in dem Gehäuse
angeordneten Meßdiode kann die Oberspannung des Spannungsteilers auf einfache Weise
genau gemessen werden. Die Messung dieser Oberspannung war bei den bekannten Spannungsteilern
nur außerhalb des Abschirmgehäuses relativ weit vom eigentlichen Anfangspunkt des
Widerstandsstreifens entfernt möglich.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Drehspannungsteiler in Draufsicht
mit teilweise weggebrochener Gehäuseoberseite; F i g. 2 zeigt einen Schnitt längs
der Linie A A
nach F i g. 1; F i g. 3 zeigt im Detail in einer Seitenansicht
die erfindungsgemäße Halterung des Schleifkontaktnippels.
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Der in den Figuren gezeigte kontinuierlich veränderbare Hochfrequenz-Drehspannungsteiler
besteht aus einem allseitig geschlossenen Abschirmgehäuse 1
und einem in einem
geschlossenen Ringraum 1', der durch eine Querwand 1" unterbrochen
ist, angeordneten teilringförmigen Flächenwiderstandsstreifen 2. Das Gehäuse 1 besteht
aus einem Grundteil 3 mit einer eingedrehten Ringnut 4, in welcher unter
Zwischenlage des flachen Widerstandsstreifenringes 2 ein ebenfalls mit einer Ringnut
7 versehener Ring 5 eingesetzt ist. Die Teile werden vorzugsweise über einen Deckel
6 und geeignete Schrauben zusammengehalten. Der zwischengelegte Widerstandsstreifenring
2 liegt damit in einem durch die Ringnuten 4 und 7 gebildeten Ringraum, der durch
geeignete Querschnittsbemessung entsprechend den bekannten Regeln zur Ausbildung
eines vorbestimmten Wellenwiderstandsverlaufs bemessen ist.
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In der der Widerstandsschicht 2 gegenüberliegenden Gehäusewand
10 des Gehäusegrundteils 3 ist ein ringförmiger Schlitz 11 ausgebildet, der
je nach dem Winkelbereich des Widerstandsstreifenringes nur teilringförmig ist.
Durch diesen Schlitz 11 ragt von außen die Zuleitung 12 für den Schleifkontakt 13.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Zentrum des Gehäusegrundteils 3 eine
Welle 14 drehbar gelagert, an deren Oberseite ein Schleifarm 15 befestigt ist, an
welchem eine sehr dünne koaxiale Zuleitung 12 befestigt ist. Der eigentliche
Schleifkontakt 13 ist über einen Stift 16 mit diesem Schleifarm 15 mechanisch
verbunden, so daß er bei Drehung der Welle 14 längs der Oberfläche des Widerstandsstreifens
2
verschiebbar ist. Der Außenleiter der koaxialen Zuleitung 12 ist am Austrittsende
aus dem Schlitz 11 elektrisch mit einer Schleiffeder 17 verbunden, die gleitend
an der Oberfläche der Gehäusewand 10 anliegt. Der Innenleiter der koaxialen
Zuleitung 12 ist, wie vor allem F i g. 3 zeigt, mit einer am Stift
16
isoliert befestigten Kontaktfeder 18 elektrisch verbunden, an deren
freiem Ende der eigentliche Kontaktnippel 19 angebracht ist. Der Nippel
19 besitzt einen konischen Halteabschnitt, mit dem er in einem auf der Feder
18 befestigten Führungsteil 20 mit einer konischen Bohrung eingesetzt
ist.
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Der Innenleiter der Zuleitung 12 ist durch den oberen topfförmig
ausgebildeten Teil 21 der Welle 14
geführt und steht dort mit einer
Schleifkontaktfeder 22 in Verbindung, die ihrerseits mit einem im Zentrum
des Deckels 23 des Gehäuses angeordneten, nach außen geführten Kontaktstift
24 zusammenarbeitet. Der Außenrand des Topfes 21 steht in gleitender
Berührung mit dem Deckel 23. Die Zuleitung ist auf diese Weise durch eine
nach Art einer Koaxialleitung ausgebildeten Drehkupplung durch das Gehäuse nach
außen geführt.
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In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, den Schlitz
11 in den Bereichen außerhalb der Durchführstelle für die Zuleitung
12 durch ein zusammen mit der Welle 14 und dem Arm 15 drehbares
Abschirmblech 25 abzudecken, das über geeignete Gleitkontakte an der Außenfläche
des Gehäusegrundteils 3 gleitend anliegt.
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Der Anschluß des Widerstandsstreifens 2 an die Oberspannung erfolgt
über eine mit der Widerstandsschicht verbundenen Anschlußelektrode 8, die
durch eine Bohrung 26 seitlich durch das Gehäuse nach außen geführt ist.
Der Außenleiter der Zuführungsleitung steht unmittelbar mit dem Abschirmgehäuse
in Verbindung. Die Widerstandsschicht 2 des Flächenwiderstandsstreifens ist
außen und innen über Erdungsstreifen 27 und 28 galvanisch mit dem Seitenwänden des
Abschirmgehäuses verbunden. In manchen Fällen kann es noch von Vorteil sein, unmittelbar
an der Anschlußelektrode 8 eine in F i g.1 schematisch angedeutete Meßdiode
30 anzuschließen und die gleichgerichtete Meßspannung durch eine Bohrung
unmittelbar aus dem Gehäuse herauszuführen. Auf diese Weise kann die der Spannungsteilung
zugrunde liegende Oberspannung sehr genau unmittelbar am Anfang der Widerstandsschicht
gemessen werden.