DE2012316A1 - Spule für Hochfrequenzgeräte - Google Patents

Description

Spule für Hochfrequenzgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Spule und insbesondere auf eine leicht herstellbare Spulenkonstruktion mit Kopplungsschleifen.

Spulen und insbesondere schraubenförmige Spulen, wie sie für Resonatoren benutzt werden, finden in Rundfunkgeräten vielfache Anwendung. Diese Spulen stellen jedoch einen wesentlichen Paktor der Kosten von Rundfunkgeräten dar und infolgedessen ist ständig nach Wegen gesucht worden, um diese Spulen

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so billig wie möglich herzustellen. Dies gilt insbesondere, da die Frequenz der Rundfunkgeräte ansteigt und da eine erhöhte Frequenz gewöhnlich eine kleinere Spule erfordert. Eine räumlich kleinere Spule erfordert aber genauere und infolgedessen teurere Herstellungsverfahren. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Kopplung vorgesehen sein muß, um die Spule mit einer extern angeordneten Schaltung zu koppeln.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Spule für Hochfrequenzgeräte zu schaffen. Dabei sollen die verbesserte Spule und die Kopplungsschleife relativ einfach herzustellen und somit relativ billig sein.

Ferner beinhaltet die Erfindung, daß die neue und verbesserte Spulenkonstruktion eine oder mehrere Kopplungsschleifen aufweist, die in einem kompakten, festen aber relativ einfach herzustellenden Gehäuse angeordnet sind. Die Kopplung zwischen der Spule und der Kopplungsschleife muß dabei genau steuerbar sein, obwohl die Spule und die Kopplungsschleifen relativ klein sind.

Kurz gesagt, werden diese Aufgaben erfindungsgemäß mittels eines Spulenkörpers aus einem dielektrischen Material gelöst, der vorzugsweise Nuten oder Rillen aufweist. An einem Ende des Spulenkörpers ist eine Platte oder eine plattenförmige Erweiterung angeordnet, und unterhalb dieser Platte befindet sich ein Befestigungsansatz mit einer gewählten Konfiguration. Auf den Spulenkörper wird eine Spule gewickelt und auf der Platte werden eine oder mehrere Kopplungeschleifen befestigt. Nachdem die Spule und die Kopplungsschleifen befestigt sind, wird der Spulenkörper auf* einem Basieteil angebracht, der eine Öffnung aufweist, die mit dem Befestigungsansatz zusammenpaßt. Der Baaisteil weist vier Stützen auf, die von dem Basisteil nach oben ragen und auf ihren Innenflächen mit einem Gewinde versehen sind, um auf diese Weise eine Schraubfassung zu erzeugen. Ferner ist ein dielektrisches Abstimmelement, das vorzugsweise eine Becherform besitzt, vorge-

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sehen, das ein Außengewinde aufweist, das in die Schraubfassung hineinpaßt. Um die Stützen herum wird ein Metallgehäuse angeordnet, das vorzugsweise die Form eines Bechers besitzt und mit einem Ende der Spule verbunden ist. Indem nun das Abstimmelement durch eine Drehbewegung in Richtung auf die Spule oder von dieser weg bewegt wird, wird das Dielektrikum zwischen der Spule und dem Metallgehäuse verändert, so daß die mit der Spule verbundene Kapazität ebenfalls verändert wird. Diese variable Kapazität kann dazu verwendet werden, die Resonanzfrequenz der Spule.auf einen gewünschten Wert einzustellen. Somit schafft die erfindungsgemäße Konstruktion eine Spule und Kopplungsschleifen, die leicht herzustellen und abzustimmen sind.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur' 1 ist ein Sprengbild der erfindungsgemäßen Spulenkonstruktion.

Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang einer Ebene durch zwei diagonal gegenüberliegende Stützen.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte- erfindungsgemäße Spulenkonstruktion weist einen quadratischen Basisteil 10 mit vier Stützen 11a, lib, lic, lld auf, die von dem Basisteil 10 im allgemeinen parallel nach oben ragen. Vorzugsweise sind an den Ecken des Quadrates vier Stützen vorgesehen, da diese Stützen vom Standpunkt der Raumausnutzung eine gute Halterung und eine kompakte Anordnung liefern. Die Stützen lla, lib, lic, lld sind vorzugsweise mit dem Basisteil 10 in einem Stück aus einem dielektrischen Material hergestellt, das beispielsweise Polyphenyienoxid sein kann. Die Innenflächen der Stützen lla, lib, lic, lld sind mit Gewindeabschiiitten 13 einer gemeinsamen Schraubenlinie versehen, so daß eine schraubbare Fassung gebildet wird. Damit diese Schraubfassung ein noch zu beschreibendes Element

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auch bei Vibration festzuhalten vermag, können die Stützen 11a, 11b, lic, lld oder die Gewindeabschnitte 13 unter einem kleinen Winkel nach innen zusammenlaufen. Der Basisteil 10 ist mit einer Mittelöffnung oder einer Bohrung 14 versehen, um den Befestigungsansatz eines Spulenkörpers aufzunehmen. Ferner sind die Seiten oder Ecken des Basisteiles mit öffnungen versehen, um Leiter oder Drähte durch den Basisteil 10 hindurchzuführen.

Ein Spulenkörper 17 hat im allgemeinen eine zylindrische Form und schraubenförmige Rillen 18, die sich praktisch über die ge-

w samte Länge des Spulenkörpers ausdehnen. An dem unteren Ende des Spulenkörpers 17 ist eine Platte oder eine plattenförmige Erweiterung 19 angeordnet und, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, unterhalb dieser Platte 19 befindet sich ein Justier- oder Befestigungsabschnitt 20. Der Befestigungsabschnitt 20 hat eine solche Form, daß er mit der öffnung 14 in dem Basisteil 10 übereinstimmt und gut in diese hineinpaßt. Der Spulenkörper 17, die Platte 19 und der Befestigungsabschnitt 20 sind vorzugsweise in einem Stück aus einem geeigneten dielektrischen Material hergestellt, wie z. B. Polyphenylenoxid, wie es für den Basisteil 10 verwendet wird. In der Platte 19 ist eine Nut 21 und auf ähnliche Weise sind in dem oberen Ende des Spulenkörpers 17 diametrale Nuten 23 ausgebildet. Wenn nun der Spulenkörper 17 mit einer Spule zu wickeln ist, wird ein Ende 25a eine Drahtes 25 in die Nut 21 gelegt und dann wird der Draht 25 auf eine gewünschte Anzahl Nuten 18 gewickelt. Das andere Ende 25b des Drahtes wird dann durch eine der oberen Nuten 23 geführt und abgeschnitten, so daß die aufgewickelte Spule auf dem Körper 17 festgehalten ist. Auf der Platte 19 werden eine oder mehrere Kopplungsschleifen 27 gegen eine zweckmäßige Schulter oder einen Vorsprung 28 auf der oberen Fläche der Platte 19 angebracht, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Die Enden 27a der Kopplungsschleifen 27 werden durch entsprechende Löcher durch die Platte 19 hindurchgeführt, so daß die Kopplungsschleifen auf der Platte 20 in einer gewünschten konzentrischen Lage zu der von dem Draht 25 gebildeten Spule ge-

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halten sind. Nachdem die Spule auf den Körper 17 gewickelt ist und die Kopplungsspufen 27 auf der Platte 19 angebracht sind, wird die derart gebildete Einheit zwischen die Stützen 11a, lib, lic, lld eingeführt, so daß der Befestigungsabschnitt 20 in die Öffnung 14 in dem Basisteil 10 hineinpaßt. Wie in Figur 1 dargestellt ist, kann die Öffnung 14 und infolgedessen auch der Befestigungsabschnitt 20 eine derartige Form oder Konfiguration haben, daß die eingesetzte Einheit bezüglich des Basisteiles 10 nicht drehbar ist. Zusätzlich kann die Einheit 10 durch irgendein Material mit dem Basisteil 10 verbunden bzw. verklebt werden. Hierfür kann beispielsweise ein Epoxyharz verwendet werden.

Ferner wird ein Abstimmelement 30 aus einem geeigneten dielektrischen Material hergestellt. Hierfür ist ein Polyphenylenoxid verwendbar, wie es für die anderen Teile benutzt wurde. Das Abstimmelement 30 hat eine zylindrische Form und ist vorzugsweise an der Unterseite offen bzw, becherförmig, wie es in Figur 2 gezeigt ist. Es wird mit einem Außengewinde 31 mit einem solchen Durchmesser und einer entsprechenden Steigung versehen, damit es mit den Gewindeabschnitten 13 auf den Innenflächen der Stützen lla, 11b, lic, lld zusammenpaßt. Falls die Stützen lla, lib, lic, lld öder die Gewindeabschnitte 13 unter einem kleinen Winkel leicht nach innen zulaufen, wie es oben erwähnt wurde, ist das Abstimmelement 30 so fest eingespannt, daß Vibration und Stoß die Lage des Elementes nicht zu verändern vermögen. Zwischen die Gewinde 13* 31 kann auch ein Material hoher Viskosität gebracht werden, um diese Befestigung noch zu verbessern. Das Abstimmelement 30 kann auf seiner oberen Fläche auch mit einer geschlitzten Kappe 32 versehen werden_a so daß es durch einen Schraubenzieher oder ein ähnliches Werkzeug gedreht werden kann» Vorzugsweise wird das Abstimmelement 30 becherförmig, ausgeführt ^ damit es Über den Spulenkörper 17 geschoben werden kann und somit für einen günstigen Bereich einer Kapazitätsänderung sorgt, - " v- , ' . ' -'

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Um die Stützen lla, lib, lic, lld herum kann ein leitendes Element oder ein Becher 35 angeordnet werden, um die Spule zu schützen und um einen Spannungsbezugspunkt zu schaffen, gegen den die Spule abgestimmt werden kann. Der Becher 35 ist vorzugsweise quadratisch, er ist aus einem geeigneten Metall wie z.B. Kupfer hergestellt und weist vier Seiten sowie eine Oberseite auf, wie es in den Figuren dargestellt ist. Der Becher 35 kann auch mit zahlreichen Fahnen 36 versehen werden, um den Becher an dem Basisteil 10 festzuhalten oder um die gesamte Anordnung auf einer Grundplatte zu halten.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Spulenkonstruktion wird zunächst die Spule auf den Körper 17 gewickelt und dann werden die Kopplungsschleifen 27 auf der Platte 19 angebracht. Das Ende 25a der Spule wird über den Befestigungsansatz 20 des Körpers hinaus nach unten herausgeführt, und die Enden 27a der Kopplungsschieifen 27 werden dann durch die Unterseite der Platte 19 herausgeleitet. Der Spulenkörper 17 wird dann zusammen mit seiner Spule und den Kopplungsschleifen zwischen die Stützen lla, 11b, lic, lld eingesetzt, so daß der Befestigungsansatz in die Öffnung 14 in dem Basisteil 10 hineinpaßt. Das Ende 25a führt durch die Öffnung 14 und die Enden 27a führen durch die Löcher 15 in dem Basisteil 10 hindurch, so daß externe Anschlüs se hergestellt werden können. Die auf dieee Weise vervollständigte Einheit kann dann auf Wunsch verklebt werden und danach wird der Becher 35 über oder um die Stützen lla, lib, lic, lld herum angeordnet. Nun können die Fahnen % gegen die äußere, untere Fläche des Basisteils 10 gebogen werden, um den Becher zu befestigen. Desgleichen können die Fahnen 36 aber auch gerade gelassen und an eine Grundplatte, wie z.B. eine gedruckte Leiterplatte, angelötet werden. Das untere Ende 25a des Spulendrahtes 25 kann dann mit einer der Fahnen 36 des Bechers 35 oder an der Basisplatte angelötet oder befestigt werden. Der Oberteil des Bechers 35 1st mit einem angemessenen Looh ode/ einer Öffnung 37 versehen, damit ein Werkzeug in den Becher 35 zur ge-

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schlitzten Kappe 32 eingeführt werden kann, um das Äbstimmelement 30 einzustellen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spulenkonstruktion, die tatsächlich gebaut und benutzt wurde, sollte die Spule bei einer Frequenz von 450'MHz arbeiten. Der Becher 35 hatte eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von 13_S59 mm (0,535 Zoll) und eine Höhe von 20,57 mm (0,810 Zoll). Der Spulenkörper 17 war 12,19 mm (0,480 Zoll) lang und hatte einen Durch- ■ messer von 7,62 mm (0,300 Zoll). Der Spulenkörper 17 wurde mit 6 1/2 Windungen bewickelt, um eine Spule mit einem unbelasteten Q von 420 bei einer Frequenz von 450 MHz zu erzeugen. Diese Spule konnte bei einer Verschiebung von etwa 6,35 mm (0,250 Inen) des Abstimmelementes 30 zwischen 438 und 482 MHz abgestimmt werden. Diese Einheit konnte aufgrund der neuartigen Konstruktion und Anordnung gemäß der Erfindung trotz der relativ kleinen Größe leicht hergestellt und justiert werden. Somit schafft die vorliegende Erfindung eine neue und verbesserte Spulenkonstruktion, in der die Spulen relativ leicht herzustellen und einzustellen oder abzustimmen sind.

Selbstverständlich sind für den Fachmann Modifikationen der beschriebenen Ausführungsform möglich. Beispielsweise kann der Spulenkörper 17 verschiedenartige Nuten oder Schlitze aufweisen, um die Enden des die Spule bildenden Drahtes aufzunehmen und festzuhalten. Auch das Abstimmelement 30 kann andere Formen haben, obwohl das dargestellte becherförmige Element bevorzugt ist. Ferner können auch in Abhängigkeit von der Anwendung der Spule eine oder mehrere Kopplungsschleifen vorgesehen sein und schließlich können auch verschiedene Plattenkonfigurationen benutzt werden, um die Kopplungsschleife 27 aufzunehmen,. Allerdings sind die gezeigten Schultern 28 vorzuziehen, um die Köpplungsschleife 27 auf der Platte 19 konzentrisch anzuordnen.

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Claims (5)

1. - 8 Ansprüche

   Spule für Hochfrequenzgeräte, gekennzeichnet durch einen aus dielektrischem Material gebildeten langgestreckten Spulenkörper (17) zur Aufnahme einer Spule (25), eine an einem Ende des Spulenkörpers (17) angebrachte Platte (19) mit einem Befestigungsansatz (20) bestimmter Konfiguration, eine Spule (25), die zur Ausbildung einer bestimmten Induktivität auf mindestens einen Teil des Spulenkörpers

   (17) gewickelt ist, eine erste Kopplungsschleife (27), die auf der Platte (19) angeordnet und mit der Spule (25) induktiv gekoppelt ist, einen aus dielektrischem Material gebildeten Basisteil (10) mit einer Öffnung (I¹I) mit einer zur Aufnahme des Befestigungsansatzes (20) geeigneten Form, mindestens drei Stützen (11) aus dielektrischem Material, die auf dem Basisteil (10) angebracht und von diesem parallel nach oben ragen, wobei jede Stütze (Ha, Hb, Hc, lld) zur Bildung einer Schraubfassung an seiner Innenfläche mit einem Gewinde (13) versehen ist, und die Platte an dem Basisteil (10) montierbar ist, so daß der Befestigungsansatz (20) in die Öffnung (I¹I) des Basisteiles (10) hineinragt und die Spule sowie der Spulenkörper (17) innerhalb der Stützen (11)

   " und an diesen entlang geführt sind, ferner durch ein Abstimmelement (30) aus dielektrischem Material mit einem Außengewinde (3D, das in die von den Stützen (H) gebildete Schraubfassung paßt, wobei das Abstimmelement (30) in der Schraubfassung drehbar und zur Veränderung der elektrischen Spuleneigenschaften auf die Spule zu und von dieser weg bewegbar ist, und ein leitendes Element (35), das auf den Stützen (11) angeordnet ist.
2. 2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Platte (19) eine zweite Kopplungsschleife (27) angeordnet und mit der Spule (17) induktiv gekoppelt ist, wobei die ersten und zweiten Kopplung spulen a In Einp-.anna- bzw. Ausp:nnp:sschlei fen dienen.

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3. 3. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Spulenkörper (17) eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist und die ersten und zweiten Kopplungsspulen (27) bezüglich des Spulenkörpers (17) konzentrisch angeordnet sind.
4. 4. Spule nach Anspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet , daß an den vier Ecken des quadratischen Basisteiles (10) vier im wesentlichen ähnliche, dielektrische Stützen (11) auf entsprechende Weise angeordnet sind, die von dem Basisteil praktisch parallel zueinander nach oben ragen und auf einer Innenfläche zur Bildung einer Schraubfassung mit einem Gewinde versehen sind, und das leitende Element (35) ein um die Stützen herum angeordneter Becher ist.
5. 5. Spule nach Anspruch .4» dadurch gekennzeichnet , daß der Befestigungsansat ζ (20) der Platte (19) und die Öffnung (14) des Basisteiles (10) derart geformt sind, daß eine Verdrehung des Spulenkörpers (17) verhindert ist.

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