DE2402724A1 - Anordnung mit in einen nf-eisenkern eingesetztem hf-eisenkern einer hochfrequenzspule, deren induktivitaet durch vormagnetisierung beeinflusst wird - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W- ElTLR · DR. RKK. NAT. K. HOFFMANN D-8000 MÖNCHEN 81 ■ ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Videoton, Radio-es Televiziogyär, Szekesfehervär / Ungarn

Anordnung mit in einen NF-Eisenkern eingesetztem HF-Eisenkern einer Hochfrequenzspule, deren Induktivität durch Vormagnetisierung beeinflußt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit in einen NF-Eisenkern eingesetztem HF-Eisenkern einer Hochfrequenzspule, deren Induktivität durch Vormagnetisierung beeinflußt wird, insbesondere für gewobbelte Oszillatoren, bei welcher der magnetische NF-Kreis des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns durch einen Luftspalt unterbrochen ist. Die erfindungsgemäße Anordnung kann in erster Linie als frequenzbestimmendes Element für Wobbelsender mit Halbleitern großen Frequenzhubs angewendet werden. Sie kann auch in HochfrequenzStromkreisen, wo eine Reaktanz mit variabler Induktivität erforderlich ist, erfolgreich zur Anwendung kommen.

Bei den üblichen Anordnungen von mit Vormagnetisierung abgestimmten HF-Spulen bildet ein Solenoid die HF-Spule , dessen

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zylindrischer Ferritkern in dem Luftspalt des das Vormagnetisierungsfeld bildenden magnetischen Kreises angeordnet ist. Der größte Nachteil einer derartigen Solenoid-Anordnung besteht darin, daß die aus dem Solenoid austretenden und sich durch die Luft schließenden HF-Kraftlinien teilweise in denerregenden-.odervormagnetisierenden NF-Eisenkern eindringen. Der vormagnetisierende NF-Eisenkern ist in der Regel aus einem Material hoher Permeabilität und niedriger Grenzfrequenz, wodurch die erwähnte Kraftlinienkopplung die Verluste der HF-Spule vergrößert, den Gütefaktor derselben jedoch verringert.

Einen weiteren Nachteil bringt die Tatsache mit sich, daß, falls die Energie aus der Solenoidspule durch eine magnetische Kopplungsspule ausgekoppelt wird, das Magnetfeld der Kopplungsspule gleicherweise mit dem äußeren und inneren Magnetfeld des Solenoids gekoppelt ist. Im Hinblick darauf, daß die Richtungen der erwähnten beiden Felder einander entgegengesetzt verlaufen, heben diese einander in der Wirkung auf, wobei auch der Kopplungswirkungsgrad wesentlich vermindert wird.

Eine der nachteiligsten Folgen der Herabsetzung des Gütefaktors besteht darin, daß der Oberwellengehalt eines die HF-Spule enthaltenden Oszillators groß ist, und daß im Falle extremer Frequenzumstimmungsverhältnisse (z.B. ein Umstimmungsverhältnis von 2:1) eine 30 dB überschreitende harmonische Dämpfung nicht erreicht werden kann. Eine bessere harmonische Dämpfung kann übrigens auch mit Oszillatoren mit Varaktordioden nicht realisiert werden.

Dem niedrigen Oberwellengehalt wird besonders bei der Regelung des Ausgangspegels von Wobbeisendern, sowie beim Vermeiden von Fehlmessungen eine große Bedeutung zugemessen. Auf diesem Gebiete wurde daher als Ziel gesetzt, den Oberwellengehalt soweit wie möglich herabzusetzen.

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Die Kompliziertheit und Kosten von Lösungen, welche dieses Ziel auch nur annähernd zu erreichen vermögen, nehmen schon jetzt rapid zu.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine magnetisch abstimmbare HF-Spule mit variabler Induktivität zu schaffen, deren HF-Kraftlinien wesentlich geringer mit dem erregenden Eisenkern gekoppelt sind, als es bei bekannten Lösungen der Fall ist. Dabei soll der HF-Eisenkern der HF-Spule ein geschlossenes Kraftlinienfeld aufweisen. Die Anwendung der HF-Spule bei gewobbelten Oszillatoren soll deren Oberwellengehalt verringern und auch in den harmonischen Filterstromkreisen des Oszillators die Verwendung einer HF-Spule ähnlicher Gestaltung ermöglichen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der HF-Eisenkern der HF-Spule eine geschlossene Ausführung aufweist, in der die magnetischen HF-Kraftlinien ohne Unterbrechung zueinander parallel verlaufen, und der HF-Eisenkern derart in dem Luftspalt des vormagnetisierendnNF-Eisenkerns angeordnet ist, daß die Ebene, in der die HF-Kraftlinien verlaufen, eine zu den in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns entstandenen magnetischen Kraftlinien parallele Lage einnimmt.Der geschlossene HF-Eisenkern ist zweckmäßig als ring- oder toroidförmiger Ferritkern aufgebaut.

Wird die derart ausgestaltete HF-Spule in den frequenzbestimmenden Stromkreis·eines HF-Oszillators bekannter Schaltung geschaltet, so erhöht sich infolge des größeren Gütefaktors der Spule die Schwingungsamplitude und die Größe des erreichbaren Frequenzumstimmungsverhältnisses, dagegen nimmt der Oberwellengehalt ab.

Um den Oberwellengehalt weiter vermindern zu können, können in dem Luftspalt des NF-Eisenkerns mehrere HF-Spulen auf einander

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ähnlichen HF-Eisenkernen angeordnet sein, von denen die eine in den frequenzbestimmenden Stromkreis des Oszillators, die übrigen in das harmonische Filter, das mit dem Ausgang des Oszillators fest gekoppelt ist, geschaltet werden können. Zwecks gegenseitiger Entkopplung der Spulen wird die Ebene des geschlossenen, die Oszillatorspule enthaltenden Eisenkerns zweckmäßig senkrecht auf der Ebene der anderen Eisenkerne angeordnet. Aus der Oszillatorspule kann die Energie von der auf denselben Eisenkern gewickelten Auskopplungsspule abgenommen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung zweier koppelnder Eisenkerne,

Fig. 2 eine Vorder- und Seitenansicht eines mit mehreren HF-Eisenkernen gekoppelten vormagnetisierenden NF-Eisenkerns , und

Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines Oszillators mit der erfindungsgemäßen Anordnung.

In Fig. 1 ist schematisch ein NF-Eisenkern 3 eines Vormagnetisierungskreises dargestellt, der aus Eisen mit niedrigerer Grenzfrequenz, vorzugsweise aus einem Ferritkern viereckigen Querschnitt: aufgebaut ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 1 die den NF-Eisenkern 3 vormagnetisierende Spule nicht dargestellt. Der NF-magnetische Kreis ist durch einen Luftspalt unterbrochen, in dem unter der Wirkung der Erregung ein zu dem Querschnitt des NF-Eisenkerns 3 senkrechtes, annähernd homogenes erregendes Magnetfeld entsteht.

Auf einen ringförmigen HF-Eisenkern 1 wird eine HF-Spule 4

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gewickelt, wobei der HF-Eisenkern 1 derart in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns 3 angeordnet ist, daß seine Drehachse senkrecht auf den NF-magnetischen Kraftlinien steht. Die Luftspaltbreite des NF-Eisenkerns 3 wurde so gewählt, daß sich dieser locker dem Außendurchmesser des eingesetzten ringförmigen HF-Eisenkerns 1 anpaßt.

Wird die HF-Spule 4 mit Spannung hoher Frequenz erregt, so entstehen in dem HF-Eisenkern 1 zum umfang des Ringes parallele, geschlossene, kreisförmige magnetische Kraftlinien 2. Auf dem HF-Eisenkern 1 ist auch eine Auskopplungsspule 5 vorhanden, deren Wicklungszahl und Abmessungen der Belastungsimpedanz entsprechend gewählt werden.

Wird das vormagnetisierende NF-Magnetfeld des NF-Eisenkerns 3 verändert, so ändert sich die Vormagnetisierung des HF-Eisenkerns 1 und damit auch die reversible Permeabilität. Die Änderung der reversiblen Permeabilität übt einen direkten Einfluß auf die Induktivität der HF-Spule 4 aus. Daraus geht klar hervor, daß durch die Vormagnetisierung des NF-Eisenkerns 3 die Induktivität der HF-Spule 4 beeinflußt wird, jedoch bleiben dabei die Kraftlinien der HF-Spule 4 und des NF-Eisenkerns 3 ungekoppelt.

In Fig. 2 sind in dem Luftspalt des NF-Eisenkerns 3 mehrere, auf ringförmige Eisenkerne gewickelte Spulen vorgesehen. Die Spulen weisen wegen des geschlossenen Kraftlinienbildes ein geringes Streufeld auf. Die Kopplung zwischen den Spulen kann weiter vermindert werden, falls die Ebenen der ringförmigen Eisenkerne um 90° gegeneinander verschwenkt werden. Dementsprechend ist der HF-Eisenkern 1 der HF-Spule 4 senkrecht auf HF-Eisenkernen 6 von HF-Spulen 7 angebracht.

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In Fig. 3 ist eine bekannte Oszillatorschaltung schematisch dargestellt, bei der die Induktivität des frequenzbestimmenden Schwingkreises von der durch Vormagnetisierung abstimmbaren HF-Spule 4 gebildet.wird. Demzufolge kann der Stromkreis als Hochfrequenzwobbelsender verwendet werden.

Der Oberwellengehalt des Wobbeisenders kann weiter herabgesetzt werden, falls in den Ausgangsstromkreis ein Tiefpaßfilter mit entsprechender Grenzfrequenz geschaltet wird. Im Hinblick darauf, daß die Größe des Frequenzumstimmungsverhältnisses des Wobbeisenders 2:1 oder mehr beträgt, liegt der zweite zu unterdrückende Oberwellengehalt der niedrigsten Betriebsfrequenz innerhalb eines möglichen Betriebsbandes. Es kann eine wirksame Oberwellenunterdrückung erreicht werden, wenn die Induktivitäten des Tiefpaßfilters von den erfindungsgemäßen HF-Spulen gebildet werden und die HF-Spulen in ein mit der Oszillatorspule identisches NF-Magnetfeld eingesetzt werden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die HF-Spulen 7 des Tiefpaßfilters auf den ringförmigen HF-Eisenkern 6 gewickelt und entsprechend der Darstellung in Fig. 2 in den Luftspalt des NF-Eisenkerns 3 eingesetzt. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters wird bei der niedrigsten Frequenz des Wobbeisenders innerhalb des Bandes des Wobbel-Oszillators liegen, wenn die Oszillatorfrequenz durch die Vormagnetisierung des Eisenkerns 3 erhöht wird, wird auch die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters höher werden.

So kann beispielsweise mit einer nach Fig. 3 aufgebauten Schaltung bei einerFrequenzumstimmung von 40-110 MHz eine 4OdB überschreitende Oberwellenunterdrückung erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann nicht nur in gewobbelten Oszillatoren, sondern in sämtlichen Stromkreisen vorteilhaft

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angewendet werden, wo HF-Spulen guter Qualiiät , deren Induktivität durch Vormagnetisierung abstimmbar ist, benötigt werden.

Kurz umrissen befaßt sich die Erfindung mit einer Anordnung mit in einen NF-Eisenkern eingesetztem HF-Eisenkern einer HF-Spule, deren Induktivität durch Vormagnetisierung beeinflußt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhaft als frequenzbestimmendes Element für Wobbeisender mit großem Frequenzhub angewendet werden.

Erfindungsgemäß weist der HF-Eisenkern der HF-Spule eine geschlossene Ausführung auf, in der die HF-Kraftlinien ohne Unterbrechung zueinander annähernd parallel verlaufen und der HF-Eisenkern derart in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns angeordnet ist, daß die Ebene, in der die HF-Kraftlinien verlaufen, eine zu den in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns entstandenen magnetischen Kraftlinien parallele Lage einnimmt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung, verglichen mit den bekannten Lösungen, besteht darin, daß eine HF-Spule mit größerem Gütefaktor erreicht werden kann. Weiter ist die Entkopplung der HF-Spule mit einem wesentlich verbesserten Wirkungsgrad gelöst. In einem erregenden magnetischen Kreis können mehrere HF-Spulen angebracht werden, wodurch die Möglichkeit zum Aufbau von zahlreichen vorteilhaften Stromkreisen mit der abgestimmten induktiven Spule gegeben ist.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Anordnung mit in einen NF-Eisenkern eingesetztem HF-Isenkern einer Hochfrequenzspule, deren Induktivität durch Vormagnetisierung beeinflußt wird, insbesondere für gewobbelte Oszillatoren, bei welcher der magnetische NF-Kreis des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns durch einen Luftspalt unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Eisenkern (1) der HF-Spule (4) eine geschlossene Ausführung aufweist, in der die magnetischen HF-Kraftlinien (2) ohne Unterbrechung zueinander parallel verlaufen, und der HF-Eisenkern (1) derart in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns (3) angeordnet ist, daß die Ebene, in der die HF-Kraftlinien (2) verlaufen, eine zu den in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns (3) entstandenen magnetischen Kraftlinien parallele Lage einnimmt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Eisenkern ringförmig ausgestaltet ist, daß die Luftspaltbreite des NF-Eisenkerns (3) dem Außendurchmesser des Ringes angepaßt ist, und daß die zur Drehachse des Ringes senkrechte Ebene parallel zu den NF-Kraftlinien im Luftspalt verläuft.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k en η zeichnet, daß die HF-Spule (4) in den frequenzbestimmenden Stromkreis eines gewobbelten Oszillators geschaltet ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Luftspalt des vormagnetisierenden NF-Eisenkerns (3) mehrere HF-Spulen (4,7) auf einander ähnlichen HF-Eisenkernen (1,6) vorgesehen sind, von denen die eine HF-Spule (4) in

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   den frequenzbestimmenden Stromkreis des Oszillators und die übrigen HF-Spulen (7) in den Filterkreis für die Oberwellenunterdrückung des Oszillators geschaltet sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

   ζ e i ch η e t , daß die HF-Eisenkerne (1,6) sämtlicher HF-Spulen (4,7) Ringform haben und die Drehachse des HF-Eisenkerns (1) der in den Oszillator geschalteten HF-Spule (4)
   auf den Drehachsen der übrigen ringförmigen HF-Eisenkerne (7) senkrecht steht.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem geschlossenen HF-Eisenkern (1) eine zweite Auskopplungsspule (5) vorgesehen ist.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Eisenkerne (1,6) Toroidform haben.

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