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Vorrichtung zur Erzielung eines veränderbaren Kopplungswiderstandes
zwischen zwei Leitungssystemen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
eines veränderbaren Kopplungswiderstandes zwischen zwei Leitungssystemen. Es besteht
dabei die Aufgabe, ein Schaltelement zu bauen, dessen Kopplungswiderstand in weiten
Grenzen stetig und meßbar verändert werden kann. Der Aufbau soll einfach und die
Werte für den Kopplungswiderstand reproduzierbar sein. Weiterhin soll der Aufbau
insbesondere für hohe Frequenzen, beispielsweise 30 MHz, brauchbar sein.
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Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die beiden Leitungssysteme
mit einer koaxialen Leitung in Verbindung gebracht werden, wobei ein Kopplungselement
in dem koaxialen Leitungsstück senkrecht zur Achsrichtung verstellbar angeordnet
ist. Das Kopplungselement besteht im einfachen Falle aus einer geschlossenen Spule,
wobei es genügen kann, die Spule mit nur einer einzigen Windung rahmenartig auszubilden.
Der äußere Leiter des koaxialen Systems ist mit einer Öffnung versehen, durch die
das Kopplungselement bei seiner Verstellung durchtreten kann.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In
Fig. Z sind die beiden durch den Kopplungswiderstand verknüpften Systeme I und II
veranschaulicht. Der Stromkreis II ist koaxial, und die Kopplung mit dem Stromkreis
I kommt folgendermaßen zustande: Das Rohr r ist mit einem schmalen Längsschlitz
2 versehen. Das Kopplungselement in Gestalt einer Kurzschlußwindung 3 kann bei seiner
Verstellung durch diesen Schlitz durchtreten. Die
Kurzschlußwindung
3 kann ein dünner aus Metallfolie geschnittener rahmenförmiger Körper sein, .der
zwischen dünnen Isolierblättchen liegt. Die Bewegungsrichtung ist radial, die eine
Endstellung ist ausgezogen und eine andere Stellung gestrichelt gezeichnet. Der
Innenleiter q. kann einseitig oder auch beiderseitig um das Kopplungselement 3 herumgeführt
sein.
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Fließt im Kreis I ein Strom J, so verkettet er sich längs des Rohres
i mit dem durch die Pfeile 5 angedeuteten Magnetfeld H. Wird der Rahmen 3 aus dem
Inneren des Rohres i herausgezogen, so durchsetzt ihn ein Teil des Magnetfeldes
H. Demzufolge fließt in der Kurzschlußwindung 3 ein Strom, dessen Magnetfeld sich
zum Teil mit dem Innenleiter des koaxialen Kreises 1I verkettet. Über die Kurzschlußwindung
3 kommt somit eine induktive Kopplung zwischen den Kreisen I und II zustande. Der
Grad der Kopplung zwischen Kreis I und 3 und zwischen 3 und Kreis II kann durch
Verschieben des Rahmens 3 in weiten Grenzen geändert werden.
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Je nach der Form des Rahmens 3 erhält man verschiedene Abhängigkeiten
des Kopplungswiderstandes von der Verschiebung des Rahmens aus der Nullage im Inneren
des Rohres. Erwünscht ist ein möglichst gleichmäßiger linearer oder logarithmischer
Anstieg des Kopplungswiderstandes im ganzen Verschiebungsbereich. Um ein allmähliches
Ansteigen des Kopplungswiderstandes beim Herausziehen des Rahmens 3 aus dem Rohr
i zu erzielen, versieht man den Rahmen zweckmäßig an der dem Schlitz zugekehrten
Seite mit einer Spitze.
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Die Abmessungen des Rahmens 3 werden mit Vorteil so gewählt, daß der
Rahmen in eingeschobenem Zustand völlig in dem Rohr i liegt. Um einen besonders
großen Maximalwert des Kopplungswiderstandes zu erhalten, ist es in manchen Fällen
zweckmäßig, den Rahmen 3 zu vergrößern und das Rohr i mit einem Anbau 6 zu versehen.
Dies ist in Fig. 2 veranschaulicht, die ein Schema für die Anwendung der Erfindung
als induktiver Spannungsteiler darstellt. Die Spitze des Rahmens ist hier ebenso
wie auch bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verbreitert, so daß
bei einer Verstellung zuerst nur die metallische Spitze aus dem Rohr i herausragt,
während die vom Rahmen umschlossene metallfreie Fläche noch völlig im Inneren des
Rohres liegt. Die Ankopplung zwischen I und Rahmen 3 erfolgt dann zuerst über die
in der herausragenden Metallfläche zirkulierenden Wirbelströme, von denen ein Teil
sich in der im Nebenschluß liegenden Kurzschlußwindung schließt. Der Anstieg des
Kopplungswiderstandes beim Herausziehen des Rahmens 3 aus dem Rohr i wird weiterhin
dadurch verflacht, daß die Kopplung zwischen dem Rahmen 3 und dem Kreis II in der
Nähe der Nullage ziemlich lose ist, da der Innenleiter des koaxialen Systems etwa
in der Höhe der die Fläche des Rahmens 3 Halbierenden verläuft. Dadurch kompensieren
sich die Kopplungen der beiden Rahmenhälften zum Innenleiter größtenteils. Wird
nun der Rahmen 3 weiter aus dem Inneren des Rohres i herausgezogen, so verkettet
sich zuerst ein kleiner Teil, beim weiteren Herausziehen ein immer größerer Teil
des Feldes H mit dem Rahmen 3, d. h. ' die Umlaufspannung und damit der Strom im
Rahmen vergrößern sich. Zugleich wird die Kopplung zwischen dem Rahmen 3 und dem
Kreis 1I enger, bis endlich die maximale Kopplung erreicht ist, sobald der im Rohr
verbleibende Teil des Rahmens die Höhe des halben Rohrdurchmessers besitzt. Zieht
man den Rahmen noch weiter aus dem Rohr heraus, so nimmt die Kopplung zwischen Kreis
I und Rahmen 3 zwar noch zu, die zwischen Rahmen 3 und Kreis II bestehende Kopplung
nimmt jedoch stärker ab, so daß die Gesamtkopplung zwischen den Kreisen I und II
wieder kleiner wird.
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Die Erfindung erlaubt zahlreiche verschiedene Ausführungsformen. Abgesehen
von verschiedenen Formgebungen des Kopplungselementes können z. B. durch Ausbildung
mehrerer Windungen die Kopplungen enger gestaltet werden. Weiterhin kann sowohl
der Kreis I als auch der Kreis II koaxial ausgebildet werden, wie dies in Fig. 2
dargestellt ist, so daß sich in einfacher Weise ein völlig geschlossener, bis zu
hohen Frequenzen brauchbarer Spannungsteiler mit großem Regelbereich herstellen
läßt. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß es für die Erfindung ohne Bedeutung
ist, ob und in welcher Weise eine galvanische Verbindung zwischen den beiden Systemen
besteht. Wenn auch in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel solche galvanischen Verbindungen
vorhanden sind, so ist es auch ohne weiteres möglich, die Systeme galvanisch voneinander
zu trennen.
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In Fig. 3 ist die Verstellung des Kopplungselementes an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Der Rahmen 3 ist als Metallfolie ausgebildet und beiderseits von
Isoliermaterial umgeben. Auf der Vorderseite liegt ein Isolierblättchen 7, das die
Form des Rahmens 3 besitzen kann, während das auf der Rückseite angebrachte Isolierstück
8 zur Befestigung dient. Dem Blättchen 7 auf der Vorderseite gibt man aber zweckmäßig
auch die Form des Isolierstücks 8, damit es beim Schieben durch den engen Schlitz
im Rohr nicht hindert. Zur Befestigung ist das Blättchen 7 bzw. 8 mit einer Gewindebuchse
9 versehen, in der eine Spindel io angeordnet ist. Durch Drehen der Spindel io am
Drehknopf ii kann die Buchse 9 und mit ihr der Rahmen 3 auf und ab bewegt werden.
Ein Zeiger i2 wird dabei an einer Skala 13 vorbeigeführt, die zur Grobablesung dient,
während durch Teilung an der Außenseite des Knopfes ii an der i feststehenden Marke
14 genauere Beträge abgelesen werden können.
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Bei den Vorrichtungen zur Erzielung eines veränderbaren Kopplungswiderstandes
ist es vorteilhaft, Mittel vorzusehen, um kapazitive Kopplungen zwischen den Leitungssystemen
herabzusetzen. Bei einer Anordnung gemäß Fig. 3 kann beispielsweise zur Vermeidung
von undefinierten kapazitiven Kopplungen zwischen dem Innenleiter q. und dem Rohr
i über den Rahmen 3 der Rahmen 3 auf ein bestimmtes Potential, z. B. Erdpotential,
gebracht werden.
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Die Abmessungen des Kopplungselementes sind nicht an die Größen der
koaxialen Leiterteile gebunden. Es ist nämlich in manchen Fällen zweckmäßig, die
Abmessungen des Kopplungselementes größer zu wählen als den Durchmesser des koaxialen
Systems,
um einen besonders großen Maximalwert des Kopplungsgrades zu erzielen. Ein Ausführungsbeispiel
hierfür wurde an Hand der Fig. 2 beschrieben.