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Kopphmgseinriehtung.
Die 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.
Wenn die Erfindung auch allgemein angewandt werden kann, so ist sie doch besonders für die Verwendung in abgestimmten Selektionskreisen, z. B. Zwischenfrequenztransformatoren von Superheterodynempfängern geeignet.
Wegen der notwendigen Herstellungstoleranzen und der Unterschiede in den durch den Schaltungaufbau eingeführten Kopplungsinduktivitäten 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 Hilfe von Einstellkondensatoren in den Kreisen vorzunehmen. Wenn auch diese Methode sich bis zu einem gewissen Grade als hinreichend erwiesen hat, sind doch verschiedene Einwände dagegen zu erheben. Man hat z. B. festgestellt, dass die Kapazitäten einstellbarer Kondensatoren der gewöhnlich für diesen Zweck verwendeten Art mit der Zeit beträchtlichen Veränderungen durch Temperaturund Feuchtigkeitseinflüsse sowie durch Erschütterungen unterliegen.
Anderseits sind Blockkonden- satoren unter gleichen Bedingungen wesentlich stabiler und ihre Verwendung ist daher höchst erwünscht.
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 Ver- änderungen der Kopplung zwischen den Kreisen und damit auch der Selektivität des Systems. Es soll daher im allgemeinen die Kopplung der Kreise unverändert bleiben. Eine alle diese Forderungen befriedigende Anordnung muss daher Kreise aufweisen, welche feste Kondensatoren und induktiv gekoppelte Wicklungen haben, deren Selbstinduktivitäten ohne Veränderung der Kopplung zwischen ihnen verändert werden können.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Einrichtung und ein Verfahren zur Veränderung der Selbstinduktivität induktiv gekoppelter Wicklungen eines Kopplungssystems ohne damit verbundene Veränderung der Kopplung zwischen diesen Wicklungen.
Gegenstand der Erfindung ist besonders eine Einrichtung und ein Verfahren zur Einstellung der Abstimmung von Selektionskreisen, die feste Kondensatoren und induktiv gekoppelte Spulen aufweisen und bei denen die Selbstinduktivitäten der Spulen ohne Veränderung der Kopplung zwischen ihnen verändert werden können.
Verschiedene andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung erwähnt und an bewährten Ausführungsformen erläutert werden.
Gemäss der Erfindung werden die Selbstinduktivitäten eines Paares von induktiv miteinander gekoppelten Spulen in ihrer Grösse verändert, und die gegenseitige Induktivität zwischen den Spulen wird gleichzeitig im gleichen Sinne und in solchem Verhältnis geändert, dass die Kopplung zwischen ihnen im wesentlichen konstant gehalten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Wicklungen als Abstimmungselemente in den Schwingungskreisen eines Selektionssystems verwendet. Jede Wicklung ist vorzugsweise in mehrere Teile eingeteilt, und alle Teile sind koaxial auf teleskopartig miteinander in Verbindung stehenden Zylindern montiert.
Dabei können die ein-
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ander am nächsten liegenden Teile der beiden Wicklungen gegeneinander unbeweglich auf einem mittleren Zylinder und die voneinander weiter entfernten Teile auf beweglich dazu angeordneten Endzylindern fest montiert 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 zusammengehörigen Teilen jeder Wicklung verändert und damit auch die Selbstinduktivität der aus diesen Teilen gebildeten Wicklung, d. h. also die Induktivität innerhalb des zugehörigen Sehwingungskreises. Die damit einhergehende Veränderung der Gegeninduktivität zwischen den beiden Kreisen ist jedoch erheblich kleiner. Sie kann etwa so gross sein, wie die Quadratwurzel aus der Selbstinduktivitätsveränderung, wodurch sich dann eine im wesentlichen konstante Kopplung zwischen den Kreisen ergibt.
Fig. 1 ist eine einfache Schaltung, welche die vorliegende Erfindung darstellt. Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Kopplungseinrichtung gemäss der Erfindung. Fig. 3 ist eine Endansicht der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung. 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. Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung nach Fig. 2. Fig. 6 ist ein Querschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5. Fig. 7 ist ein Längsschnitt der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung längs der Linie 7-7 der Fig. 6, wobei die Kondensatoren weggelassen sind. Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung. Fig. 9 ist ein Querschnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8.
Fig. 10 ist ein Längsschnitt der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung längs der Linie 10-10 der Fig. 9 mit weggelassenen Kondensatoren.
In Fig. 1 ist die Erfindung schematisch in Verbindung mit einem Selektorsystem dargestellt, wie es gewöhnlich im Zwischenfrequenzverstärkerteil eines Superheterodynempfängers verwendet wird. Dieses System enthält eine Kopplungseinrichtung 10, welche aus den koaxial zueinander angeordneten Primär- und Sekundärwicklungen 11 und 12 besteht, von denen jede in mehrere Teile unterteilt ist. Die Wicklungen 11 und 12 sollen vorzugsweise nicht ineinander-oder übereinanderliegen, d. h. kein Teil der einen Wicklung erstreckt sich in oder über einen Teil der andern Wicklung. Die festen Kondensatoren 13 und 14 sind parallel zu den Wicklungen 11 und 12 geschaltet und die Eingangsund Ausgangsklemmen 15 und 16 sind jeweils mit dem zugehörigen Kreis verbunden.
Zwischen dem Primär-und dem Sekundärkreis besteht eine Kopplung infolge der Gegeninduktivität zwischen den einander nächstgelegenen Teilen der Wicklungen 11 und 12.
Mit den soeben beschriebenen synton abgestimmten Kreisen ist ein Selektionssystem gegeben, welches entsprechend den bekannten Eigenschaften gekoppelter Kreise ein Frequenzband durchlässt, das in bezug auf eine mittlere Frequenz symmetrisch liegt. Um eine geeignete Abgleichung der Kreise zu ermöglichen, sind Mittel vorgesehen, durch welche die Selbstinduktivität jeder einzelnen Wicklung durch Veränderung der Gegeninduktivität zwischen denjenigen Teilen dieser Wicklung, welche verhältnismässig weit von denen der andern Wicklung entfernt sind, einstellbar ist, wie es durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist. Die Pfeile sollen zeigen, dass die Gegeninduktivitäten zwischen den äusseren Endteilen der Wicklungen und ihren zugehörigen in der Mitte liegenden Teilen verändert werden können.
Die Gegeninduktivität zwischen denjenigen Teilen der beiden Wicklungen, welche einander nächstgelegen sind, wird indessen unverändert bleiben. Durch diese Veränderung der Selbstinduktivitäten der beiden Wicklungen kann die gesamte Gegeninduktivität zwischen den beiden Kreisen verändert werden und diese Veränderung kann gleich dem Wert der Quadratwurzel aus der
Selbstinduktivitätsänderung der Wicklungen sein, so dass die Kopplung zwischen den Kreisen im wesentlichen unverändert bleibt.
Dass die Kopplung dann tatsächlich unverändert bleibt, kann man leicht aus der Betrachtung der bekannten Formel erkennen :
EMI2.1
worin k der Kopplungskoeffizient, LI und L2 die Selbstinduktivitäten der entsprechenden Primärund Sekundärwicklung und M die Gegeninduktivität zwischen den Wicklungen sind.
Für konstante Kopplung gilt :
EMI2.2
worin L2'gleich der Selbstinduktivität der Sekundärwicklung und M'gleich der Gegeninduktivität nach vorgenommener Einstellung ist. Von dieser Formel wird abgeleitet :
EMI2.3
In den Fig. 2-4 ist eine bevorzugte Form einer Kopplungseinrichtung dargestellt, die für den Gebrauch in Verbindung mit der Erfindung geeignet ist ; sie ist als Ganzes mit der Ziffer 17 bezeichnet. Die Einrichtung 17 enthält drei teleskopartig miteinander in Verbindung stehende zylindrische Form-
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stücke, nämlich ein ringförmiges in der Mitte liegendes Formstück 18 und Endformstücke 19 und 20. Das rohrförmige Stück 18 ist starr an einer Tragplatte 21 befestigt.
Das Endformstück 19 besteht aus einem Stiel 22, der in das Rohr 18 eingeschoben ist, und einem Kopf 23 von dem gleichen äusseren Durchmesser wie das Rohr 18. Durch eine Einstellschraube 24 kann der Teil 19 gegenüber dem Rohr 18 axial verschoben werden.
Das Formstück 20 ist rohrförmig und über das rechte Ende des Rohres 18 geschoben. Eine Einstellschraube 30 greift an dem Winkel 28 an und ermöglicht eine axiale Verstellung des Teiles 20 gegenüber dem Teil 18.
Das Rohr 18 ist mit einem Längsschlitz 31 versehen, in welchen ein Bolzen 32 eingreift, der in dem Teil 19 befestigt ist. Dadurch wird eine Drehung der Teile 18 und 19 gegeneinander verhindert und die axiale Bewegung begrenzt.
Die Primärwicklung 11 ist in drei getrennten Teilen 33, 34 und 35 ausgeführt, die in Serie geschaltet sind. Der Teil 33 ist auf dem Kopf des Formstückes 19 und die Teile 34 und 35 sind auf dem Rohr 18 befestigt. In ähnlicher Weise besteht die Sekundärwicklung 12 aus drei getrennten Teilen 36,37 und 38, die in Serie geschaltet sind ; der Teil 36 ist auf dem Rohr 20 und die Teile 37 und 38 sind auf dem Rohr 18 montiert. Die Zwischenteile 34, 35,37 und 38 sind auf diese Weise gegeneinander nicht beweglich, während die Endteile 33 und 36 der beiden Wicklungen mit ihren zugehörigen Trägern 19 und 20 durch Drehung der Einstellschrauben 24 und 30 beweglich sind.
Die Selbstinduktivitäten der Wicklungen 22 und 12 können auf diese Weise ohne Veränderung der Kopplung zwischen den Wicklungen eingestellt werden, wie es oben beschrieben wurde.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Kopplungseinrichtung 17 vorzugsweise innerhalb einer zylindrischen Abschirmung 39 angeordnet und an einer Endplatte der Abschirmung durch Bolzen 40 befestigt. Die Kondensatoren 13 und 14, welche zu den Wicklungen parallelgeschaltet sind, können vorzugsweise ebenfalls innerhalb der Abschirmung angeordnet und an der Kopplungseinrichtung 17 durch geeignete Stützen starr befestigt sein.
In den Fig. 5-7 ist eine andere Ausführungsform einer Kopplungseinrichtung dargestellt, die als Ganzes durch die Ziffer 41 bezeichnet ist. Die Einrichtung 41 besteht aus einem hohlen, zylindrischen, in der Mitte liegenden rohrförmigen Teil 42 und zwei zylindrischen Teilen 43 und 44.
Das Formstück 43 hat einen Kopf 45 von im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie das Rohr 42, einen Mittelteil 46, welcher teleskopartig in das Rohr 42 eingeschoben ist und einen Stiel 47, welcher das Rohr 42 durchsetzt und aus ihm vorragt. Das Formstück 44 ist gleichfalls teleskopartig in das Rohr 42 hineingeschoben und ist mit einer axialen Bohrung versehen, durch welche der Stiel 47 des Formstückes 43 hindurchragt. Das Formstück 44 enthält einen dickeren Teil 49 vom gleichen Aussendurchmesser wie das Rohr 42.
Das Rohr 42 ist an einem Flansch 50 befestigt, der an dem Arm 51 einer U-förmigen Stütze 52 ausgebildet ist. Der andere Arm 53 der Stütze 52 bildet die feststehende Einstellmutter für die Einstellschrauben 56 und 63, mit deren Hilfe die Teile 43 und 44 gegenüber dem mittleren Rohr 42 axial verschoben werden können.
Ein Führungsblock 59 mit einem Schlitz 60 und der Stift 57 verhindern eine Drehung des Teiles 43.
Die Köpfe der Schrauben 56 und 63 begrenzen die Bewegungen der zugehörigen Teile 43 und 44 in der einen Richtung, der Kopf 43 und der Block 59. in der entgegengesetzten Richtung.
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 43 und 44 und die andern Wicklungsteile 34,35, 37 und 38 von dem Rohr 42 getragen.
In den Fig. 8-10 ist eine weitere Form einer Kopplungseinrichtung dargestellt, die mit der Ziffer 72 bezeichnet ist. Die Einrichtung 72 ist im wesentlichen die gleiche wie die Einrichtung 41, die in den Fig. 5-7 gezeigt wurde, ausgenommen, dass die Einstellmittel für die Endformstücke anders konstruiert sind.
Nur die Teile der Einrichtung 72, welche sich von der Einrichtung 41 unterscheiden, sollen im einzelnen beschrieben werden. Ein U-förmig gebogenes Joch 73 ist um die Enden seiner Arme 74 drehbar und an der Stütze 52 a mittels des Bolzens 75 befestigt, welche durch die an den Enden der Arme 74 ausgebildeten Augen und durch Löcher in den Winkeleisen 77 in der Stütze 52 a hindurchgehen.
An den inneren Seiten der Arme 74 sind die Stifte 78 befestigt und greifen drehbar in das Ende des Formstückes 44 a aneinander gegenüberliegenden Seiten ein. Ein innen mit Gewinde versehener Ring 79 ist schwenkbar in einer Öffnung des Jochs 73 angebracht. Die mit dem Träger 52 a verbundene Einstellschraube 30 a schraubt sich in den Ring 79 ein. Diese Jochanordnung bewirkt eine symmetrische Auswirkung der Schraubenkräfte auf das Formstück 44 a und verhindert ein Sehiefstellen oder Ecken des bewegten Teiles.
Eine befriedigende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Art der Einrichtung 17, die in den Fig. 2-4 gezeigt ist, kann folgendermassen dimensioniert sein :
Wicklungen 11 und 12 - sechs Spulenteile - jeder Teil = 95 Windungen, siebenfach Litze Nr. 40, isoliert durch eine Lage Seide, imprägniert, Maschinenwicklung, 16 mm Innendurchmesser,
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zirka 3'5 mm breit. Abstand. zwischen den Teilen 35 und 38 - - 16 mm, Abstand zwischen den Teilen (34 und 35, 37 und 38)-'1-6 mm, Bewegungsbereich der Teile 33 und 36 in bezug auf die Teile 34 und 37 - - 3'2 mm, Wicklungen, montiert in Abschirmbuehse 35 mm Durchmesser, 90 mm lang.
Bei Einhaltung dieser Daten ergibt sich ein Transformator für annähernd 460 KHz.
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 Wicklungen 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 werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kopplungseinrichtung mit mindestens zwei induktiv miteinander gekoppelten Wicklungen (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um gleichzeitig mit einer Veränderung der Selbstinduktivität mindestens einer dieser Wicklungen zwangsläufig die Gegeninduktivität zwischen den Wicklungen im gleichen Sinne und in einem solchen Verhältnis zur Änderung der Selbstinduktivität zu verändern, dass die Kopplung zwischen den Wicklungen im wesentlichen konstant bleibt.