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Kopplungseinrichtung Diese - Erfindung bezieht sich auf Kopplungseinrichtungen
und besonders auf Methoden und Mittel zur Veränderung der Selbstinduktivität von
induktiv miteinander gekoppelten Wicklungen solcher Einrichtungen, ohne den Kopplungskoeffizienten
zwischen ihnen zu verändern.
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Wenn die Erfindung auch allgemein ange= wandt werden kann, so ist
sie doch besonders für die Verwendung in abgestimmten Selektionskreisen, z. B. Z-,vischenfrequenztransforinatoren
von Superheterodyneempfängern, geeignet.
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Wegen der not%vendigen Herstellungstoleranzen und der Unterschiede
in den durch den Schaltungsaufbau eingeführten I,,opplungsinduktivitäten und Streukapazitäten,
z. B. Röhrenkapazitäten und Drahtkapazitäten, müssen die einzelnen auf dieselbe
Frequenz abzustimmenden Kreise einer .Schaltung nach dem Zusammenbau abgeglichen
werden. Bisher war es allgemein üblich, diese Abgleichung mit I-Iilfe vonEinstellkondensatoren
in denKreisen vorzunehmen. Wenn auch diese Methode sich bis zu einem gewissen Grade
als hinreichend erwiesen hat, sind doch %-erschicdene Einwinde dagegen zu erheben.
plan hat z: B. festgestellt, daß die Kapazitäten einstellbarer Kondensatoren der
gewöhnlich für .diesen Zweck verwendeten Art mit der Zeit beträchtliehen Veränderungen
durch Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse sowie durch Erschütterungen unterliegen.
Andererseits sind Blockkondensatoren unter gleichen Bedingungen %vesentlich stabiler,
und ihre Verwendung ist daher höchst envünscht. Eine derartige Verwendung von festen
Kondensatoren zieht allerdings die Notwendigkeit nach sich, die einzelnen Kreise
durch die Einstellung ihrer Induktivitäten abzugleichen.. Gewöhnlich dienen die
Schwingkreisinduktivitäten gleichzeitig auch zur gegenseitigen Kopplung .der Kreise
innerhalb der Schaltung und irgendwelche Veränderungen -der Induktivität verursachen
entsprechende . Veränderungen der Kopplung zwischen den Kreisen und damit auch der
Selektivität des Systems. - Es soll daher im allgemeinen dieKopplung derKreise unverändert
bleiben. Eine alle diese Forderungen befriedigende Anordnung maß daher Kreise aufweisen,
welche festeKondensatoren und induktiv gekoppelte Wicklungen haben, deren Selbstinduktivitäten
ohne Veränderung der Kopplung zwischen ihnen verändert werden können.
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Es sind nun auch schon Schaltungen bekanntgeworden, bei denen durch
besondere. Mittel ein gleichbleibender Kopplungsgrad zwischen zwei Kreisen erzielt
werden soll. Bei diesen bekannten Anordnungen wurde u. a. auch mit festen Kondensatoren
gearbeitet, und als veränderliche Teile wurden Vario-
,ineter benutzt,
welche entweder galvanisch oder induktiv gleichzeitig mit einem Hilfskreis gekoppelt
waren, welcher außer der mit dem Variometer gekoppelten Selbstinduktion noch eine
weitere Selbstinduktion enthielt, die ihrerseits mit dem eigentlichen Sekundärkreis
gekoppelt war. Infolge der einander entgegengesetzten Wirkung der beiden Selbstinduktionen
des Hilfskreises in bezug auf die Gesamtkopplung sollte dabei der Kopplungsgrad
über den ganzen Abstimmbereich im wesentlichen konstant gehalten werden. Bei dieser
Einrichtung braucht auf die magnetischen Kopplungsverhältnisse der Variometerspule
mit anderen Spulen keine Rücksicht genommen zu werden. Hier wurde vielmehr der Grad
des Ausgleichs durch die Einzelbemessung der Selbstinduktionen des Hilfskreises
bestimmt. Es ist weiterhin bekanntgeworden, zur Erzielung bestimmter Bandfilterwirkungen
zwei mit festenKondensatoren versehene Kreise sowohl mit Variometern zur Änderung
der Abstimmung als auch mit einer veränderlichen Kopplungsselbstinduktion zu versehen.
In all diesen Fällen ist aber die erzielbare Genauigkeit begrenzt und auch die Einstellung
als solche teilweise unsicher.
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Erfindungsgemäß wird demgemäß zwischen den beiden zu koppelnden Kreisen
eine feste Kopplung zwischen derjenigen Wicklung der zwei oder mehr zum gleichen
Kreise gehörigen Wicklungen, die der Wicklung oder den Wicklungen des anderen Kreises
am nächsten liegt, und der zunächst liegenden Wicklung des anderen Kreises vorgesehen,
während ein weiter entfernt liegender '\@Ticklungsteil der aufgeteilten Wicklung
in seiner Lage sowohl in bezug auf den übrigbleibenden Teil der mit ihm zusammengehörigen
als auch in bezug auf die Wicklung bzw. Wicklungeü des anderen Kreises durch Einstellmittel
veränderlich ausgebildet ist, wobei die Aufteilung und Abstände der Wicklungen und
ihrer Teile derart gewählt sind, daß sich die Gegeninduktivität zwischen den beiden
Wicklungen der beiden Kreise bei der Veränderung der Selbstinduktivität der aufgeteilten
Wicklung oder Wicklungen in dem zur Konstanthaltung des Koeffizienten der gegenseitigen
induktiven Kopplung geeigneten Masse verändert. Vorzugsweise ist jede Wicklung in
inehrereTeile eingeteilt, und alle Teile sind koaxial auf teleskopartig miteinander
in Verbindung stehenden Zylindern montiert. Dabei können <die einander ain nächsten
liegenden -Teile der beiden Wicklungen gegeneinander unbeweglich auf einem mittleren
Zylinder und die voneinander weiter entfernten Teile auf beweglich dazu angeordneten
Endzylindern festmontiert werden. Teleskopartige Verschiebungen jedes Endzylinders
in bezug auf den in der Mitte liegenden Teil verändern den gegenseitigen Abstand
der zusammengehörigen Teile einer Wicklung und damit ihre Selbstinduktivität. Mit
dieser Anordnung wird also die Gegeninduktivität zwischen den zusainmengehörigen
Teilen jeder Wicklung verändert und damit auch die Selbstinduktivität der aus diesen
Teilen gebildeten Wicklung, d. h. also die Induktivität innerhalb des zugehörigen
Schwingungskreises. Die damit einhergehende Veränderung der Gegeninduktivität zwischen
den beiden Kreisen ist jedoch erheblich kleiner.' Sie kann etwa so groß sein wie
die OOuadratwurzel aus der Selbstinduktivitätsveränderung,wodurch sich dann eine
im wesentlichen konstante Kopplung zwischen den Kreisen ergibt.
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Fig. i ist eine einfache Schaltung, welche die vorliegende Erfindung
darstellt.
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Fig.2 ist eine Seitenansicht einer Kopplungseinrichtung gemäß der
Erfindung.
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Fig. 3 ist eine Endansicht der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung.
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Fig. 4 ist ein Längsschnitt der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Einrichtung
längs der Linie 4-4 der Fig. 3, wobei die Kondensatoren weggelassen sind.
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer veränderten Form der Kopplungseinrichtung
nach Fig. 2.
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Fig. 6 ist ein Querschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5.
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Fig. 7 ist ein Längsschnitt der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung längs
der Linie 7-7 der Fig. 6, wobei die Kondensatoren weggelassen sind.
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Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer anderen veränderten Form der Kopplungseinrichtung.
Fig. 9 ist ein Querschnitt längs der Linie 9-9 der Fig. B.
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Fig. 1o ist ein Längsschnitt der in Fig.8 gezeigten Einrichtung längs
der Linie io-io der Fig. 9 mit weggelassenen Kondensatoren.
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In Fig. i ist die Erfindung schematisch in Verbindung mit einem Selektorsystem
dargestellt, wie es gewöhnlich im Z.wischenfrequenzverstärkerteil eines . Superheterodyneempfän-.
gers verwendet wird. Dieses System enthält eine Kopplungseinrichtung io, welche
aus den koaxial zueinander angeordneten Primär- und Selcundänwicklungen ii und 12
besteht, von denen jede in mehrereTeile aufgeteilt ist. Die Wicklungen ii und 12
sollen vorzugsweise nicht ineinander- oder übereinanderliegen, d. h. kein Teil der
einen erstreckt sich in oder über einen der anderen. Die festen Kondensatoren 13
und i4 sind parallel zu den Wicklungen 11 und 12 geschaltet, und die Eingangs- und
Ausgangsklemmen 15 und 16 sind jeweils mit dein zugehörigenKreis verbunden. Zwischen
dein Primär- und dein Sekunda rkreis
bestellt eine Kopplung infolge
der Geäettinduktivität zwischen den einander n 'iclistgelegenen Teilen der Wicklungen
11 und 12.
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Mit den soeben beschriebenen gleich abgestimmten Kreisen ist ein Selektionssystetn
gerieben, welches entsprechend den bekannten Eigenschaften gekoppelter Kreise ein
Frequenzband durchläßt, das in bezug auf eine mittlere Frequenz symmetrisch liegt.
Um eine geeignete Abgteichung der Kreise zu ermöglichen, sind -Mittel vorgesehen.'
durch welche die Selbstinduktivität jeder einzelnett Wicklung durch Veränderung
der Gegeninduktivität zwischen denjenigenTeilen dieser Wicklung, welche verhältnismäßig
weit von (legen der anderen Wicklung entfernt sind, einstellbar ist, wie es durch
die Pfeile in hig. r angedeutet ist. Die Pfeile sollen zei-'en, daß dieGegeninduktivitäten
zwischen den äußeren Eildtcilen (leg Wicklungen und ihren zugeh<irigcn, in der
Mitte. liegenden Teilen Verändert wer(len können. Die Gegeninduktivität zwischen
denjenigen Teilen der beiden Wiclclungert, welche einander nächstgelegen sind, wird
indessen unverändert bleiben. Durch diese Veränderung der Selbstinduktivitäten.
der beiden Wicklungen kann die gesamte Gegeninduktivität -zwischen (leg beiden Kreisen
% ändert werden, und diese Veränderun11 -eri kann gleich dem Wert der Quadratwurzel
aus der Selbstinduktivitä tsäliderung der @Vicklungen sein, so daß die Kopplung
zwischen den Kreisen iin wesentlichen unverändert bleibt.
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Daß die Kopplung dann tatsächlich unverändert bleibt, kann inan leicht
aus der Be-.trachtung der bekannten Formel erkemien:
worin k (leg Kopplungskoeffizient und L1 und L.= die Selbstinduktivitäten der entsprechenden
Primär- und Sekundürticklung und 11 die Gegeninduktivität zwischen (leg Wicklungen
sind.
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Für konstante Kopplung gilt: .
| worin L.' gleich der Selbstinduktivitiit der |
| Sekundärwicklung und A#1' gleich (leg Gegen- |
| induktivitiit nach vorgenommener Einstelltinte |
| ist. Von dieser 1.,urinel wir(. abgeleitet: |
| In (leg teil;. 2 bis 4 ist eine bevorzugte Form |
| einer Iioltllltingscinriclitulig dargestellt, die |
| für (leg Gebrauch in Verbindung finit der 17-r- |
iilldung geeignet ist; sie ist durchweg finit der Ziffer 17 bezeichnet. Die Einrichtung
17 enthält drei teleskopartig miteinander in 'Verbindung stehende zylindrische Formstücke,
ilanllich ein ringförmiges, in der Mitte liegendes Vornistück 15 und. Endfornistiicke
1g und 20. Das rohrförmige Stück 18 ist starr an einer 'I'ra,#eplatte 21 befestigt.
Das Endfornistück 1g bestellt aus einem Stiel -22, der in (las Rohr 18 eingeschoben
ist, und einem Kopf 23 von (lein -reichen äußeren Durchmesser wie das Rohr 18. Durch
eine rinstcllscltraube 24 kann (leg Teil 1g gegenüber dem Rohr 19, axial verschoben
werden.
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Das Fornistiick 20 ist rohrförmig und Tiber das rechte Ende des Rohres
18 geschoben. 1?ine Einstellschraube 30 greift all (lein Winkel 25 all und
ermöglicht eine axiale Verstellung des Teiles 20 gegenüber (lein Teil 18.
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Das Rohr t8 ist finit einem Längsschlitz 31 versehen, in welchen ein
Bolcn 3 2 eingreift, der in dein Teil 1g befestigt ist. Dadurch wird eine Drehung
der Teile 1S und 1g gegen-
einander verhindert und die axiale Bewegung begrenzt.
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Die Primärwicklung i 1 ist in drei getrennten Teilen 33, 34 und 35
ausgeführt, .die in Serie geschaltet sind. Der Teil 33 ist auf (lern Kopf des Formstückes
1q -,lud- die Teile 34. und 35 sind auf dem Rohr 1S befestigt. In ähnlicher Weise
bestellt die Sekundä rwicklun-12 aus drei getrennten Teilelf 36, 37 und 35, die
in Serie geschaltet sind; (leg Teil 36 ist auf (lein 12olir 2o und die Teile 37
und 38 sind auf dein Rohr 1S montiert. Die Zwischenteile 34, 35, 37 und
38 sind auf diese Weise gegelteiltander nicht beweglich, währen(. die Endteile
33 und 36 der beiden Wicklungen finit ihren zugehörigen. Trägern 1g und 2o durch
Drellung der Einstellschrauben 2.4 und 3o beweglich sind. Die Selbstinduktivitäten
(leg Wicklungen 11 und 12 können auf diese Weise ohne Veränderung der Kopplung zwischen
den Wicklungen eingestellt werden, wie es obe,t beschrieben wurde.
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Wie in Fig.2 gezeigt, ist die Kopplungseinrichtung 17 vorzugsweise
innerhalb einer zylindrischen Abschirnnin; 39 angeor(ltiet und, all einer Endplatte
(leg Abschirifiutt,- durch Bolzelt .Io befestigt.. Die Kondensatoren 13 und 14,
welche zu den Wicklungen parallel
geschaltet sind, können vorzugsweise ebenfalls
innerhalb (leg Abscliirintnil, angeordnet und ,in der Kopplungseinrichtung 17 durch
äceinnete Stiftzen starr befestigt sein.
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In den Fig. 5 bis 7 ist eine andere Ausführungsforilt edler hoppltutgseittrichtunn
(larl;estellt, die ganz allgemein durch die Ziffer 41 bezeichnet ist. hie Einrichtung
.I1 bestellt aus einem hohlen zylindrischen, in der Mitte liegenden rolirfiii-nii"en
Teil 42 und z\\-ei zy@illdrischen
Teilen 43 und :4. Das Fbrinstück
43 hat einen Kopf 45 von im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie das Rohr .4a,
einen Mittelteil 4.6, welcher teleskopartig in das Rohr .12 eingeschoben ist, und
einen Stiel 47, welcher durch das Rohr :12 und darüber hinaus hindurchragt. Das
Formstück .44 ist gleichfalls teleskopartig ip das Rohr 42 hineingeschoben und ist
mit einer axialen Bohrung versehen, durch. welche der Stiel 47 des Formstücks .43
hindurchragt. Das Formstück 44 enthält einen dickeren Teil 49 vom gleichen Außendurchmesser
wie das Rohr .12.
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Das Rohr 42 ist an einem Flansch 5o befestigt, der an einem Arm
5 1 einer U-förmigen Stütze 52 gebildet wird. Der andere Arm 53 der Stütze
52 bildet die feststehende Einstellmutter für die Einstellschrauben 56 und
63, Mit deren Hilfe die Teile :1.3 und 44 gegenüber dem mittleren Rohr 42 axial
verschoben werden können.
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Ein Führungsblock 59 mit einem Schlitz 6o und der Stift 57
verhindern eine Drehung des Teiles 43.
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Die Köpfe der Schrauben 56 und 63 begrenzen die Beweäungen der zugehörigen
Teile 43 und 44 in der einen Richtung, und der Kopf .43 und der Block 59 begrenzen
ihre Bewegungen in entgegengesetzter Richtung.
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Die Spulen der Einrichtung 41 sind ähnlich wie die der Einrichtung
17 gebaut und befestigt: die äußeren Wicklungsteile 33 und 36 werden von
den Endformstücken +3 und -44 und die anderen Wicklungsteile 3.4, 35, 37 und 38
von dem Rohr 42 getragen.
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In den Fig. 8 bis io ist eine weitere Form einer Kopplungseinrichtung
,dargestellt, die m 'it der Ziffer 72 bezeichnet ist. Die Einrichtung
72 ist iin wesentlichen die gleiche wie die Einrichtung 41, die in den. Fig.
5 bis 7 gezeigt wurde, ausgenommen, daß die Einstellmittel für die Endformstücke
anders konstruiert sind.
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.Nur die Teile der Einrichtung 72, welche sich von der Einrichtung
4i unterscheiden, sollen im einzelnen beschrieben werden. Ein U-förmig gebogenes
Joch 73 ist uni die Enden seiner Arme 7.4 drehbar an der Stittze-52a Knittels der
Bolzen 75 befestigt, welche durch die an den En .heil der Arme 74 ausgebildeten
Ohren und durch Löcher 77 in der Stütze 52a hindurchgehen.
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. An den inneren Seiten cler Arnie 7.1 sind die Stifte 78 befestigt
und greifen drehbar in (las Ende des Formstücks ,44a an einander gegenüberliegenden
Seiten ein. Ein innen mit Gewinde versehener Ring 79 ist schwenkbar in einer öffnung
des Jochs 73 allgebracht. Die mit (lein Träger 52 verbundene Einstellschraube 3oa
schraubt sich in den I@il.g 79 ein. Diese Jochanordnung bewirkt eitle synimetrische
Auswirkung der Schraubenkräfte auf das Formstück 4-#a und verhindert ein Schiefstellen
oder Ecken des beweten Teiles.
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Eine befriedigende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der
Art der 1?iiirichtung 17, die in den Fig. z bis 4. gezeigt ist. kann folgendermaßen
dimensioniert
Sein:
Wicklungen ii und 1z 6 Spulenteile, jeder Teil -
95 Windungen, Litze, Maschinenwicklung, i6 mm Innendurchmesser, etwa 3,5
inm breit.
| Abstand zwischen denTeilen 35 |
| und 38 .................. 16 mm |
| Abstand zwischen denTeilen (3.1 |
| und 35, 37 und 38) ....... i,6 mm |
| Bewegungsbereich der Teile 33 |
| und36 in bezug auf dieTeile34 |
| und 37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,2 min |
| Wicklungen, montiert in Ab- |
| schirmbuchse.............. 35 mm 0 |
| go mm lang |
Bei Einhaltung dieser Daten ergibt sich ein Transformator für annähernd .46o Kilohertz.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Veränderung
der Selbstinduktivität durch Änderung des gegenseitigen Abstandes der Spulenteile
beschränkt ist, vielmehr können die Prinzipien der Erfindung auf verschiedene andere
Arten in die Praxis umgesetzt werden; beispielsweise können die Selbstinduktivitäten
der einzelnen Wicklungen durch Eintauchen magnetischer Kerne in das Spulenfeld der
außenliegenden Wicklungen verändert werden. Es ist klar, daß auch nur eine der Wicklungeh
einstellbar gemacht werden kann.. Ferner kann eine beliebige Anzahl .von getrennten
Wicklungsteilen mit einem oder mehreren beweglichen und mit einem oder mehreren
feststehenden Teilen benutzt wenden.