DE689863C - Hochfrequenz-Kopplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenz-Kopplungseinrichtung mit zwecks Umschaltung auf mehrere Frequenzbereiche unterteilter Wicklung. Derartige Kopplungseinrichtungen werden beispielsweise häufig für Rundfunkampfänger verwendet, die einen Empfang innerhalb eines sehr ausgedehnten Frequenzbandes oder innerhalb mehrerer Frequenzbänder gestatten sollen, so daß eine Umschaltung der Schwingkreisinduktivitäten für die einzelnen Bereiche vorgenommen werden muß. Gewöhnlich dient dabei der gleiche Drehkondensator in allen Frequenzbereichen zur Abstimmung des Schwingungskreises. Im allgemeinen wird bei derartigen Spulen die Umschaltung auf die einzelnen Bereiche in der Weise vorgenommen, daß die einzelnen Spulenteile in Reihe geschaltet sind* und stufenweise durch eine Schalteranordnung unwirksam gemacht werden können. Bei dieser Schaltung sind im Falle der Benutzung des Frequenzbereiches mit den niedrigsten Frequenzen sämtliche Spulenteile gleichzeitig eingeschaltet, während zur Einstellung auf dem nächsthöheren Frequenzbereich einer " der Spulenteile durch den Schalter unwirksam gemacht wird.. Es ist natürlich auch eine solche Anordnung der Spulen denkbar, daß für jeden einzelnen- Frequenzbereich eine besondere Spule vorgesehen ist, welche bei der Abstimmung auf niedrigere Frequenzbereiche nicht verwendet wird. Bei einer solchen Anordnung mit voneinander vollständig getrennten Spulen sind natürlich im ganzen mehr Windungen erforderlich als bei der im allgemeinen verwendeten Reihenschaltung- der einzelnen Teile, „_c

Da es aus konstruktiven Gründen erforderlich ist, die einzelnen Spulenteile nahe beieinander unterzubringen, um beispielsweise die Leitungen zu den Kontakten des Wellenumschalters kurz zu halten oder um sämtliche Spulen innerhalb eines Abschirmzylinders unterzubringen, so ergeben sich häufig Störungen durch Resonanzerscheinungen in den abgeschalteten Spulenteilen, die auf den eingeschalteten Spulenteil zurückwirken. Be-" sonders 'gefährlich werden diese Störungen

dann, wenn ein eingeschalteter Spulenteil für sich infolge der ihm anhaftenden natürlichen Kapazität eine Resonanzfrequenz besitzt, welche innerhalb des Frequenzbereiches liegt, ■ 5 auf den ein gerade eingeschalteter Spulenteil mit Hilfe des zugehörigen Drehkondensators abgestimmt werden soll. In diesem Fall treten in dem abgeschalteten Spulenteil sehr große Resonanz ströme auf, die mit einem ent-ο sprechenden Energieverbrauch verbunden sind, und weil diese Energie von dem Schwingungskreis des eingeschalteten Spulenteiles geliefert werden muß, ergibt sich eine starke Dämpfung des benutzten Schwingungskreises bei dieser Frequenz.

Das Problem der Beseitigung von störenden Rückwirkungen auf eine eingeschaltete Spule, die durch Resonanzschwingungen in abgeschalteten oder kurzgeschlossenen Spulengruppen hervorgerufen werden, ist bereits bekannt. In einer bekannten Anordnung wird eine Lösung des Problems dadurch erstrebt, daß der Eigenschwingungsbereich der abgeschalteten Teile außerhalb des Abstimmbereiches der eingeschalteten Spulenteile gelegt wird. Da man nun die Induktivität des abgeschalteten Spulenteiles nicht willkürlich verändern kann, weil sie zusammen mit der Abstimmkapazität für einen ganz bestimmten Frequenzbereich bemessen werden muß und weil der Verminderung der Eigenkapazität einer Spule sehr enge natürliche Grenzen gesetzt sind, so bleibt für die Verlagerung der störenden Resonanzfrequenz nur das Mittel, die Eigenkapazität der abgeschalteten Spule künstlich zu vergrößern. Eine solche Maßnahme führt aber zu einer Verringerung des durch diese Spule überdeckten Frequenzbereiches.

In einigen bekannten Anordnungen wird der dämpfende Einfluß einer zusätzlichen kurzgeschlossenen Spule auf benachbarte Spulen oder Spulenteile für verschiedene Zwecke nutzbar gemacht. Zu diesen bekannten Anordnungen gehört eine Hochfrequenz-Kopplungseinrichtung mit einem Kurzschlußring, der an die Sekundärspule angekoppelt ist und der die Neigung zu unerwünschtem Selbstschwingen unterdrückt. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann eine stabile Arbeitsweise in einem nicht neutralisierten Hochfrequenzverstärker erreicht werden. Der Kurzschlußring stellt eine bequem einstellbare Dämpfungsvorrichtung dar. In einem anderen Fall werden Kurzschlußwindungen zwischen zwei gekoppelten Schwingungskreisen eines Bandfilters verwendet, um eine Abflachung der scharf ausgeprägten Spitzen der Filterübertragungskurve herbeizuführen. Die Kurzschlußwindüngen dienen also nicht zur Entkopplung, sondern besitzen einen dämpfenden Einfluß.

Schließlich kann noch eine bekannte Anordnung erwähnt werden, bei der die Dämpfungswirkung einer zwischen zwei Spulenhälften geschalteten zusätzlichen Wicklung noch dadurch erhöht wird, daß mit der Wicklung ein Widerstand in Reihe geschaltet wird. Der Wicklungssinn und der Abstand der benachbarten Spulenteile sind so gewählt, daß in diesen Spulenteilen für die Schwingungen der Grundfrequenz keine Dämpfungserhöhung eintritt, während unerwünschte Schwingungen in der zusätzlichen Spule verschiedene Spannungen induzieren, die sich nicht aufheben, so daß dann in dem Zwischenkreis ein Strom zustande kommt und durch den im Zwischenkreis befindlichen Widerstand eine erhebliche Dämpfung verursacht wird. In diesem Fall wird also die Dämpfungseigenschaft einer in bestimmter Weise mit anderen Spulen gekoppelten Wicklung durch einen Widerstand wesentlich verstärkt, so daß man hier von einem Dämpfungskreis reden kann. Es war jedoch bisher nicht bekannt, daß man unter bestimmten Voraussetzungen mit Hilfe eines Kurzschlußringes oder einer zwischengeschalteten Wicklung gerade auch entkoppelnde Wirkungen erzielen kann. Auf dieser Erkenntnis baut sich die Erfindung auf und macht davon für eine Verbesserung' von Kopplungseinrichtungen praktischen Gebrauch, die für mehrere Bereiche umschaltbar sind. Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Störungen, die zwischen eingeschalteten und abgeschalteten Spulenteilen einer für mehrere Frequenzbereiche unterteilten Wicklung auftreten, dadurch beseitigt, daß zwischen dem unwirksam gemachten und dem eingeschalteten Spulenteil als Mittel zur Herabsetzung des Kopplungsfeldes eine Kurz- iod schlußwicklung derartig angeordnet ist, daß die unerwünschten Rückwirkungen von Resonanzerscheinungen in dem unwirksam gemachten Spulenteil auf den eingeschalteten Spulenteil im wesentlichen unterdrückt werden. Mit Hilfe dieser Maßnahme ist man imstande, die einzelnen Spulenteile in der erwünschten, räumlich zusammengedrängten Form aufzubauen, wobei zur Vermeidung der Störungen lediglich zwischen den einander 1 störenden Spulenteilen eine Kurzschlußwicklung vorgesehen wird.

Diese Kurzschiußwicklung kann in Form eines besonderen, auf dem Spulenkörper angebrachten, in sich geschlossenen Ringes ausgeführt sein. Eine \veitere Möglichkeit der Ausbildung der Kurzschlußwicklung besteht darin, daß einer der Spulenteile durch den Wellenschalter für sich kurzgeschlossen wird und vermöge seines geringen Eigenwider-Standes als Kurzschlußwicklung zwischen zwei einander störenden Spulenteilen wirkt.

Wenn dafür Sorge getragen wird, daß der Kurzschlußring bzw. die kurzgeschlossene Wicklung keine zu großen Eigenwiderstände besitzen, so bleibt die in den benutzten Teil der Wicklung hineintransformierte Ohmsche Widerstandskomponente verschwindend gering, und eine Vergrößerung der Dämpfung des aus dem benutzten Spulenteil gebildeten Schwingungsteiles von nennenswertem Maße

ίο tritt nicht ein. Es erfolgt lediglich eine geringe Herabsetzung.der wirksamen Induktivität des eingeschalteten Spulenteiles, die bei der Bemessung von vornherein berücksichtigt werden kann.

Zur Erläuterung der Erfindung wird an Hand der Fig: ι ein " Superheterodyneradioempfänger beschrieben, der über drei Frequenzbereiche abstimmbar ist. Der Empfänger enthält einen Eingangskreis mit Antenne

ao ίο und Erden. Eine Pentodenverstärkerröhre 12 ist mit dem Antennen-Erde-Kreis durch die Kopplungseinrichtung 13 gekoppelt.

Der Eingang einer Pentodenmodulatorröhre

14 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 12 durch eine weitere abstimmbare Kopplung 15, die der Kopplung 13 ziemlich ähnlich ist, gekoppelt, örtlich erzeugte Schwingungen werden der Modulationsröhre 14 durch die Oszillatorröhre 16, die mit dem Schwingungskreis 17 zusammengeschaltet ist, zugeführt. Eine Spule 18 ist in den Oszillatoranodenkreis in Rückkopplungsschaltung eingeschaltet. Diese Spule 18 wirkt auch infolge der Erdverbindungen mit den Röhren 14 und 16 auf den Gitterkathoderikreis des Modulators 14 ein.

Mit dem Ausgang des- Modulators ist ein fest abgestimmter Zwischenfrequenztransformator 19 verbunden, an den sich bei den Eingangsklemmen I und Γ der Zwischenfrequenzverstärker und weiter der Detektor und der Niederfrequenzverstärker anschließen. Diese Empfängerteile sind, da sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung ausmachen, nur durch das Rechteck 20 angedeutet.

Wie oben erklärt, ist der Empfänger zur Aufnahme von Zeichen in drei Frequenzbändern bestimmt, die zu weit ausgedehnt sind, als daß sie durch eine einzige Spule und einen Kondensator überstrichen werden könnten. Daher sind die abstimmbaren Kopplungssysteme mit je drei Spulen für die drei verschiedenen Bereiche versehen. In dem Kopplungssystem 13 ist eine Primärspule 21 vorgesehen, die mit drei Sekundär spulen 22, 23 und 24 elektromagnetisch gekoppelt ist, und eine Kopplungkapazität 66, die dem Primär- und dem abgestimmten Sekundärkreise gemeinsam ist. Die drei Sekundärspulen sind in Reihe geschaltet und sind parallel zu einem variablen Abstimmungskondensator 25· angeordnet. Ein Schalter 26, der zwei Schaltarme hat, ist mit dem unteren Ende der Spule 24 verbunden und kann mit zweien von den drei Kontaktpunkten 27, 28 und 29 Kontakt machen. Die Kontaktpunkte 28 und 29 sind mit den entsprechenden oberen Enden der Spule 24 und 23 verbunden, so daß diese Spulen durch die Schalterverbindung mit den entsprechenden Kontaktpunkten kurzgeschlossen sind.

Von den Sekundärspulen ist Spule 23 für den Empfang auf dem Rundfunkbereich bestimmt, während Spule 22 für Kurzwellen- und Spule 24 für Langwellenabstimmung bemessen sind. Zusammen mit dem Kojidensator25 dient sie dazu, den Kurzwellenbereich zu überstreichen. Die Spule 24 ist von größerer Induktanz als die Rundfunkspule 23. Sie dient dazu, zusammen mit dem Kondensator 25 den Empfänger auf den Langwellenbereich abzustimmen.

Bei der Abstimmung im Rundfunkbereich haben die beiden Schaltarme des Schalters 26 mit den Punkten 27 und 28 Kontakt, wodurch die Langwellenspule 24 kurzgeschlossen und aus dem Kreis herausgenommen wird. Nur die Spulen 22 und 23 bleiben im Nebenschluß mit dem variablen Abstimmungskondensator 25. Da die Spule 22 von kleiner Induktanz ist, ist ihre Wirkung in dem Rundfunkbereich im Vergleich zu Spule 23 unbeachtlich.

Bei der Umschaltung auf den Kurzwellenbereich machen beide Schaltarme Kontakt mit den Punkten 28 und 29, so daß dann außer der Spule 24 auch die Spule 23 kurzgeschlossen wird.

Auf dem Langwellenbereich sind die Kontaktpunkte 28 und 29 beide offen; dabei ist die Spule 24 fast allein wirksam, weil sie eine viel größere Induktanz als jede der anderen zwei Sekundärspulen hat.

Fig. 2 zeigt die Konstruktion eines Transformators mit vier Spulen 21 bis 24, die für die Kopplungseinrichtung. 13 der Fig. 1 geeignet sind. Die Spulen sind auf einen zylindrischen Körper 30 aus Isoliermaterial gewickelt, und zwar die Primärspule 21 auf den mittleren Teil des Zylinders und die beiden Sekundär spulen 22 und 23 an jeder Seite der Primärspule. Die Langwellensekundärspule 24 ist unregelmäßig oder in Lagen auf den zylindrischen Körper 31 aufgewickelt, der innerhalb des einen Endes des größeren zylindrischen Körpers 30 befestigt ist. Die Spulen 21, 22 und 23 sind alle gleichsinnig schraubenartig in einer einzigen Lage gewickelt. · Alle Spulen des Transformators liegen koaxial, so daß zwischen der Primärspule und jeder der Sekundärspulen magnetische Kopplung vorhanden ist. Es ergibt sich auch aus dieser Konstruktion ein gewisser Betrag

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von zufälliger magnetischer Kopplung zwischen den Sekundärspulen, besonders zwischen benachbarten Sekundär spulen. Nach außen ist der Transformator durch die Haube 32 abgeschirmt.

Die folgenden Konstruktion- und Spulenwicklungsdaten sind für den oben beschrie-

Spule	Windungen	Draht	Wicklung
21 22 2.3 24 33	■■■ 4 106 430 I	38 einfacher Seidenemaildraht ... 16 Emaildraht 32 Emaüdraht 38 einfacher Seidenemaildraht ... 16 Emaüdraht (kurzgeschlossen)	fest 4,7 Windungen pro cm 41 Windungen pro cm 49 bis 50 Universalwindungen

benen Transformator als zufriedenstellend gefunden worden:

: Länge des Körpers 30 82 mm,

Durchmesser des Körpers 30 31 mm, ⁶S Durchmesser der Form 31 ... 13 mm, axiale Länge der Wicklung auf

Form 31 5 mm.

Die Störungen, die durch die erfindungsgemäße Einrichtung beseitigt werden sollen, treten vor allem im Kurzwellenbereich auf und machen sich sehr deutlich durch eine Verringerung der Übertragungsleistung bemerkbar. Außerdem wird gewöhnlich auch die Selektivität vermindert; d. h. die Breite "irgendeines eingestellten Empfangskanals im Kurzwellenbereich, der in der Nähe einer derartigen Resonanzstelle eines abgeschalteten benachbarten Spulenteils liegt, ist in unerwünschtem Maße vergrößert.

Die Einwirkung der störenden Resonanzen auf die Höhe der Übertragungsleistung wird durch die Kurve A der Fig. 3 dargestellt, in welcher die Übertragungsleistung abhängig von der Frequenz im Kurzwellenbereich aufgetragen ist. Die Kurvet zeigt als typischen Effekt, der in Transformatoren der beschriebenen Konstruktion beobachtet wird, zwei Tiefpunkte innerhalb eines Bereiches.

Um die geschilderten Störungen zu vermeiden, ist eine Kurzschlußwindung 33 um den zylindrischen Körper 30 herum, zwischen der Kurzwellenspule und den übrigen Sekundärspulen, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, vorgesehen. Diese Windung ist von hoher elektrischer Leitfähigkeit und verhindert eine unerwünschte magnetische Kopplung der Spulen 23 und 24 mit der Spule 22. Die Eigenresonanzen der kurzgeschlossenen benachbarten Spulenteile haben dann keinen Einfluß mehr auf die Kurzwellenspule, und die Übertragungscharakteristik der abstimmbaren Kopplungseinrichtung nimmt nach Einschaltung des Kurzschlußringes 33 die Form der Kurve B in Fig. 3 an.

Die Kopplungseinrichtung enthält abweichend von der Kopplungseinrichtung 13 zwei Primärspulen 34 und 35, an Stelle der einzelnen Primärspule 21 der Kopplungseinrichtung 13, und ist noch durch eine kapazitive Kopplung ergänzt, die aus dem töten Wicklungsende 44, verbunden mit der Primärspule 34, besteht. Die Anwendung einer weiteren Primärspule und der toten Endwindungen verbessert die Übertragungscharakteristik der Kopplung. Die Primär spule 35 ist für die Übertragung im Rundfunk- und Langwellenbereich und die Spule 34 für die Übertragung im Kurzweilenbereich bestimmt. Die Sektindärspulen 36, 37 und 38 der Kopplungseinrichtung 15 sind die Kurzwellen-, die Rund- funk- und die Langwellenspulen. Der kurzschließende Schalter 39 kann mit den Schal-

terpunkten 40, 41 und 42 Kontakt machen, wie im Falle des Schalters 26, wobei die Punkte 41 und 42 den entsprechenden kurzzuschließenden Spulen 38 und 37 zugeordnet sind. Die kurzgeschlossene Windung 43 ist zwischen den Kurzwellen- und Rundfunkspulen wie im Falle der Kopplungseinrichtung 13 angeordnet. Ein veränderlicher Ab-Stimmungskondensator 46 ist den drei in Reihe angeordneten Sekundärspulen parallel geschaltet.

Der Kreis 17, der die Oszillatorfrequenz bestimmt, wird aus einem Transformator, der demjenigen der Fig. 2 ähnlich ist, gebildet. Der Transformator enthält die Spule 18 und drei in Reihe geschaltete Spulen 47, 48 und ■ 49, die den Kurzwellen-, Rundfunk- und Langwellenbereichen entsprechen. Die kurzgeschlossene Windung 50 ist zwischen den Spulen 47 und 48 angeordnet. Der kurzschließende Schalter 51 hat wieder zwei Arme, die so angeordnet sind, daß sie mit irgendwelchen benachbarten zweien der Punkte 52, 53 und 54 Kontakt machen können. Kontakt mit den Punkten 53 und 54 schließt die Spulen 49 und 48 kürz.

Außer den oben beschriebenen Schaltungsteilen enthält der Empfänger zwei weitere Schalter 55 und 56. Schalter 55 ist angeordnet, um die für niedere Frequenzen bestimmte

Primärspule 35 kurzzuschließen, wenn der Empfänger auf den Kurzwellenbereich mittels des Schaltpunktes 57 eingestellt ist. Derselbe Schalter dient auch dazu, einen Kondensator S 58 über die Primärwicklung 35 mittels des Schaltpunktes 59 nebenzuschließen, wenn der Empfänger auf den Langwellenbereich eingestellt ist. Schalter 56 dient dazu, einen zusätzlichen Begrenzungskondensator 60 über

to den permanenten Begrenzungskondensator 61 durch Kontakt mit dem Schaltpunkt 62 zu verbinden, wenn für den Kurzwellenbereich eingestellt werden soll.

Die Linien 6" stellen die mechanischen Ver-

15. bindungen der Schalter 26, 39, 51, 55 und 56 zwecks Einknopfbedienung dar. Eine zweite mechanische Vorrichtung U ist für die gleichzeitige Abstimmung aller variablen Kondensatoren 25, 46 und 65 vorgesehen. '

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι . Hochfrequenz-Kopplungseinrichtung mit zwecks Umschaltung auf mehrere Frequenzbereiche unterteilter Wicklung, bei welcher die vorzugsweise in Reihe geschalteten Spulenteile stufenweise unwirksam gemacht werden können und ein unwirksam gemachter Spulenteil eine Eigenresonanz besitzt, deren Frequenz innerhalb des Frequenzbereiches liegt, auf den ein eingeschalteter Spulenteil abgestimmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unwirksam gemachten und dem eingeschalteten Spulenteil als Mittel zur Herabsetzung des Kopplungsfeldes ein Kurzschlußring (33, 43) oder eine kurzgeschlossene Wicklung (23, 27) derartig angeordnet ist, daß die unerwünschten Rückwirkungen von Resonanzerscheinungen in dem unwirksam gemachten Spulenteil auf den eingeschalteten Spulenteil im wesentlichen unterdrückt werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Spulenteile als Kurzschlußwicklung zwischen dem unwirksam gemachten und dem eingeschalteten Spulenteil dient, indem ein Schalter gleichzeitig mit der Ausschaltung eines unwirksamen Spulenteiles den als Kurzschlußwicklung dienenden Spulenteil kurzschließt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußring zwischen dem Spulenteil für den höchsten Frequenzbereich und dem der gleichen Wicklung angehörigen Teil für den nächstniedrigeren Frequenzbereich angeordnet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzsehlußring zwischen dem Spulenteil für den höchsten Frequenzbereich aind allen übrigem der gleichen Wicklung angehörigen Spulenteilen angeordnet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei miteinander induktiv zu koppelnden Wicklungen, beispielsweise einer Primär- und einer Sekundärwicklung, ein Spulenteil der einen aufgeteilten Wicklung und der für den höchsten Frequenzbereich bestimmte Spulenteil der anderen aufgeteilten Wicklung auf der gleichen Seite des Kurzschlußringes angeordnet sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruchs,· dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Aufteilung der Wicklung für drei Frequenzbereiche eine Primärspule zwischen den beiden Spulenteilen einer Sekundärwicklung angeordnet ist, welche für die beiden höchsten Frequenzbereiche bestimmt sind, und daß sich die Kurzschhißwicklung (33, 23) zwischen der genannten Primärspule und der Sekundär spule für den tiefen Frequenzbereich befindet (Abb. 2).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Berlin, cedrijckt in der reichsdri-ckekei.