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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Weiche nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Solche Weichen sind schon vielfach bekannt, haben jedoch den Nachteil, daß insbesondere
bei hohen Versorgungsstromstärken, zum Beispiel für eine größere Zahl in Reihe geschalteter
Verstärker, eine als Sperrinduktivität geschaltete Spule aus dickem Draht gewickelt
werden muß, um den ohmschen Widerstand und damit den Spannungsabfall und die Erwärmung
gering zu halten. Eine solche Spule hat jedoch eine große Wicklungskapazität und
eine große Kapazität zur Masse, wodurch der Hochfrequenzstrom besonders im oberen
Frequenzbereich stark zur Masse abgeleitet wird. Um diesen Effekt zu vermeiden,
ist es weiterhin bekannt, Spulen mit einem Hochfrequenz-Eisenkern zu verwenden,
bei denen schon mit relativ wenigen Windungen die erforderliche Induktivität erreicht
wird. Der Ferritkern solcher Drosseln wird jedoch bei hohen Stromstärken so weit
in die Sättigung gefahren, daß eine Permeabilitätssteuerung und damit - bei Wechselstromfernspeisung
- eine Brtummodulation auf der Hochfrequenz hervorgerufen wird. Eine Gleichstromfernspeisung,
wie sie bei kleinen Antennenverstärkern verwendet wird, ist bei so hohen Strömen
nicht möglich, da sie an den Kontakten zur Korrosion und damit zu Spannungsabfällen
führen würde. Bei solchen Sperrinduktivitäten ist somit die maximale Stromstärke
durch den zulässigen Brummodulationsabstand begrenzt. Eine Herabsetzung dieser Brummodulation
durch Verringerung der Magnetisierung der Induktivität ist prinzipiell durch Gegenmagnetisierung
des Ferritkerns, zum Beispiel durch eine bifilar gewickelte Spule, möglich. Diese
Methode ist jedoch für die dle
die vorliegende Aufgabe ungeeignet,
da die Gegenmagnetisierung nicht nur für den Versorgungsstrom, sondern auch für
die Hochfrequenz wirksam ist, was die Wirkung des Ferritkerns völlig aufhebt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß für die Frequenz
des Versorgungsstroms beide Teilbereiche der Spule wirksam sind, wodurch sich bei
der gegensinnigen Schaltung ihre magnetische Wirkung aufhebt. Der Ferritkern kommt
nicht in die Sättigung, und eine Brummodulation tritt nicht auf. Für die Hochfrequenz
dagegen hat der Bereich des Magnetkerns mit niedrigem spezifischen Widerstand so
hohe Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverluste, daß ein darauf gewickelter Spulenteilbereich
ohne Wirkung bleibt und nur der Spulenbereich auf dem Teil des Magnetkerns mit hohem
spezifischen Widerstand seine Wirkung als Sperrinduktivität entfaltet. Sind in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung beide Spulenbereiche auf Magnetkernteile mit hohem spezifischen
Widerstand gewickelt, die jedoch voneinander durch Teile mit niedrigem spezifischen
Widerstand getrennt sind, so hebt sich ebenfalls die magnetische Wirkung des Versorgungsstroms
durch den gegensinnigen Wicklungssinn auf, während für die Hochfrequenz die Summe
beider Einzelinduktivitäten wirksam wird, da die Magnetkernbereiche mit niedrigem
spezifischen Widerstand von der Hochfrequenz nicht magnetisisert werden können.
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Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen
Weiche möglich.
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Zeichnung
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele - der
Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Hochfrequenzweiche gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geschlossenen Rechteckkern
für die Sperrinduktivität mit einem Magnetkernbereich mit hohem und einem mit niedrigem
spezifischen Widerstand und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
mit einem entsprechenden Kern, der jedoch paarweise gegenüberstehend zwei Teilbereiche
mit hohem und zwei mit niedrigem spezifischen Widerstand aufweist.
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Beschreibung der Erfindung Die in Fig. 1 dargestellte Hochfrequenzweiche
besteht aus einem Hochfrequenzzweig, in den ein Kondensator 10 geschaltet ist, und
einem Versorgungsstromzweig, in den eine Induktivität 11 geschaltet ist. Eine Eingangsklemme
12, über die ein Hochfrequenzstrom Hf eingespeist bzw. entnommen wird, ist über
den Kondensator 10 mit einer Ausgangsklemme 13 Verbunden, an die ein Hochfrequenzkabel
anschließbar ist. Der Versorgungsstromzweig weist eine Eingangsklemme 14 auf, die
über die Induktivität 11 ebenfalls mit der Ausgangsklemme 13 verbunden ist. Ein
Abblockkondensator 15 verbindet ein Wicklungsende der Induktivität 11 mit Masse.
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Die
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten
Hochfrequenzweiche, die den Stand der Technik darstellt, besteht darin, daß einem
gemeinsamen Hochfrequenzkabel über die Klemme 13 vom Hochfrequenz zweig aus ein
Hochfrequenzstrom Hf und vom Versorgungsstromzweig ein Versorgungsstrom 1v zugeführt
wird. Der niederfrequente Versorgungsstrom gelangt über die Induktivität 11 nahezu
ungehindert zur Klemme 13, dagegen bildet der Kondensator 10 für ihn eine Sperre
zur Klemme 12 und damit zum Hochfrequenzbereich. Der Hochfrequenzstrom Hf gelangt
über den Kondensator 10 nahezu ungehindert zur Klemme 13, dagegen bildet für ihn
die Induktivität 11 eine Sperre zum niederfrequenten Versorgungsspannungsteil, der
an die Klemme 14 angeschlossen ist.
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Der Abblockkondensator 15 schließt die geringfügigen Hochfrequenzströme
kurz, die über die Induktivität 11 fließen, damit sie nicht in den Versorgungsspannungsteil
gelangen können.
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Die beschriebene Weiche ist sowohl zur Einspeisung des Hochfrequenz-
und Versorgungsstroms in ein Hochfrequenzkabel geeignet wie auch gleichermaßen zur
Entnahme der genannten Ströme aus diesem Hochfrequenzkabel.
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Die Dimensionierung der beschriebenen Bauteile hängt von der zu übertragenden
Hochfrequenz ab. Bei einer Hochfrequenz von 10 MHz und einer Versorgungsspannung
von 50 Hz beträgt der Wert des Kondensators 10 ungefähr 1 Nanofarad, der Betrag
der Induktivität 11 ungefähr 3 Mikrohenry und der Betrag des Kondensators 15 ungefähr
47 Nanofarad.
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Das
Das in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt prinzipiell den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 dargestellte
Anordnung, jedoch ist zusätzlich eine spezielle Ausbildung der Induktivität 11 dargestellt.
Bei einem rechteckförmigen, geschlossenen Eisenkern besteht ein Schenkel 110 aus
magnetischem Material mit hohem spezifischen Widerstand, vorzugsweise Ferrit, und
der restliche, U-förmige Teil des Eisenkerns 111 besteht aus magnetischem Material
mit niedrigem spezifischen Widerstand, vorzugsweise Trafoblech. Die Wicklung auf
dem Magnetkern 110, 111 besteht aus zwei Teilbereichen 112, 113, wobei der eine
Wicklungsteil 112 auf dem Ferrit-Schenkel 110 und der zweite Wicklungsteil 113 auf
dem gegenüberliegenden Schenkel aus Trafoblech aufgebracht ist. Die beiden Wicklungsbereiche
112, 113 sind gegensinnig gewickelt. Das Wicklungsende des ersten Wicklungsbereichs
112 ist über einen zweiten Abblockkondensator 16 an Masse angeschlossen.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Anordnung besteht darin,
daß für die niedrige Frequenz des Versorgungsstroms beide Wicklungsbereiche 112,
113 wirksam sind, wodurch sich durch den entgegengesetzten Wicklungssinn ihre magnetische
Wirkung aufhebt.
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Der Ferritkern kommt nicht in die Sättigung, und eine Brumm-' modulation
kann nicht auftreten. Es können dadurch sehr hohe Versorgungsströme über die Induktivität
11 geleitet werden und demzufolge viele Verstärkerstationen im Hochfrequenzkabel
gespeist werden. Für die Hochfrequenz dagegen hat der Kernbereich 111 aus Trafoblech
so hohe Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverluste, daß der Wicklungsteil 113 ohne
Wirkung bleibt. Als Sperrinduktivität für die Hoch frequenz wird daher nur der auf
den
den Ferrit-Teil 110 des Kerns aufgebrachteßWicklungsbereich
112 wirksam. Eine Sperrung der Hochfrequenz wird dadurch erreicht.
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Der zusätzliche Abblockkondensator 16 dient dem gleichen Zweck wie
der erste Abblockkondensator 15. Einer dieser beiden Kondensatoren 15, 16 kann in
einer einfacheren Version der Anordnung auch entfallen.
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Statt derdargestelltenAufteilung des Eisenkerns in einen Bereich mit
hohem und einen mit niedrigem spezifischen Widerstand sind noch prinzipiell gleichwertige,
andere Aufteilungen möglich. So kann zum Beispiel der Ferrit-Bereich 110 auch einen
größeren Anteil am Gesamtkern darstellen im Vergleich zum Teil aus Trafoblech. Ebenso
müssen die beiden Wicklungsbereiche 112, 113 nicht gegenüberliegen, sie können auch
nebeneinander angeordnet sein.
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Wichtig dagegen ist, daß ein Wicklungsbereich auf einem Kernteil mit
hohem und der andere Wicklungsbereich auf einem Kernteil mit niedrigem spezifischen
Widerstand aufgebracht ist. Auch die Form des Gesamtkerns ist nicht auf eine rechteckige
Form beschränkt.
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Es sind auch andere Kernformen (zum Beispiel rund) in geschlossener
Ausführung und gegebenenfalls auch in offener Ausführung möglich.
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Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeigt wiederum
prinzipiell den gleichen Aufbau. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel besteht
nunmehr der rechteckförmige Kern aus zwei Teilbereichen 111 aus Trafoblech und zwei
Ferrit-Teilbereichen 110, die einander jeweils paarweise gegenüberstehen.
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Die beiden Wicklungsbereiche 112, 113 sind gegensinnig gewickelt auf
den beiden Ferrit-Kernteilen 110 aufgebracht.
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Die
Die Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiels ist bezüglich des niederfrequenten Versorgungsstroms
gleich. Die magnetische Wirkung der beiden Wicklungsbereiche 112, 113 hebt sich
auf, und der Ferrit kommt nicht in die Sättigung. Infolge der hohen Wirbelstrom-
und UmmagNetisierungsverluste in den Bereichen 111 aus Trafoblech sind die beiden
Ferrit-Bereiche 110 hochfrequenzmäßig entkoppelt, und somit wird für die Hochfrequenz
die Summe beider Einzelinduktivitäten der beiden Wicklungsbereiche 112, 113 wirksam.
Durch diese Erhöhung der wirksamen Induktivität für die Hochfrequenz tritt eine
noch höhere Sperrwirkung auf bzw. kann zur Erhöhung des Versorgungsstroms die Windungszahl
reduziert werden.
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Patentansprüche