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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.
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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.
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gewählt wird, wobei γ die gewünschte Wellenlänge der Resonanzfrequenz
des Schwingkreises bedeutet.
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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.
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Die Errindung macht von einer dritten Art der Abstimmung eines durch
einen Leitungskreis gebildeten Schwingkreises Gebrauch, nämlich der Änderung des
Wellenwiderstandes des Leitungskreises.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In den Ausführungsbeispielen befindet sich der Einzelleiter bzw.
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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.