DE921390C - Hochfrequenzspule mit veraenderbarer Induktivitaet - Google Patents

Description

• Hochfrequenzspule mit veränderbarer Induktivität Nach bekannten Methoden kann die wirksame Induktivität von Abstimmspulen mit einem Kontaktschleifer verändert werden, der in Richtung der Spulenachse oder längs der einzelnen Windungen verschiebbar ist. Ein Nachteil solcher Einrichtungenbesteht in der unsicheren und ungenauen Kontaktgabe, im Verschleiß und im Mitschwingen des freien Spulenendes. Nach anderen Vorschlägen wird die Induktivität geändert durch flußverd.rängende Ringe oder Metallzylinder, die innerhalb oder außerhalb der Spule in Achsenrichtung verschiebbar sind. Es zeigt sich jedoch, daß bei diesen Einrichtungen normalerweise erhebliche Wirbe.l-stromverluste auftreten, und daß der veränderbare Induktivitätsbereich verhältnismäßig nur klein ist. Die Nachteile dieser bekannten Einrichtungen werden bei einer Hochfrequenzspu.le vermieden, deren Induktivität mittels eines in axialer Richtung verschiebbaren zylindrischen Körpers veränderbar ist und bei welcher erfindungsgemäß das durch den Schiebekörper bedeckte Spulenende mit diesem Schiebekörper direkt oder über eine besondere Kapazität in Verbindung steht, so d.aß die Stromzuführung zum bedeckten Spulenteil teilweise über die zwischen diesem Teil und dem Schiebekörper bestehende Kapazität erfolgt.
• Die Erfindung sei nun an Hand der Fig. i bis 13 näher erläutert.
• In Fig. i ist die Abstimmspule mit i bezeichnet. Über der Spule ist ein Metallzylinder 2 in der Pfeilrichtung verschiebbar angeordnet. Wenn der Leiterabstand vom Zylinder 2 in bezug auf den Abstand der einzelnen Spulenwindungen klein ist, kann die Gegeninduktivität zwischen den einzelnen Spulenwindungen innerhalb des Zylinders praktisch vernachlässigt werden. Der vom Rohr 2 bedeckte Spulenteil 4 läßt sich deshalb ersetzen durch einen geradlinigen Leiter, dessen Länge gleich der Länge des gestreckt gedachten Leiters 4 ist und dessen Abstand von einer leitenden Fläche mit dem Abstand des Leiters 4. vom Rohr 2 übereinstimmt. Dieser Spulenteil stellt somit eine Lecherleitung dar, deren Länge von der jeweiligen Zylinderlage abhängt. Ebenso ist die Länge des unbedeckten Spulenteils 3 durch Verschieben des Zylinders 2 veränderbar.
• In Fig. 2 ist die beschriebene Hochfrequenzspule als Induktivität und Lecherleitung dargestellt, wobei die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung haben wie in Fig. i, so daß entsprechende Teile mit gleichen Zahlen und entsprechende Punkte mit gleichen Buchstaben bezeichnet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das zylinderseitige Spulenende mit dem Zylinder durch einen Leiter verbunden. Die Lecherleitung 2, 4 wirkt hauptsächlich als Kapazität, sie stellt gegenüber der wirksamen Induktivität 3 eine kleine Induktivität dar, «-elche praktisch vernachlässigt werden kann.
• An Stelle eines metallischen Kontaktes zwischen Spulenende und Zylinder kann gemäß Fig. 3 eine durch einen Zylinderkondensator gebildete kapa,zitiv e Verbindung vorgesehen sein, indem das Spulenende mit dem festen Zylinder 5 verbunden ist, über welchen der Schiebezylinder 2 verschoben werden kann.
• In vielen Fällen empfiehlt es sich auch, die galvanische bzw. kapazitive Verbindung zwischen zylinderseitigem Spulenende und verschiebbarem Zylinder wegzulassen, so daß als Ersatzbild des bedeckten Spulenteils eine offene Lecherleitung auftritt, die bei kleiner Länge eine Kapazität darstellt. Es kann zwischen Schiebezylinder und Spulenende auch eine Belastungsimpedanz 6 eingeschaltet werden, wie das durch Fig. 4 dargestellt ist. Falls diese Belastungsimpedanz mit dem Wellenwiderstand der Lecherleitung übereinstimmt, die der bedeckte Spulenteil mit dem Schiebezylinder bildet, ist der zwischen dem Ende B des wirksamen Spulenteils und dem Schiebezylinder auftretende Übergangswiderstand praktisch unabhängig von der Lage des Schiebezylinders. Dieser übergangswiderstand ist in den meisten Fällen klein, weil auch der Wellenwiderstand wegen des geringen Spulenzylinderabstandes klein ist.
• Zwischen Spulenende und Schiebezylinder kann somit gemäß Fig. .4 ein Verbraucher 6 ohne besondere zusätzliche Kopplungsmittel angeschlossen werden. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann die Verbindung mit diesem Verbraucher 6 auch über ein Kabel 7 erfolgen, dessen Wellenwiderstand mit dem Belastungswiderstand übereinstimmt. In Fig. 6 ist die praktische Durchführung einer solchen Einrichtung gezeigt. Mantel und Innenleiter des Kabels sind mit 8 bzw. g, der Schiebezylinder ist mit io bezeichnet. Zur Vermeidung schädlicher Abstrahlung von Hochfrequenzenergie ist ein Abschirmzylinder ii in größerem Abstand von der Spule vorgesehen.
• Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzspule in einer Röhrenschaltung ist in Fig. 7 gezeigt. Die Abstimmspule stellt in Verbindung mit der Röhrenkapazität und einer allfälligen Parallelkapazität 12 einen Parallelresonanzkreis dar. Die Weiterleitung der Energie erfolgt im gezeigten Fall durch Anschluß des Verbrauchers -zwischen dem zylinderseitigen Spulenende 15 und der mit dem geerdeten Zylinder verbundenen Klemme 16.
• Eine beispielsweise praktische Ausführungsform dieser Schaltung kann darin bestehen, daß der an Erde liegende Belag des Kondensators 12 durch den Schiebezylinder 2 und der anodenseitige Belag durch einen diesen koaxial umgebenden Metallzylinder gebildet wird. Auf diese Weise ergibt sich ein genau symmetrischer Aufbau von Hochfreqrenzspule und Kondensator.
• Der beschriebene Abstimmkreis gemäß Fig.7 wurde in Fig. 8 nochmals schematisch gezeichnet. Zwischen .den Klemmen 15 und 16 befindet sieh ein Belastungswiderstand 17. Mit 12 wurde wieder der parallel zur Röhrenkapazität liegende Kondensator mit den beiden Klemmen 13 und 14 und mit 3 der induktiv wirksame Teil der Hochfrequenzspule bezeichnet. Der Kondensator 18 stellt die zwischen Schiebezylinder und Spulenwindungen vorhandene Kapazität dar.
• Der Resonanzwiderstand des Schwingkreises ist naturgemäß vom angeschlossenen Belastungswiderstand und im allgemeinen zudem von der jeweiligen Zylinderstellung abhängig. Das heißt, das Verhältnis zwischen Belastungswiderstand und Resonanzwiderstand des Parallelkreises ist im allgemeinen von der jeweiligen Abstimmung abhängig. Eine praktisch abstimmungsunabhängige Röhrenbelastung kann jedoch erzielt werden, indem dem Belastungswiderstand 17 ein geeignet bemessener Wert erteilt wird, der um einen entsprechenden Betrag vom Wellenwiderstand des bedeckten Spulenteils abweicht. Der Resonanzwiderstand läßt sich aber auch konstant erhalten, indem beispielsweise der Wellenwiderstand der durch die Windungen 4 mit dem Zylinder 2 gebildeten Leitung passend gewählt wird. Zu demselben Zweck kann auch eine Kapazität mit geeignet bemessenem Frequenzgang dienen, welche in Reihe zur Hochfrequenzspule geschaltet ist. Schließlich kann auch die Parallelkapazität des Schwingkreises einen entsprechenden Frequenzgang aufweisen.
• Bei geringer Länge des bedeckten Spulenteils 4 in Fig. 7 stellt die entsprechende Lecherleitung eine Kapazität dar, die mit zunehmender Induktivität des verbleibenden wirksamen Spulenteils 3 abnimmt. Die Änderung dieser in Fig. 8 mit 18 bezeichneten Kapazität, welche in Reihe zur wirksamen Induktivität liegt, wirkt somit der Induktivitätsänderung wenigstens teilweise entgegen, wodurch der Abstimmbereieh eingeschränkt wird. Aus diesem Grunde empfiehlt sich eine Zusatzkapazität zwischen Spulenende und Schiebezylinder. Bei der Durchführung gemäß Fig. 9 besteht diese Zusatzkapazität aus einem durch die beiden Zylinder 2 und 5 gebildeten Zylinderkondensator; sie nimmt mit zunehmender Spulenbedeckung ab, so daß die resultierende Gesamtkapazität zwischen Spule und Schiebezylinder konstant ist oder bei Bedarf sogar mit zunehmender wirksamer Induktivität zunimmt. Die Abstimmungsänderung kann somit durch solche veränderbaren Zusatzkapazitäten wirksam vergrößert werden. Auch hier ist durch geeignete Wahl der Dimensionen eine praktisch von der jeweiligen Abstimmung unabhängige Übertragung des zwischen Spulenende und Schiebezylinder angeschlossenen Belastungswiderstandes auf die Eingangsklemmen des mit der Schiebespule gebildeten Abstimmsystems möglich.
• Die beschriebenen Schiebespulensysteme können in einfacher Weise auch in Gegentaktschaltungen verwendet werden, wobei die Spulen 19 und Schiebezylinder 20 beispielsweise gemäß Fig. io anzuordnen sind. Falls auf diese Weise mehrere Kreise abgestimmt werden, so ist gleichzeitige Veränderung sämtlicher Kreise im Gleichlauf leicht möglich, weil alle Kreise bei gleicher Ausführung den gleichen Frequenzgang aufweisen. Geringe Abweichungen des Gleichlaufes lassen sich durch kleine- Zusatzkapazitäten oder ähnliche Maßnahmen ohne weiteres korrigieren.
• Gemäß Fig. i i können die beschriebenen Systeme beispielsweise auch zur genauen Symmetrierung zweier Spulenhälften 21 einer Gegentaktschaltung verwendet werden, indem ein Schiebezylinder 22 in Richtung der beiden Spulen gemeinsamen Achse über den Symmetriepunkt verschoben wird.
• Eine Durchführung der Erfindung ist auch möglich, indem die eine Hälfte der Spule innerhalb, die andere Hälfte außerhalb des Schiebezylinders aufgewickelt wird. Die Abstimmung eines solchen, durch zwei ineinanderliegende Zylinderspulen ungleichen Durchmessers gebildeten Kopplungssystems kann gemäß Fig. 12 in einfacher Weise verändert werden durch den Schiebezylinder 24, der zwischen beiden Spulen verschiebbar angeordnet ist. Durch Reihenschaltung der zwei Zylinderspulen erhält man eine in weiten Grenzen veränderliche Induktivität.
• Zur Erzielung einer definierten Trennung zwischen dem bedeckten und dem wirksamen freien Spulenteil kann der Schiebezylinder beispielsweise gemäß Fig. 13 ausgebildet werden, wobei durch schraubenartige Bewegung des Zylinders dafür gesorgt wird, daß die Windung stets unter die vorspringende Zylindernase 23 zu liegen kommt, welche die Spulenwindung wenigstens annähernd rechtwinklig überdeckt.
• Der Schiebezylinder kann natürlich auch innerhalb der Spule angeordnet werden. Eine Erhöhung der Spulenzylinderkapazität wird erzielt durch Verwendung eines zylindrischen Körpers, welcher aus zwei Zylindern besteht, welche die Spule gleichzeitig von innen und von außen überdecken. Bei schraubenartig bewegtem Zylinder kann die wirksame Kapazität zudem erhöht werden, indem die der Spule zugekehrte Zylinderfläche dem Windungsprofil angepaßt wird. Auch kann zur Vergrößerung der Kapazität zwischen Schiebezylinder und Spule die letztere mit Flachdraht gewickelt werden.
• In vielen Fällen empfiehlt sich eine konische Ausführung des Sohiebezylinders oder der Spule zur Erzielung eines veränderlichen Abstandes zwischen Schiebezylinder und Spule bzw. zwischen Schiebezylinder und der zylinderförmigen Gegenelektrode. Auf diese Weise kann die an Hand der Fig.7 und 8 erwähnte Abhängigkeit der Spule-Schiebezylinder-Kapazität von der Zylinderlage genau eingehalten werden. Bei konischer Ausführung des Schiebezylinders oder der darunterliegenden Spule weisen nicht alle Windungen des bedeckten Spulenteils gegenüber dem Zylinder die gleiche Kapazität auf. Als Ersatzbild erhält man eine Lecherleitung, deren Querkapazität längs der Leitung zu- bzw. abnimmt. Bei ausreichender Länge wirkt eine solche Lecherleitung bekanntlich als Impedanztransformator. Durch geeignete Dimensionierung des Zylinder- bzw. Spulenprofils kann deshalb die Anordnung einem gegebenen Belastungswiderstand angepaßt werden.

Claims (28)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochfrequenzspule mit mittels eines in axialer Richtung verschiebbaren, zylindrischen Körpers veränderbarer Induktivität, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Schiebekörper:bedeckte Spulenende mit diesem Schiebekörper direkt oder über eine besondere Kapazität in Verbindung steht, so daß die Stromzuführung zum bedeckten Spulenteil teilweise über die zwischen diesem Teil und dem Schiebekörper bestehende Kapazität erfolgt.
2. 2. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Schiebekörper ein Metallzylinder vorgesehen ist, dessen Durchmesser größer ist als derjenige der Spulenwindungen.
3. 3. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Schiebekörper ein Metallzylinder vorgesehen ist, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der Spulenwindungen.
4. 4. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Schiebekörper bedeckte Spulenende mit diesem galvanisch verbunden ist.
5. 5. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Strom die kapazitive Kopplung zwischen Spule und Schiebekörper durchfließt.
6. 6. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleitung zum Schiebekörper mindestens teilweise über einen kapazitiv mit ihm gekoppelten Zylinderkondensator erfolgt.
7. 7. Hochfrequenzspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Belag des Zylinderkondensators durch die Schiebekörper gebildet ist. B.
8. Hochfrequenzspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Schiebekörper bedeckte Spulenende mit dem einen Belag des Zylinderkondensators verbunden, ist. g.
9. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schiebekörper und dem von diesem bedeckten Spulenende ein Belastungswiderstand angeschlossen ist. io.
10. Hochfrequenzspule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungswiderstand mit dem Wellenwiderstand der Leitung übereinstimmt, welche der Schiebekörper in Verhindung mit den Spulenverbindungen bildet. i i.
11. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Schiebekörper nicht bedeckte Spulenteil nach außen abgeschirmt ist.
12. 12. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Vierpol geschaltet ist, wobei der induktiv wirksame Teil der Spule den Längswiderstand und die in Reihe zu diesem liegende Spule-Schiebekörper-Kapazität den Querwiderstand bildet.
13. 13. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß diese parallel zu einer Kapazität liegt und mit dieser einen Schwingkreis bildet. 1q..
14. Hochfrequenzspule nach Anspruch 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu ihr liegende Kapazität des Schwingkreises durch einen Zylinderkondensator gebildet wird, welcher koaxial zum Schiebekörper liegt.
15. 15. Hochfrequenzspule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitiven Kopplung zwischen Spule und Schiebekörper ein solcher Frequenz:gang erteilt ist, daß beim Variieren der Induktivität der Spule der Resonanzwiderstand des belasteten Schwingkreises praktisch konstant bleibt.
16. 16. Hochfrequenzspule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu ihr liegende Schwingkapazität einen solchen Frequenzgang aufweist, daß beim Variieren der Indulktivität der Spule der Resonanzwiderstand des belasteten Schwingkreises praktisch konstant bleibt.
17. 17. Hochfrequenzspule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu ihr eine Hilfskapazität liegt, deren Frequenzgang so bemessen ist, daß beim Variieren der Induktivität der Spule der Resonanzwiderstand des belasteten Schwingkreises praktisch konstant bleibt.
18. 18. Hochfrequenzspulenach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand der Leitung, welche der Schiebekörper in Verbindung mit den Spulenwindungen bildet, einen solchen Frequenzgang aufweist, daß beim Variieren der Induktivität der Spule der kesonanzwiderstand des belasteten Schwingkreises praktisch konstant bleibt. i9.
19. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche die kapazitive Kopplung zwischen Spule und Schiebekörper so ausgeführt ist, daß eine Vergrößerung (Verkleinerung) der Spuleninduktivität auch eine Vergrößerung (Verkleinerung) der Kapazität zwischen Spule und Schiebekörper zur Folge hat. 2o.
20. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekörper eine schraubenartige Bewegung ausführt.
21. 21. Hochfrequenzspule nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Schiebekörpers sich dem Windungsprofil anschmiegt und die Steigung der vom Schiebekörper ausgeführten Schraubenbewegung der Steigung der Spulenwindungen entspricht.
22. 22. Hochfrequenzspule nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekörper eine vorspringende Nase aufweist, welche die unter ihr liegende Spulenwindung wenigstens annähernd rechtwinklig überdeckt und die Steigung der vom Schiebekörper ausgeführten Schraubenbewegung der Steigung der Spulenwindungen entspricht.
23. 23. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwindungen aus Flachband bestehen.
24. 24.. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekörper aus zwei koaxialen Metallzylindern besteht, zwischen denen die Spulenwindungen angeordnet sind.
25. 25. Hochfrequenzspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebezylinder mit dem Mantel eines Hochfrequenzkabels und das zylinderseitige Spulenende mit dem Innenleiter des Kabels verbunden ist.
26. 26. Hochfrequenzspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebezylinder mit denn Innenleiter eines Hochfrequenzkaibels und das zylinderseitige Spulenende mit dem Mantel des Kabels verbunden ist.
27. 27. Hochfrequenzspule nach Anspruch 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand des Hochfrequenzkabels gleich ist dem Wellenwiderstand der Leitung, welche der Schiebekörper in Verbindung mit den Spulenwindungen bildet.
28. 28. Hochfrequenzspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß deren Windungen auf zwei konzentrischen Zylinderflächen angeordnet sind, zwischen denen sich der zylindrische Schiebekörper befindet. 29. -Hochfrequenzspule nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagen der Spule verschiedenen Schwingkreisen angehören. 3o. Hochfrequenzspule nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß zu derselben in Reihe am vom Schiebekörper überdeckten Spulenende eine zweite Spule angeschlossen ist, und daß der Schiebekörper zwecks Veränderns der Induktivität der zweiten Spule auch dieselbe teilweise überdeckt. 3i. Hochfrequenzspule nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daB der zylindrische Schiebekörper und/oder die Spule konisch geformt sind. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 149 283, 202 115