DE7015736U - Abstimmbare frequenzweiche. - Google Patents

Description

TEKADE Feiten & Guilleaume Den 22 4.1970

Fernmeldeanlagen GmbH Gm 1099 - 3e/Ea.

Abstimmbare Frequenzweiche

Die Neuerung betrifft die korstruktive Ausbildung einer abstimmbaren Frequenzweiche firr hohe Frequenzen, vorzugsweise für Frequenzen des UZW- und Dezimeterbereiches.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine aus Topfkreisen aufgebaute abstimmbare Frequenzweiche so auszubilden, daß sämtliche Einstellorgane von einer Weichenseitr aus bedient werden können.

Aus Gründen der Kostenersparnis ist es erwünscht, Sender und Empfänger, beispielsweise von Funksprechgeräten des UKW- und Dezimeterbereiches, an eine gemeinsame Antenne anzuschließen. Hierzu sind Frequenzweichen erforderlich, die die doppelte Aufgabe haben, zum einen in der einen Übertragungsrichtung die Sendeenergie möglichst ungeschwächt vom Sender zur Antenne gelangen zu lassen und den Weg zum EmpfHog^r hochohmig zu sperren und zum anderen in der andere übertragungsrichtung die Empfangsenergie von der Antenne möglichst ungeschwächt zum Empfänger zu leiten und den Wec zum Sender hochohmig zu sperren. Um einen guten Wirkungsgrad der Energieübertragung zwischen Sender und Antenne einerseits sowie zwischen Antenne und Empfänger andererseits zu erzielen, ist es erforderlich, möglichst nahe beieinanderliegende Sende- und Empfangsfrequenzen zu «^blen. Um die Funksprechgeräte außerdem vielseitig \_trt-en<^:> einsetzen zu können, müssen die Sender und Empfänger ' * mehrere Frequenzen umgeschaltet werden können. Die;* b^^J ' ^a₁ daß auch die Frequenzweichen umschaltbar bzw. absti^Dar ausgeführt werden müssen, damit ihre Durchlaß- und Sperrbereiche jeweils den eingestellten Sende- und Empfangsfrequenzen angepaßt werden können.

Die Forderungen hinsichtlich geringer Durchlaßdämpfung in der einen Übertragungsrichtung und hoher Sperrdämpfung in der anderen Übertragungsrichtung bei nahe beieinanderliegenden Frequenzen erfordern Resonanzfilter hoher Güte, die im UKW- und Dezimeterwellenbereich nur mit Topfkreisen erreicht werden können.

Ea ist bereits bekannt, Frequenzweichen für Punksprechgeräte des UKVV- bzw. Dezimeterwellenbereiches aus zwei abstimmbaren Topfkreisen, die auf die Sende- bzw. die Empfangsfrequenz abgestimmt werden, aufzubauen (vgl. z.B. den Aufsatz von G.Pusch "Frequenzweichen zum Betrieb mehrerer Dezimeter-Funkgeräte an einer Antenne" in der .b'ernmeide technischen Zeitschrift, Heft 6, 1952, S.262-26Ö).

Ebenso ist es auch schon bekannt, durch Anschalten einer weiteren Kapazität in einem Topfkreis die Filterkurve des Topfkreises so auszubilden, daß sie außer einer Parallelresonanzstelle mit niedriger Durchlaßdämpfung noch eine benachbarte Serienresonanzstelle mit hoher Sperrdämpfung aufweist (siehe z.B. den Aufsatz von W.B. Bryson "DESIGN OF HIGH ISOLATION DUPLEXERS AND' A NEW ANTENNA FOR DUPLEX SYSTEMS" in IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR COMMUNICATIONS, März-Heft 1965, S.134-140).

Damit diese Frequenzweichen auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt werden können, ist es erforderlich, daß auch die Zusatzkapazitäten zum Erzeugen der zusätzlichen Resonanzstellen einstellbar sind. Der Einbau einer zusätzlichen Kapazität in den Topfkreis wirft jedoch, insbesondere dann, wenn der Kondensator größere Abmessungen hat, wie dies bei einem Drehkondensator der Fall ist, das Problem auf, wie der Kondensator im Topfkreis anzuordnen ist, damit das elektrische Feld und damit die Güte des Topf kreises nicht ungünstig "beeinflußt wird. Bei Frequenzweichen, die außerdem in Geräte eingebaut werden, ist zusätzlich noch zu klären, wie die Bedienungsachse des Drehkondensators am zweckmäßigsten herausgeführt werden kann, um auch bei eingebauter Frequenzweiche den Zusatzdrehkondensator schnell und bequem einstellen zu können.

Die Neuerung löst diese Probleme, indem sie den zusätzlichen Drehkondensator so im Topfkreis anordnet, daß er, außerhalb des von Innenleiter und zugeordnetem Abstimmkondensator erzeugten elektrischen Feldes, an der dem Abstiramkondensator gegenüberliegenden Stirnseite des Topfkreises liegt. Nach einem weiteren Neuerungsgedanken wild die verlängerte Einstellachse des Drehkondensa-

tors durch den wendeiförmigen oder gestreckten Innenleiter des Topfkreises und durch Bohrungen der Kondensatorplatten des mit dem Innenleiter in Reihe liegenden Kondensators geführt. Damit ist es möglich, beide Kondensatoren von der gleichen Seite aus einzustellen. Um die durch die verlängerte Einstellachse bedingten zusätzlichen Verluste des Schwingkreises niedrig zu halten, wird die Einstellachse aus verlustarmem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante gefertigt.

Ein Ausführungsbeispiel einer aus zwei ^/4-Topfkreisen mit je einem wendeiförmigen Innenleiter zu einem Bandfilter zusaramengesehalteten, abstimmbaren Frequenzweiche mit den konstruktiven Merkmalen der Neuerung zeigt die Abbildung. Um einen Sender und einen Empfänger mit einer gemeinsamen Antenne zusammenzuschalten, sind zwei solche Frequenzweichen nötig, die zwischen Sender und Antenne sowie zwischen Antenne und Empfänger eingeschaltet werden.

1 und 1' sind die Zylinder der beiden Topfkreise der Frequenzweiche. An jeden Zylinder 1 und 1' sind zwei Flanschteile 2 und 3 bzw. 2¹ und 3' angeschweißt bzw. angelötet. Die beiden Zylinder 1 und 1* sind mit dem Zwischenstück 4 und dem mit einem Außengewinde versehenen Verbindungsteil 5 zu einer Einheit zusammengebaut, die mit den Schraubmuttern 6 und 6* gehalten wird. Um ein gegenseitiges Verdrehen der Zylinder 1 und 1' sicher zu verhindern, ist das Zwischenstück 4 mit Zapfen versehen, die in entsprechende Bohrungen der Flanschteile 3 und 3¹ eingreifen. In die eine Stirnseite des Zylinders 1 bzw. 1^f ist das mit einer zentrischen Bohrung versehene Isolierteil 7 bzw. 7' eingesetzt, auf dem die ebenfalls eine zentrische Bohrung aufweisende Metallplatte 8 bzw. 8· angebracht ist. Die Isolierscheibe 7 bzw. 7' wird von zwei, in die Zylinder 1 bzw. 1' eingeschraubten Gewinderingen 9 und 10 bzw. 9¹ und 10' gehalten. In den Zylinder bzw. 1* ist ferner der wendelförmige Innenleiter 11 bzw. 11· etwa konzentrisch eingesetzt. Mit seinem einen Ende ist der Innenleiter 11 bzw. 11' mit dem Mantel des Zylinders 1 bzw. V und mit seinem anderen Ende mit der Metallplatte 8 bzw. 8¹ elektrisch gut leitend verbunden. Der Metallplatte 8 bzw. 8¹ gegenüberstehend ist die Metallscheibe 12 bzw. 12' in den Zylinder 1 bzw, 1^f eingeschraubt. Die Metallscheibe 12 bzw. 12' und die Zylinder 1 bzw.

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1' sind daher elektrisch gut leitend miteinander verbunden. Mit dem Gewindering 13 bzw. 13' kann die Metallscheibe 12 bzw. 12· gegen Verdrehung gesichert werden.

Der Innenleiter 11 ist über die Koppelschleife 17 an die, an den Planschteil 2 aufgeschraubte Gerätesteckdose 20 angekoppelt. Über die Koppelschleife 18, den Verbindungsleiter 21 und die Koppelschleife 18· des anderen Topfkreises ist der Innenleiter 11 mit dem Innenleiter 11' des zweiten Topfkreises gekoppelt. Über die Koppelschleife 17' ist der Innenleiter 11' mit der auf dem Flanschteil 2¹ aufgeschraubten Gerätesteckdose 20* verbunden. An ihrem anderen Ende sind die Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18· jeweils mit dem Außenmantel des Zylinders 1 bzw. 1^f leitend verbunden.

Die feststehende Metallplatte 8 bzw. 8· und die gegenüberstehende bewegliche Metallscheibe 12 bzw. 12· bilden jeweils Stator und Rotor eines einstellbaren Kondensators, der zusammen mit dem Innenleiter 11 bzw. 11· sowie den Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18' einen abstirambaren Parallelschwingkreis bildet. Durch Verändern des Abstandes der Metallplitte 8 bzw. 8· und der Metallscheibe 12 bzw. 12' und damit der Kapazität des Kondensators kann die Resonanzfrequenz innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden. Die beiden miteinander gekoppelten Parallelschwingkreise bilden zusammen ein Bandfilter, dessen Resonanzfrequenz jeweils auf diejenige Frequenz eingestellt wird, die möglichst ungedämpft von der Frequenzweiche durchgelassen werden soll.

Der zum Erzeugen der zweiten einstellbaren Resonanzstelle, der Sperrstelle des Topfkreises erforderliche Drehkondensator 14 bzw. 14' wird gemäß der Neuerung an der der Metallplatte 8 bzw. 8' und der Metallscheibe 12 bzw. 12' gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinders 1 bzw. 1' und damit außerhalb des vom Innenleiter 11 bzw. 11* erzeugten elektrischen Feldes angeordnet. Der Drehkondensator 14 bzw. 14' ist an der Querstrebe 15 bzw. 15' angeschraubt, die ihrerseits von zwei Gewinderingen 19 und 24 bzw. 19' und 24' gehalten wird. Die verlängerte Einstellachse 16 bzw. 16' des Drehkondensators 14 bzw. 14' ist durch die Mittelachse des Zylinders 1 bzw. 1· und die konzentrischen Boh-

rangen der Metallplatte 8 bzw. 8* und der Metallscheibe 12 bzw. 12· nach außen geführt. Damit ist es möglich, den Drehkondensator 14 bzw. 14* und die Metallscheibe 12 bzw. 12*_f nach vorheriger Lösung des Gewinderinges 13 bzw. 13', von der gleichen Bedienseite aus einzustellen. Um die zusätzlichen Verluste_? die durch das Hindurchführen der Einstellachse durch den Innenleiter auftreten, möglichst klein zu halten, wird die Einstellachse aus verlustarmem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante, wie es z.B. unter dem Handelsnamen Teflon bekannt ist, hergestellt.

Der Drehkondensator 14 ist über die Stichleitungen 22 und 23 an die Gerätesteckdose 20 und an den Verbindungsleiter 21 angeschlossen. In gleicher Weise ist der Drehkondensator 14' des zweiten Topfkreises über die Stichleitungen 23' und 22' an den Verbi dungsleiter 21 und an die Gerätesteckdose 20' angeschlossen.

Elektrisch betrachtet bildet der Drehkondensator 14 zusammen mit den Stichleitungen 22 und 23 sowie den Koppelschleifen 17 und 18 einen Reihenschwingkreis, der parallel zu dem aus dem Innenleiter 11, dem aus der Metallplatte 8 sowie der Metallscheibe 12 und den Koppelschleifen 17 und 18 gebildeten Parallelschwingkreis liegt. Ebenso bildet der Drehkondensator 14* mit den Stichleitungen 22· und 23' sowie den Koppelschleifen 18" und 17* zusammen einen Reihenschwingkreis, der parallel zu dem aus dem Innenleiter 11', der Metallplatte 8', der Metallscheibe 12' und den Koppelschleifen 17' und 18* gebildeten Parallelschwingkreis liegt. Die Reihenschwingkreise werden jeweils auf diejenige Frequenz abgeglichen, die nicht übertragen werden soll.

Durch geeignete Bemessung der Länge und des Durchmessers des

; Verbindungsleiters 21, der Länge und des Durchmessers des Ver-

ί bindungsteiles 5 sowie entsprechende Anordnung der Koppelschlei-

jj fen 17 und 18 bzw. 17* und 18' zwischen den Wendeln des Innen-

|] leiters 11 bzw. 11* kann zwischen den beiden Topf kreisen auch

I] eine V/iderstandstransformation vorgenommen werden, um äie Ein-

•4 gangs- bzw. Ausgangswiderstände der Topfkreise an die Wellen-

widerstände der angeschlossenen Geräte anzupassen.

Wird die Frequenzweiche beispielsweise zwischen Senderausgang und Antenne eingeschaltet, so «-^rden die Kondensatoren, bestehend aus der Metallplatte 8 , ··.,··.··■■. 3' und der Metallscheibe 12 bzw. 12' so eingestellt, daß α*β zusammen mit dem In^ nenleiter 11 bzw. 11* und den Koppelschleifen 17 und 18 bzw. 17' und 18" gebildeten Parallalresonanzkreise auf die Frequenz des Senders abgestimmt sind. Die Drehkondensatoren 14 hingegen

bzw. 14'/^{wercien so} eingestellt, daß die von den Drehkondensatoren 14 bzw. 14' und den Stichleitungen 22 und 23 bzw. 22· und 23' gebildeten Reihenresonanzkreise auf die Empfangsfrequenz abgestimmt sind. Liegt die Frequenzweiche dagegen zwischen Antenne und Empfängereingang, so werden umgekehrt die erstgenannten Parallelschwingkreise auf die Empfangsfrequenz und die zuletzt genannten Reihenschwingkreise auf die Sendefrequenz abgeglichen.

Claims (5)

TEKADE Feiten & Guilleaume Den 23.4.1970 GmbH Gm 1099 - G "/Ra Schutzansprüche

1. Abt. jnbare Frequenzweiche aus einem oder mehreren gleichen, miteinander gekoppelten Topfkreisen mit je einem wendelförmigen oder gestreckten Innenleiter, Koppelsohleifen und je zwei Abstimmkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Äbstimmkondensatoren eines jeden Topfkreises an den einander gegenüberliegen-len Stirnseiten des Topfkreises angebracht sind und die Γ-i^stellung des der Bedienseit. gegenüberliegenden Abstimmkondensators von der gleichen Seite aus erfolgt, von der aus der auf der Bedienseite liegende Abstimmkondensator eingestellt wird.

2. Abstimmbare Frequenzweiche nach Anspruch 1, dadurch _g_ejcennzeichnet, daß die Einstellachse des der Bedienseite gegenüberliegenden Abstimmkondensators durch die Mittelachse des Zylindermantels, eine Bohrung der feststehenden und eine zentrische Bohrungen der Kondensatorplatten des auf der Bedienseite liegenden Kondensators geführt ist.

3. Abstimmbare Frequenzweiche nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellachse des der Bedienseite gegenüberliegend angeordneten Kondensators aus verlustarmem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante gefertigt ist.

4. Abstimmbare Frequenzweiche nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Topfkreise wendelförmig ausgebildet ist und die Koppelschleifen der Topfkreise zwischen den V/indungen de3 Innenleiters geführt werden.

5. Abstimmbare Frequenzweiche nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Länge und Durchmesser der Koppelleitung zwischen den beiden Topfkreisen so ausgelegt sind, daß gleichzeitig eine Widerstandstransformation erfolgt.