DE2020444C3 - Abstimmbare Frequenzweiche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die konstruktive Ausbildung einer abstimmbaren Frequenzweiche für hohe Frequenzen, vorzugsweise für Frequenzen des UKW- und Dezimeterbereiches.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus Topfkreisen aufgebaute abstimmbare Frequenzweiche so auszubilden, daß sämtliche Einstellorgane von einer Weichenseite aus bedient werden können.

Aus Gründen der Kostenersparnis ist es erwünscht, Sender und Empfänger, beispielsweise von Funksprechgeräten des UKW- und Dezimeterbereiches, an eine gemeinsame Antenne anzuschließen. Hierzu sind Frequenzweichen erforderlich, die die doppelte Aufgabe haben, zum einen in der einen Übertragungsrichtung die Sendeenergie möglichst ungeschwächt von Sender zur Antenne gelangen zu lassen und den Weg zum Empfänger hochohmig zu sperren und zum anderen in der anderen Übertragungsrichtung die Empfangsenergie von der Antenne möglichst ungeschwächt zum Empfänger zu leiten und den Weg zum Sender hochohmig zu sperren. Um einen guten Wirkungsgrad der Energieübertragung zwischen Sender und Antenne einerseits sowie zwischen Antenne und Empfänger andererseits zu erzielen, ist es erforderlich, möglichst nahe beieinanderliegende Sende- und Empfangsfrequenzen zu wählen. Um die Funksprechgeräte außerdem vielseitig verwendbar einsetzen zu können, müssen die Sender und Empfänger auf mehrere Frequenzen ^(>s umgeschaltet werden können. Dies bedingt, daß auch die Frequenzweichen umschaltbar bzw. abstimmbar ausgeführt werden müssen, damit ihre Durchlaß- und Sperrbereiche jeweils den eingestellten Sende- und Empfangsfrequenzen angepaßt werden können.

Die Forderungen hinsichtlich geringer Durchlaßdämpfung in der einen Übertragungsrichtung und hoher Sperrdämpfung in der anderen Übertragungsrichtung bei nahe beieinanderliegenden Frequenzen erfordern Resonanzfilter hoher Güte, die im UKW- und Dezimeterwellenbereich nur mit Topfkreisen erreicht werden können.

Durch die CH-PS 2 36 501 sowie die US-PS 29 07 963 sind ferner nur von einer Bedienseite aus abstimmbare Hohlraumresonatoren bekannt, wobei aus der zuerst genannten Druckschrift außerdem bekannt ist, die Einstellachsen für das eine der abstimmbaren Glieder zentrisch in der Einstellachse für das andere Glied zu führen. Da insbesondere bei der zuerst genannten Anordnung die Abstimmglieder jedoch in der Mitte des Hohlraumes angeordnet sind, ist damit eine unerwünschte Störung des elektrischen Feldes des Resonators verbunden, die eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Hohlraumresonators mit sich bringt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Frequenzweiche anzugeben, bei der trotz Abstimmbarkeit der Resonanzkreise die gleiche hohe Resonanzgüte wie bei nichtabstimmbaren Resonanzkreisen erzielt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer abstimmbaren Frequenzweiche aus einem oder mehreren gleichen, miteinander gekoppelten Topfkreisen mit je einem wendeiförmigen oder gestreckten Innenleiter sowie mit Koppelschleifen und mit von der gleichen Seite aus einstellbaren Abstimmkondensatoren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Frequenzweiche sind in den Ansprüchen 2 mit 4 angegeben.

Es ist bereits bekannt, Frequenzweichen für Funksprechgeräte des UKW- bzw. Dezimeterwellenbereiches aus zwei abstimmbaren Topfkreisen, die auf die Sende- bzw. die Empfangsfrequenz abgestimmt werden, aufzubauen (vgl. z. B. den Aufsatz von G. P u s c h , »Frequenzweichen zum Betrieb mehrerer Dezimeter-Funkgeräte an einer Antenne« in der Fernmeldetechnischen Zeitschrift, Heft 6,1952, S. 262-268).

Ebenso ist es auch schon bekannt, durch Anschalten einer weiteren Kapazität in einem Topfkreis die Filterkurve des Topfkreises so auszubilden, daß sie außer einer Parallelresonanzstelle mit niedriger Durchlaßdämpfung noch eine benachbarte Serienresonanzstelle mit hoher Sperrdämpfung aufweist (siehe z. B. den Aufsatz von W. B. B r y s ο η , »Design Of High Isolation Duplexers And A New Antenna For Duplex Systems« in IEEE Transactions On Vehicular Communications, März-Heft 1965, S. 134-140).

Damit diese Frequenzweichen auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt werden können, ist es erforderlich, daß auch die Zusatzkapazitäten zum Erzeugen der zusätzlichen Resonanzstellen einstellbar sind. Der Einbau einer zusätzlichen Kapazität in den Topfkreis wirft jedoch, insbesondere dann, wenn der Kondensator größere Abmessungen hat, wie dies bei einem Drehkondensator der Fall ist, das Problem auf, wie der Kondensator im Topfkreis anzuordnen ist, damit das elektrische Feld und damit die Güte des Topfkreises nicht ungünstig beeinflußt wird. Bei Frequenz weichen, die außerdem in Geräte eingebaut werden, ist zusätzlich noch zu klären, wie die Bedienungsachse des Drehkondensators am zweckmäßigsten herausgeführt werden

kann, um auch bei eingebauter Frequenzweiche den Zusatzdrehkondensator schnell und bequem einstellen zu können.

Ein Ausführungsbeispiel einer aus zwei V4-Topfkreisen mit je einem wendeiförmigen Innenleiter zu einem Bandfilter zusammengeschalteten, abstimmbaren Frequenzweiche mit den konstruktiven Merkmalen der Erfindung zeigt die Abbildung. Um einen Sender und einen Empfänger mit einer gemeinsamen Antenne zusammenzuschalten, sind zwei solche Frequenzweichen nötig, die zwischen Sender und Antenne sowie zwischen Antenne und Empfänger eingeschaltet werden.

1 und Γ sind die Zylinder der beiden Topfkreise der Frequenzweiche. An jeden Zylinder 1 und Γ sind zwei Flanschteile 2 und 3 bzw. 2' und 3' angeschweißt bzw. angelötet. Die beiden Zylinder 1 und Γ sind mit dem Zwischenstück 4 und dem mit einem Außengewinde versehenen Verbindungsteil 5 zu einer Einheit zusammengebaut, die mit den Schraubmuttern 6 und 6' gehalten wird. Um ein gegenseitiges Verdrehen der Zylinder 1 und Γ sicher zu verhindern, ist das Zwischenstück 4 mit Zapfen versehen, die in entsprechende Bohrungen der Flanschteile 3 und 3' eingreifen. In die eine Stirnseite des Zylinders 1 bzw. Γ ist das mit einer zentrischen Bohrung versehene Isolierteil 7 bzw. T eingesetzt, uui dem die ebenfalls eine zentrische Bohrung aufweisende Metallplatte 8 bzw. 8 .ingebracht ist. Die Isolierscheibe 7 bzw. T wird von zwei, in die Zylinder 1 bzw. Γ eingeschraubten Gewinderingen 9 und 10 bzw.9' und 10' gehalten. In den Zylinder 1 bzw. Γ ist ferner der wendeiförmige Innenleiter 11 bzw. W etwa konzentrisch eingesetzt. Mit seinem einen Ende ist der Innenleiter 11 bzw. W mit dem Mantel des Zylinders 1 bzw. Γ und mit seinem anderen Ende mit der y$ Metallplatte 8 bzw. 8' elektrisch gut leitend verbunden. Der Metallplatte 8 bzw. 8' gegenüberstehend ist die Metallscheibe 12 bzw. 12' in den Zylinder 1 bzw. Γ eingeschraubt. Die Metallscheibe 12 bzw. 12' und die Zylinder 1 bzw. Γ sind daher elektrisch gut leitend miteinander verbunden. Mit dem Gewindering 13 bzw. 13' kann die Metallscheibe 12 bzw. 12' gegen Verdrehung gesichert werden.

Der Innenleiter 11 ist über die Koppelschleife 17 an die, an den Flanschteil 2 aufgeschraubte Gerätesteckdose 20 angekoppelt. Über die Koppelschleife 18, den Verbindungsleiter 21 und die Koppelschleife 18' des anderen Topfkreises ist der Innenleiter U mit dem Innenleiter 11' des zweiten Topfkreises gekoppelt. Über die Koppelschleife 17' ist der Innenleiter IV mit der auf su dem Flanschteil 2' aufgeschraubten Gerätesteckdose 20' verbunden. An ihrem anderen Ende sind die Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18' jeweils mit dem Außenmantel des Zylinders 1 bzw. Γ leitend verbunden.

Die feststehende Metallplatte 8 bzw. 8' und die gegenüberstehende bewegliche Metallscheibe 12 bzw. 12' bilden jeweils Stator und Rotor eines einstellbaren Kondensators, der zusammen mit dem Innenleiter U bzw. II' sowie den Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18' einen abstimmbaren Parallelschwingkreis bildet. Durch Verändern des Abstandes der Metallplatte 8 bzw. 8' und der Metallscheibe 12 bzw. 12' und damit der Kapazität des Kondensators kann die Resonanzfrequenz innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden. Die beiden miteinander gekoppelten Parallelschwing- h=, kreise bilden zusammen ein Bandfilter, dessen Resonanzfrequenz jeweils auf diejenige Frequenz eingestellt wird, die möglichst ungedämpft von der Frequenzweiche durchgelassen werden soll.

Der zum Erzeugen der zweiten einstellbaren Resonanzstelle, der Sperrstelle des Topfkreises erforderliche Drehkondensator 14 bzw. 14' wird gemäß der Erfindung an der der Metallplatte 8 bzw. 8' und der Metallscheibe 12 bzw. 12' gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinders 1 bzw. Γ und damit außerhalb des vom Innenleiter 11 bzw. IV erzeugten elektrischen Feldes angeordnet. Der Drehkondensator 14 bzw. 14' ist an der Querstrebe 15 bzw. 15' angeschraubt, die ihrerseits von zwei Gewinderingen 24 und 19 bzw. 24' und 19' gehalten wird. Die verlängerte Einstellachse 16 bzw. 16' des Drehkondensators 14 bzw. 14' ist durch die Mittelachse des Zylinders 1 bzw. Γ und die konzentrischen Bohrungen der Metallplatte 8 bzw. 8' und der Metallscheibe 12 bzw. 12' nach außen geführt. Damit ist es möglich, den Drehkondensator 14 bzw. 14' und die Metallscheibe 12 bzw. 12', nach vorheriger Lösung des Gewinderinges 13 bzw. 13', von der gleichen Bedienseite aus einzustellen. Um die zusätzlichen Verluste, die durch das Hindurchführen der Einstellachse durch den Innenleiter auftreten, möglichst klein zu halten, wird die Einstellachse aus verlustarmem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante, wie es z. B. unter dem Handelsnamen Teflon bekannt ist, hergestellt.

Der Drehkondensator 14 ist über die Stichleitungen 22 und 23 an die Gerätesteckdose 20 und an den Verbindungsleiter 21 angeschlossen. In gleicher Weise ist der Drehkondensator 14' des zweiten Topfkreises über die Stichleitungen 23' und 22' an den Verbindungsleiter 21 und an die Gerätesteckdose 20' angeschlossen.

Elektrisch betrachtet bildet der Drehkondensator 14 zusammen mit den Stichleitungen 22 und 23 sowie den Koppelschleifen 17 und 18 einen Reihenschwingkreis, der parallel zu dem aus dem Innenleiter 11, dem aus der Metallplatte 8 sowie der Metallscheibe 12 und den Koppelschleifen 17 und 18 gebildeten Parallelschwingkreis liegt. Ebenso bildet der Drehkondensator 14' mit den Stichleitungen 22' und 23' sowie den Koppelschleifen 18' und 17' zusammen einen Reihenschwingkreis, der parallel zu dem aus dem Innenleiter 111', der Metallplatte 8', der Metallscheibe 12' und den Koppelschleifen 17' und 18' gebildeten Parallelschwingkreis liegt. Die Reihenschwingkreise werden jeweils auf diejenige Frequenz abgeglichen, die nicht übertragen werden soll.

Durch geeignete Bemessung der Länge und des Durchmessers des Verbindungsleiters 21, der Länge und des Durchmessers des Verbindungsteiles 5 sowie entsprechende Anordnung der Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18' zwischen den Wendeln des Innenleiters 11 bzw. W kann zwischen den beiden Topfkreisen auch eine Widerstandstransformation vorgenommen werden, um die Eingangs bzw. Ausgangswiderstände der Topfkreise an die Wellenwiderstände der angeschlossenen Geräte anzupassen.

Wird die Frequenzweiche beispielsweise zwischen Senderausgang und Antenne eingeschaltet, so werden die Kondensatoren, bestehend aus der Metallplatte 8 bzw. 8' und der Metallscheibe 12 bzw. 12' so eingestellt, daß die zusammen mit dem Innenleiter U bzw. 11' und den Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18' gebildeten Parallelresonanzkreise auf die Frequenz des Senders abgestimmt sind. Die Drehkondensatoren 14 bzw. 14' hingegen werden so eingestellt, daß die von den Drehkondensatoren 14 bzw. 14' und den Stichleitungen 22 und 23 bzw. 22' und 23' gebildeten Reihenresonanzkreise auf die Empfangsfrequenz abgestimmt sind. Liegt

die Frequenzweiche dagegen zwischen Antenne und Empfängereingang, so werden umgekehrt die erstgenannten Parallelschwingkreise auf die Empfangsfrequenz und die zuletzt genannten Reihenschwingkreise auf die Sendefrequenz abgeglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Abstimmbare Frequenzweiche, gebildet aus einem oder mehreren gleichen miteinander gekoppelten Topfkreisen, die je aus einem wendeiförmigen oder gestreckten Innenleiter und zwei von der gleichen Seite aus einstellbaren Abstimmkondensatoren zur Bildung einer Parallel- und einer Reihenresonanz bestehen und in denen Ankoppelschleifen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abstimmkondensatoren eines jeden Topfkreises an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Topfkreises angebracht sind und der die Reihenresonanzstelle bestimmende Abstimmkondensaior außerhalb des vom Innenleiter erzeugten Feldes angeordnet ist.

2. Abstimmbare Frequenzweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellachse des der Bedienseite gegenüberliegend angeordneten Kondensators aus verlustarmem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante besteht.

3. Abstimmbare Frequenzweiche nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Topfkreise wendelförmig ausgebildet ist und die Koppelschleifen der Topfkreise zwischen den Windungen des Innenleiters geführt sind.

4. Abstimmbare Frequenzweiche nach den Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß Länge und Durchmesser der Koppelleitung zwischen den beiden Topfkreisen so ausgelegt sind, daß gleichzeitig eine Widerstandstransformation erfolgt.

35