DE2301134B1 - Veränderbare Schwingkreisanordnungen für den UHF-Bereich - Google Patents

Description

stückig und frei tragend, billig und ohne störende Toleranzstreuungen herstellbar, sowie für die Montage auf einer als gedruckte Schaltung ausgebildeten UHF-Schaltung geeignet sein sollten. Außerdem war leichter Abgleich, geringer Platzbedarf und die Vermeidung der vorbenannten Nachteile bisheriger Lösungen gefordert.

Dabei zeigten Betriebsgüteberechnungen, daß bei Verwendung von Transistoren in diskreten Schaltungen die Güte unwesentlich kleiner im Vergleich zu xo Topfkreisen wird, weil die Betriebsgüte zum überwiegenden Teil durch die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen der Transistoren bestimmt wird. Dabei ist die Einfügedämpfung durch die Abstimmelemente noch normal, weil doch ein großes Verhältnis

15

Qb

besteht. Hierbei ist Q_B die Betriebsgüte und Q₀ die ao Leerlaufgüte.

Siehe Gleichung für die Einfügedämpfung:

dB

= 10 log

Qb

25

Es ist demnach ein Kompromiß zu finden zwischen der Einfügedämpfung und der Filterselektion.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs angegeben. Die Unteranspräche enthalten die kennzeichnenden Merkmale der weiteren Ausbildung.

Durch die Ausbildung der Schwingkreisanordnungen in Kreisform, die sich jeweils vorzugsweise über 270° erstrecken, wird durch Wahl und Berechnung der Breite b, der Länge Z, der Dicke c und des Durchmessers R erreicht, daß die Resonanzfrequenz mittels Kernabstimmung in ausreichend weiten Grenzen variiert und somit problemlos abgestimmt werden kann. Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Stege jeder Anordnung zur Leiterplatte zur Halterung und dem elektrischen Anschluß dienen und untereinander zur Kopplung miteinander über Stege so verbunden sind, daß sich günstige HF-Spannungsteiler zur Masse bzw. für die Auskoppelpunkte ergeben. Schließlich erlaubt die Abwmkelung der Anordnungen in eine Ebene parallel zur Ebene der Leiterplatte günstige, d. h. extrem kurze Anschlüsse für die Kapazitätsdioden.

Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert werden, die ein Ausführungsbeispiel zeigt. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Selektionsblock mit drei untereinander mit Stegen verbundenen, einstückig ausgeführten Induktivitäten,

Fig. 2 ein quaderförmiges Leitermaterialstück mit der Breite b, der Dicke c und der Länge I,

Fig. 3 die Prinzipschaltung der in Fig. 1 dargestellten Anordnungen.

Wie Fig. 1 veranschaulicht, ist eine aus drei kreisförmigen Induktivitäten 1, 2, 3 bestehende Schwingkreisanordnung für einen UHF-Tuner auf einer die übrige Schaltung tragenden gedruckten Leiterplatte montiert, indem die Stege 7, 8, 9 durch das Trägermaterial 10 und die Leiterschicht 11 gesteckt und mit der letzteren verlötet sind. Die Kapazitätsdioden 4,5,6 sind zwischen dem »heißen Ende« der Induktivitäten und Masse der Leiterschicht 11 ebenfalls eingelötet. Innerhalb der frei tragend ausgebildeten Induktivitäten 1, 2, 3 sind Isolierstoffgewindekörper 12, 13, 14 eingesetzt, die diamagnetische Kerne 15,16 und 17 enthalten.

Die zwischen den »kälteren Enden« der Schwingkreisinduktivitäten 1, 2, 3 und der Masseverbindung befindlichen Stege 7, 8, 9 stellen HF-Spannungsteiler dar, die gemäß der in Fig. 3 dargestellten Prinzipschaltung gemeinsam mit den Stegen 18 und 19 für die induktive Kopplung zwischen den drei Schwingkreisen verantwortlich sind. Sie bestimmen also die Selektion und sind wie nachfolgend erklärt zu dimensionieren, um so die gewünschte Selektion zu erreichen.

Die Dimensionierung folgt aus den nachstehenden Formeln, indem zunächst von der Formel für einen C-belasteten /l/4-Topfkreis ausgegangen wird und die relative Länge ermittelt wird

Iv 1
—— = arc tan

cm ω_τ ω_Γ · C · Zl

_v _

wobei

^zl = Wellenwiderstand des Topfkreises,
^c = Lichtgeschwindigkeit
^v = speiche Geschwindigkeit,
Vr = relative Permeabihtatskonstante,
^sr = ^relatlve Dielektrizitätskonstante,

und anschließend eine Transformation in konzenirische Anordnungen mit neuer Induktivität durch Vergleich der Phase und des Betrages erfolgt.

nH

π-f Ιπ/Lr

Z_L = Wellenwiderstand,
ν = spezifische Geschwindigkeit,

Lequiv.

nH
(für 1 Windung und kreisrunde Spule) wobei

R = mittlerer Spulenradius,
b = Breite des Leiters,

10⁹

die geometrischen Abmessungen der konzentrischen Spule ermittelt werden aus

8 R

0,5

und schließlich die geometrischen Abmessungen der Kopplungsstege folgen aus

L₀
nH

= 2/ In

2/ b + c

+ 0,5 + 0,22

wobei

b '= Breite des Leiters, c = Dicke des Leiters, I = Länge des Leiters. Die für die Dimensionierung wichtigen Größen der Breite b, Dicke c und Länge I sind in F i g. 2 am Beispiel eines Quaders illustriert.

Um optimal kurze Anschlüsse für die Kapazitätsdioden 4, S, 6 zu erlangen und bequem senkrecht zu den Leiterplatten abstimmen zu können, ist es sinnvoll, entlang der in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Linie 20 die Induktivitäten samt den Isolierstoffkörpern 12, 13, 14 und den Kernen 15, 16, 17 um 90° in eine Position parallel zu der Leiterplatte umzubiegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 kendem Abstimmteil und feststehendem Schleifer bePatentansprüche: schrieben. Ebenfalls Schwingkreise mit weniger als einer Windung sind aus den folgenden Veröffent-

1. Veränderbare Schwingkreisanordnungen mit lichungen bekanntgeworden: USA.-Patentschriften mehreren induktiv gekoppelten Kreisen für den 5 2 341345, 2442 615 und deutsche Offenlegungs-UHF-Bereich, insbesondere für transistorisierte schrift 1 904 531. Ein anderer Lösungsweg verwendet UHF-Fernsehtuner, die mit Kapazitätsdioden ab- kreisförmig ausgebildete Lecherleitungen gemäß der gestimmt werden, bei denen mindestens zwei der- deutschen Patentschrift 1111 682 mit beweglichen artige Schwingkreisanordnungen pro Gerät ver- Schleifkontakten.

wendet werden und die Induktivitäten mit jeweils io Im Zuge der Miniaturisierung und zur Vereinweniger als einer Windung ausgeführt sind, da- fachung des konstruktiven Aufbaus sowie zur Redudurch gekennzeichnet, daß die ganze zierung der Herstellungskosten hat man bereits der-Schwingkreisanordnung als eine Einheit frei artige Resonanzkreise für UHF mit gedruckten tragend aufgebaut ist und nur an ihren jeweiligen Schaltungen realisiert. Dabei entstanden ebene Quasi-Erdungspunkten mit einer Grundplatte elektrisch 15 topfkreise und Streifenleitertuner, wie aus der deut- und mechanisch verbunden ist. sehen Patentschrift 1 296 225 und aus der deutschen

2. Veränderbare Schwingkreisanordnungen für Auslegeschrift 1 271 222 zu entnehmen ist.

den UHF-Bereich gemäß dem Anspruch 1, da- Wie aus der deutschen Auslegeschrift 1198 425,

durch gekennzeichnet, daß die den Isolierstoff- der deutschen Patentschrift 1 271 788, den deutschen körper mit Gewindekern umschlingenden und 20 Auslegeschriften 1271789, 1766 734 und 1766 682 haltenden Anordnungen an ihrem kalten Ende zu ersehen ist, sind transistorisierte Tunerschaltungen um 90° umgebogen werden, so daß die Kerne mit Kapazitätsdioden bekannt und haben sich heute senkrecht zur Leiterplatte sind und die heißen allgemein durchgesetzt.

Enden der Anordnungen gerade so weit von der Obwohl die nach der Thompsonschen Schwing-

Leitschicht der Leiterplatte entfernt sind, wie sie as kreisformel berechneten diskreten Induktivitäten für die optimale Einlötung der Kapazitätsdioden er- UHF-Schwingkreise in Tunerschaltungen eine bessere fordert. Feldverteilung und leichter zu realisierende Abschir-

3. Veränderbare Schwingkreisanordnungen mungen aufweisen als die Topfkreise, findet man in nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, der Praxis doch eine viel größere Verbreitung der daß die HF-Fußpunkte derartiger Anordnungen 30 Topfkreise. Diese Schwingkreisanordnungen, die als eines Gerätes mit der Masseverbindung der Schal- Leitungskreise, Streifenleiterkreise, Topfkreise oder tung, die als gedruckte Schaltung ausgeführt ist, Quasitopfkreise ausgebildet sein können, sind im auf kürzestem Weg, d. h. über einen kurzen Sitz, Grunde genommen koaxiale Schwingkreise mit der nach dem Stecken durch Bohrungen im Träger- diesen Anordnungen eigenen, mehr oder weniger material mit dem Leitermaterial verlötet werden 35 komplizierten räumlichen Feldverteilung. Topfkreise und zur induktiven Kopplung der einzelnen besitzen zwar von der Theorie her eine homogene Schwingkreise eines Gerätes in einem gewünsch- Feldverteilung. Diese wird durch notwendige Austen Spannungsteilerverhältnis zwischen dem »kai- kupplungen und Einspeisungsschleifen gestört. Beim teren« Ende des Gebildes und der Masseverbin- Abgleich muß in vielen Fällen der Innenleiter verdung Querstege vorgesehen sind. 40 bogen werden, was in partiellen Wellenwiderstandsänderungen resultiert. Das bedeutet aber eine zusätzliche Störung der Feldverteilung. Koaxiale Schwing-

kreise sind insbesondere im oberen UHF-Bereich

diskreten Anordnungen überlegen. Jedoch macht es 45 Schwierigkeiten, koaxiale Schwingkreise gemäß den

Die Erfindung betrifft veränderbare Schwingkreis- üblichen Forderungen, z. B. Störstrahlsicherheit, einanordnungen mit mehreren gekoppelten Kreisen für wandfrei abzuschirmen, da wegen der notwendigen den UHF-Bereich, insbesondere für transistorisierte räumlichen Feldverteilung auch umgebende Gehäuse-UHF-Fernsehtuner, die mit Kapazitätsdioden abge- teile HF-Energie führen.

stimmt werden, bei denen mindestens zwei derartige 50 Es zeichnet sich daher aus Gründen der Stör-Schwingkreisanordnungen pro Gerät verwendet wer- Strahlungssicherheit und Einfachheit des Abgleiche den und die Induktivitäten mit jeweils weniger als wieder ein Trend zur Verwendung diskreter Schaleiner Windung ausgeführt sind. tungen unter Verwendung von Luftspulen oder Kern-Schwingkreisanordnungen für den UHF-Bereich spulen mit mehreren Windungen insbesondere im werden entweder in diskreter Bauweise oder als 55 Zuge der Teil- und Vollintegration ab. Diese be-Topfkreise aufgebaut. Beispiele hierfür sind die deut- sitzen aber die entscheidenden Nachteile, daß unerschen Patentschriften 1277 392 und 1111682 bzw. wünschte Streukapazitäten auftreten, die Bereichsdeutsche Auslegeschrift 1 253 778 und deutsche Pa- einengungen bedeuten, und größere Toleranzen der tentschrift 1 271 788. Während Topfkreise die Ferti- Spulen einen Abgleich zumindest erschweren köngungs- und insbesondere Abgleichkosten ziemlich be- 60 nen. Insbesondere die Ausbildung von gedruckten lasten, weil derartige Bauteile nur mit größeren ToIe- Spulen führt zu verteilten Kapazitäten, die im UHF-ranzen hergestellt werden können und entsprechend Bereich LC-Serienkreise ergeben, deren Resonanzzeitraubendes Abgleichen durch Änderung z. B. des frequenzen im Empfangsbereich liegen können und Wellenwiderstandes erfordern, sind auch andere dann sogenannte »Saugstellen« hervorrufen.
Wege beschriften worden, wie die deutsche Patent- 65 Der Erfindung gingen die vorstehend genannten schrift 1 277 392 ausweist. Hier ist eine induktive Überlegungen voraus, und damit entstand die Auf-Abstimmvorrichtung mit kreisförmig ausgebildeten, gäbe, induktive Schwingkreisgebilde zu entwickeln, sich über einen Bogen von weniger als 360° erstrek- die für die Herstellung aus leitendem Material ein-