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Gedruckte Induktivitätsspule und Verwendung derselben in einer abstinunbaren Filtereinheit Die Erfindung betrifft gedruckte Induktivitäts- spulen, insbesondere für Radio- und Fernsehgeräte aller Art, sowie die Verwendung solcher Spulen in einer abstimmbaren Filtereinheit.
Die Herstellung von Spulen dieser Art im Druck- oder Ätzverfahren, die in Spiralform in ebener Fläche bekannt sind, konnte sich bisher nur bei relativ kleinen Induktivitäten durchsetzen. Grössere Induk- tivitäten für Bandfilter mussten bisher in der herkömmlichen Technik als gewickelte Spulen hergestellt werden. Dieses Verfahren ist umständlich und teuer, es stellte eine Behinderung einer rationellen oder automatischen Fertigung dar. Auch der Bau von Bandfiltern als Fabrikation von Hand konnte bisher nicht durch eine rationelle Technik ersetzt werden.
Die Erfindung hat somit den Zweck, eine fortschrittliche Fertigung von Radioschaltungen und Filtern mit gedruckten Spulen, die eine erhöhte Induktivität aufweisen, zu ermöglichen.
Die gedruckte Induktivitätsspule, auf welche sich die Erfindung bezieht, insbesondere eine Spule für Wellenfilter, ist gekennzeichnet durch zwei auf den gegenüberliegenden Seiten einer Isolierplatte angeordnete gedruckte Leiterbahnen in Spiralenform, die an ihren inneren Enden mittels einer durchmetalli- sierten Öffnung in der Isolierplatte leitend miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind ebenfalls gedruckte Zuleitungen vorgesehen.
Die beiden auf den gegenüberliegenden Seiten der Platte angeordneten gedruckten Spulen weisen vor- teilhaft eine solche gegenseitige Kopplung bzw. einen solchen Wicklungssinn auf, dass die Gesamtinduk- tivität der aus zwei Flachspulen kombinierten Spule verhältnismässig hoch wird. Die Verbindung der inneren Enden der Spulen kann vorteilhaft durch eine leitend durchgalvanisierte Öffnung erfolgen. Damit sind erstmals überhaupt gedruckte Spulen erzielbar, die bei einem vertretbaren Durchmesser der Spiralen eine ausreichend hohe Induktivität besitzen.
Hinsichtlich der Ausführung der gedruckten Spulen im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten. Die Herstellung der spiralförmigen gedruckten Leitungsmuster, z.B. in kreisrunder und auch viereckiger Form, kann nach den üblichen Verfahren der gedruckten Schaltungstechnik erfolgen. Bei normalen Anforderungen kann z.B. Siebdruck Verwendung finden, zur Herstellung besonders feiner Spulen können fotomechanische Verfahren dienen.
Die von den äusseren Enden der Spiralen wegführenden Leitungen können entweder auf der gleichen Seite der Platte weitergeführt sein oder mittels einer Öffnung (die vorteilhaft durchgalvanisiert sein kann) zur anderen Seite der Platte durchgeführt werden.
Bei einer nach der Erfindung hergestellten Spule bietet sich z.B. auch eine einfache Möglichkeit einer lötungsfreien Anzapfung. Hierzu wird eine bestimmte Windung zur Anzapfung radial nach aussen gezogen und dort über eine durchgalvanisierte Öffnung mit einer Anzapfleitung auf der anderen Plattenseite ver-
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bunden. Die von der angezapften Windung weiter ausserhalb gelegenen Windungen werden vorteilhaft um die Anzapfstelle herum geführt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Er- findung erfolgt eine Induktivitätsänderung und Ab- stimmung der gedruckten Spule durch einen Kern aus ferromagnetischem Werkstoff in einer zur Spi- ralenmitte zentrischen Führung, so dass der Kern längs einer zur Spulenplatte senkrechten Achse verstellbar ist.
Hierzu ist eine als Kunststoffteil ausgebildete Kernhalterung vorgesehen, welche mittels federnder Schnappfüsse in entsprechende Öffnungen der Spu- lenplatte einsteckbar ist und einen zylindrischen zentrischen Ansatz aufweist, der zur Führung des Kernes ausgebildet ist und eine Bremsung für den Kern enthält. Es können vorteilhaft Kerne mit Aussengewinde verwendet werden, die beim Einschrauben in die Halterung eine induktive Abstimmung der Spule bewirken.
Die Erfindung betrifft des weiteren auch die Verwendung der Spule in einer abstimmbaren Filtereinheit.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Diese zeigen: Fig. 1, 2a, 2b in schematischer Ausführung und Darstellung gedruckte Spulen nach der Erfindung; Fig. 3, 4, 5 abstimmbare Filterspulen mit Kernhalterung; Fig. 6, 7 Ausführungsform eines abstimmbaren Filters; Fig. 8 eine gemeinsame Filterplatte für mehrere Filtereinheiten; Fig. 9 einen gemeinsamen Abschirmbecher - für den Filterblock nach Fig. B.
Fig. 1 dient der Veranschaulichung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips einer gedruck- ten Spule. Die gezeigte Spule ist auf einer Platte aus einem isolierenden Werkstoff, wie er etwa für die Leiterplatten gedruckter Schaltungen Verwendung findet, vorzustellen, und zwar zeigt die linke Hälfte der Fig. 1 die Oberseite dieser Platte in Draufsicht, die rechte Hälfte eine Draufsicht auf die um die Achse A-A um 180 umgeklappte Unterseite der Platte.
Man erkennt, dass die gesamte Spule aus zwei im wesentlichen gleichartigen spiralförmigen Leitungsdrucken la und 1b besteht, die auf beiden Seiten der Platte, möglichst mit genauer Deckung, einander gegenüberliegen und eine durchmetallisierte Öffnung 2 am inneren Ende der Spiralen - als Verbindung aufweisen, so dass eine zweiteilige Spule entsteht. Spulen bei vertretbaren Durchmessern der Spiralen führt.
Es können auch spiralförmige Spulendrucke von viereckiger Grundform verwendet werden, die z.B. um 45 in der Deckung gegeneinander verdreht sind und eine geringere Gegenkapazität beider Spulen ergeben.
Die beiden Zuleitungen 3 und 4 können, wie in der Fig. 1 angedeutet, auf den gegenüberliegenden Seiten der Platte weitergeführt werden. Alternativ kann, wie Fig. 2a darstellt, das Ende der auf der Unterseite befindlichen Spirale durch eine durchmetallisierte Öffnung 7 an die Oberseite herausgeführt werden, derart, dass die beiden Zuleitungen 5 und 6 auf der gleichen Plattenseite liegen.
Die beschriebene Spulenausführung bietet auch eine einfache Möglichkeit zur Anzapfung der Spulen ohne Lötung. Nach Fig. 2b wird die anzuzapfende Windung 8 an der Anzapfungsstelle in radialer Richtung bis zu einem Punkt ausserhalb des Durchmessers der an der Unterseite befindlichen Spirale herausgeführt. Mittels einer durchmetallisierten .Öffnung 9 wird die auf der gegenüberliegenden Seite herangeführte Anzapfleitung 10 mit der Anzapfstelle verbunden. Die weiter aussen liegenden Windungen der an der Oberseite vorgesehenen Spirale werden jeweils um den radialen Vorsprung 8 der Anzapfwindung herumgeführt.
Besonders vorteilhaft sind die Spulen gemäss der Erfindung zur Herstellung von Filtern, insbesondere von abstimmbaren Filtern und Bandfiltern, geeignet. In den Fig. 3 bis 5 ist eine Abstimmvorrichtung gezeigt.
Die Abstimmvorrichtung besteht aus einer als Kunststoffteil ausgeführten Kernhalterung 11 mit eingespritzter Bremse 12 für den zur Abstimmung dienenden Kern 13, der in bekannter Weise aus einem magnetischen Werkstoff besteht.
Die als Ganzes mit 11 bezeichnete Kernhalterung weist eine Grundplatte 15 auf, welche als Beispiel die Form eines Dreiecks hat und an den drei Ecken mit Schnappfüssen 16 versehen ist, mittels welcher die Halterung in einfacher Weise in entsprechende öff- nungen 17 in der Leiterplatte eingedrückt werden kann. Die Halterung liegt dann in einigem Abstand über der Leiterplatte 18. Der zylindrische Ansatz 14 ist mit einer angespritzten Bremse 12 für den Kern 13 versehen, wobei sich der Kern mit seinem Aussengewinde in die Bremse eingräbt und durch Verdrehung (gut reproduzierbar) verstellbar ist.
Die Kernhalterung ist vorzugsweise zentrisch zur Spulenspirale 19 angeordnet, so dass der Kern bei der Abstimmung durch die Öffnung 20 in der Platte (durch die Ebene der Spule) hindurchtreten kann. In manchen Fällen kommt man mit der Nachstimmung aus, wenn sich der Kern nur in dem Raum auf der einen Seite der Spulenebene verschiebt. Die Mittelöffnung ist dann entbehrlich.
Im folgenden wird der Aufbau ganzer Filter und die Zusammenfassung mehrerer Filter zu Filter-
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Blöcken unter Verwendung der Spulen gemäss der Erfindung anhand von Beispielen erläutert.
In den Fig. 6 und 7 ist ein Filter mit Abschirm- becher auf der Leiterplatte dargestellt.
Die Filtereinheit weist eine Spulenplatte 21 auf, welche mehrere abstimmbare Filterspulen 22, 23, 24 gemäss den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen trägt. Von den Filterspulen führen die Zuleitungen zu einer am unteren Ende der Spulenplatte angeordneten Kontaktbahn 25, die an einem Vorsprung 26 der Spulenplatte angebracht ist. Der Vorsprung mit der Kontaktbahn 25 ragt nach dem Beispiel durch die Leiterplatte 27, derart, dass die Anschlüsse mit der übrigen vorzugsweise gedruckten Schaltung in einfacher Weise, beispielsweise durch Tauchlötung, herstellbar sind.
Auf der Spulenplatte sind ferner die weiteren zum Aufbau des Filters benötigten Schaltungselemente, wie Widerstände, Kondensatoren usw., und die für die Verbindung dieser Teile untereinander und mit der übrigen Schaltung erforderlichen Leitungsbahnen vorgesehen.
Diese Leitungsbahnen sind, ebenso wie die Zuleitungen zu den Filterspulen und die Windungen dieser Filterspulen selbst, in ein und demselben Arbeitsgang als gedruckte Schaltung aufgebracht.
Am oberen Ende ist die Spulenplatte 21 bei 28 geschlitzt und mit federnden Nasen 29, 30 versehen, welche beim Einsetzen der Spulenplatte in den Abschirmbecher 31 mit entsprechenden Öffnungen zusammenwirken und in diese einrasten. Weiter ist die Spulenplatte mit seitlichen Vorsprüngen 32 bzw. 33 versehen, welche beim Einsetzen der Spulenplatte in den Abschirmbecher in entsprechende Schlitze 34 des Bechers eingreifen. Sie dienen der Halterung und Parallelführung der Spulenplatte im Becher.
Die Befestigung des Filters an der Schafungs- platte 27 erfolgt mit Hilfe des Abschirmbechers 31, welcher an seinem unteren offenen Ende entsprechende Laschen 35 und 36 aufweist, wobei eine von ihnen gleichzeitig zum elektrischen Anschluss des Bechers dient.
Während bisher bei mehrstufigen Verstärkern mit Filtern die Anordnung so getroffen wurde, dass abwechselnd ein Filter, eine Röhre, ein Filter aufeinander folgten, können unter Verwendung von Spulen gemäss der Erfindung beispielsweise sämtliche Filter eines mehrstufigen Verstärkers oder sämtliche Filter eines elektronischen Gerätes - nötigenfalls mit den zugehörigen Transistoren - zu einem einheitlichen Block zusammengefasst werden.
Ein Beispiel für eine derartige Ausführung ist in Fig. 8 für den Fall gezeigt, dass vier Filtereinheiten, die gegeneinander abgeschirmt sein müssen, zu einer baulichen Einheit zusammengefasst werden.
Wie ersichtlich, ist eine gemeinsame Spulenplatte 37 für den gesamten Filterblock vorgesehen. Die Platte 37 ist durch Schlitze 38 in mehrere Teilplatten für Einzelfilter unterteilt. Die einzelnen Teilplatten sind je nach dem Filteraufbau unter Verwendung gedruckter Spulen gemäss der Erfindung und den weiteren zugehörigen Schaltungselementen bestückt, die Teilplatten können je nach der Erfordernis gleich oder verschieden gross sein.
Am unteren Ende ist die Filterplatte 37 mit Vorsprüngen 39 versehen, welche, wie im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7, die Anschlusskontakte der jeweiligen Filtereinheit tragen und durch entsprechende Schlitze der Leiterplatte hindurchragen.
In Fig. 8 sind neben den Filterspulen mit ihren Abstimmvorrichtungen zugehörige Schaltungselemente, wie Kondensatoren und Widerstände gezeigt, die auf den Teilplatten angeordnet sein können. Bei Verstärkereinheiten gehören auch Transistoren, Dioden und weitere Halbleiter zu den Bauelementen, die vorteilhaft auf den Teilplatten anzuordnen sind.
Für den Filterblock nach Fig. 8 ist eine gemeinsame Abschirmhaube gemäss Fig. 9 vorgesehen. Sie weist Zwischenwände 40 zur Abschirmung der einzelnen Filter gegeneinander auf, welche in die Schlitze 38 der Spulenplatte 37 zu liegen kommen. Die Zwischenwände sind desgleichen an ihren unteren Enden mit Schlitzen 41 versehen, welche den durchgehenden Teil der Filterplatte 42 aufnehmen.
Ferner ist die Abschirmhaube nach Fig. 9 mit Schlitzen 43 am unteren Ende sowie mit Öffnungen 44 an der Oberseite versehen, welche mit entsprechenden Vorsprüngen 45 bzw. 46 an der Spulenplatte 37 (Fig. 8) beim Einsetzen der Spulenplatte in die Abschirmhaube zusammenwirken. Ferner weist die Abschirmhaube Laschen 47 zur Befestigung des Ganzen an der Leiterplatte auf, wobei auch der elektrische Anschluss der Abschirmhaube erfolgen kann.
Wie bereits erwähnt, können die zu einem Filterblock zusammengefassten Einzelfilter verschiedenen Stufen ein und desselben Verstärkers angehören, sie können auch verschiedenen Verstärkern oder sonst voneinander funktionell getrennten Stufen angehören. Auf diese Weise ist es möglich, sämtliche Filter eines elektronischen Gerätes in einem einzigen Bauteil zusammenzufassen, das entsprechend einfacher und rationeller gefertigt werden kann. Diese Vorteile führen dazu, den Filterbau in bisher nicht für möglich gehaltener Weise zu vereinfachen und zu verbessern, wobei der Fortschritt besonders in Verbindung mit Transistoren, die in die Filterblocks einbezogen werden, zur Auswertung kommt.
Die Führung der Zuleitungen zu den Filterspulen, die mechanische Führung und Befestigung der Spulenplatten in den Abschirmbechern und die mechanische Befestigung der Abschirmbecher an der Leiterplatte ist beliebig den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
Die Filter mit den Spulen gemäss der Erfindung sind bevorzugt zur Verwendung in Verbindung mit gedruckten Schaltungen vorgesehen, sind jedoch auch bei herkömmlichen verdrahteten Schaltungen anwendbar.
Auch die gedruckten Spulen nach der Erfindung können in Verbindung mit herkömmlich verdrahteten Schaltungen angeordnet sein. Sie können ferner auch
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als gedruckte Spulen oder Spulengruppen aus kleineren Plättchen hergestellt sein und als solche in Schaltungen beliebiger Art verwendet werden.
Wegen ihrer elektrischen Konstanz eignen sich die Spulen und Filter auch besonders für Messgeräte aller Art, wobei in manchen Fällen Spulen, die in Silberdruck (oder Ätzverfahren in Silber) hergestellt sind, bevorzugt werden können.