DE3329368A1

DE3329368A1 - Hochfrequenz-rohrkernuebertrager mit in drucktechnik ausgefuehrten wicklungen

Info

Publication number: DE3329368A1
Application number: DE19833329368
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7316 Köngen Wendel
Original assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Current assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Priority date: 1983-08-13
Filing date: 1983-08-13
Publication date: 1985-02-28
Also published as: EP0134950A3; NO164566C; DE3481752D1; NO843189L; NO164566B; EP0134950B1; EP0134950A2; ATE51332T1

Description

Richard Hirschmann

Radiotechnisches Werk

Richard-Hirschmann-Str. 19 9.8.83

7300 Esslingen a.N. TPA/Stad/El

Patentanmeldung

Hochfre.quenz-Rohrkernübertrager mit in Drucktechnik ausgeführten Wicklungen

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Rohrkernübertrager mit in Drucktechnik ausgeführten Wicklungen₃ für auf mit Massebelag versehenen (kaschierten) Trägerplatinen angeordnete Hochfrequenzschaltungen, vorzugsweise Verteiler und Abzweiger für Gemeinschafts-Antennenanlagen.

Ein derartiger Übertrager ist z.B. durch den in der DE-AS 24 45 982 beschriebenen Anpassungsübertrager eines Zweifachverteilers bekannt. Dabei liegt der Rohrkern K 1 in einer entsprechenden Ausnehmung einer doppelseitig beschichteten Trägerplatine P, auf der sämtliche Bau teile angeschlossen sind. Die Übertragerwicklung besteht aus auf der Trägerplatine P angeordneten, den Rohrkern K 1 durchsetzenden Leiterbahnen, die durch kurze Leiterbahnen eines an der Stirnfläche des Rohrkerns anliegenden Leiterplättchens L zu geschlossenen Windungen verbunden sind. Dieser Übertrager weist zwar in der Serienfertigung durch die gedruckte Wicklung ohne Nachabgleich konstante elektrische Werte auf, erfordert jedoch eine aufwendige Montage. Außerdem ist der Aufbau weder geeignet für die Kontaktierung im Lötbad, noch für eine maschinelle Bestückung, sodaß keine Mengenherstellung des V/erteilers mit Fertigungsautomaten möglich ist. Die dadurch bereits erheblichen Fertigungskosten sind noch erhöht durch die Verwendung einer doppelseitigen Kaschierung der großflächigen Trägerplatine. Schließlich ist für die Übertrageriniicklung nur die eine Seite der Trägerplatinen nutzbar, sodaß bei vorgegebenem Platzbedarf die Zahl der möglichen Windungen und damit auch der praktischen Anwendungsfälle verhältnismäßig gering ist (beispielsweise scheidet der bekannte Aufbau aus diesem Grunde bei vielen Richtkopplervarianten aus).

Weiterhin ist aus der DE-PS 16 16 391, insbesondere der Beschreibung zu Fig. 4, ein Zweifach-Verteiler bekannt, bei dem zwei gegeneinander isolierte Blechstanzteile mit je zwei Armen die Bohrungen eines Doppellochkerns durchsetzen und diesen mit einem dritten Arm seitlieh umfassen, die Oberseite des dritten Arms mit den Unterseiten der beiden anderen Arme durch ein Metallband verbunden und die Unterseite des dritten Armes mittels eines weiteren durch eine der Kernbohrungen geführten Metallbandes an Masse gelegt ist. Der komplizierte Aufbau mit einer Vielzahl von Teilen, von Hand auszuführenden Lötverbindungen und genau einzuhaltenden Abständen macht diesen Verteiler in Herstellung und Montage auf einer Platine aufwendig und in der Mengenfertigung teuer. Er bedingt verhältnismäßig grobe Fertigungstoleranzen und damit unerwünschte Streuungen der elektrischen Werte. Zudem ist das Bauteil groß und sperrig, sodaß auch aus diesem Grunde in manchen Fällen eine Verwendung nicht möglich ist. Schließlich erlaubt der Aufbau der Wicklung aus Blechstanzteilen eine geringe Anzahl von Windungen, sodaß auch dieser bekannte Übertrager für den Aufbau vieler Richtkopplertypen ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenz-Rohrkernübertrager der eingangs genannten Art zu schaffen, der unter Wahrung der beschriebenen Vorteile von in Drucktechnik ausgeführten Wicklungen möglichst einfach und kostengünstig aufgebaut und herstellbar ist, sowie eine für die Massenproduktion geeignete Montage auf der Trägerplatine und eine möglichst große Anzahl von Windungen ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Träger platine einseitig kaschiert und senkrecht zu ihrer unkaschierten Oberfläche eine als Ε-Schnitt ausgebildete Wicklungsplatine mit auf ihrem Mittelschenkel aufgebrachtem Rohrkern angeordnet ist, die mit den freien Schenkelenden Ausnehmungen der Trägerplatine durchsetzt, und daß die Übertragerwicklungen aus Leiterbahnen der Wicklungs platine bestehen, die durch kurze korrespondierende Leiterbahnen der Trägerplatine zu geschlossenen Windungen kontaktiert sind.

Ein solcher kompakter Aufbau ist nicht nur unkompliziert und leicht herstell- sowie montierbar, sondern eignet sich auch für Tauch -

lötung und gewährleistet damit eine kostengünstige Mengenfertigung. Die einseitige Kaschierung der großen Trägerplatine trägt ebenfalls zur Kostenreduzierung bei. Darüber hinaus ergibt diese Konzeption die Möglichkeit für ein einfaches Baukastensystem, bei dem mit unterschiedlichen Wicklungsplatinen ohne Werkzeugänderungen für die Trägerplatine Abzweiger und Verteiler in beliebiger Ausführung herstellbar sind. Insgesamt ist durch die Erfindung ein äußerst fertigungsfreundlicher, kostengünstiger 5 vielseitig ausbild- und einsetzbarer Hochfrequenz-Rohrkernübertrager mit den durch die Drucktechnik bewirkten günstigen elektrischen Eigenschaften geschaffen.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.
Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Rohrkernüber tragers nach Anspruch 2 ist vollständig in Drucktechnik, d.h. ohne Drahtbrücken billig herstellbar und damit besonders auch für die Anwendung bei Übertragern mit großem Übersetzungsverhältnis (viele Windungen) geeignet.
Durch einen Aufbau des Hochfrequenz-Rohrkernübertragers gemäß Anspruch 3 läßt sich ohne Mehraufwand eine Resonanzüberhöhung und damit gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik eine wesentliche Anhebung der oberen Grenzfrequenz erreichen.

Der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Rohrkernübertrager kann nach Anspruch 4 im Bedarfsfalll sehr einfach und kostensparend zu einstückigen Mehrfachübertragern, beispielsweise für Vielfach-Richtkoppler-Abzweiger, zusammengefaßt werden, wodurch eine wesentliche Verein fachung der Fertigung der Wicklungsplatine, sowie ihrer Montage auf der Trägerplatine erreicht ist. Dabei ergibt sich in vorteilhafter Weise eine kurze Länge der Wicklungsplatine, wenn die Metallfläche gemäß Anspruch 5 die außenliegenden Teile der äußeren Leiterbahnen mehrerer Übertrager gemeinsam umfaßt, weil dann die jeweils gemeinsamen Schenkel zweier aneinander liegender Übertrager nur die Leiterbahnen aufzunehmen haben und somit eine geringe Breite aufweisen können. Dabei dürfte mit Rücksicht auf ausreichende elektrische Daten im oberen Teilfrequenzbereich die Grenze bei jeweils drei derart zusammengefaßten Übertragern liegen.

-χ-

Bei einem Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 6 ist, wie z.B. aus der DE-PS 27 03 258 bekannt, auf einfache Weise eine für den gesamten Betriebsfrequenzbereich geringe Stammdurchgangsdämpfung und hohe Rückflußdämpfung für alle Anschlüsse gewährleistet. Aus der gleichen Vorveröffentlichung ist es bekannt, zur weiteren Verringerung der Stammdurchgangsdämpfung die Windungen des Stromübertragers gleichmäßig am Umfang des Rohrkerns zu verteilen, was beispielsweise mit dem in Anspruch 7 angegebenen Aufbau der Wicklungsplatine erreichbar ist.

Eine noch günstigere Windungsverteilung ist jedoch mit einer Ausführung gemäß Anspruch 8 zu erzielen, weil dabei eine dünnere und damit kostengünstigere Platine verwendbar und beim Stromübertrager die doppelte Windungszahl (mehr Anwendungsmöglichkeiten) realisierbar ist.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Rohrkernübertragers bei einem im Frequenzbereich 0,15-860 MHz arbeitenden Richtkopplerabzweiger für eine Antennensteck dose.

Dabei ist in Fig. 1 das Schaltbild des Abzweigers, in Fig. 2 a eine teilweise geschnittene Ansicht einer der beiden identisch ausge bildeten Seiten mit Rohrkernen bestückten Wicklungsplatine, in Fig. 2 b ein Schnitt durch die freien Endteile der Schenkel dieser Wicklungsplatine (jeweils in vergrößertem Maßstab) und in den Fig.3 und 4 jeweils eine Ansicht der kaschierten bzw. der unkaschierten Seite der Trägerplatine dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber das für die Erfindung unwichtige am Abzweig angeschlossene Filter zum Auftrennen des Frequenzbereiches in den Rundfunk- und Fernsehbereich weggelassen ist.

Der Richtkoppler weist zwei getrennte identische Übertrager Ü, und Ü„ auf. Die Primärwicklung des Stromübertragers Ü, ist direkt zwischen den Eingang E und den Ausgang A des Abzweigers in die Stammleitung eingeschaltet. Seine Sekundärwicklung ist einmal am Abzweiganschluß AB und zum andern über einen Kondensator C, an Masse M angeschlossen.

Die Primärwicklung des Spannungsübertragers IL ist einerseits mit dem Eingang E und mit dem zweiten Anschluß zugleich über zwei hintereinander geschaltete Widerstände R,₉ R„ und über einen dazu parallelen Kondensator C-, mit Masse M verbunden.

Die Sekundärwicklung des Spannungsübertragers Ü„ ist zwischen dem Abzweiganschluß AB und dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände R,, R_ eingeschaltet, der seinerseits über einen Kondensator C₇ an Masse M liegt. Im oberen Übertragungsbereich (40 - 860 MHz), in dem der Richtkoppler wirksam ist, stellen die Kondensatoren C,, C-, praktisch Kurzschlüsse dar, sodaß ein klassischer Richtkopplerabzweiger vorliegt, bei dem lediglich der interne Richtkopplerabschlußwiderstand durch die Parallelschaltung der Widerstände R., R» gebildet und der Kondensator C_? als Kompensationskapazität zur Erhöhung der oberen Grenzfrequenz hinzugeschaltet ist.

Die Kondensatoren C,, C-, bilden zusammen mit den Induktivitäten der Sekundärwicklung des Stromübertragers Ü, bzw. der Primärwicklung des Spannungsübertragers [L jeweils einen Serienresonanzkreis; diese Resonanzkreise sind so bemessen, daß ihre Resonanzfrequenz zwischen dem oberen und dem unteren Übertragungsbereich (0,15 - 26,1 MHz) liegt.

Im unteren Frequenzbereich wirken die Kondensatoren als Sperren und die Übertragerwicklungen praktisch als Kurzschlüsse, sodaß die Widerstände R,, R„ für die zum Abzweiganschluß AB gelangenden Signale einen Spannungsteiler zur Erzeugung der notwendigen Abzweigdämpfung darstellen.

Alle angeführten Bauteile dieses Richtkoppler-Abzuieigers sind auf der unkaschierten Seite einer einseitig kaschierten Trägerplatine T angeordnet und auf deren anderer Seite durch entsprechende Masseflächen bzw. Leiterbahnen gemäß der beschriebenen Schaltung im kostengünstigen Tauchlötverfahren miteinander verbunden.

Der Stromübertrager Ü, und der Spannungsübertrager Ü„ sind als Rohrkernübertrager mit als gedruckte Leiterbahnen gemeinsam auf den beiden Seiten einer als doppelseitig kaschierte Isolierstoffplatte D aufgebauten Wicklungsplatine W ausgebildeten Wicklungen ausgeführt. Diese weist fünf von einem Längsabschnitt abragende, zueinander parallele gleich lange Schenkel S 1 bis S 5 auf, auf deren zweiten

und vierten die beiden Rohrkerne K 1, K 2 aufgesteckt sind und deren Endteile entsprechende Ausnehmungen A 1 bis A 5 der Trägerplatine T von deren unkaschierter Seite her bis zu Schultern Sch der Schenkel S 1 und S 5 durchsetzen. Die Windungsteile 2-3, 3> - 4, 4' - 5, 5' - 6, 6¹ - 7, sowie 10' - 11, II¹ - 12, 12' - 13, 13' - 14, 14' - 15 der Wicklungsplatine W sind nach dem Tauchlöten über Leiterbahnen 3-3', 4-4', 5-5·, 6-6' bzw. 11 - II¹, 12 - 12', 13 - 13', 14 - 14' der Trägerplatine T kreuzungsfrei, d.h. ohne zusätzliche Drahtbrücken zur vollständigen Sekundärwicklung des Spannungsübertragers Ü 2 bzw. Primärwicklung des Stromübertragers Ü, verbunden (in Fig. 2 a geben die eingeklammerten Ziffern entsprechende Punkte auf der Platinenrückseite an). Die Primärwicklung des Stromübertragers Ü,, sowie die Sekundärwicklung des Spannungsübertragers Ü_ sind durch die Leiterbahnen 1 - A bzw. 8-9 gebildet.

Die außen liegenden Teile der äußeren Windungen auf der Wicklungsplatine W und der kaschierten Seite der Trägerplatine T sind jeweils in einem Abstand von einer Massefläche M umgeben, der geringer ist als die Leiterbahnbreite. Auf diese Weise bildet die Kapazität zwischen diesen Metallteilen zusammen mit der Streuinduktivität der Wicklungen jeweils einen Resonanzkreis mit im oberen UHF-Bereich liegender Resonanzfrequenz. Die so erzeugte Resonanzüberhöhung bewirkt auf einfache Weise eine Heraufsetzung der oberen Grenzfrequenz auf 860 MHz.

Die Leitung vom Eingang E zum Verzweigungspunkt E' ist ebenso wie diejenigen zwischen 9' und AB (sowie von dort zu dem nicht darge stellten Filter) und zwischen 13' und A derart von Masseflächen umgeben, daß eine wellenwiderstandsrichtige Signalübertragung gewährleistet ist. Die Leiterbahnen bzw. Masseflächen zur Verbindung der Übertragungsanschlüsse mit den entsprechenden Bauelementen sind ebenfalls kreuzungsfrei ausgeführt.

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Claims

Patentansprüche

1. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager mit in Drucktechnik ausgeführten Wicklungen, für auf mit Metallbelag versehenen (kaschierten) Trägerplatinen angeordnete Hochfrequenz-Schaltungen, vorzugsweise Verteiler und Abzweiger für Gemeinschafts-Antennenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatine (T) einseitig kaschiert und senkrecht zu ihrer unkaschierten Oberfläche eine als Ε-Schnitt ausgebildete Wicklungsplatine (W) mit auf ihrem Mittelschenkel (S2, S4) aufgebrachten Rohrkern (Kl, K2) angeordnet ist, die mit den freien Schenkelenden Ausnehmungen (Al ... A5) der Trägerplatine (T) durchsetzt und daß die Übertragerwicklungen aus Leiterbahnen der Wicklungsplatine (W) bestehen, die durch kurze korrespondierende Leiterbahnen der Trägerplatine (T) zu geschlossenen Windungen kontaktiert sind.

2. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Leiterbahnen auf der Trägerplatine (T) derart angeordnet sind, daß sie mit den korrespondierenden Leiterbahnen der Wicklungsplatine (W) direkt kreuzungsfrei verbindbar sind.

3. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragerwicklungen auf der Wicklungsplatine (W) von einer Metallfläche (M) umfaßt sind, deren Endteile mit dem Massebelag der Trägerplatine (T) galvanisch ver bunden sind und deren Abstand von der äußeren Wicklungsleiter bahn kleiner als deren Breite so gewählt ist, daß die Kapazität zwischen der Metallfläche (M) und der äußeren Wicklungsleiterbahn _mit der Streuinduktivität der Übertrager jeweils einen Resonanzkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz im oberen Betriebsfrequenzbereich liegt.

4. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Wicklungsplatinen (W) zu einem einstückigen Mehrfachübertrager zusammengefaßt sind.

5. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfläche (M) die außen liegenden Teile der äußeren Leiterbahnen mehrerer Übertrager (Ü 1, Ü 2) gemeinsam umfaßt.

6. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rohrkerne aufnehmenden Schenkel (S2, S4) der Wicklungsplatine (W) für zwei Übertrager eines Richtkopplers, sowie die zugehörigen Rohrkerne (Kl, K2) derart entsprechend unterschiedliche Längen aufweisen, daß das Rohrkernvolumen des Stromübertragers (Ü,) kleiner ist als dasjenige des Spannungsübertragers (Ü„).

7. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Wicklungsplatine (W) bzw. des den Stromübertrager (Ü.) bildenden Teils etwa der Schenkelbreite entspricht.

8. Hochfrequenz-Rohrkernübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß quer zu dem den Stromübertrager (Ü,) bildenden Teil der Wicklungsplatine (W) eine weitere E-förmige Wicklungsplatine derart angeordnet ist, daß die Mittelschenkel (S2) beider Platinen durch ineinandergreifende Längsschlitze zusammengesteckt sind.