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Schaltung zur Übertragung elektrischer Schwingungen mit einem großen
Durchlaßbereich Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Übertragung
elektrischer Schwingungen, insbesondere Schwingungen sehr hoher Frequenz, mit einem
großen Durchlaßbereich. Solche Schaltungen finden z. 13. Anwendung in der
Fernsehtechnik. bei Sende- und Empfangsvorrichtungen, bei denen F requenzmodulation
verwendet wird, bei "hrägerwellentelephonie mit einer Anzahl von L`bertragungskanälen
u. dgl. Die Erfindung bezweckt, eine Schaltung zu schaffen, bei der in äußerst einfacher
\Veise eine günstige Übertragung eines Frequenzbandes beliebiger Breite erzielbar
ist.
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Bei der Schaltung nach der Erfindung wird ein selektiver Kreis verwendet,
in dem eine Induktivität liegt. «-elche mit einem Kern aus einem ferroinagnetischen
Material versehen ist. Spulen dieser Art sind als solche bekannt. Der Kern aus dem
ferromagnetischen Material, der hierbei im allgemeinen einen geschlossenen Kreis
bildet, dient dazu, bei gleichen Abmessungen der Spule als solchen, die Induktivität
zu erhöhen. Sehr günstige Ergebnisse wurden in dieser Hinsicht mit Kerneis erhalten,
welche zur Hauptsache aus nahezu nicht elektrisch leitenden ferromagnetischen Nfetallverhindungen,
insbesondere Oxyden, bestehen. Diese Stoffe weisen bei einer bestimmten Zusammensetzung
auch bei höheren Frequenzen eine hohe Permeabilität bei verhältnismäßig geringen
Verlusten auf. Mit Rücksicht darauf sind durch Verwendung von Spulen mit Kernen
aus einem solchen \Verkstoff sehr selektive Schwingungskreise für liiihere Frequenzen
erzielbar. Mit einer Zunahme
der Frequenz nehmen aber die Verluste
der Spule zu, während die Permeabilität abnimmt, so daß die Verwendung oberhalb
einer bestimmten Frequenz, welche durch die Art des ferromagnetischen Materials
bedingt wird, als weniger zweckmäßig betrachtet wurde.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, claß der Umstand einer
Zunahme der Verluste und einer Abnahme der Permeabilität in bestimmten Frequenzbereichen
benutzt werden kann, wenn es darauf ankommt, eine Schaltung zu erhalten, welche
ein breites Frequenzband durchlassen muß. Bisher wurde zu diesem Zweck den verwendeten
selektiven Kreisen durch Anbringung von Parallelwiderständen an den Schwingungskreisen
eine erhöhe D:impfung gegeben, oder mehrere Kreise wurden <furch bestimmte gegenseitige
Kopplungen zu einem Handfilter vereinigt. Auch ist es bei Verstärkern bekannt, die
als Kopplungselemente zwischen den verschiedenen aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen
dienenden Schwingungskreise auf etwas abweichende Frequenzen abzustimmen.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Schaltung zur Übertragung
elektrischer Schwingungen finit einer großen Durchlaßbreite, welche wenigstens einen
selektiven Kreis enthält, in dem eine Induktivität liegt, welche mit einem Kern
aus einem nicht oder nahezu nicht elektrisch leitenden ferromagnetischen Material
besteht, die Eigenschaften dieses .Materials in Bezug auf die zu übertragenden Fren;u<#i7en
derart gewählt sind, daß für die Frequenzen des durchzulassenden Bereiches die Permeabiliiät
eine starke Abnahme mit der Frequenz aufweist. Die Spule wird hierbei in einem Frequenzbereich
vei-w-endet, in dem der Effektivwert der Permeabilit iit viel geringer ist als der
bei den früheren Anwendungen als optimal betrachtete Maximalwert und z.
13. ein Drittel bis ein Zehntel des letzteren Wertes beträgt.
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Auch bei Spulen mit einem lamellierten oder fein verteilten Eisen
tritt infolge der sogenannten Ilautwirkung eine scheinbare Abnahme der Pernieabilität
des Kernmalerials mit einer Zunahme der Frequenz auf. Eine solche Wirkung ist beine
Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht er wünscht, da sie nicht zum gewünschten
Ergebnis führt. Die Hautwirkung darf daher nur eine untergeordnete Rolle spielen.
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Es hat sich ergeben, daß insbesondere bei den erwälinten Spulen mit
Kernen, welche aus ferroinagnetische Verbindungen enthaltenden Stoffen bestehen,
durch eine geeignete Zusammensetzung dieser Stoffe eine solche Abnahme der Permeabilität
finit der Frequenz im zu übertragenden Frequenzhereich erzielbar ist, daß die Schaltung
eine günstige Bandfilterwirkung aufweist.
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Die Erklärung, daß ein Kreis mit einem Kern aus dem erwähnten ferromagnetischen
Werkstoff die ge"%-ünsclite Eigenschaft aufweist, ist die, daß in (lein Bereich,
in dem die Permeabilität mit einer Zunahme der Frequenz abnimmt, die Induktivität
in entsprechender \\'eise abnimmt. Insbesondere bei Verwendung eines Parallelschwingungskreises
paßt sich dieser Kreis daher gleichsam der aufgedrückten Frequenz an, und die Kreisimpedanz
ändert sich daher weniger rasch mit der Frequenz als bei einem Kreis mit einer Spule
ohne einen ferromagnetischen Kern finit ]in übrigen #gleiclier Däinpf ung.
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Der Zusammenhang zwischen der Pernieabilit<it und der Frequenz
kann in einen bestimmten Bereich annähernd durch die Foruiel herin. = Cx
j'"' wiedergegeben werden, in der C eine Konstante nid m ein von der Art des Kernmaterials
abhängiger Wert ist. Nach der Erfindung wird die Art des .Materials in bezug auf
die zu übertragenden Frequenzen vorzugsweise derart gewählt, daß ü1 dein zu übertragenden
Bereich der \\-ert ui zwischen o,8 und 2 liegt.
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Es ist leicht nachweisbar, dali, wenn ur = a wäre, der ideale
Zustand eintreten würde, daß, wenn die Spule einen Teil eines Schwingungskreises
bildet, der Kreis bei jeder Frequenz. des betreffenden Bereiches in Schwingung ist.
-Man wird daher bestrebt sein, diesen Fall möglichst zti verwirklichen.
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Es wurde festgestellt, daß die unter dein Namen Ferroxcube bekannten
Materialien, welche als wesentlichen Bestandteil ein Ferrit enthalten, für den beabsichtigten
Zweck sehr günstige Eigenschaften aufweisen.
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Gegenüber Schaltungen mit Parallelschwingungskreisen, deren Durchlaßbreite
mittels eines Parallelwiderstandes vergrößert ist, bietet die vorliegende Erfindung
den Vorteil, daß ein viel günstigerer Wert des Produktes der Bandbreite und der
lTaxiiiialinipedanz des Kreises erhalten wird, wenn z. B. t;iiter Bandbreite die
Differenz zwischen zwei Frequenzen verstanden wird, bei der die Impedanz. bis unterhalb
eines bestimmten Teiles der Maximal inipedanz herabsinkt.
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Eine Änderung der Zusainmensetzting des Materials ermöglicht eine
Änderung des Frequenzbereiches, in dem die für die Erfindung günstigste Beziehung
zwischen der Pernieabilität (bzw. den \*erlusten) und der Frequenz auftritt, so
daß durch eine geeignete Wahl des Materials eine Bandfilterwirkung der Schaltung
für mehrere Frequenzbereiche erhältlich ist.
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Die Erfindung ist bei Verstärkern mit Parallelschwingungskreisen verwendbar,
welche ein Frequenzband bestimmter Breite durchlassen müssen. Sie läßt sich aber
auch bei Verstärkern für Videofrequenzspannungen verwenden, bei denen Schwingungen
sämtlicher eine bestimmte Grenzfrequenz unterschreitender Frequenzen verstärkt werden
müssen. Ferner findet sie bei Bandfiltern mit gekoppelten Kreisen und Bandverstärkern
Anwendung, bei denen die Kopplungselemente zwischen den verschiedenen aufeinanderfolgenden
Stufen aus gegenseitig verstimmten Scliwiigungskreisen bestehen.
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Es wurde festgestellt, daß besonders günstige Ergebnisse in denn zwischen
io und ioo JIHz liegenden Frequenzbereich erzielbar sind.
Die Erfindung
eignet sich ferner zur Anwendung heim .\nteniieulcreis eines Empfangsgeräts für
C',ltr;,lioclifreeluenzscliivingungen, wenn ein solcher hrc;s zur Aufnahme von innerhalb
weiter Grenzen licgenden Frequenzen geeignet gemacht werden soll. In diesem Fall
wird erfindungsgemäß ein Stab aus einem ferroinagnetischen Stoff als Antenne verwendet,
der den Kern der Spule des Eingangskreises des Rundfunkempfangsgeräts bildet.
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In diesem Zusammenhang kann bemerkt werden, daß es an sich bekannt
ist, bei Empfangsgeräten niit Rahmenantennen den Empfangsrahmen mit eirein ferromagnetischen
Stoff zti versehen, zur ErhaltLing einer besseren Konzentration der durch <1e11
Rahmen hindurchgehenden magnetischen Kraftlinien. Die 1_rfindung unterscheidet sich
von dieser hekannten Vorrichtung nicht nur dadurch, daß in einem Fi-c<luenzbereicli
gearbeitet wird, der gegeniihe-i- dein Hereich der zii empfangenden Frequenzen auf
Besondere Weise gewählt ist, sondern auch dadurch, daß die Abmessungen der :'\ritenne
aus dein ferroinagnetischen Stoff groß sind gegenüber denen der Spule. Letztere
kann auf eine verhältnismäßig gerin@@c Länge des stabförmigen Kerns konzentriert
sein. `Die .lnterine wird vorzugsweise in Richtung der magnetischen Kraftlinien
angeordnet und kann ;ds ein inagnetischer'Dipol wirksam sein, der eine starke Konzentration
der magnetischen Kraftlinien herbeiführt. :aus denselben Gründen wie die bercits
beschriebene Parallelresonanzspule mit einem magnetischen Kern wird eine solche
Antenne zum gleichzeitigen Empfang der innerhalb eines weiten Pereiches liegenden
Frequenzen geeignet sein.