DE589834C

DE589834C - Als Frequenznormale dienender elektrischer Schwingungskreis mit sehr geringer Kapazitaet, insbesondere fuer Hochfrequenz

Info

Publication number: DE589834C
Application number: DE1930589834D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Otto Roosenstein
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1930-05-21
Filing date: 1930-05-21
Publication date: 1933-12-20

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
20. DEZEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 589834 KLASSE 21 a 4 GRUPPE

insbesondere für Hochfrequenz

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Mai 1930 ab

Bei Schwingungskreisen für elektrische Schwingungen, die einen sehr hohen Grad von Konstanz aufweisen sollen, macht es sich unangenehm bemerkbar, daß die in diesen Kreisen verwendeten Kondensatoren eine Neigung haben, sich mit der Zeit zu verändern. Diese Änderungen haben meistens eine mechanische Ursache, die insbesondere bei Plattenkondensatoren auftritt. Teilweise beruhen die Änderungen der Kapazität auf Änderungen der Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums und auf chemischen Verbindungen und Alterserscheinungen der verwendeten Materialien. Zur Kontrolle und Überwachung der Welle von Kurzwellenstationen sowie zur Steuerung von Geräten in der Hochfrequenztechnik sind andererseits Kreise notwendig, die einen sehr hohen Grad von Konstanz besitzen.

Auch bei Spulen, deren Eigenfrequenz durch benachbarte kapazitive Metallflächen bestimmt wird, insbesondere bei bekannten Teslaspulen, deren Eigenfrequenz durch darauf aufschiebbaren Metallzylinder geregelt wird,, macht sich die Temperaturabhängigkeit der. Eigenfrequenz in unliebsamer Weise bemerkbar. Durch die Erfindung wird ein besonders hoher Grad von zeitlicher Konstanz der Eigenfrequenz, insbesondere eine fast völlige Unabhängigkeit der Eigenfrequenz von Temperaturänderungen und von mechanischen Erschütterungen, erreicht für als Frequenznormale dienende elektrische Schwingungskreise mit sehr geringer Kapazität, insbesondere für Hochfrequenz, bestehend aus einer in einem Gehäuse aus leitendem Material eingebauten Teslaspule. Hierfür wird erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß das Gehäuse aus temperaturunempfindlichem Material besteht und die Spule darin derart angeordnet ist, daß der kapazitive Einfluß des Gehäuses bei Erschütterungen oder Temperaturänderungen möglichst klein bleibt.

Zweckmäßigerweise ist die Spule innerhalb des als eine Belegung der Schwingkreiskapazität dienenden leitenden Gehäuses möglichst zentrisch eingeschlossen.

Ferner empfiehlt es sich, zur Konstanthaltung der Temperatur der Teslaspule dieser letzteren einen zusätzlichen Kompensationsstrom (Heizstrom) von einer an sie über geeignete, die Hochfrequenz absperrende Organe angeschalteten Heizstromquelle zuzuführen.

Um eine eindeutige Zusammenwirkung der Hochfrequenzströme und der Kompensationsströme zu erzielen, ist es ferner vorteilhaft, durch besondere an sich bekannte Mittel auch

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hans Otto Roosenstein in Berlin.

für den Hochfrequenzstrom eine quasi stationäre Verteilung längs der Spule zu erzwingen. Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung dargestellt. Bei der Anordnung nach der Abb. ι sind zwei in Reihe geschaltete Hälften 3, 3' einer Selbstinduktioiisspule innerhalb eines diese möglichst allseitig umschließenden leitenden Gehäuses 4, am besten genau zentrisch, an einem Isolierträger, z. B. Porzellan, Quarz, Steatit o. dgl., befestigt. Als Zuführungen zum Schwingungskreis dienen die Spulenenden i, 2, die in irgendeiner Weise an die Energiequelle für die Schwingungen angekoppelt werden können. Ein besonderer Kondensator ist hier nicht notwendig, da der Schwingungskreis durch die Kapazität des Gehäuses gegenüber den beiden Hälften der Spule zu einem geschlossenen gemacht wird. Die Spannungsverteilung ist rechts durch die V-Linie angedeutet. Hier stellen die horizontalen Abstände der Spannixngskurve 6, 7, 8, 9 von der Linie 10, 11 die Spannungen der entsprechenden Punkte der Spule gegenüber dem Gehäuse dar.

Verkleinert sich durch eine mechanische Erschütterung der Abstand eines Spulenendes, etwa des oberen, von der gegenüberliegenden Wandstelle des Gehäuses beispielsweise um ¹Z₁₀₀₀ seiner normalen Entfernung bei der genauen zentrischen Lage, wobei also der Abstand desselben Spulenendes von der diametral gegenüberliegenden anderen Gehäusewand sich dementsprechend um ¹Zi₀Oo vergrößert, so kann man berechnen, daß sich durch diese Änderung die Spulenkapazität um weniger als V1000000 ändert, während die Änderung der Resonanzfrequenz des Kreises noch geringer ist. Man erhält somit bei dieser Konstruktion eine gute Stabilität gegenüber den mechanischen Erschütterungen. Es hat sich gezeigt, daß die nach der Erfindung gebauten Scliwingungskreise auch eine geringe Dämpfung besitzen. Weiter ist bei dieser Konstruktion leicht möglich, eine Konstanz der Anordnung in bezug auf thermische Ausdehnung zu schaffen. Nachstehend wird an Hand der Abb. 2 gezeigt, wie dies geschehen kann. Hier sind die beiden Spulenhälften 3, 3' in bezug auf den hochfrequenten Schwingungsstrom parallel geschaltet. Es ist also der eine Stromzuführungspol durch zwei untere in bezug auf den hochfrequenten Schwingungsstrom parallel geschaltete Wicklungsenden 1,1' und der andere Pol durch die Anschlußleitung 2 des Gehäuses gebildet. Die oberen Spulenenden aber sind miteinander verbunden. Die beiden Spulenhälften wirken also in bezug auf den Schwingungsstrom als eine einzige Wicklung. Auch hier wird der Schwingungskreis durch die Kapazität des Gehäuses gegenüber der Spule geschlossen. Die Spannungsverteilung ist rechts durch die V-Kurve dargestellt. e₅

Um die Temperatur der Spule konstant zu halten, kann man der Spule noch einen zusätzlichen Kompensationsstrom (Heizstrom) zuführen von einer zwischen den Enden 1 und 1' über die geeigneten, die Hochfrequenz absperrenden Organe geschalteten Wechselstromquelle, am besten niedriger Perioden zahl, oder über eine Gleichstromquelle. In bezug auf diesen Heizstrom sind die beiden Spulenwicklungen 3, 3' bifilar in Reihe geschaltet. Man kann die Amplitude des Hilfsstromes immer so einregulieren, daß evtl. Schwankungen der Spulentemperatur entgegengearbeitet wird. Dadurch, daß die Temperatur der Spule konstant gehalten wird, wird auch die Eigenkapazität des Schwingungskreises konstant gehalten, vorausgesetzt, daß die Temperatur des Gehäuses dabei ebenfalls als konstant angenommen werden darf oder daß das Gehäuse als wesentlichen Bestandteil so viel Material mit kleinem Ausdehnungskoeffizienten enthält, z. B. als eine Zylindertrommel aus Invarstahl (Nickelstahllegierung mit verschwindendem Ausdehnungskoeffizienten) mit Kupierbelag _go gebaut ist, daß seine thermische Ausdehnung vernachlässigt werden kann. Ist diese Bedingung bei der Wahl des Gehäusematerials nicht erfüllt, so wird man zweckmäßigerweise dafür sorgen, daß das Gehäuse auf konstanter Temperatur gehalten wird.

Für besondere Zwecke kann es erforderlich sein, daß die Spule möglichst gleichmäßig vom Schwingungsstrom durchflossen wird Dazu kann es von Vorteil sein, die Spule am freien Ende mit metallischer Verlängerung z. B. in Form einer Platte, Kappe, Glocke usw. auszurüsten, wodurch sich die Kapazität um so viel vergrößert, daß die Stromverteilung innerhalb der Spule als quasi stationär , _Og angesehen werden kann. Diese Verlängerung der Spule muß selbstverständlich zur Vermeidung von Verlusten durch Wirbelströme mit geeigneten Schlitzen ausgeführt werden.

Um die Abstimmung der oben beschriebenen Schwingungskreise zu ändern, können innerhalb des Gehäuses und mit diesem elektrisch verbunden etwa durch Mikrometerschraube verstellbare Metallteile verwendet werden, deren Entfernung vom freien Ende der Spule bzw. vom erwähnten kapazitiven Ansatz der Spule geändert wird. Weiter kann man die Selbstinduktion der Kreise auch durch kurzgeschlossene Windungen oder andere bekannte Mittel beeinflussen. Die Ankopplung an die Schwingungskreise geschieht entweder induktiv durch einige Windungen

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oder durch ein außerhalb liegendes, mit den Ausführungen i, 2 gekoppeltes Variometer oder kapazitiv durch Platten, die sich in der Nähe des freien Endes der Spule im Gehäuse befinden.

Claims

Patentansprüche:

ι . Als Frequenznormale dienender elektrischer Schwingungskreis mit sehr geringer Kapazität, insbesondere für Hochfrequenz, bestehend aus einer in einem Gehäuse aus leitendem Material eingebauten Teslaspule, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus temperaturunempfindlichem Material besteht und die Spule darin derart angeordnet ist, daß der kapazitive Einfluß des Gehäuses bei Erschütterungen oder Temperaturänderungen möglichst klein bleibt.
2. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule innerhalb des als eine Belegung der Schwingkreiskapazität dienenden leitenden Gehäuses möglichst zentrisch eingeschlossen ist.
3. Schwingkreis nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Temperatur der Spule dieser letzteren ein zusätzlicher Kompensationsstrom (Heizstrom) von einer an sie über geeignete, die Hochfrequenz absperrende Organe angeschalteten Heizstromquelle zugeführt wird.
4. Schwingkreis nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel verwendet werden, wodurch die Stromverteilung längs der Spule eine quasi stationäre wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen