DE2548059A1 - Elektrischer lc-schwingkreis - Google Patents

Elektrischer lc-schwingkreis

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DE2548059A1 DE19752548059 DE2548059A DE2548059A1 DE 2548059 A1 DE2548059 A1 DE 2548059A1 DE 19752548059 DE19752548059 DE 19752548059 DE 2548059 A DE2548059 A DE 2548059A DE 2548059 A1 DE2548059 A1 DE 2548059A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München YPA 75 ρ J 1 8 1 BRD
Elektrischer LO-Schwingkreis
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen LC-Schwingkreis mit engen Toleranzgrenzen für die Resonanzfrequenz, insbesondere zur Verwendung in Kanalfiltern der Trägerfrequenztechnik, welcher eine Spule und zumindest einen Kondensstor enthält.
Derartige Schwingkreise werden üblicherweise durch Abgleichkerne auf die gewünschte Resonanzfrequenz eingestellt. Zum Abgleich in der erforderlichen Genauigkeit müssen derartige Abgleichkerne auf wenige Winkelgrade genau eingestellt werden. Besonders für den Einsatz in Kanalfiltern der Trägerfrequenztechnik werden an die Genauigkeit der LC-Schwingkreise hohe Anforderungen gestellt.
Der Durchlaßbereich solcher Filter liegt zwischen 10 und 100 kHz, die Bandbreite beträgt +2 kHz, der Abstand zum Nachbarkanal 300 Hz. Aus diesen Forderungen ergeben sich verhältnismäßig große Induktivitäts- und Kapazitätswerte (1 - 100 mH bzw. 0,5-5 nF) mit hohen Anforderungen an die Schv/ingkreisgüte bzw. an Toleranzen und Konstanz der Bauelemente. Das technische Hauptproblem bei der Herstellung derartiger Filter ist die Durchführung des Frequenzabgleichs, der eine Genauigkeit in der Größenordnung von 1 $0 besitzen muß. Nach dem Stand der Technik wird dieser Abgleich durch Veränderung des Induktivitätswertes der Schwingkreisspule durchgeführt. Hierzu wird ein Luftspalt im magnetischen Spulenkern durch Einführen eines Abgleichkerns verändert. Eine derartige Anordnung erfordert zur Erreichung der notwendigen Genauigkeit und Konstanz einen hohen mechanischen Aufwand. Der Abgleichsvorgang ist zeitraubend und schwer automatisierbar. Außerdem wird beim Stand der Technik durch den Abgleich der Induktivität auch
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Mhs 12 Bre 16.10.1975
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der Temperaturkoeffizient des Schwingkreises beeinflußt. Dies ist nicht der Pail, wenn ein Abgleich durch Veränderung der Kapazität erfolgen kann. Der Einsatz von Drehkondensatoren zu diesem Zweck ist allerdings für die meisten Fälle viel zu aufwendig, insbesondere wenn große Kapazitätswerte erforderlich sind.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, einen automatisch abgleichbaren LC-Schwingkreis anzugeben, welcher bei hoher Güte eine hohe Genauigkeit und Konstanz der Resonanzfrequenz zeigt.
Diese Aufgabe v/ird bei einem LC-Schwingkreis der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß er eine Spule ohne Ab- ■ . gleichelemente und einen durch Abtragen von Teilen von Belagsflächen abgeglichenen Kondensator enthält und daß der Kondensator als ein im wesentlichen ebener regenerierfähiger Schichtkondensator mit einer relativ kleinen Anzahl übereinanderliegender Belagsflächen und Dielektrikurasschichten ausgebildet ist.
Ein derartiger LC-Schwingkreis hat den Vorteil, daß er keine verstellbaren Abgleichelemente enthält und trotzdem einen Abgleich mit der erforderlichen Genauigkeit ermöglicht. Ein hierfür vorteilhafter Kondensatoraufbau ist aus der DT-OS 22.47.260 bekannt. Da die einzelnen Schichten bei diesem Kondensstoraufbau ohne besonderen Druck aufeinanderliegen, können die beim Zerstören der abzutragenden Belagsteile auftretenden Dämpfe oder Gase entweichen, ohne daß im Kondensator Gasblasen zurückbleiben, welche durch Druckunterschiede Instabilitäten hervorrufen würden.
Ein einfach abgleichbarer Aufbau ist gegeben, wenn der abgeglichene Kondensator zumindest eine erste Deckfolie aus Polyäthylenterephthalat enthält, wenn unter dieser zumindest eine
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Belagsfläche liegt, von der zum Abgleich Teile entfernt wurden, und wenn der Kondensator räumlich so angeordnet ist, daß die erste Deckfolie von einem Laserstrahl erreicht und durchdrungen werden kann. Eine Deckfolie aus Polyäthylenterephthalat ist für das Laserlicht z.B. eines YAG-Riesenimpulslasers durchlässig, so daß dieser zum Abtragen des Belages eingesetzt werden kann. Dabei wird die Deckfolie nicht zerstört, die gute Qualität des Kondensstors bleibt erhalten. Vorteilhaft wird für die Spule ein nicht beschliffener Ferritkern aus Perminvarferrit oder anderen hochwertigen Ferritmaterialien verwendet, da ein Abgleich der Spule durch ein Beschleifen des Ferritkerns nicht erforderlich ist. Dieses würde nämlich die vorteilhaften Eigenschaften der genannten' Materialien vernichten.
Als Material für die Dielektrika der Kondensstoran eignet sich besonders ein Polystyrol mit hohem Λ-Methylstyrolanteil. Dieses Material ist besonders temperaturstabil, seine elektrischen Werte ändern sich in einem weiten Temperaturbereich nicht. Sein Temperaturkoeffizient entspricht dem des für die Kondensatoren bisher in der Regel verwendeten Polystyrols, s-o daß die bisher verwendeten Spulenkerne weiterverwendet werden können. Für die geforderte hohe Abgleichgenauigkeit ist es zweckmäßig, daß neben dem abgeglichenen Kondensator zumindest ein Festkondensator vorhanden ist, welcher dem abgeglichenen Kondensator elektrisch parallelgeschaltet ist. Dadurch kann der abzugleichende Kondensator eine geringere Kapazität und damit eine geringere Flächenkapazität (Kapazität pro Flächeneinheit) haben. Pro abgetragene Fläche wird damit die relative Kapazitätsänderung der Gesamtkapazität (G-esamtkapazität - Festkapazität + abgleichbare Kapazität) geringer und damit genauer. Der Festkondensator ist dabei vorteilhafterweise feuchtedicht eingebaut; ein etv/aiger Einfluß von Luftfeuchte kann dann nur noch einen Teil der Kapazität, nämlich den abgeglichenen Kondensator, erreichen.
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Der ursprüngliche Kapazitätswert des abgeglichenen Kondensators braucht nicht größer zu sein als der größte vorgesehene Abgleichbereich.
Vorteilhaft wird für einen erfindungsgemäßen LC-Schwingkreis der Kern der Spule aus einem Ferrit hoher Güte hergestellt. Solche Materialien sind beispielsweise Mangan-Zink-Ferrite mit eingetempertem Perminvarcharakter. Diese weisen bei einem /U. von etwa 1000 extrem gute Verlusteigenschaften auf. Derartige Ferrite konnten bisher für LC-Schwingkreise der vorliegenden Art nicht eingesetzt werden, da auf Grund ihrer niedrigen Permeabilitätswerte keine ausreichende Abgleiehsmöglichkeit mehr geschaffen v/erden konnte. Man hätte nämlich für einen ausreichenden Abgleichbereich bereits einen so breiten Luftspalt benötigt, daß durch die dadurch bedingte Scherung die guten Verlusteigenschaften der Materialien nicht mehr zum Tragen gekommen wären. Deshalb war für die bisherige Abgleichtechnik eine Anfangspermeabilität von mindestens 2000 notwendig.
Da die Spule nicht mehr abgeglichen werden muß, ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung durch eine besonders einfach aufgebaute Spule gegeben, bei der die Spule mit Wicklungen in Form von aufgedruckten Leiterbahnen gebildet wird. Diese Wicklungen werden vorteilhaft durch Ätztechnik aus einer elektrisch leitenden Schicht gebildet. So können auf einfache Weise Spiralspulen hergestellt werden. In vielen Fällen genügt eine einlagige Spule, insbesondere für kleine Induktivitäten.
Erfindungsgemäße LC-Schwingkreise können vorteilhaft beispielsweise in einem Kanalfilter eingesetzt werden, welches so aufgebaut ist, daß die Kondensatoren räumlich vor den Spulen, einander überlappend, so angeordnet sind, daß durch einen Laserstrahl jeder abzugleichende Kondensator erreichbar ist. Durch diesen Aufbau ist eine sehr platzsparende Ausführung gegeben, die trotzdem einen Abgleich durch Abtragen der Kondensstorbeläge mittels eines Laserstrahls ermöglicht. Je nach Verschal-
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tung der Kondensatoren untereinander empfiehlt es sich, daß die abzugleichenden Kondensatoren in einer Reihe vor den Spulen nebeneinander angeordnet sind und daß die Oberflächen der Kondensatoren zur Richtung dieser Reihe geneigt sind oder daß zumindest ein Teil der Kondensatoren miteinander einstückig verbunden ist und daß eine Verschaltung der Kondensatoren über eine entsprechenden Anordnung von Belagsflächen erfolgt ist. Der erstere Fall ist besonders günstig für Kondensatoren, die nicht mit weiteren Kondensatoren verschaltet sind, der letztere Pail vereinfacht den Aufbau des Kanalfilters dadurch, daß die entsprechenden Kondensatoren bereits vor dem Einbau miteinander verschaltet sind.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen LC-Schwingkreises ist dadurch gegeben, daß der Temperaturgang der Resonanzfrequenz durch eine entsprechende.Auswahl des Kernmaterials und durch einen Vorabgleich der Spule eingestellt wird, daß der Schwingkreis unter Verwendung eines Schichtkondensators mit geringen Toleranzforderungen aufgebaut wird und daß die Resonanzfrequenz durch eine Verkleinerung der Kapazität eingestellt wird, indem ein fokussierter Laserstrahl mit einer zum Ausbrennen bzw. Abdampfen zumindest eines Belages ausreichenden Intensität auf den Schichtkondensator so gerichtet wird, daß er durch die für Laserlicht durchlässige Deckfolie hindurchstrahlt. Ein automatischer Abgleich läßt sich dadurch erreichen, daß der Abgleich des Schwingkreises durch eine Bev/egung des Laserstrahls gegenüber dem Belag erfolgt und diese Bewegung von einem Komputer gesteuert wird.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird der Einfallswinkel des Laserlichts auf die Deckfolie so gewählt ^ daß kein allzu hoher Teil des Laserlichts reflektiert wird, sondern vielmehr das Laserlicht praktisch vollständig bis zum abzutragenden Belag eindringt.
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Zum Abgleich eines Kanalfilters oder einer anderen aus mehreren LC-Schwingkreisen aufgebauten Schaltung ist es zweckmässig, nicht nur einen Funktionsabgleieh der Schwingkreise in der beschriebenen Art durchzuführen,,sondern auch die zur Verkuppelung der einzelnen Schwingkreise im Filter bzw. in der Gesamtschaltung dienenden Kondensatoren mit in den Abgleiehsvorgang einzubeziehen; dadurch ist eine größere Variationsmöglichkeit des Abgleichvorgangs gegeben.
Um eine elektrostatische Abschirmung der Filteranordnung zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Kondensatoren so angeordnet sind, daß jeweils der zum Laser hin gewandte Belag geerdet ist.
Es ist zweckmäßig, jede Kapazität in zwei oder mehr parallelgeschaltete Kondensatoren zu unterteilen, von denen einer zum groben Abgleich und einer zum Feinabgleich dient. Die Anordnung aller Kondensatoren auf einer Seite der Spulen ermöglicht den Abgleich durch nur einen Laserstrahl von einer Seite, die Anordnung der Kondensatoren auf beiden Seiten der Spulen ergibt dagegen eine bessere Abschirmung; sie ist auch platzsparender.
Eine zweckmäßige Aufteilung einer Kapazität ist gegeben, indem 70 $ der Kapazität durch einen Festkondensator gebildet werden, während die Restkapazität von 30 $ durch einen mittels Laser abgleichbaren Kondensator der beschriebenen Art gebildet wird. Derartige Kondensatoren stehen beispielsweise mit einer Flächenkapazität von 0,2 bis 2 nF/cm zur Verfügung. Mit einem einzigen Laserimpuls eines YAG—Lasers üblicher Bauart können Flächen von ca. 250 /um 0 abgetragen werden. Daraus ergibt sich bei einer Gesamtkapazität von 1 nF ein Abtrag von nur 1 $o pro Laserimpuls. Die erforderliche Genauigkeit ist also ohne besondere Schwierigkeiten zu realisieren.
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Die Erfindung wird nun anhand einer Figur näher erläutert; sie ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Figur zeigt die Anordnung der Spulen und Kondensatoren in einem erfindungsgemäßen Kanalfilter. Auf beiden Seiten der Spulen 1, welche kein Abgleichselement enthalten, sind abgleichbare Kondensatoren 2, 3 und 4 und nicht abgleichbare Kondensatoren 5 und 6 angeordnet. Die Kondensatoren 4 sind in einer Reihe vor den Spulen nebeneinander angeordnet, ihre Oberflächen sind zur Richtung dieser Reihe geneigt. Ein Laserstrahl wird in Richtung A auf diese Kondensatoren fokussiert, wodurch ein Abtragen zumindest eines Teiles des Belages jedes dieser Kondensatoren zum Zwecke des Abgleichs möglich ist.
Die Kondensatoren 2 und 3 sind jeweils in sich miteinander einstückig verbunden und durch eine entsprechende Gestaltung der Beläge miteinander verschaltet. Ein Laserstrahl in Richtung B wird auf diese Kondensatoren fokussiert; er kann einen ausreichenden !Deil dieser Kondensatoren abgleichen.
Feuchtegeschützte Festkondensatoren 5 und 6 sind ebenfalls platzsparend auf der Schaltung untergebracht und zu entsprechenden Kondensatoren 2, 3 bzw. 4 parallelgeschaltet.
Die Kondensatoren sind über die Anschlußdrähte 7 bzw. 8 mit einer gedruckten Schaltung auf der Unterseite der Montageplatte 9 verbunden und so mit den übrigen Bauelementen verschaltet und durch die Montageplatte mechanisch gehalten.
14 Patentansprüche,
1 Figur.
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Claims (13)

  1. — jt —
    Patent· a η sprüche ;
    Elektrischer LC-Schwingkreis mit engen Toleranzgrenzen für die Resonanzfrequenz, insbesondere zur Verwendung in Kanalfiltern der Trägerfrequenztechnik, welcher eine Spule und zumindest einen Kondensator enthält, dadurch ge kennzeichnet , daß er eine Spule ohne Abgleichelemente und einen durch Abtragen von Teilen von Belagsflächen abgeglichenen Kondensator enthält und daß der Kondensator als ein im wesentlichen ebener regenerierfähiger Schichtkondensator mit einer relativ kleinen Anzahl übereinanderliegender Belagsflächen und Dielektrikumsschichten ausgebildet ist.
  2. 2. IC-Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der abgeglichene Kondensator zumindest eine erste Deckfolie aus Polyäthylenterephthalat enthält, daß unter dieser zumindest eine Belagsfläche liegt, von der zum Abgleich Teile entfernt wurden, und daß der Kondensator räumlich so angeordnet ist, daß die erste Deckfolie von einem Laserstrahl erreicht und durchdrungen werden kann.
  3. 3. LC-Schwingkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Spule einen nicht beschliffenen Ferritkern aus Perminvarferrit oder anderen hochwertigen Ferritmaterialien enthält.
  4. 4. LC-Schwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensator oder die Kondensatoren Dielektrika aus einem Polystyrol mit hohem tf-Methylstyrolanteil enthalten.
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    709817/0920 QBiQlNAL INSPECTEÖ
  5. 5. LC-Schwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß er neben dem abgeglichenen Kondensator zumindest einen elektrisch parallelgeschalteten Festkondensator enthält.
  6. 6. LC-Schwingkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Pestkondensator feuchtedicht eingebaut ist.
  7. 7. IC-Schwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch, gekennzeichnet , daß der Kern der Spule aus einem Mangan-Zink-Ferrit hoher Güte mit eingetempertem Perminvarcharakter mit einer Anfangspermeabilität αχ. von nur etwa 1000 besteht.
  8. 8. LC-Schwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß er eine Spule mit Wicklungen in Form von aufgedruckten Leiterbahnen enthält .
  9. 9. LC-Schwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Spule mit Wicklungen enthält, die durch Ätztechnik aus einer elektrisch leitenden Schicht entstanden sind.
  10. 10. Aus mehreren LC-Schwingkreisen aufgebautes Kanalfilter, dadurch gekennzeichnet , daß die Kondensatoren räumlich vor den Spulen, einander überlappend, so angeordnet sind, daß durch einen Laserstrahl jeder abgeglichene Kondensator erreichbar ist.
  11. 11. Kanalfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die abgeglichenen Kondensatoren in einer Reihe vor den Spulen nebeneinander angeordnet sind und daß die Oberflächen der Kondensatoren zur Richtung dieser Reihe geneigt sind.
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  12. 12. Kanalfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein Teil der Kondensatoren miteinander einstückig verbunden ist und daß eine Verschaltung der Kondensatoren über eine entsprechende Anordnung von Belagsflächen erfolgt ist.
  13. 13. Verfahren zur Herstellung eines LC-Schwingkreises nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Temperaturgang der Resonanzfrequenz durch eine entsprechende Auswahl des Kernmateriais und durch einen Vorabgleich der Spule eingestellt wird, daß der Schwingkreis unter Verwendung eines Schichtkondensators mit geringen Toleranzforderungen aufgebaut v/ird und daß die Resonanzfrequenz durch eine Verkleinerung der Kapazität eingestellt wird, indem ein fokussierter Laserstrahl mit einer zum Ausbrennen bzw. Abdampfen zumindest eines Belags ausreichenden Intensität auf den Schichtkondensator so gerichtet wird, daß er durch die für Laserlicht durchlässige Deckfolie hindurchstrahlt.
    14-. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Abgleich des Schwingkreises durch eine Bewegung des Laserstrahls gegenüber dem Belag erfolgt und daß diese Bewegung von einem Komputer gesteuert wird.
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