DE3730303C3 - Spulenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen abstimmbaren Helix-Kreis.

Aus DE-GM 19 25 241 ist eine Filterkombination in Form eines getrennten, leicht abzuschirmenden Bausteins mit mehreren innerhalb eines metallischen Bechers angeordneten Bauteilen bekannt, enthaltend eine Spule, die auf einer zusätzliche Bauelemente tragenden Leiterplatte befestigt ist, und einen die Spule und die Leiterplatte umschließenden metallischen Becher, dessen Öffnung durch eine Trägerplatte verschlossen ist.

Für den Einsatz bei sehr hohen Frequenzen von bis zu 1000 MHz sind Helix-Kreise bekannt. Sie bestehen aus einem gewendelten Innenleiter (Helixspule) und einem umgebenden Becher, wobei der Kapazitätsbelag zwischen Spule und Becher die Kreiskapazität bildet. Sie werden an eine Spulenanzapfung am masseseitigen Ende der Helixspule angeschlossen (Fig. 1). Solche Helix-Kreise sind beispielsweise in "Helical-Resonator Design Techniques" von J. R. Fisk in QST, Juni 1976, Seiten 11 bis 14 beschrieben.

Zur elektronischen frequenzmäßigen Abstimmung eines Helix-Kreises müssen Abstimmelemente, wie z. B. eine Kapazitätsvariantionsdiode, hinzugefügt werden (Fig. 2). In einer konkreten konstruktiven Lösung ist die Positionierung der Abstimmelemente auf vielfältige Weise möglich und hängt von den spezifischen Randbedingungen bei den vorgesehenen Anwendungen ab.

Aus der DE-OS 31 46 168 ist ein Helix-Kreis bekannt, dessen Spule in einem zweiteiligen, schalenförmigen, mit Rippen zur Bestimmung des Windungsabstandes der Spule versehenen Rahmen gehalten ist. Der Rahmen sitzt in einem Becher, und zur Abstimmung des Helix-Kreises dient ein Kern, der in eine in die Spule eingesteckte Gewindehülse geschraubt ist. Gemäß einer offenkundigen Vorbenutzung der Firma Neosid Pemetzrieder GmbH & Co KG, Halver, wird bei einem solchen Helix-Kreis der masseseitige Abschnitt der Helixspule von einer Leiterbahn gebildet, die auf einer Isolierplatte ausgebildet ist, die den schalenförmigen Rahmen trägt und die Becheröffnung verschließt. Von dem genannten Abstimmkern abgesehen weist dieser bekannte Helix-Kreis keine weiteren Abstimm- oder Schaltungselemente auf.

Für die Realisierung eines Empfänger-Frontendes für Hand­ sprechfunkgeräte beispielsweise geht man häufig von den Prämissen geringstem Volumen, einfache Konstruktion für leichte Fertigbarkeit und Aufbau in einem Feingußgehäuse für höchste mechanische Präzision aus.

In diesem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen, die Helixspule vollständig in das Feingußgehäuse einzu­ bringen, das Gehäuse durch eine beidseitig metallisierte Leiterplatte zu verschließen und die Abstimmelemente außerhalb des Gehäuses auf der metallisierten Oberseite der Leiterplatte anzubringen. Bei dieser Lösung werden zwangsläufig HF-führende Leitungen aus dem Feingußgehäuse herausgeführt. Dies führt dazu, daß die Selektiongseigen­ schaften des Kreises stark von seiner Lage und seiner Umgebung abhängen.

Alternativ hierzu wurde vorgeschlagen, die Abstimm­ elemente innerhalb des Feingußgehäuses auf der metal­ lisierten Unterseite der Leiterplatte anzubringen. Bei dieser Lösung wird die auf der Becherseite liegende Metallisierung der Leiterplatte unterbrochen, so daß der Helix-Kreis zur Leiterplatte hin HF-mäßig "offen" ist und deren Material und fertigungstechnische Position die Selektionseigenschaften des Kreises stark beeinflussen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Spulenanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, die bei guten Selektionseigenschaften und geringer Umgebungsempfindlichkeit ein besonders kompaktes abstimmbares Resonanzelement bildet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Mit der Spulenanordnung nach der Erfindung ergibt sich eine für Hochfrequenz annähernd vollständig geschlossene Konstruktion, so daß die Selektionseigenschaften des Kreises nur noch geringfügig von Fertigungstoleranzen beeinfluß werden. Insbesondere wird die Kopplung zweier oder mehrerer Helix-Kreise beispielsweise für abstimmbare Bandfilter durch diese Konstruktion elektrisch definiert ausführbar. Ein besonders geringer Raumbedarf resultiert daraus, daß alle Bauteile der Spulenanordnung als elektrisch wirksame Teile des Resonanzkreises ausgebildet sind.

In folgendem wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines an sich bekannten Helix-Kreises,

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines an sich bekannten abstimmbaren Helix-Kreises,

Fig. 3 ein Beispiel einer auf einem Spulenkörper aufgewickelter Helixspule,

Fig. 4 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen abstimmbaren Helix-Kreises.

Der an sich bekannte Helix-Kreis in Fig. 1 besteht aus dem gewendelten Innenleiter 1 (der Helix-Spule), dem metalli­ schen Becher 3 und dem Kapazitätsbelag 2 zwischen Helixspule 1 und Becher 3. Am masseseitigen Ende der Helixspule 1 ist eine Spulenanzapfung 6 vorgesehen, über die eine Hochfre­ quenzspannung u_HF in den Kreis eingespeist wird.

Der an sich bekannte abstimmbare Helix-Kreis in Fig. 2 enthält zusätzlich einen Abstimmschaltkreis mit den Elemen­ ten 41, 42 (beispielhaft eine Kapazitätsvariationsdiode 41 und ein ohmscher Widerstand), die über eine weitere Spulen­ anzapfung 5 an die Helixspule 1 und über eine zweite Zulei­ tung 7 an die Abstimmspannung u_S angeschlossen sind.

Das Beispiel einer auf einen Spulenkörper aufge­ wickelten Drahtspule als Teil einer Helixspule in Fig. 3 besteht aus einer helixförmig gewickelten Drahtspule 1, die paßgenau auf ein Gewinde 81 eines zylinderförmigen Spulenkörpers 8 gewickelt ist, der am oberen Ende durch einen Flansch 82 abgeschlossen ist und der am unteren Ende mindestens einen Führungsstift 83 zur exak­ ten Positionierung der Leiterplatte mit dem Abstimmschalt­ kreis aufweist. Der Spulenkörper wird vorzugsweise als Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt. Das eine Ende 10 der Drahtspule 1 dient zum einen als zweite Anzapfung 6 zum Anschluß einer Hochfrequenzspannung u_HF und zum anderen als Verbindungspunkt zum Anschluß des an Masse angeschlossenen Teils der Helixspule. Das Drahtende 10 verläuft parallel zur Hauptachse des Spulenkörpers 8, während das andere Ende 11 der Drahtspule 1 im Gewinde 81 des Spulenkörpers 8 liegt. Die erste Spulenanzapfung 5 zum Anschluß des Abstimmschalt­ kreises kann an die Drahtspule 1 angeschweißt oder angelötet werden.

Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen abstimmbaren Helix-Kreises in Fig. 4 besteht aus einer auf einen zylin­ drischen Spulenkörper 8 gewickelte Drahtspule 1 (beispiels­ weise in der Ausführungsform gemäß Fig. 3), die sich voll­ ständig in einem metallischen Becher 3 (z. B. in Form eines Feingußgehäuses) befindet. Der Spulenkörper 8 wird auf der einen Seite durch einen Flansch 82 und auf der anderen Seite durch eine Leiterplatte 84 angeschlossen, auf der die Ele­ mente 4c des Abstimmschaltkreises sowie der masseseitig angeschlossene Teil der Helixspule angeordnet sind. Der Becher 3 wird durch eine Trägerplatte 9 mit einer metalli­ sierten Oberseite 92 und einer metallisierten Unterseite 91 verschlossen, die an Masse angeschlossen sind. Der masse­ seitig angeschlossene Teil der Helixspule ist als geätzte Leitung wohldefinierter Geometrie auf der Leiterplatte 84 ausgeführt. Die geätzte Leitung ist mit ihrem einen Ende an dem Verbindungspunkt mit dem ersten Drahtende 10 der Draht­ spule 1 verbunden und bildet mit der Drahtspule 1 zusammen die Helixspule. Die geätzte Leitung ist an ihrem anderen Ende über einen Verbindungsstift 13 an die ober- bzw. unter­ seitige Metallisierung 91, 92 der Trägerplatte 9 angeschlos­ sen. Ebenso ist der Becherrand an diese Metallisierung 91, 92 angeschlossen.

Diese Aufbauweise ergibt eine für HF annähernd vollständig geschlossene Konstruktion, so daß die Selektionseigenschaf­ ten nur noch geringfügig von Fertigungstoleranzen beeinflußt werden.

Zum Vergleich hierzu sind in die Figur die Positionen der Elemente des Abstimmschaltkreises gemäß den bereits vorge­ schlagenen Lösungen gestrichelt eingezeichnet:

Mit 4a sind Elemente des Abstimmschaltkreises bezeichnet, der außerhalb des Gehäuses 3 auf der Oberseite 92 der Trä­ gerplatte 9 angebracht ist, und mit 4b Elemente des Abstimm­ schaltkreises, der innerhalb des Gehäuses 3 auf der Unter­ seite 91 der Trägerplatte 9 angebracht ist.

Es versteht sich, daß die Erfindung mit fachmännischem Zutun auf vielerlei Art und Weise abgewandelt und weitergebildet werden kann sowie an die Randbedingungen der verschiedenen Anwendungen angepaßt werden kann, ohne daß dies hier näher erläutert werden müßte.

So kann beispielsweise die Leiterplatte mit den Abstimm­ elementen auch seitlich an den Spulenkörper angebracht werden. Weiterhin kann es von Vorteil sein, ganz auf den Spulenkörper zu verzichten und die Leiterplatte direkt an der Spule zu befestigen. Ferner ist denkbar, die Leiterplat­ te mit den Abstimmelementen im Inneren der Helixspule anzu­ bringen. Schließlich kann die Helixspule komplett als Draht­ spule mit zwei Spulenanzapfungen zum Anschluß der Hochfre­ quenzspannung bzw. des Abstimmschaltkreises ausgeführt werden. Auch ist es denkbar, den masseseitig angeschlossenen Teil der Helixspule bis zur ersten Spulenanzapfung zum Anschluß des Abstimmschaltkreises als geätzte Leitung auf der Leiterplatte auszuführen und die zweite Spulenanzapfung für den Anschluß der Hochfrequenzspannung u_HF als Lötauge oder als weitere geätzte Leitung auf der Leiterplatte aus­ zuführen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Funk­ geräten mit abstimmbaren Helix-Kreisen für den Frequenzbe­ reich von 400 MHz bis etwa 1000 MHz, sie kann aber auch vorteilhaft in anderen Anwendungen, wie z. B. abstimmbaren Oszillatoren für Synthesizer, oder anderen Meßgeräten einge­ setzt werden.

Claims (10)

1. Abstimmbarer Helix-Kreis mit einer Helixspule (1), die auf einer zusätzliche Bauelemente tragenden Leiterplatte (84) befestigt ist, und mit einem die Helixspule (1) und die Leiterplatte (84) umschließenden metallischen Becher (3), dessen mit der Helixspule (1) gebildete Streukapazität (2) mit der Helixspule (1) zusammen den Helix-Kreis bildet und dessen Öffnung durch eine metallisierte, mit dem Becher (3) galvanisch verbundene Trägerplatte (9) verschlossen ist, mit einer ersten, an die Helixspule (1) angeschweißten oder angelöteten Anzapfung (5) zum Anschluß eines Abstimmschaltkreises (4c), dessen Elemente auf der Leiterplatte (84) angeordnet sind, und einer zweiten Helixspulenanzapfung (6) zum Anschluß einer Hochfrequenzspannung, wobei die Helixspule (1) zwischen ihrem masseseitigen Ende und der zweiten Anzapfung (6) als geätzte Leitung auf der Leiterplatte (84) ausgebildet ist und das masseseitige Ende der geätzten Leitung mit der Metallisierung (91, 92) der Trägerplatte (9) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helixspule (1) auf einen Spulenkörper (8) aus isolierendem Material gewickelt ist und daß die Leiterplatte (84) an dem Spulenkörper (8) befestigt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (8) ein Spritzgußteil aus Kunststoff ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (3) ein Feingußgehäuse ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Becherverschluß eine Trägerplatte (9) mit metallisierter Oberseite (92) und metallisierter Unterseite (91) ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Helixspulenanzapfung (6) auf der geätzten Leitung als Lötauge oder als weitere geätzte Leitung ausgeführt ist und daß sich diese geätzte Leitung und dieses Lötauge bzw. diese weitere geätzte Leitung auf der Leiterplatte (84) befinden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hochliegende Teil der Helixspule als Drahtspule (1) ausgeführt ist und daß die Drahtspule (1) mit ihrem dem Masseanschluß zugewandten Drahtende (10) an die geätzte Leitung und diese über einen Verbindungsstift (13) an die Metallisierung (91, 92) der Trägerplatte (9) angeschlossen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine anodenseitig an Masse angeschlossene Kapazitäts­ variationsdiode (41) im Schaltkreis (4c) zur Abstimmung des Helix-Kreises vorgesehen ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch seine Verwendung in abstimmbaren Bandfiltern im Hochfrequenzbe­ reich.

10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Anwendung in einen Empfänger-Frontend für Handsprechfunkgeräte.