DE2729106A1

DE2729106A1 - Gedruckte schaltung, insbesondere fuer den uhf-teil eines fernsehtuners

Info

Publication number: DE2729106A1
Application number: DE19772729106
Authority: DE
Inventors: Stanley Paul Knight; Thomas Edward Molinari
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FI66510B; IT1076772B; AT377657B; ES460185A1; FR2357129B1; US4048597A; GB1590531A; FR2357129A1; ATA454877A; FI66510C; CA1101141A; FI771939A; JPS5819174B2; DE2729106C3; AU513915B2; DE2729106C2; AU2633777A; JPS533002A

Description

Gedruckte Schaltung, insbesondere für den UHF-Teil eines

Die Erfindung bezieht sich auf Tuner von Fernsehempfängern und betrifft insbesondere Schaltungsstrukturen zur Bildung von UHF-Fernsehtunern .

Für VHF- und UHF-Tuner sind eine Vielzahl von Anordnungen bekannt. Ein solcher Tuner ist beispielsweise in der US-PS 3 8Ο6 844 dargestellt, bei welchem in verteilter Form ausgebildete Spulen und Kapazitäten für den UHF-Teil des Tuners dadurch gebildet werden, daß Teile aus einem Metallchassis ausgestanzt werden.

Die Ausbildung koplanarer verteilter Blindschaltelemente ist in der US-PS 27 755 beschrieben und in einem Aufsatz mit dem Titel "Computation of Coplanar-Type Strip-Line Characteristics

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by Relaxation Method and Its Application to Microwave Circuits" von T. Hatsuda in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Band MTT-23, Heft 10, vom Oktober 1975.

Sogenannte gedruckte Schaltungen, und insbesondere erdunsymmetrische gedruckte Schaltungskarten (also gedruckte Schaltungskarten, deren Leiter nur auf einer Seite angebracht sind) eignen sich besonders gut zur Anwendung in Tunern, da sie geringere Materialkosten bedingen, weniger Montagezeit benötigen und sich für die Herstellung besser eignen. Weiterhin lassen sich Tuner mit gedruckten Schaltungskarten leicht von Typ zu Typ ändern, indem man die photographische Maske verändert, welche das Leitungsmuster auf der gedruckten Karte definiert.

Gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung weist ein Tuner eine Schaltungskarte auf, die aus einem dielektrischen Material besteht, auf dessen einer Seite Leiter angebracht sind. Ein streifenförmiger Leiter geeigneter Länge zur Bildung einer induktiven Reaktanz im UHF-Band liegt in parallelem Abstand zu einem demgegenüber breiteren Leiter, der an ein festes Potential, wie etwa Masse, angeschlossen ist. Ein das dielektrische Material durchsetzender Schlitz zwischen dem streifenförmigen Leiter und dem Masseleiter erhält die Güte Q am oberen Ende des UHF-Bandes und sorgtjzusätzlich für eine relative thermische Stabilität.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein diskretes Bauelement, wie beispielsweise eine Kapazitätsabstimmdiode, in einem Schlitz montiert, der gegenüber dem der UHF-Induktivität zugeordneten Schlitz so angeordnet ist, daß er die Länge des streifenförmigen Leiters definiert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist auf der Schaltungskarte in der Nähe des streifenförmigen Leiters und des Schlitzes eine Zunge angebracht, die im Winkel zur Ebene der Schaltungskarte verläuft und der Abstimmung des Induktivitätswertes der UHF-Induktivität dient.

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Die Erfindung 1st nachfolgend anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer gedruckten Schaltungskarte eines Tuners entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 das elektrische Schaltbild entsprechend der gedruckten Schaltungskarte nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes der gedruckten Schaltung gemäß Fig. 1.

In den Zeichnungen sind in den verschiedenen Figuren für gleiche Elemente dieselben Bezugsziffern verwendet.

Wie insbesondere in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, weist ein Tuner eines Fernsehempfängers eine gedruckte Schaltungskarte 110 auf, bei der auf einer Seite (in Fig. 1 der nach oben zeigenden Seite) eines Plättchens aus dielektrischem Material Leiter montiert sind, so daß eine sogenannte unsymmetrische gedruckte Schaltungskarte entsteht. Ein relativ großflächiger Leiter 116 bildet eine Masseebene. Koplanar mit dieser Masseebene sind zahlreiche andere Leiter angeordnet, so daß in verteilter Form ausgebildete Induktivitäten und Kapazitäten entstehen. Bestimmte diskrete Schaltungselemente (nämlich die mit den Bezugsziffern 228, 254 usw. bezeichneten und durch gestrichelte Linien angedeuteten) sind auf der Seite der Schaltungskarte 110 angeordnet, welche derjenigen gegenüberliegt, auf welcher die Leiter, wie 116, angebracht sind und die nachfolgend als Komponentenseite bezeichnet wird. Bestimmte andere diskrete Bauelemente (beispielsweise 218) sind in Schlitzen (beispielsweise 126) montiert, welche sich durch die Schaltungskarte 110 erstrecken. Die diskreten Bauelemente sind mit AnschlußTeitern an Leiter auf der Leiterseite der Schaltungskarte 110 angelötet, welche die verschiedenen Teile des Tuners verbinden. In der Schaltungskarte 110 sind auch Löcher ausgebildet, mit Hilfe deren Anschluß-

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leiter der diskreten Bauelemente an die gedruckten Leiter angeschlossen werden können. In der Darstellung sind die Lötverbindungen oder Anschlüsse aus Gründen der Klarheit nicht gesondert dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß die dargestellte Anordnung sich zum Verlöten der Elemente mit der Schaltungskarte mit Hilfe einer Lötmittelwelle eignet.

Eine elektrische Schaltung ähnlich der in Fig. 2 dargestellten und entsprechend der gedruckten Schaltungskarte gemäß Fig. 1 ist in der gleichlaufenden US-Patentanmeldung Nr. 691 189 mit dem Titel "A UHF Tuning Circuit Utilizing a Varactor Diode" vom 28. Mai 1976 des Erfinders S. P. Knight beschrieben, auf welche hier Bezug genommen wird. Die Bezugsziffern in Fig. 1 dieser anderen Anmeldung stimmen hinsichtlich der letzten beiden Ziffern mit den Bezugsziffern der Fig. 2 der vorliegenden Anmeldung überein.

Von der UHF-Antennenschaltung 212 empfangene UHF-Signale werden über eine Steckerverbindung 112 einer als diskretes Bauelement ausgeführten Induktivität 214 zugeführt. Ein Ende dieser Induktivität liegt über einen Widerstand 215 am Masseleiter 116. Die Induktivität 214 ist oberhalb eines streifenförmigen Leiters 114 angeordnet, so daß sie Signale zu diesem koppelt. Der streifenförmige Leiter 114 verläuft mit einer Kante parallel zu einer Kante des Masseleiters 116 und befindet sich in einem vorbestimmten Abstand von diesem, um eine verteilte Induktivität 216 zu bilden.

Durch die Schaltungskarte 110 ist im Zwischenraum zwischen dem streifenförmigen Leiter 114 und der Masseebene 116 ein Schlitz 118 ausgestanzt oder anderweitig gebildet, um die Güte Q der Induktivität 216 am oberen Ende des UHF-Bandes in der nachfolgend erläuterten Weise zu verbessern. Auf einer Seite der Schaltungskarte 110 ist gegenüber der die Leiter aufweisenden Seite eine Zunge 120 angebracht, von der sich Schenkel 122a, 122b und 122c durch entsprechende Schlitze in der Schaltungs-

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karte 110 erstrecken, die mit dem Masseleiter 116 verlötet sind. Schenkel 124a und 124b bestimmen, wie weit die Schenkel 122a, 122b und 122c durch die Schaltungskarte 110 hindurchragen. Die Zunge 120 ist im Winkel (Biegung) gegenüber der Ebene der Schaltungskarte 110 unter dem Schlitz 118 angeordnet, damit sich der Wert der Induktivität 216 einstellen (trimmen) läßt. Die Schenkel 124a und 124b verhindern, daß die Zunge 120 in ihrem Schnittpunkt mit der Schaltungskarte 110 zu scharf geknickt wird, so daß die Zunge 120 öfters justiert werden kann, ohne abzubrechen.

Eine Kapazitätsdiode 218 ist in einem zugehörigen Montageschlitz 126 montiert, der durch die Schaltungskarte 110 gestanzt ist, und mit ihrem Anodenanschluß ist sie an das streifen förmige Element 114 angeschlossen, mit ihrem durch einen Ring gekennzeichneten Kathodenanschluß mit einer Leiterfläche 127 verbunden. Da die Kapazitätsdiode 218 im Schlitz 126 montiert ist, sind ihre Anschlußdrähte verkürzt, und daher sind die relativ schwierig zu kontrollierenden Induktivitäten verkleinert, die sonst durch die Anschlußdrähte gebildet werden. Der Abstand zwischen dem der Induktivität 216 zugeordneten Schlitz 118 und dem der Kapazitätsdiode 218 zugeordneten Schlitz 126 bestimmt die Länge des Schlitzes zwischen dem streifenförmigen Leiter 114 und dem Masseleiter 116 und bestimmt damit die Länge des Leiters 114 und somit auch den Nennwert der Induktivität 216, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.

In einem zwischen der Leiterfläche 127 und dem Masseleiter angeordneten Schlitz 130 ist eine Kapazität 220 montiert, welche ein dielektrisches Material zwischen zwei parallelen leitenden Platten 128a und 128b aufweist. Die Platten 128a und 128b des Kondensators 220 sind blank und stehen in Kontakt mit der Leiterfläche 127 bzw. dem Masseleiter 116, mit denen sie verlötet sind. Diese Montageanordnung ist zweckmäßig, da hierdurch Bauelementzuleitungen vermieden werden, deren Induktivitäten relativ schwierig von Platte zu Platte zu kontrollieren

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sind. Der Kondensator 220 hat eine trapezförmige Gestalt, damit sich bestimmen läßt, wie weit er in den Schlitz 130 hineingesteckt werden kann. Ein trapezförmiger Kondensator mit blanken parallelen Platten wird unter der Typenbezeichnung TEFK7 von der Firma Stettner Trush Company in West-Deutschland hergestellt und eignet sich zur Verwendung als Kondensator 220.

Ein Widerstand 290 ist auf der der Leiterseite der Schaltungskarte 110 gegenüberliegenden Seite montiert und mit der Leiterfläche 127 (Kathode der Kapazitätsdiode 218) gekoppelt, um der Kapazitätsdiode 218 von deren Steuerschaltung 288 erzeugte Steuerspannungen zuzuführen.

In einem zwischen dem streifenförmigen Leiter 114 und einer Leiterfläche 129 befindlichen Schlitz ist ein Kondensator 224 montiert, der ebenfalls ein Typ von Trapezform mit blanken parallelen Platten ist. Eine diskrete Luftspule 228, die auf der Komponentenseite der Schaltungskarte 110 montiert ist, verbindet die Leiterflächen 129 und 131. Die Spule 228 wird verwendet, weil sie eine höhere Induktivität hat als eine verteilt ausgebildete Induktivität. Man könnte zwar auch eine solche für die Induktivität 228 verwenden, man würde dann aber mehr Platz als für eine Luftspule benötigen. Ein trapezförmiger Kondensator 236 mit blanken parallelen Platten ist in einem entsprechenden Schlitz zwischen der Leiterfläche 131 und dem Masseleiter 116 montiert. Ein Gateanschluß G1 eines Feldeffekttransistors 226 ist mit der Leiterfläche 129 verlötet. Die Anordnung des Kondensators 224 mit der Induktivität 228 bildet eine Impedanzwandlerschaltung, welche im einzelnen in der bereits erwähnten Anmeldung von Knight beschrieben ist und die Leistungsverstärkung des UHF-Verstärkers mit dem Feldeffekttransistor 226 am unteren Ende des UHF-Bandes vergrößert, ohne die Leistungsverstärkung am oberen UHF-Bandende nennenswert zu verringern.

Dem Gate G1 des Feldeffekttransistors 226 wird eine Vorspannung von einer Bereichswählschaltung 233 über die Induktivität 228 und eine diskrete Widerstände 232 und 234 aufweisende

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-'J.Schaltung zugeführt, die auf der Bauelementenseite der Schaltungskarte 110 montiert ist und mit der Leiterfläche 131 verbunden ist.

Der Feldeffekttransistor 226 ist in einem zugehörigen Schlitz in der Schaltungskarte 110 angeordnet. Eine Steuerelektrode G2 des Feldeffekttransistors 226 ist durch eine in einem entsprechenden Schlitz nahe dem Feldeffekttransistor 226 befindliche Ferritperle 249 an eine Leiterfläche 133 angeschlossen. Der Steuerelektrode G2 wird von einer Regelspannungsschaltunq 246 aus eine Verstärkungsregelspannung über einen Widerstand 244 zugeführt, der mit der Leiterfläche 133 verbunden ist und sich auf der Komponentenseite der Schaltungskarte 110 befindet. Ein trapezförmiger Kondensator 248 ist in einem zugehörigen Schlitz zwischen der Leiterfläche 133 und dem Masseleiter 116 montiert. Die Ferritperle 249 und der Kondensator 248 verhindern Schwingungen des den Feldeffekttransistor 226 enthaltenden Verstärkers.

Die Sourceelektrode des Feldeffekttransistors 226 ist an eine Leiterfläche 135 angeschlossen, die über einen trapez formieren Kondensator 242 mit blanken parallelen Platten an Masse angeschlossen ist, wobei der Kondensator 242 in einem Schlitz zwischen dem Leiter 135 und dem Masseleiter 116 sitzt. Der Sourceelektrode des Feldeffekttransistors 226 wird von der Bereichswählschaltung 233 über eine Widerstandsschaltung mit den Widerständen 238 und 240, die auf der Komponentenseite der Schaltungskarte 110 sitzen, eine Vorspannung zugeführt.

Der soweit beschriebene Teil des UHF-Tuners ist von leitenden Metallwänden 134, 140, 142 und 144 umschlossen. Die Wände 142 und 144 bilden die Außenwände des Tuners. Der Tuner hat auch eine Deck- und eine Bodenplatte 146 bzw. 148 aus leitendem Metall, wie in Fig. 3 sichtbar ist. Die Wände 142 und 144 sowie Deck- und Bodenplatte 146 und 148 verhindern, daß innerhalb des Tuners entstehende elektromagnetische Strahlungen zu anderen

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Teilen des Empfängers gekoppelt werden. Ebenso schirmen sie die Tunerschaltung gegen Einflüsse von anderen Teilen des Empfängers ab. Die Wände 134 und 140 unterteilen die verschiedenen Tunerteile und verhindern dadurch ein Einkoppeln elektromagnetischer Strahlungen von einem Tunerteil in einen anderen und halten den Einfluß eines Tunerteils auf die elektromagnetischen Felder anderer Tunerteile gering.

Die Wand 134 ist auf der Leiterseite der gedruckten Schaltungskarte 110 montiert und enthält Schenkel 136a, 136b, 136c und 136d, die durch entsprechende Schlitze der Schaltungskarte 110 nach unten ragen. Die Schenkel 136a, 136b und 136c sind mit dem Masseleiter 116 überall dort verlötet, wo sie durch zugehörige Schlitze des Masseleiters 116 ragen. Die Leiterwand 134 hat auch Schenkel 138a, 138b und 138c, welche Flächen der Leiterseite der Schaltungskarte 110 berühren, die frei von Leitern sind. Die Schenkel 138a, 138b und 138c halten die Unterkante der Wand 134 von einer Berührung mit Leitern auf der Schaltungskarte 110 fern, so daß sie gleichförmig auf dieser montiert werden kann, ohne daß Lot auf den Leitern stören würde. Die Wand 140 ist entsprechend wie die Wand 134 ausgebildet.

Der Abschnitt zwischen den Wänden 134 und 144 enthält den UHF-Teil, der Abschnitt jenseits der Wand 134 den VHF-Teil des Tuners. Der in den Fig. 1 und 3 nicht dargestellte VHF-Teil des Tuners wird durch auf der Komponentenseite der Schaltungskarte 110 befindliche diskrete Bauelemente gebildet, die durch auf der Leiterseite der Schaltungskarte 110 befindliche Leiter miteinander verbunden sind. Der VHF-Teil des Tuners und andere Teile des Empfängers sind im Blockschaltbild der Fig. 2 mit Bezugsziffern bezeichnet, die vorn eine 4 haben. Der zwischen den Wänden 134 und 140 befindliche Teil bildet die erste Stufe des UHF-Tuners, also die Schaltung bis zur Drainelektrode D des Feldeffekttransistors 126 einschließlich dieser. Auf der rechten Seite der Wand 140 (Fig. 1) befindet sich der

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übrige Teil des UHF-Tuners, der in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Die im Schaltbild der Fig. 3 angezeigten Elemente lassen sich leicht in Fig. 1 wiederfinden. In der perspektivischen Teildarstellung der Fig. 3 sind sie nicht gezeigt. Zum größten Teil sind die Elemente in gleicher Weise wie die zuvor beschriebenen entsprechenden Elemente des UHF-Teils des Tuners auf der linken Seite der Wand 140 ausgebildet. Jedoch erfordern einige Elemente, wie die Kapazitäten 266 und 269 und die Induktivitäten 260, 264 und 274 eine weitere Erläuterung.

Die zwischen die Induktivitäten 260 und 264 gekoppelte Kapazität 266 enthält einen T-förmigen Vorsprung 141, welcher vom streifenförmigen Element 137 des Leiters 260 wegragt. Die Oberseite des T-förmigen Vorsprungs befindet sich parallel in dichtem Abstand von einem L-förmigen Vorsprung 143, der vom streifenförmigen Leiter 139 wegragt. Die zwischen Induktivität 264 und Masse gekoppelte Kapazität 269 enthält einen L-förmigen Vorsprung 143. Eine Innenkante des L-förmigen Vorsprungs 143 befindet sich parallel in dichtem Abstand vom Masseleiter 116. Die Werte der Kapazitäten 266 und 269 werden durch die Abstände zwischen den entsprechenden Vorsprüngen und Leitern bestimmt, welche die Elemente bilden, mit denen sie gekoppelt sind.

Die Induktivität 260 ist außer ihrer kapazitiven Kopplung mit der Induktivität 264 über die Kapazität 266 auch magnetisch mit der Induktivität 264 gekoppelt, weil das elektromagnetische Feld, welches zwischen dem streifenförmigen Leiter 137 der Induktivität 260 und dem streifenförmigen Leiter 139 der Induktivität 264 längs kreisförmiger Feldlinien senkrecht zur Ebene der Schaltungskarte 110 sich ausbreitet, verschiedene Radii hat, die sich von einer Achse zwischen den streifenförmigen Leitern 137 und 139 weg erstrecken. Auf diese Weise ist die Induktivität 260 auch magnetisch mit der Induktivität 274 gekoppelt. Ähnlich ist die Induktivität 264 mit der Induktivität 274 gekoppelt. Die Induktivität 274 wird durch einen relativ schmalen Leiter gebildet, der vom streifenförmigen

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-ΙΟ-Leiter 139 der Induktivität 164 wegragt. Anders als die Induktivitäten 216, 260 und 264 kann die Induktivität 274 als diskretes Element (anstatt als verteilte Induktivität) aufgefaßt werden, da ihre Induktivität primär eine Funktion ihrer Länge (anstatt ihres Abstandes zum Masseleiter 116) ist. Der Wert der Induktivität 274 entspricht also der Leiterinduktivität eines diskreten Elementes eines dünnen Leiterstückes auf einer gedruckten Schaltungskarte.

Der UHF-Oszillator 281 ist in ähnlicher Weise wie die abgestimmten Schaltungen 222 und 256 gebildet, die zuvor beschrieben worden sind, und daher ist sein Aufbau hier nicht gezeigt.

Es sei nun die Funktionsweise einer Schlitzinduktivität anhand der Induktivität 216 (Fig. 1 und 3) erläutert. Eine ähnliche Erläuterung gilt für die Schlitzinduktivitäten 260 und 264. Die Schlitzinduktivität 216 kann gedacht werden als an einem Ende nach Masse kurzgeschlossene verteilte HF-Leitung. Das Ersatzschaltbild einer solchen Leitung enthält eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Induktivitäten und zwischen deren Verbindungspunkte und Masse geschalteter Kapazitäten. Bekanntermaßen kann eine solche Leitung bei einer bestimmten Frequenz durch geeignete Wahl ihrer Länge entweder als kapazitive oder als induktive Reaktanz benutzt werden. Da also die Anordnung des streifenförmigen Leiters 114 mit dem Masseleiter 116 eine Induktivität bilden soll, die mit der Kapazität der Kapazitätsdiode 218 im UHF-Band einen Schwingkreis bilden soll, wird die ungefähre Länge des streifenförmigen Leiters 114 (etwa die Länge des Spaltes zwischen dem streifenförmigen Leiter 114 und dem Masseleiter 116) so gewählt, daß die Leitung im UHF-Band im induktiven Reaktanzbereich ihrer Impedanz/Frequenz-Kennlinie arbeitet. Der spezielle Wert der induktiven Reaktanz wird durch die genaue Länge des streifenförmigen Leiters 114 bestimmt.

Da zwischen dem Streifenleiter 114 und dem Masseleiter 116 ein elektrisches Feld als Gruppe von Feldlinien zunehmenden

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Radius um die Längsachse des Spaltes zwischen Streifenleiter 114 und Masseleiter 116 und senkrecht zur Ebene der Schaltungskarte 110 erzeugt wird, hängt die verteilte Kapazität der HF-Leitung 114 von der Breite des Streifenleiters 114 ab. Um den richtigen Wert der induktiven Reaktanz zu erhalten, soll man daher nicht nur die Länge des Streifenleiters 114 als Parameter heranziehen, sondern auch seine Breite im Verhältnis zu seiner Länge. Die Beziehung zwischen der Lärme des Streifenleiters 114 und seiner Breite wird manchmal auch als Formfaktor oder Abmessungsverhältnis bezeichnet. Der Formfaktor des Streifenleiters 114 wird also so gewählt, daß sich der gewünschte Wert der Induktivität ergibt, bei dem sie mit der Gesamtkapazität der Kapazitätsdiode 218 und der Kapazität 130 einen Schwingkreis für die Abstimmung auf jedem Kanal des UHF-Bandes bildet.

Die der Induktivität 126 anhaftenden Verluste werden durch ihre Güte Q bestimmt, welche gleich dem Verhältnis ihrer induktiven Reaktanz zu ihrem äquivalenten Reihenwiderstand bei der jeweiligen Frequenz definiert ist. Um die Güte Q der Induktivität 216 möglichst groß zu machen, also um ihre Verluste möglichst klein zu halten, kann man die Breite des streifen förmigen Elementes 114 vergrößern, so daß der äquivalente Reihenwiderstand kleiner wird. Um jedoch den für einen gewünschten Induktivitätswert erforderlichen Formfaktor beizubehalten, müßte man auch die Länge des streifenförmigen Leiters 114 vergrößern. Dies ist jedoch unerwünscht, weil dadurch mehr Materialverbrauch besteht und somit die Kosten des Tuners unerwünschterweise steigen würden. Außerdem würde die Größe des Tuners ebenfalls in unerwünschter Weise anwachsen .

Man kann die Güte ο auch vergrößern, oder umgekehrt die Verluste der Spule 216 verringern, indem man die Boden- und Deckplatten 146 bzw. 148 des Tuners weiter auseinandersetzt, weil dadurch ein Teil der zwischen dem streifenförmigen Leiter 114

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und dem Masseleiter 116 sich ausbreitenden elektromagnetischen Wellen die Deck- und Bodenplatten 146, 148 berühren und dort Wirbelstromverluste hervorrufen. Setzt man Deck- und Bodenplatten 146 bzw. 148 weiter auseinander, dann verringert sich der in diese eindringende Teil der elektromagnetischen Wellen, so daß auch die Wirbelstromverluste kleiner werden. Diese Art der Verbesserung der Güte Q der Induktivität ist aber ebenfalls unerwünscht, da hierdurch die Materialkosten und die Größe des Tuners ansteigen.

Die Güte Q der Induktivität 216 ist relativ hoch, obwohl der streifenförmige Leiter 114 nicht unpraktisch lang ist und obwohl Deck- und Bodenplatten 146, 148 nicht unzweckmäßig weit voneinander entfernt sind. Man erreicht dies durch Einschneiden, Ausstanzen oder anderweitige Ausbildung des Schlitzes 118, in mindestens einem Teil des Zwischenraums zwischen den Leitern 114 und 116, wodurch dielektrisches Material aus dem Weg des elektrischen Feldes zwischen dem streifenförmigen Leiter 114 und dem Masseleiter 116 entfernt wird. Das dielektrische Material im Weg des elektrischen Feldes kann als einen Teil der Energie des es durchsetzenden Feldes absorbierend oder verbrauchend angesehen werden. Tatsächlich hat dielektrisches Material typischerweise einen bestimmten Verlustfaktor. Durch Entfernung des verlustbringenden dielektrischen Materials durch Ausbildung des Schlitzes 118 läßt sich also die Güte Q der Induktivität 216 vergrößern.

Nachfolgend ist eine Tabelle von Materialien und Abmessungen für eine verteilte Schlitzinduktivität 216 angegeben, die einen nominellen Induktivitätswert von etwa 7 nH hat.

Dielektrisches Material

Dicke des dielektrischen Materials

gleichmäßig mattes Glasepoxyharz G-10 (beispielsweise von der General Electric Company)

0,813 mm

Leitermaterial 2 Unzen Kupfer

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Leitungslänge etwa 22,22 mm Leitungsbreite etwa 6,35 mm Spaltbreite etwa 1,O16 mm Abstand der Schaltungskarte

von beiden Deckplatten etwa 12,7 mm

Deckplattenmaterial 3,048 mm mit Zinn

plattierter Stahl

Wandmaterial 0,914 mm mit Cadmium

plattierter Stahl

Mit den oben angegebenen Materialien und Werten ergab ein Schlitz von etwa 15,875 mm Länge und einer Breite, die praktisch gleich der Breite des Zwischenraums zwischen den Leitern 114 und 116 war, einen gemessenen Anstieg der Güte Q von etwa 10% bei 890 MHz (oberes Ende des UHF-Bereichs) verglichen mit der Güte bei gleicher Ausbildung, jedoch ohne den Schlitz. Dieser Anstieg der Güte Q der Induktivität genügt, um sie zusammen mit einer Siliziumkapazitätsdiode (etwa der Diode BB-105B der ITT Company) in einer abgestimmten Schaltung für einen UHF-Tuner zu verwenden.

Um weiterhin einen hohen Wert Q zu erhalten, soll man die Oberfläche des streifenförmigen Leiters 114 relativ frei von Verunreinigungen, wie Lötmittel, halten. Zu diesem Zweck sind diejenigen Teile des Leiters, die nicht belötet werden soXen, zweckmäßigerweise mit einem Lötschutzmittel überzogen werden (beispielsweise dem Lötschutzmittel PC-566, einem transparenten Epoxytyp der London Chemical Company der Vereinigten Staaten).

Die Entfernung des Dielektrikums zwischen dem streifenförmigen Leiter 114 und dem Masseleiter 116 vergrößert nicht nur die Güte Q der Induktivität 216, sondern verbessert auch wesentlich deren Temperaturstabil!tat. Der Grund hierfür wird darin gesehen, daß die verteilte Kapazität, welche der durch den streifenförmigen Leiter 114 und den Masseleiter 116 gebildeten HF-Leitung anhaftet, Komponenten aufgrund der Kapazität zwischen den Leitern 114 und 116 selbst und Komponenten

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infolge der dem dielektrischen Material, auf welchem die Leiter angebracht sind, anhaftenden Kapazität enthält. Die durch das Dielektrikum bedingte Komponente der verteilten Kapazität hat einen sich stärker auswirkenden Temperaturkoeffizienten als die durch die Leiter selbst gebildete Komponente der verteilten Kapazität. Da die verteilte Kapazität der HF-Leitung ein den Induktivitätswert der Induktivität 216 bestimmender Faktor ist, ergibt sich durch Ausschaltung einer Komponente der verteilten Kapazität, welche sich mit der Temperatur nennenswert gegenüber anderen Komponenten der verteilten Kapazität ändert, eine wesentlich verbesserte TemperaturStabilität der Leitung. Mit den angegebenen Materialien und Werten ergab sich beispielsweise eine Verbesserung (also eine Verringerung) des Temperaturkoeffizienten (gemessen in Teilen pro Million pro Grad-Celsius-Temperaturänderung, PPM/°C) von näherungsweise 40% im Vergleich zum Temperaturkoeffizienten bei derselben Ausführung ohne einen Schlitz.

Zur weiteren Verbesserung der Temperaturstabilität des Tuners ist die gedruckte Schaltungskarte 110 symmetrisch zwischen den Deck- und Bodenplatten 146 bzw. 148 angeordnet, weil bei einer solchen symmetrischen Anordnung im Falle einer Durchbiegung in einer Richtung, beispielsweise in Richtung zur Deckplatte 146 infolge von durch Temperaturänderungen bedingter mechanischer Kräfte, die Kapazitätsänderungen zwischen den Leitern und der Deckplatte 146 praktisch gleich, aber entgegengesetzt den Kapazitätsänderungen zwischen den Leitern und der Bodenplatte 148 sind. Dadurch kompensieren sich Kapazitätsänderungen praktisch automatisch. Wäre andererseits die gedruckte Schaltungskarte 110 asymmetrisch zwischen Deck- und Bodenplatte 146 und 148 angeordnet, dann würden Kapazitätsänderungen zwischen den Leitern und der Deckplatte 146 nicht von gleicher absoluter Größe wie Kapazitätsänderungen zwischen den Leitern und der Bodenplatte 148 sein und sich daher nicht kompens ieren.

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Wie bereits erwähnt worden ist, wird die Länge des streifenförmigen Leiters 114 praktisch durch die Länge des Zwischenraums zwischen den Leitern 114 und 116 bestimmt. Ohne den Schlitz 118 wird die Länge des Zwischenraums an einem Ende (in Fig. 1 am unteren Ende) durch die photograohische Maske bestimmt, welche die Lage der Leiter auf der Schaltunqskarte 110 festlegt, und am anderen Ende (oberes Ende in Fig. 1) durch das Werkzeug, welches zum Ausschneiden oder Ausstanzen des zur Kapazitätsdiode 218 gehörigen Montageschlitzes 126 benutzt wird. Da Obereinstimmungsfehler bei der Ausrichtung einer Schaltungskarte und dem betreffenden Werkzeug auftreten, würde sich die Länge des Zwischenraums zwischen einem Leiter, wie dem Leiter 114, und einem Masseleiter, wie 116, normalerweise von Einheit zu Einheit ändern. Da jedoch der Schlitz 118 in dem Zwischenraum eingeschnitten oder ausgestanzt ist, um die Güte 0 zu erhöhen und die Temperaturstabilität der Induktivität 216 zu verbessern, können auch Längenabweichungen der Leitung von Einheit zu Einheit verringert werden. Dient der Schlitz 118 zur Bildung der Induktivität 216, wird das untere Ende des Zwischenraums zwischen den Leitern 114 und 116 durch das zum Schlitz 118 gehörige Werkzeug bestimmt, da es definiert, wo das Leitermaterial zwischen den Leitern 114 und 116 ausgeschnitten wird, Das heißt, daß vor dem Stanzvorgang sich Leitermaterial in einem Teil der Fläche zwischen dem oberen und unteren Ende des Zwischenraums zwischen den Leitern 114 und 116 befindet. Dieses Leitermaterial ebenso wie das darunter befindliche Dielektrikum wird zur Bildung des Schlitzes 118 ausgestanzt, und damit wird das untere Ende des Zwischenraums definiert. Das obere Ende wird beim Ausstanzen des Schlitzes 126 bestimmt. Verwendet man also zum Ausstanzen aller Schlitze der gedruckten Schaltungskarte ein einheitliches Werkzeug, dann ergibt ein Ausrichtungsfehler zwischen Schaltungskarte 110 und dem betreffenden Werkzeug, beispielsweise eine Verschiebung des unteren Endes des Zwischenraums nach oben, zu einer entsprechenden Verschiebung des oberen Endes des Schlitzes

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nach oben. Somit wird also die Länge des Schlitzes von Einheit zu Einheit relativ gleichförmig.

Der Wert der Induktivität 216 wird justiert oder getrimmt durch Einstellung der Winkellage der Trimmzunge 120 über dem Schlitz 118 und dem streifenförmigen Leiter 114. Die Winkellage der Trimmzunge 120 verändert den der Induktivität 216 zugeordneten elektromagnetischen Weg. Je dichter die Zunge 120 an die Ebene der gedruckten Schaltungskarte 110 gebracht wird, je spitzer also der Winkel zwischen Zunge 120 und der Ebene der gedruckten Schaltungskarte 110 eingeschlossene Winkel ist, desto niedriger wird der Wert der Induktivität 216. Dies läßt sich erklären, wenn man überlegt, daß die verteilte Kapazität der Induktivität 216 sich vergrößert, wenn die Zunge 120 näher an den streifenförmigen Leiter 114 gebracht wird. Dadurch verringert sich die effektive Induktivität der Leitung. Mit den oben angegebenen Materialien und Werten kann man durch Justierung der Zunge 120 leicht eine Verringerung des Induktivitätswertes um 20% erreichen, wie sich gezeigt hat. Man kann auch andere Arten von Trimmelementen verwenden, beispielsweise einen Drahtschleifeninduktivitätstrimmer, wie er etwa in dem bereits erwähnten US-Patent 3 806 844 erwähnt ist. Jedoch ist die Verwendung eines Zungentrimmers zweckmäßig, da er geringere Verluste mit sich bringt als ein durch eine Leiterschleife gebildeter Induktivitätstrimmer. Der Grund hierfür liegt darin, daß ein solcher Drahtschleifentrimmer durch induktive Kopplung Energie absorbiert und in an seinem eigenen Widerstand in Verluste umsetzt, während ein zungenförmiger Trimmer durch Veränderung der Felder der zugehörigen Induktivität wirksam wird.

Vorstehend ist eine gedruckte Schaltungskarte beschrieben worden, die sich im Tuner eines Fernsehempfängers verwenden läßt. Diskrete Bauelemente sowohl für die VHF- und UHF-Teile lassen sich leicht auf einer Seite der Schaltungskarte montieren, während die Leiter zum Verbinden der diskreten Elemente und zur Bildung verteilter Induktivitäten und Kapazitäten auf der ande-

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ren Seite angebracht sind. Diese Anordnung ist relativ einfach (und preiswert) herzustellen im Vergleich zu anderen Typen von Tuneraufbauten, beispielsweise mit einem gestanzten Metallchassis, da sie eine besonders günstige Montage und Lötwellenverbinduna der Elemente erlaubt und irgendwelche notwendigen Änderungen des Schaltungsentwurfs durch Änderung der Photomeske leicht ermöglicht und außerdem relativ billige Materialien benutzt. Weiterhin gewährleistet die Anordnung mit einer gedruckten Schaltungskarte eine gute Gleichförmigkeit von Werkstück zu Werkstück, da die Komponenten exakt in ihr positioniert werden können.

Der vorstehend beschriebene Tuner ist zwar anhand der Ausführungsform einer unsymmetrischen gedruckten Schaltungskarte be schrieben worden, jedoch können die Leiter auch auf beiden Seiten der Karte angebracht sein, obwohl dies hinsichtlich Material und Montagekosten weniger günstig ist. So lassen sich nämlich bei einer unsymmetrischen gedruckten Schaltungskarte die Komponenten mit einer automatischen Bestückungsmaschine einsetzen. Dennoch soll die Erfindung nicht auf gedruckte Schaltungskarten beschränkt sein, bei welcher die Leiter nur auf einer Seite sitzen. Diese und andere Abweichungen sollen durch die hier beschriebene und nachfolgend beanspruchte Erfindung mit umfaßt werden.

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Le e rs e i t e

Claims

Patentansprüche

I)/Tuner mit einer Schaltungskarte aus einem flachen Stück dielektrischem Materials, auf dessen einer Seite Leiter angebracht sind, von denen ein erster eine Kante hat und mit einer Quelle festen Potentials gekoppelt ist und ein streifenförmiger Leiter mit einer Kante parallel zur Kante des ersten Leiters
in einem dichten Abstand von diesem zur Definierung eines Spaltes zwischen den Leitern verläuft und die Länge und Breite des streifenförmigen Leiters so gewählt sind, daß eine im UHF-Bereich induktive Reaktanz gebildet wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungskarte (110) mit
einem Schlitz (118) in dem Spalt ausgebildet ist.
2) Tuner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
streifenförmige Leiter (114) an seinem einen Ende an den ersten Leiter (116) angekoppelt ist.
3) Tuner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
streifenförmige Leiter (114) an seinem einen Ende mit dem
ersten Leiter verbunden ist.
4) Tuner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zunge (120) so an der Schaltungskarte (110) montiert ist, daß sie eine Winkelposition bezüglich der Ebene der Schaltungskarte gegenüber dem streifenförmigen Leiter (114) zur Bestimmung der induktiven Reaktanz einnimmt.
5) Tuner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein diskretes Bauelement auf der den Leitern gegenüberliegenden Seite des Dielektrikums montiert ist und mit seinen Anschlüssen mit mindestens einem dieser Leiter verbunden ist.
6) Tuner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein diskretes Bauelement (218) in einen zugehörigen
Schlitz (126) in der Schaltungskarte (110) montiert ist und mit

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ORIGINAL INSPECTED

seinen Enden an entsprechende Leiter (114,116) angeschlossen ist.
7) Tuner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem diskreten Bauelement (218) zugeordnete Schlitz (126) bezüglich des dem Spalt zugeordneten Schlitz (118) so angeordnet ist, daß er die Länge des streifenförmiqen Leiters (114) bestimmt.
8) Tuner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Zuleitungen des diskreten Bauelementes (218) mit dem strelfenförmigen Leiter (114) verbunden ist und daß dem diskreten Bauelement eine kapazitive Reaktanz zugeordnet ist, und daß das diskrete Bauelement und der streifenförmige Leiter eine abgestimmte Schaltung mit einer Resonanzfrequenz im UHF-Bereich bilden.
9) Tuner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das diskrete Bauelement eine Kapazitätsdiode ist.
10) Tuner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine induktive Spule 214 dicht bei dem streifenförmigen Leiter (114) zur magnetischen Einkopplung von Signalen angeordnet ist.
11) Tuner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit blanken parallelen Platten ausgebildeter Kondensator in einem zugeordneten Schlitz der Schaltungskarte zwischen zwei Leitern montiert ist.

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