DE2002966A1 - Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis - Google Patents

Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis

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DE2002966A1
DE2002966A1 DE19702002966 DE2002966A DE2002966A1 DE 2002966 A1 DE2002966 A1 DE 2002966A1 DE 19702002966 DE19702002966 DE 19702002966 DE 2002966 A DE2002966 A DE 2002966A DE 2002966 A1 DE2002966 A1 DE 2002966A1
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DE
Germany
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metal plate
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resonant circuit
line
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Application number
DE19702002966
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English (en)
Inventor
Hermann Worch
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Robert Bosch Elektronik GmbH
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Robert Bosch Elektronik GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/02Lecher resonators

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis Die Erfindung bezieht sich auf einen abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreis aus einem Leitungskreis in Form eines parallel zu einer Fläche konstanten Potentials, z. B. der Oberfläche einer auf Massepotential liegenden Metallplatte, verlaufenden Einzelleiters.
  • Schwingkreise für Hochfrequenzen, die im Gebiet der Dezimiter-und Zentimeterwellen liegen, lassen sich nicht mehr durch konzentrierte Schwingkreiselemente, d. h. Spulen und Kondensatoren, realisieren, da sich für derart hohe Frequenzen sehr kleine Induktivitäts- und Kapazitätswerte ergeben. Man verwendet daher anstelle konzentrierter Schwingkreiselemente z. B. einen Leitungskreis, d. h. eine schwingfähige Leitung mit gleichmäßig über die Leiterlänge verteilter Induktivität und Kapazität. Eine für diesen Zweck geeignete Leitung besteht beispielsweise aus einem Einzelleiter, der parallel zu und in einem konstanten Abstand gegenüber Masse verläuft (Eindrahtleitung), oder auch eine Paralleldrahtleitung, die sich bei bestimmten Längen wie ein Serienschwingkreis oder wie ein Parallelsohwingkreis verhält, und zwar entsteht z. B. bei an einem Ende kurzgeschlossener Paralleldrahtleitung ein Serienschwingkreis, wenn die Leitungslänge gleich γ/2, 2 γ/2 oder 3 γ/2 usw. beträgt, und ein Parallelschwingkreis, kreis, wenn die Leitungsläge zu γ/4, 3 γ/4 oder 5 gamma;/4 usw.
  • gewählt wird, wobei γ die gewünschte Wellenlänge der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bedeutet.
  • In der Hochfrequenztechnik werden häufig kontinuierlich oder stufenweise abstimmbare Schwingkreise benötigt. Um aus einem Leitungskreis bestehende Schwingkreise abstimmbar ausführen zu können, wird beispielsweise die elektrische Länge der Leitung durch Verschieben eines die Drähte einer Paralleldrahtleitung oder den Einzelleiter und Masse einer Eindrahtleitung überbrückenden Kurzschlußschiebers verändert. Eine zweite bekannte Möglichkeit der Schwingkreisabstimmung bedient sich eines Abstimmelementes in Form eines Drehkondensators.
  • Die Errindung macht von einer dritten Art der Abstimmung eines durch einen Leitungskreis gebildeten Schwingkreises Gebrauch, nämlich der Änderung des Wellenwiderstandes des Leitungskreises.
  • Bei einem bekannten Hochfrequenzschwingkreis in Form einer an einem Ende kurzgeschlossenen Paralleldrahtleitung wird der Wellenwiderstand dadurch verringert oder erhöht, daß eine über beiden Leitungsbahnen in einem festen Abstand verschiebbar angeordnete metallische Platte einen mehr oder weniger großen Bereich der Paralleldrahtleitung überdeckt. In der Praxis muß dazu jedoch die metallische Platte über einen Schleifkontakt mit einem konstanten Potential, z. B. dem Massepotential, verbunden sein, wodurch sich im Laufe der Zeit Kontaktschwierigkeiten ergeben können.
  • Die Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen aus einem Leitungskreis, z, B. aus einer Resonanzleitung, bestehenden abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreis zu entwickeln, der ohne Schleirkontakt auskommt und bei dem demzufolge die genannten Schwierigkeiten nicht auftreten können Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreis aus einem Leitungskreis in Form eines parallel zu einer Fläche konstanten Potentials, z. B. der Oberfläche einer auf Massepotential liegenden Metallplatte, verlau-Senden Einzelleiters dadurch gelöst, daß der Einzelleiter an einem Ende einen festen Abstand zur Metallplatte hat, während der Abstand mindestens eines Abschnitts des Einzelleiters zur Metallplatte zwecks Änderung des Wellenwiderstandes des Leitungskreises variabel ist.
  • Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten der Erfindung werden anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht (unmaßstäblich) eines Leitungskreises in Form einer Paralleldrahtleitung, die auf einem starren Isolierstoffstreifen angeordnet und über ein Scharnier mit einer ebenen Metallplatte verbunden ist, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Leitungskreises in Form eines mit einem Ende auf einer Metallplatte befestigten federelastischen.Isolierstreifens mit U-förmig angeordnetem Einzelleiter, Fig.3 Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, Jedoch durch eine kontinuierlich einstellbare Andruckvorrichtung ergänzt, und Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, Jedoch mit zu einem Ende der Resonanzleitung hin verbreitertem Einzelleiter.
  • Ein abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis enthält gemäß Fig. 1 eine mit einem konstanten Gleichstrompotential, z. B. dem Massepotential, verbundene ebene Metallplatte 1, mit der ein Ende eines starren Isolierstoffstreifens 2 über ein Scharnier 3, z. 30 ein metallisches Scharnierband, schwenkbar verbunden ist. Auf dem Isolierstoffstreifen 2 ruht eine Resonanzleitung 5 in Form einer an einem Ende 4 verbundenen Paralleldrahtleitung. Die Anschlüsse der Paralleldrahtleitung sind mit 6 und 7 bezeichnet.
  • Steht die Länge der Paralleldrahtleitung in einem bestimmten Verhältnis zur Wellenlänge des durch die schwenkbare Resonanzleitung gebildeten abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises, so verhält sich die Paralleldrahtleitung wie ein Parallel- oder ein Serienresonanzkreis. Wird beispielsweise bei einer an einem Ende kurzgeschlossenen Paralleldrahtleitung die Länge zu einem Viertel der mittleren Wellenlänge des abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises gewählt, so entsteht ein Parallelresonanzkreis. Die Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreises läßt sich durch Schwenken des starren Isolierstoffstreifens 2 gegenüber der Metallplatte 1 und die dadurch hervorgerufene Änderung des Wellnwiderstan,des der Resonanzleitung 5 variieren.
  • Anstelle Anstelle des starren Isolierstoffstreifens 2 und der Resonanzleitung 5 gemäß Fig. 1 kann gegebenenfalls eine in der Zeichnung nicht dargestellte, in sich starre Resonanzleitung treten, an deren nicht der Metallplatte Ende ein Scharnier 3 wie in Fig 1 oder ein mit der metallplatte zu verbindendes scharnierartiges Bauteil befestigt ist, In einer anderèn ;bevorzugten Ausführungsform <Fig. 2) eines abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises trägt ein dünner, feder-Resonanzleitung U-förimg angeordne einen zwecks Verkürzung der Resonanzleitung U-förmig angeordneten Einzelleiter 12 aus z.B.
  • aufgedruckten Leitungsbahnen 9, 10, 11. Der Isolierstoffstreifen 8 ist an den Enden 13, 14 des efestigt, die 12 unmittelbar auf einer ebenen eine Resonanzle befestigt, die zusammen' mit dem Einzelleiter eine Resonanzleitung 16 ergibt. Das Ende 14 der Leitungsbahn 9 bildet einen, z.B. mit Masse verbundenen, ersten Anschluß 17 und das Ende 13'der Leitungsbahn 10 einen zwe,iten Anschluß 18 der Resonanzleitung 16. Ein zur Verkürzung der geometrischen Länge des Ekinzelleiters 12 dienender Durchführungskondensator 19 verbindet das Ende 13 der Leitungsbahn 10 mit Masse bzw. mit der Metallplatte 15.
  • Den federelastischen Isolierstoffstreifen 8 bzw. den Einzelleiter 12 kann eine auf das freie Ende des Isolierstoffstreifens 8 ausbewegen und den t den wellen die Metallplatte 15 oder von ihr weg bewegen und damit den wellenwiderstand der Resonanzleitung 16 verändern (vg1. pfeilrichtungen in Fig. 2).
  • Zum Zum Auf- oder Abwärtsbewegen eines Einzelleiters 12 (Fig. 2) bzw. des Isolierstoffstreifens 8 wird gemäß Fig. 3 eine Andruckvorrichtung 20 mit einer Walze 21 benutzt, die z. B. aus Kunststoff besteht. Ein einen gedruckten Einxelleiter 22 tragender federelastischer Isolierstoffstreifen 23 ist in diesem Fall mit einem Ende auf einer Metallplatte 24 befestigt, während der bewegliche Teil des Isolierstoffstreifens 23 derart gebogen und vorgespannt ist, daß er sich von der Metallplatte abzuheben versucht und sich mit seinem Ende 25 von unten an die Walze 21 anlegt. Die Walze ist auf einer Welle 26 exzentrisch befestigt und quer zur Längsrichtung des Issolierstoffstreifes 23 sowie parallel zur Metallplatte ausgerichtet. Die Enden der Welle 26 sind in Je einem Ansatz 27, 28 der Metallplatte 24 drehbar gelagert. Der Ansatz 27 trägt auf seiner Außenseite eine, z. B. in MHz geeichte, Skala 29 für einen mit dem zugehör.igen Wellenende fest verbundenen Abstimmknopf 30.
  • Bei einer Drehung des Abstimmknopfes 30 aus der Nullstellung heraus bewegt sich das freie Ende des lsolierstoffstreifens 23 in Richtung auf die Metallplatte 24, so daß damit der Wellenwiderstand der Resonanzleitung kontinuierlich verändert werden kann.
  • Um trotz des durch die konstruktive Ausführungsform bedingten nichtlinearen Zusammenhangs zwischen einer Xnderung des Drehwinkels des Abstimmknopfes 30 und der zugehörigen Änderung des Wellenwiderstandes der Resonanzleitung bzw. der Resonanzfrequenz des des abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises eine Skala 29 mit weitgehend linearer Teilung verwenden zu können, kann die exzentrisch gelagerte Walze 21 ein in der Zeichnung nicht gesondert - dargestelltes. kurvenförmiges Profil besitzen, wodurch beispielsweise am Anfang des Abstimmbereiches eine Drehung der walze 21 um einen bstimmten winkel eine im Verhältnis zum übrigen Abstimmbereich große Abstandsänderung zwischen dem freien Ende 25 des Isolierstoffstreifens 23 und der Metallplatte 24 ergibt.
  • Eine andere Möglichkeit, zu einer linearen Skaleneinteilung zu kommen; zeigt Fig. 4. Hier sind die, z. B. gedruckten, Leitungsbahnen 32, 33 einer Resonanzleitung 31 zum freien Ende eines federelastischen Isolierstoffstreifens 34 hin verbreitert.Eine solche Resonanzleitung läßt sich in Verbindung mit der weiter oben beschriebenen Andruckvorrichtung 20 (Fig. 3) anwenden, wobei dasjenige Ende des Isolierstoffstreifens 34, an dem die Leltupgabahnen-32, 33 nicht verbunden sind, auf einer Metallplatte 35 befestigt ist, während freie Ende 36 des Isollerstoffstreifens 34 von unten gegen die walze 21 (Fig. 3) federt.
  • Ein abstimmbarer Hochfrequenzsjchwingkreis gemäß den Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 bis 4 läßt sich besonders vorteilhaft im Fernseh-UHF-Bereich (470 bis 860 MHz) anwenden. Die Resonanzleitung .hat dann z. B. eine Länge von etwa 3 cm (gestreckte Länge 6 cm), und der maximale Hub des freien Endes 25 (Fig. 3) der Resonanzleitung beträgt etwa 1 om. Da der vorliegende Hochfrequenzschwingkreis frequenzschwingkreis ohne bewegliche Kontakte abgestimmt werden kann, arbeitet er auch über einen längeren Zeitraum hinweg und unter ungünstigen klimatischen Bedingungen völlig einwandfrei.
  • Anstelle der in den Ausführungsbeispielen dargestellten kontinuierlichen Abstimmung des Hochfrequenzschwingkreises kann gegebenenfalls auch eine stufenweise Abstimmung treten. Hierzu könnte z. B. die Walze 21 der Andruckvorrichtung 20 (Fig. 3) dadurch eine Nockenscheibe oder dergleichen ersetzt werden, wobei jedem Nocken eine Stufe, d. h. ein bestimmter Abstand zwischen dem freien Ende 25 des Isolierstoffstreifens.23 und der Metallplatte 24, zuzuordnen wäre.
  • In den Ausführungsbeispielen befindet sich der Einzelleiter bzw.
  • die Paralleldrahtleitung grundsätzlich auf der Oberseite des Isolierstoffstreifens. Es hat sich judoch gezeigt, daß es insbesondere bei sehr hohen Frequenzen vorteilhaft ist, den Einzelleiter bzw. die Paralleldrahtleitung unterhalb des Islierstoffstreifens anzubringen, so daß zwischen der Metallplatte und den Leitern als Dielektrikum ausschließlich Luft vorhanden ist.

Claims (11)

  1. Patentansprüche
    Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis aus einem Leitungskreis in Form eines parallel zu einer Fläche konstanten Potentials, z. B. der Oberfläche einer auf Massepotential liegenden Metallplatte, verlaufenden Einzelleiters, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter (12) an einem Ende einen festen Abstand zur Metallplatte (15) hat, während der Abstand mindestens eines Abschnitts des Einzelleiters (12) zur Metallplatte (15) zwecks änderung des Wellenwiderstandes des Leitungskreises variabel ist.
  2. 2. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter (12) zwecks geometrischer VerkUrzung des Leitungskreises (16) etwa U-förmig angeordnet ist und beide Enden des Einzelleiters den festen Abstand zur Metallplatte haben, während der übrige Teil des Leitungskreises gegenüber der Metallplatte schwenkbar ist.
  3. 3. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter ein starres Leitungsstück ist, das an einem Ende scharnierartig mit'der Metallplatte verbunden ist.
  4. 4. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter auf einem starren Isolierstoffstreifen (2) angeordnet ist, dessen eines Ende über ein Scharnier (3) oder ein scharnierartiges Bauteil mit der Metallplatte (1) verbunden ist.
  5. 5. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach einem der, Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelleiter eine an einem Ende kurzgeschlossene Paralleldrahtleitung (Fig. l) dient.
  6. 6. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter bzw. die Paralleldrahtleitung elastisch ist und auf einem verhältnismäßig dünnen, federelastischen Isolierstoffstreifen (23) ruht, dessen eines Ende auf der Metallplatte (24) befestigt ist und dessen bewegbarer Teil derart gebogen und vorgespannt ist, daß er sich von der Metallplatte (24) abzuheben versucht und mittels einer etwa am freien Ende des Isolierstoffstreifens (23) angreifenden Andruckvorrichtung (20) sich in Richtung auf die Metallplatte bewegen läßt.
  7. 7. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter (22) bzw. die Paralleldrahtleitung als in Druckschaltungstechnik hergestellte Leitungsbahn auf einem verhältnismäßig dünnen, federelastischen Isolierstoffstreifen (23) angeordnet ist, dessen eines Ende auf der Metallplatte (24) befestigt ist und dessen bewegbarer Teil derart gebogen und vorgespannt ist, daß er sich von der Metallplatte (24) abzuheben versucht und mittels einer etwa am freien Ende (25) des Isolierstofstreifens (23) angreifenden Andruokvorrichtung (20) sich in Richtung auf die Metallplatte (24) bewegen läßt.
  8. 8. Abstimbarer Hochfrequenzschwingkreis nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Andruckvorrichtung (20) eine mit einem Abstimmknopf (30) versehene Walze (21) hat, die auf einer parallel zur Ebene der Metallplatte (24) gelagerten Welle (26) exzentrisch; befestigt Ist.
  9. 9. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet', daß zwecks Linearisierung der Abhängigkeit zwischen einer Abstandsänderung des Einzelleiters (22) bzw. der paralleldrahtleitung von der Metallplatte (24) und der zugehörigen Änderung des wellenwiderstandes der Resonanzleitung bzw. der Resonanzfrequenz des abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises die exzentrisch gelagerte Walze (21) ein derart kurvenförmiges profil aufweist, daß die Abstandsänderung mit größer werdendem Drehwinkel des Abstimmknopfes (30) zunimmt.
  10. 10. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Linearisierung, der, Abhängigkeit zwischen einer Abstandsänderung des Einzelleiters bzw. der paralleldrahtleitung von der Metallplatte (35) und der zugehörigen Änderung des Wellenwiderstandes der Resonanzleitung (31) bzw. der Resonanzfrequenz des abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises der gedruckte Einzelleiter (32, 33) zu seinem gegenüber der Metallplatte (35) bewegbaren Ende hin. verbreitert ist.
  11. 11. Abstimmbarer Hochfrequenzschwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelleiter (12) eine Länge von etwa einem Viertel der Wellenlänge des abstimmbaren Hochfrequenzschwingkreises hat.
    L e e r s e i t e
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