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Kurzwellenschwingungskreis mit flächenhafter Ausbildung der Spule
Die Elemente, insbesondere die Induktivität, von Schwingungskreisen für kurze und
ultrakurze Wellen müssen eine besonders hohe Güte aufweisen. Beim Übergang zu immer
kürzeren Wellen kann nämlich die resultierende Schwingkreiskapazität nicht in dem
gleichen Maße wie die Wellenlänge verkleinert werden. Es sind hier Grenzen durch
die Schalt- und Röhrenkapazitäten gezogen. Soll der Resonanzwiderstand des Schwingungskreises
trotzdem genügend groß bleiben, so muß die Güte der Induktivität entsprechend höher
werden.
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In dieser Beziehung haben sich Schwingungskreise mit flächenhafter
Ausbildung der Spule bewährt; sie sind z. B. in der Form von sogenannten Kugelkreisen
bekanntgeworden. Die Fig. z zeigt schematisch einen derartigen Schwingungskreis.
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Die Induktivität des Schwingungskreises nach der Fig. i besteht aus
einem zentralen Kupferrohr G und zwei Kupferschalen Hl und H2. Die Kapazität des
Schwingungskreises ist durch die Kapazität der beiden ringförmigen Flansche F11
und F12 bestimmt. Hinzu tritt noch die an sich kleine Eigenkapazität der Kugel.
Durch die kugelförmige Ausbildung wird unter anderem bereits ein wirtschaftlicher
Aufbau hinsichtlich Aufwand und Raumbedarf erreicht. Nachteilig bei diesem Schwingungskreis
ist die verhältnismäßig kleine Oberfläche der Spule und die ungünstige Verteilung
der Flächen. So zeigt der Strombauch (das zentrale Kupferrohr) eine sehr kleine
Oberfläche. Dieser Nachteil ist besonders störend, wenn die Abstimmungsänderung
durch Änderung des Abstandes der Flansche vorgenommen wird, da dann, wenn nicht
an den äußeren Rändern der Flansche Verstellungskräfte angewandt werden, der zentrale
Innenleiter z. B. mit einem Gewinde versehen werden muß, um
so die
beiden Schalen und damit die Flansche gegeneinander zu verstellen. Besonders ungünstig
bei dem Kugelkreis ist jedoch, daß infolge des außenliegenden Kondensators sich
mit einfachen Mitteln keine vollständige Schirmung ergibt. Eine vollständige Schirmung
durch Verbindung der äußeren Ränder der den Kondensator bildenden Flansche ist nicht
möglich, da dadurch der Kondensator kurzgeschlossen werden würde. Es wird daher
erforderlich, eine zusätzliche Schirmung über dem Kugelkreis anzuordnen, durch die
sich außer dem erhöhten Aufwand noch eine zusätzliche Beeinflussung der Kapazitäts-
und Induktivitätswerte ergibt.
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Diese Nachteile des bekannten Kugelkreises können weitgehend vermieden
werden, ohne daß die Vorteile der bekannten Anordnung aufgegeben werden; wenn die
Kondcnsatorplatten an allen Begrenzungskanten über die die Induktivität bildenden
metallischen Flächen derart verbunden sind, daß ein in sich geschlossener, gleichzeitig
Spule und Kondensator bildender Hohlkörper entsteht, derart, daß die Induktivität
durch einen auf der Innenseite geschlitzten ringförmigen Hohlteil und der Kondensator
durch den Ringschlitz verbindende ebene Platten gebildet wird. Die Strahlung eines
solchen Kreises nach außen ist Null, da sowohl das magnetische als auch das elektrische
Feld ausschließlich im Innern des Hohlraumes verbleiben. Da die innere Oberfläche
der Induktivität sehr groß ist und da weiterhin die Flächenverteilung gegenüber
dem Kugelkreis günstiger ist, nämlich große Fläche im Strombauch und kleine Fläche
im Stromknoten, ergibt sich eine große Güte des Schwingungskreises.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen solchen Schwingungskreis für
kurze und ultrakurze Wellen mit flächenhafter Ausbildung der Spule, bei dem die
Spule durch einen auf der Innenseite geschlitzten ringförmigen Hohlteil und der
Kondensator durch den Ringschlitz verbindende ebene Platten gebildet ist, und stellt
sich die Aufgabe, eine veränderbare Abstimmung desselben zu ermöglichen. Erfindungsgemäß
werden zwei grundsätzliche Lösungen dieser Aufgabe vorgeschlagen. Gemäß der einen
Lösung ist der den Schwingungskreis bildende Hohlkörper aus federndem Blech hergestellt,
derart, daß der Abstand der Kondensatorplatten veränderbar ist und sich so eine
veränderbare Abstimmung ergibt. Die andere Lösung besteht darin, daß durch Einführen
oder Verdrehen einer Metallscheibe oder eines Dielektrikums in den Hohlkörper bzw.
zwischen die Kondensatorplatten eine Änderung der Abstimmung erfolgt. So kann in
dem Hohlring eine kreisförmige Metallscheibe drehbar angeordnet sein und so die
Induktivität mehr oder weniger kurzgeschlossen werden. Auch kann eine Metallscheibe
oder ein Dielektrikum zwischen die Kondensatorplatten herein- oder herausbewegt
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungskreises
ist in der Fig.2 schematisch dargestellt. Der Schwingungskreis besteht aus zwei
gleichen schalenförmigen Hälften H1 und H2 der gezeigten Form, die an ihrem äußeren
Rand in geeigneter Weise verbunden sind, beispielsweise sind sie zusammengeflanscht
oder zusammengelötet. Die beiden Schalen, die im Ausführungsbeispiel symmetrisch
zu einer senkrecht zur Rotationsachse A liegenden Ebene angeordnet sind, werden
vorteilhaft aus Blech, insbesondere Kupferblech, gedrückt, so daß der Körper nach
der festen Verbindung der beiden Hälften stark federnd ist. Die innere Oberfläche
der Schalenkörper wird zweckmäßig versilbert. Der Schwingungskreis gemäß der Erfindung
ist nicht auf die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform beschränkt. Bei einer weiteren
sehr zweckmäßigen Ausführungsform kann beispielsweise eine der Schalenhälften durch
eine ebene Platte ersetzt werden.
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Für die Induktivität einer Ringspule mit nur einer Windung gilt bekanntlich
die Formel
Hierbei ist D der mittlere Ringdurchmesser und d der Durchmesser des kreisförmigen
Querschnitts. Wählt man D = 2 d, so .erhält man folgende Vereinfachung
L = 2,-r (2 - 1/3) d . io-@ - 1,68 d # io- :I H.
(2) Mit d =
5 cm ergibt sich L = 8,4 - i0-9 H. (3) Der Abstand der beiden Kondensatorplatten
sei beispielsweise = o,2 bis o,o-- cm. Man erhält damit die Kapazität
Die Resonanzfrequenz des Kreises ist somit
Durch Verkleinerung der Abmessungen des Kreises kann man leicht zu höheren Eigenfrequenzen
gelangen.
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Die Eigenfrequenz des Schwingungskreises kann dadurch kontinuierlich
verändert werden, daß der Abstand der Kondensatorplatten mechanisch verändert wird.
Die mechanische Änderung des Abstandes kann bei Herstellung des Hohlkörpers aus
federndem Blech durch eine von außen, gegebenenfalls mit einer Ringscheibe aufliegende
Druckschraube spielfrei erfolgen. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Änderung
durch Verschrauben der beiden Hälften des Hohlkörpers gegeneinander oder durch eine
üherwurfmutter, die die beiden Hälften mehr oder weniger zusammenpreßt, vorzunehmen.
Bei luftdicht verschlossenem Hohlkörper ergibt sich als weitere vorteilhafte Lösung
die Veränderung des Plattenabstandes durch Änderung des im Hohlraum herrschenden
Druckes. Der Hohlraum kann dabei mit irgendeinem Gas einschließlich Luft oder einer
nichtleitenden Flüssigkeit mit einem insbesondere
günstigen Wert
der Dielektrizitätskonstante ausgefüllt sein.
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Der erfindungsgemäße Schwingungskreis wird mit Vorteil z. B. in Generatorschaltungen
benutzt. Eine oder mehrere Schwingungsröhren können dann zweckmäßig in den Hohlkörper
eingebaut werden, wobei man sehr kurze Anschlußleitungen erhält. Die Betriebsspannungen
werden dabei in der neutralen Zone (am äußeren Umfang des Ringkörpers) zugeführt.
Die Energieabnahme kann über eine Drahtschleife erfolgen, die in dem Ring drehbar
angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann der Schwingungskreis auch als Filterelement allein
oder in Verbindung mit anderen Elementen einer Schaltungsanordnung Verwendung finden.
so z. B. in Meßbrückenanordnungen.