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Elektrische Verzögerungsleitung Die Erfindung bezieht sich auf eine
elektrische Verzögerungsleitung, die aus einem Tragkörper, einer den Tragkörper
nahezu einhüllenden elektrisch leitfähigen Schicht sowie einer wendelförmig um die
Schicht angeordneten Wicklung besteht. Dabei dient die elektrisch leitfähige Schicht
als die eine der kapazitiven Belegungen der Verzögerungsleitung, sie ist axial geschlitzt.
Die um diese Schicht angeordnete Wicklung dient als induktive und gleichzeitig als
die andere kapazitive Belegung; sie ist daher von der leitfähigen Schicht elektrisch
isoliert. Als Tragkörper kann ein Isolierstoffmaterial verwendet sein, das z. B.
rohrförmig ausgebildet ist und in das ein magnetisierbarer Ferritkern zur Erhöhung
der Induktivität und damit zur Verkürzung der Länge der Verzögerungsleitung eingesetzt
ist. Einfachheitshalber empfiehlt es sich sogar, die elektrisch leitfähige Schicht
unmittelbar auf den Ferritkörper, der beispielsweise als zylindrischer Stift ausgebildet
ist, aufzubringen, da das Ferritmaterial einen hohen elektrischen Widerstand aufweist
und daher einen elektrischen Isolierstoff darstellt.
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Verzögerungsleitungen dieser Art sind bereits bekannt. So ist beispielsweise
in radio mentor, 1964, S. 111 ff., eine Verzögerungsleitung beschrieben, bei der
auf einem Hartpapierrohr, das als Tragkörper dient, eine Metallfolie axial verlaufend
aufgebracht ist. Diese Metallfolie dient als kapazitiver Belag. über dieser Metallfolie
ist ein dielektrisches, isolierendes Material angeordnet, das die Metallfolie von
der wendelförmig um diese Folie .und den Tragkörper angeordneten Spulenwicklung
trennt.
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Derartige Verzögerungsleitungen, die jenen veralteten, doppelt gewendelt
auf mehreren Tragkörpern aufgebrachten Leitungen bei weitem überlegen sind, werden
beispielsweise in Farbfernseh-Codier- und -Decodiergeräten verwendet, um die Laufzeitunterschiede
der verschiedenen Frequenzbereiche auszugleichen. Derartige Farbfernsehsysteme erfordern
nämlich für die verschiedenen Bildinformationen Filter, die eine unterschiedliche
Bandbreite und damit auch eine unterschiedliche Laufzeit aufweisen. Damit die drei
getrennten Informationen die Sendeeinrichtung bzw. Empfangseinrichtung mit den Codier-
bzw. Decodierelementen in der gleichen Zeit durchlaufen, werden entsprechende Verzögerungsleitungen
eingebaut. So werden beispielsweise Verzögerungszeiten von etwa 300 ns oder von
0,7 bis 1,0 [xs verlangt. Die verbleibenden Laufzeitfehler sollen in einem relativ
kleinen Zeitintervall bleiben und beispielsweise 50 ns nicht überschreiten. Durchläuft
beispielsweise das sogenannte Helligkeitssignal den Verstärker um 0,8 #ts schneller
als das Chromasignal, so muß die Verzögerungsleitung das Helligkeitssignal um diese
0,8 aus wieder verzögern, ohne dabei das Signal zu dämpfen.
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Verzögerungsleitungen sind beispielsweise aus NTZ, 1962, S. 495 bis
500, bekannt, bei denen auf einem zylindrischen Tragkörper wendelförmig Spulenwicklungen
dergestalt angeordnet sind, daß sich mehrere Teilwicklungen einer axialen Länge
von 1 und eines gegenseitigen Abstandes von etwa 1/s auf diesem Tragkörper befinden,
wobei die Mittelanzapfung jeder Teilwicklung als kapazitiv anzuschaltender Kontakt
dient. Dabei sind Werte für das Verhältnis der Länge 1 zum Durchmesser D der Spulenwicklung
von 1,6 angegeben.
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Ferner ist auch eine andere Verzögerungsleitung aus der deutschen
Patentschrift 1081084 bereits bekannt, bei der auf einem Ferritkern, der aus vanadiumhaltigen
Nickel-Zink-Ferrit besteht, eine Reihe von axial verlaufenden Drähten und wendelförmig
um diese Drähte herum eine Spulenwicklung angeordnet sind. Ein derartiger Aufbau
verlangt nicht nur relativ hohe Herstellungskosten und verschiedene Einzelelemente,
sein Raumbedarf ist überdies verhältnismäßig groß. Schließlich ist es bereits bekannt,
zur Verlustverminderung die Wicklungsrichtungen von auf einem Tragkörper benachbart
angeordneter, in Reihe geschalteter Teilwicklungen umzukehren und/oder das ferromagnetische
Material zwischen den Teilwicklungen jeweils zu trennen. Die Anschaltung der Teilwicklungs-Verbindungsleitungen
an Kondensatoren ist jedoch sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsleitung
zu schaffen, die einfach herstellbar ist, bei großer Wirksamkeit nur einen geringen
Raumbedarf beansprucht und die in einfacher Weise als elektrisches Bauelement in
der gedruckten Schalttechnik einsetzbar ist.
Die Erfindung besteht
in der Kombination folgender teilweise bekannter Merkmale: a) Die Leitung ist auf
mindestens zwei Tragkörper aufgeteilt; b) die Wicklung ist derart auf jeden Tragkörper
unterteilt, daß die einzelnen Teilwicklungen eine axiale Länge aufweisen, die etwa
dem 3fachen Wicklungsdurchmesser gleich ist und in einem Abstand voneinander angeordnet
sind, die etwa 0,2 bis 0,5 des Wicklungsdurchmessers beträgt; c) die benachbarten
Teilwicklungen auf jedem Tragkörper sind elektrisch gegensinnig und die benachbarten
Teilwicklungen benachbarter Tragkörper elektrisch gleichsinnig geschaltet.
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Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung
dann, wenn der Zwischenraum zwischen der benachbarten Teilwicklung benachbarter
Tragkörper etwa ein Viertel des Wicklungsdurchmessers beträgt und insbesondere die
Endwicklungen an einer Seite benachbarter Tragkörper elektrisch miteinander verbunden
sind, so daß sich eine fortlaufende Leitungsführung von einem ersten Tragkörper
über den jeweils benachbarten nachfolgenden bis zum nächsten Tragkörper in Reihenschaltung
ergibt. Die Forderung nach geringem Raumbedarf und Anwendbarkeit auch in der gedruckten
Schaltungstechnik wird überhaupt erst dadurch erfüllt, daß in der Art axial geschlitzter
Metallmanschetten ausgebildete Leiter verwendet sind. Diese elektrisch leitfähigen
Schichten sämtlicher Tragkörper sind elektrisch parallel geschaltet. Die Enden der
Manschetten berühren sich nicht. Zweckmäßigerweise werden die Tragkörper, die jeweils
z. B. vier Teilwicklungen aufweisen, in einer Reihe nebeneinander auf einer Grundplatte
aufgebaut und in einem elektromagnetische Felder abschirmenden Gehäuse angeordnet.
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Es hat sich gezeigt, daß in weiterer Ausbildung der Erfindung dasjenige
Ferritmaterial besonders gute Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung
ergibt, dessen Real- und Imaginärteile der Permeabilität und Dielektrizitätskonstante
sich etwa entsprechen, d. h.: ,Ll = E '
Für diese Zwecke wird zweckmäßigerweise
der in der deutschen Patentschrift 1079139 beschriebene Ferrit verwendet. Dieser
Ferrit weist etwa folgende Zusammensetzung auf: 50 Molprozent Fe.03, 45 Molprozent
Ni0, 5 Molprozent MnO, gegebenenfalls 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent Vanadiumpentoxid.
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An Hand der F i g.1 bis 4 ist die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
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Gemäß F i g. 1 ist auf einem zylindrischen Tragkörper 1 aus Mangan-Nickel-Ferrit
mit Vanadiumzusatz ein Metallbelag 2 manschettenförmig angeordnet, dessen Enden
voneinander getrennt sind, so daß sich ein axialer Schlitz 3 ergibt. Die metallische
Belegung ist auf einem Isolierstoffröhrchen aufmetallisiert. In Abstand voneinander
sind Teilwicklungen 4 auf diesem Metallbelag 2 derart angeordnet, daß der Metallbelag
von der Spulenwicklung elektrisch isoliert ist und die Stromflußriichtung benachbarter
Teilwicklungen dieses Tragkörpers durch entsprechende Leitungsführung gegensinnig
verläuft. Die Enden des Metallbelags 2 sind mit Anschlußleitungen 5 kontaktiert.
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Gemäß F i g. 2 sind drei Tragkörper mit je vier Teilwicklungen nebeneinander
derart angeordnet, daß die Teilwicklungen 6 a, 6 b, 6 c, 6 d bzw.
7 a, 7 b, 7 c,
7 d bzw. 8a, 8b, 8c, 8 d in einem Abstand
A von etwa derHälfte des Wicklungsdurchmessers (A = D'' hintereinander verlaufen
und der Abstand B der Teilwicklungen benachbarter Teilwicklungen von benachbarten
Tragkörpern etwa ein Viertel des Durchmesser DA der einzelnen Teilwicklungen beträgt.
Die Teilwicklungen sind elektrisch derart angeschaltet, daß benachbarte Teilwicklungen
gleicher Tragkörper, z. B. 6a und 6b, gegensinnig und benachbarte Teilwicklungen
verschiedener Tragkörper, z. B. 6a und 7a gleichsinnig vom elektrischen Strom durchströmt
werden. Die elektrisch leitfähigen Schichten auf den Tragkörpern 6, 7, 8, die übersichtshalber
nicht im einzelnen dargestellt wurden, sind miteinander parallel geschaltet. Die
Verzögerungsleitung weist einen Eingang I und einen Ausgang II auf.
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Gemäß F i g. 3, die einen Teilschnitt durch ein Teilelement der Verzögerungsleitung
darstellt, befinden sich im Tragkörperrohr 1 Ferritkerne 9 koaxial innerhalb der
Teilwicklungen 4. Zur Vermeidung gegenseitiger Kopplung sind die Ferritkerne 9 durch
ein nicht ferromagnetisches Zwischenstück 10
getrennt.
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Eine derartige erfindungsgemäße Verzögerungsleitung ist in einem Kästchen
untergebracht, dessen Abmessungen 18 - 6 - 80 mm3 betragen. Die Verzögerungsleitung
weist folgende Daten auf: Verzögerungszeit . . . . . . . . 0,8 gs ± 0,05 ws Anstiegszeit
. . . . . . . . . . . . . < 100 ns überschwingen (bei Rechteckimpulsen von 18s
Breite und 20 ns Anstiegszeit) .... < 100/9 der Gesamtamplitude Bandbreite
. . . . . . . . . . . . . . 4,5 MHz Durchlaßdämpfung im Frequenzbereich von 500
kHz bis 4,43 MHz < 3 db (bezogen auf den Pegel bei 500 kHz) Wellenwiderstand
. . . . . . . . 500 S2 ± 10 %
Die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung mit
derartig geringen Abmessungen zeichnet sich daher durch eine außerordentlich gute
Wirksamkeit bei relativ einfachem Aufbau und niedrigen Herstellungskosten gegenüber
bisher bekannten Leitungen dieser Art vorteilhaft aus.
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In der F i g. 4 ist eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung
als Beispiel dargestellt. Danach befinden sich auf jedem der beiden Tragkörper 16
und 17 jeweils vier Teilwicklungen 16a bis 16d
und 17a bis 17d. Die
Teilwicklungen sind jedoch bezüglich der Anordnung der Teilwicklungen auf dem Nachbartragkörper
derart verschoben angeordnet, daß die Mitte jeder Teilwicklung zwischen den benachbarten
Teilwicklungen des Nachbartragkörpers
sich befindet. Auf diese Weise
wird eine weitgehende Entkopplung der Teilwicklungen von Nachbartragkörpern erreicht,
denn jede Teilwicklung, sofern man von den äußeren Teilwicklungen absieht, wird
jeweils mit zwei gleich starken, jedoch entgegengesetzt wirksamen Magnetfeldern
der benachbarten Teilwicklung des jeweiligen Nachbartragkörpers beeinflußt, so daß
sich die wirksamen Magnetfeldkomponenten aufheben.