DE1266411B - Verfahren zum Herstellen einer Verzoegerungsleitung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 03 h

Deutsche Kl.: 21g -34

Nummer: 1 266 411

Aktenzeichen: F 31304 IX d/21 g

Anmeldetag: 25. Mai 1960

Auslegetag: 18. April 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verzögerungsleitung, bestehend aus mehreren Wicklungsabschnitten, von denen die dem ersten, induktiv wirksamen Wicklungsabschnitt folgenden Wicklungsabschnitte induktiv und kapazitiv in der Weise wirksam sind, daß die Induktivität eines jeden Abschnitts durch die Wicklung eines ersten Leiters und die verteilte Kapazität eines jeden Abschnitts durch die Wicklung je eines zweiten, mit dem ersten Leiter bifilar gewickelten Leiters gebildet werden.

Das Herstellen einer derartigen Verzögerungsleitung bereitet immer dann gewisse Schwierigkeiten, wenn die geforderte Verzögerungszeit innerhalb verhältnismäßig eng gewählter Toleranzgrenzen liegen soll. In diesem Fall ist es nicht mehr möglich, alle Wicklungen, d. h. sowohl die induktiv wirksamen als auch die bifilaren, kapazitiv wirksamen, mit einer vorgegebenen Windungszahl zu wickeln, da insbesondere die Kapazitätswerte, infolge gegenseitiger Beeinflussung und damit Rückwirkungen der Kapazitäten untereinander, großen Streuungen unterworfen sind.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines fest abgestimmten elektrischen Resonanzkreises bekanntgeworden, bei dem die Induktivität mit der zugehörigen, aus zwei bifilar gewickelten Leitungen gebildeten Kapazität zu einem einheitlichen Gebilde vereinigt ist. Bei diesem Verfahren wird der Abgleich des Resonanzkreises durch Abwickeln von Windüngen an den freien Drahtenden des Gebildes vorgenommen, um somit immer dieselben geforderten Kapazitäts- und Induktivitätswerte zu erhalten. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht zur Verwendung bei der Herstellung von Verzögerungsleitungen, da diese im Gegensatz zu fest abgestimmten Resonanzkreisen aus mehreren miteinander verbundenen Wicklungsabschnitten bestehen, die Rückwirkungen untereinander aufweisen, welche die Kapazitäts- und Induktivitätswerte gegenseitig beeinflüssen (deutsche Patentschrift 551 313).

Des weiteren ist ein Verfahren zum Wickeln einer Spule gegebener Induktivität bekanntgeworden, bei welchem während des Wickelvorgangs eine getrennte Festkapazität mit der teilweise gewickelten Spule verbunden und die dabei entstehende Resonanzfrequenz mit einer Normalfrequenz verglichen wird. Wenn die beiden Frequenzen gleich groß sind, ist die geforderte Induktivität erreicht. Auch dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung einer Verzögerungsleitung, bei welcher die Kapazitätswerte durch bifilare Wicklungen gebildet werden, aus Verfahren zum Herstellen einer
Verzögerungsleitung

Anmelder:

Ferranti Ltd. Electrical & General Engineers,

Hollinwood, Lancashire (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. W. Quarder, Patentanwalt,

7000 Stuttgart, Richard-Wagner-Str. 16

Als Erfinder benannt:
Lockhart Taylor, Edinburgh;
Donald Ferguson Walker,
Barnton, Midlothian, Schottland
(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 27. Mai 1959 (17 997)

naheliegenden Gründen nicht (USA.-Patentschrift 921 869).

Außerdem ist eine Verzögerungsleitung bekanntgeworden, die als frequenzbestimmendes Element eines Kippschwingungsgenerators dient. Diese Verzögerungsleitung besteht aus mehreren einzeln vergossenen induktiv wirksamen Wicklungsabschnitten, während die punktförmigen Kapazitäten aus Glimmerkondensatoren gebildet werden. Bei derartigen Verzögerungsleitungen ist nachteilig, daß ihre Verzögerungszeit von den Herstellungstoleranzen der verwendeten Kondensatoren abhängig ist (Proceedings of the IRE, Vol.44, Juni 1956, S. 772 und 773).

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren Wicklungsabschnitten bestehenden Verzögerungsleitung anzugeben, welches die vorgenannten Schwierigkeiten vermeidet, d. h. bei welchem die Induktivitäts- und Kapazitätswerte und somit die Verzögerungszeit der herzustellenden Verzögerungsleitung innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen liegen.

SO¹) !-31 i19

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensmerkmale gelöst:

a) das Wickeln der bifilaren Wicklung mindestens eines Wicklungsabschnitts, welcher zwischen dem ersten Abschnitt und dem letzten Abschnitt liegt, und das zuletzt erfolgende Wickeln der bifilaren Wicklung des letzten Wicklungsab-Schnitts wird abgestoppt, sobald die Frequenz eines Oszillators einen vorbestimmten Wert erreicht hat; dabei werden die frequenzbestimmenden Elemente des Oszillators durch die Induktivitäten und verteilten Kapazitäten der jeweils bis zum Stoppzeitpunkt aufgebrachten Wicklungen gebildet;

b) alle induktiv wirksamen sowie alle bifilaren Wicklungen, mit Ausnahme der unter a) genannten bifilaren Wicklungen, werden mit einer vorgegebenen Windungszahl aufgebracht.

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Die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens liegen unter anderem darin, daß der größte Teil aller erforderlichen kapazitiv wirksamen und alle induktiv wirksamen Wicklungen mit einer vorbestimmten Windungszahl in bekannter einfacher Weise aufgebracht werden, wodurch sich eine Verzögerungsleitung herstellen läßt, deren Herstellungskosten im Verhältnis zu den geforderten Toleranzgrenzen äußerst niedrig liegen. Das Herstellungsverfahren eignet sich außerdem besonders für eine Serienproduktion. Des weiteren ist man bei der Fertigung von nach diesem Verfahren hergestellten Verzögerungsleitungen unabhängig geworden von den

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toren, deren Herstellungstoleranzen die Verzögerungszeiten unter sich gleicher Verzögerungsleitungen stark variieren ließen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Verzögerungsleitungen mit jeder gewünschten Genauigkeit hergestellt werden.

In Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Frequenz des Oszillators durch Vergleich mit der den vorbestimmten Wert besitzenden Frequenz eines weiteren Oszillators gemessen wird, dessen frequenzbestimmende Elemente vorteilhafterweise durch eine Bezugsverzögerungsleitung gebildet werden, die eine Verzögerungszeit aufweist, welche gleich derjenigen der zu wickelnden Verzögerungsleitung ist. Des weiteren hat sich als vorteilhaft gezeigt, daß die Differenzfrequenz der Ausgangssignale der beiden Oszillatoren mittels eines ausgangsseitig mit einem Tiefpaßfilter beschalteten Frequenzvergleichers gemessen wird.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Verzögerungsleitung,

Fi g. 1 B eine schematische Darstellung der Wicklungen der Verzögerungsleitung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Vergleichsmeßeinrichtung, die zum Wickeln der Verzögerungsleitung benutzt wird. .

Nach Fig. 1 A und IB ist eine Verzögerungsleitung auf einen Spulenkörper mit einem zentralen Stab 1 und Trennwänden 2 aus elektrisch isolierendem Material aufgewickelt, wobei die Trennwände 2 die Verzögerungsleitung in mehrere Wrcfeiungsabschnittet bis N unterteilen. Jede Trennwand 2 ist mit zwei getrennten Anschlußstiften 3 und 4 versehen.

Jeder Wicklungsabschnitt der Verzögerungsleitung, außer dem ersten A und dem letzten Abschnitt /V, ist so gewickelt, daß er eine .Gesamtinduktivität L und eine Gesamtkapazität C aufweist, während der erste Abschnitt A so gewickelt ist, daß er eine Gesamtinduktivität £ und keine Kapazität auf-

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weist, und der letzte Abschnitt N so gewickelt ist.

_{d ß ef { G}esamtinduktivität A und eine Gesamt-

kapazität C aufweist.

Der erste Wicklungsabschnitt A enthält eine Wicklung I. die aus einem ersten Leiter α gewickelt ist

_{rf Induktivität} L _h . _{ß Lej f}

ist dann auf den zweiten Abschnitt B übergeführt, wo er bifilar mit einem zweiten Leiter h gewickelt ist, um eine Wicklung II zu bilden, welche eine gewisse Induktivität und eine Kapazität C hat. Der erste Leiter α ist dann weiter gewickelt, um eine Wick-· lung III zu bilden und die Gesamtinduktivität des Abschnitts B auf einen Wert L zu bringen. Der erste Leiter α wird dann auf den dritten Abschnitt C übergeführt, wo er wieder zusammen mit dem zweiten Leiter c des Abschnitts C bifilar gewickelt wird, um eine Wicklung IV zu bilden, welche eine gewisse Induktivität und eine Kapazität C hat. Der erste Leiter α ist dann weitergeführt, um eine Wicklung V zu bilden und die Gesamtinduktivität des

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Stelle eine Anzapfung zu einem der Stifte an einer der Trennwände dieses Abschnitts vorgesehen ist. Der erste Leiter α wird darauf weitergeführt, um eine Wicklung VI zu bilden, welche die Gesamtinduktivität des Abschnitts C auf den Wert L bringt. Weitere Wicklungsabschnitte der Verzögerungsleitung sind in gleicher Weise gewickelt, wobei je nach Erfordernis Anzapfstellen vorgesehen werden. Indem letzten Abschnitt .V der Verzögerungsleitung ist der erste Leiter α bifilar mit einem zweiten Leiter η gewickelt, um eine Wicklung VII zu bilden, weiche eine Kapazität C hat. Der erste Leiter α ist dann weitcrgeführt, um eine Wicklung VIII zu bilden, welche die Gesamtinduktivität des letzten Abschnitts .V auf

^{einen Wert von} T ^bnngt-

Beim Wickeln von Verzögerungsleitungen der vorstehend beschriebenen Art wurde gefunden, daß die Induktivität der Verzögerungsleitung durch Angabe der Anzahl von Windungen des ersten aufzuwickelnden Leiters α in jedem Abschnitt A bis N innerhalb zulässiger Grenzen wiedergegeben werden kann. Bei den Kapazitätswicklungen b bis // jedoch hat das Wickeln einer besonderen Anzahl von Windungen in jedem Abschnitt Veränderungen der Kapazität zur Folge, welche nicht tragbar sind, und es ist daher vorteilhafter, daß die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung während des Wickeins geprüft wird.

Um diese Prüfung auszuführen, wird die in Fig. 2 in schematischer Form dargestellte Meßeinrichtung benutzt. Diese Einrichtung weist einen ersten elektronischen Oszillator 5 auf. dessen Frequenz durch eine Verzögerungsleitung 6 bestimmt

wird, welche sich im Wickelzustand befindet. Ferner weist sie einen zweiten elektronischen Oszillator? auf, dessen Frequenz durch eine Bezugsverzögerungsleitung 8 bestimmt wird. Die Ausgangssignale der Oszillatoren 5 und 7 werden einem Frequenzvergleicher 9 zugeführt, der ausgangsseitig mit einem Tiefpaßfilter 10 beschaltet ist. Eine Anzeigevorrichtung 11 zeigt an, wenn ein Ausgangssienal am Tiefpaßfilter 10 auftritt.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Verzögernngsleitung mit zwölf Wicklungsabschnitten wird im folgenden beschrieben:

Die Wicklung I (wenn die Bezeichnung der Fig. 1 A/l B benutzt wird) wird durch Wickeln einer bestimmten Anzahl von Windungen eines ersten Leiters A gewickelt, die Wicklung Il wird dann durch bifilares Wickeln einer bestimmten Zahl von Windungen des ersten Leiters a mit einem zweiten Leiter b gewickelt, und die Wicklung III wird dann durch Weiterwickeln des ersten Leiters a um eine weitere bestimmte Anzahl von Windungen gewickelt. Ein Ende des zweiten Leiters b endet zwischen den Wicklungen II und III. Das freie Ende des zweiten Leiters c des Wicklungsabschnitts C wird dann mit dem freien Ende des zweiten Leiters h des Wicklungsabschnitts B verbunden und an den Oszillator 5 geführt. Ebenso wird das freie Ende des ersten Leiters α an den Oszillator 5 geführt, dessen frequenzbestimmende Elemente zunächst durch die Induktivitäten und Kapazitäten der Wicklungen I bis III gebildet werden. Das Ausgangssignal des Oszillators 5 wird in einem Frequenzvergleicher 9 mit dem Ausgangssignal eines Oszillators 7 verglichen, dessen Frequenz durch eine Bezugsverzögerungsleitung 8 bestimmt ist. die eine Verzögerungszeit besitzt, welche gleich derjenigen der zu wickelnden Verzögerungsleitung 6 ist. Der Frequenzvergleicher 9 ist ausgangsseitig mit einem Tiefpaßfilter 10 beschaltet, mit dessen Ausgang eine Anzeigeeinrichtung 11 verbunden ist. welche die Differenzfrequenz der beiden Oszillatoren 5. 7 anzeigt. Die Wicklung IV wird nunmehr gewickelt, indem der erste Leiter α und der zweite Leiter c bifilar so lange miteinander gewickelt werden, bis am Tiefpaßfilter 10 ein Ausgangssignal auftritt. welches durch die Anzeigeeinrichtung 11 angezeigt wird. Eine Anzeige erfolgt, wenn die Verzögerungs-/eit der bisher gewickelten Verzögerungsleitung innerhalb zulässiger Grenzen liegt. Die Wicklung V wird dann mit dem ersten Leiter <t gewickelt, bis die vorgegebene Gesamtzahl von Windungen erreicht ist. welche erforderlich ist. um eine Induktivität von

,- zu erzeugen. Eine Anzapfung des Leiters α wird

dann zu einem der Stifte 3 in einer Trennwand 2 geführt. Die Wicklung VI wird dann durch den ersten Leiter α gewickelt, indem eine bestimmte Anzahl von Windungen gewickelt werden, um eine

weitere Induktivität von -y- zu erhalten, wodurch ^

die Induktivität des dritten Abschnittes C auf einen Gesamtwert L gebracht wird. Die vierten und fünften Wicklungsabschnitte D, E der Leitung werden mit vorgegebenen Windungszahlen gewickelt, und der sechste Abschnitt F wird dann in gleicher Weise wie der dritte Abschnitt C gewickelt, wobei die Bezugsverzögerungsleitung 8 eine entsprechende Verzögerungszeit besitzt. Der siebente, achte, neunte, zehnte und elfte Abschnitt werden mit vorgegebenen Windungszahlen gewickelt. Die Wicklung VII des zwölften Abschnitts N wird dann in gleicher Weise wie die Wicklung IV gewickelt, wobei die Bezugsverzögerungsleitung 8 eine Verzögerungszeit gleich der geforderten Verzögerungszeit der herzustellenden Verzögerungsleitung besitzt. Anschließend wird der erste Leiter a so lange weiter gewickelt (Wicklung VIII), bis die vorgegebene Windungszahl erreicht ist, um eine Induktivität ^- des Wicklungsabschnitts N zu erhalten.

Beim Wickeln von Verzögerungsleitungen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es bisweilen erwünscht, während des Wickeins der letzten Wicklungsabschnitte ein Tiefpaßfilter zu benutzen, das eine niedrigere Sperrfrequenz hat. als das während des Wickeins der ersten Abschnitte benutzte, da während der letzten Abschnitte die Frequenz des Oszillators niedriger ist als während der ersten Abschnitte. Zum Beispiel verändert sich beim Wickeln einer Verzögerungsleitung die Frequenz des Oszillators von ungefähr 500 kHz während der ersten Abschnitte auf ungefähr 150 kHz während der letzten Abschnitte. Daher wurde während der ersten Abschnitte ein Tiefpaßfilter mit einer Sperrfrequenz von 1OkHz benutzt, was eine Genauigkeit von 2"u ergibt. Während der letzten Abschnitte jedoch würde dieses Filter nur eine Genauigkeit von ungefähr 7" η ergeben haben. Um daher die Genauigkeit von 2"» wieder herzustellen, wurde ein Tiefpaßfilter mit einer Sperrfrequenz von 3 kHz benutzt.

Die Frequenzen des zweiten Oszillators 7 können durch andere Mittel als die vorstehend beschriebene Bezugsverzögerungsleitung 8 bestimmt werden. Ferner kann die Frequenz des ersten Oszillators 5 auf irgendeine beliebige passende Weise gemessen werden. Sie könnte z. B. durch die Verwendung irgendeines Frequenzmessers oder durch Vergleich mit der Eigenfrequenz irgendeiner anderen frequenzbestimmenden Einrichtung, wie z. B. einem schmalen Bandpaßfilter, welches nicht Teil eines Oszillators ist. gemessen werden.

Die beschriebenen Verzögerungsleitungen können mit jeder beliebigen Genauigkeit gewickelt werden. Infolge der Tatsache, daß die kapazitiv wirksamen Wicklungen der Verzögerungsleitungen auch induktiv wirksam sind, haben die Verzögerungsleitungen gute Bandpaßeigenschaften, d. h.. die Dämpfung der Verzögerungsleitungen ist über das ganze Durchlaßband niedrig und erhöht sich in der Nähe der Sperrfrequenzen rasch.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Verzögerungsleitung, bestehend aus mehreren Wicklungsabschnitten, von denen die dem ersten, induktiv wirksamen Wicklungsabschnitt folgenden Wicklungsabschnitte induktiv und kapazitiv in der Weise wirksam sind, daß die Induktivität eines jeden Abschnitts durch die Wicklung eines ersten Leiters und die verteilte Kapazität eines jeden Abschnitts durch die Wicklung je eines zweiten, mit dem ersten Leiter bifilar gewickelten Leiters gebildet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Wickeln der bifilaren Wicklung (beispielsweise IV) mindestens eines Wicklungsabschnitts (beispielsweise C), welcher zwischen dem ersten Abschnitt (A) und dem letzten Abschnitt (N) liegt, und das zuletzt erfolgende Wickeln der bifilaren Wicklung (VII) des letzten Wicklungsabschnitts(/V) wird abgestoppt, sobald die Frequenz eines Oszillators (5) einen vorbestimmten Wert erreicht hat; dabei werden die frequenz- to bestimmenden Elemente des Oszillators (5) durch die Induktivitäten und verteilten Kapazitäten der jeweils bis zum Stoppzeitpunkt aufgebrachten Wicklungen gebildet;

b) alle induktiv wirksamen sowie alle bifilaren Wicklungen, mit Ausnahme der unter a) genannten bifilaren Wicklungen, werden mit einer vorgegebenen Windungszahl aufgebracht.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Oszillators (5) durch Vergleich mit der den vorbestimmten

Wert besitzenden Frequenz eines weiteren Oszillators (7) gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, -dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Vergleichsoszillators (7) durch eine Bezugsverzögerungsleitung (8) mit offenem Ende bestimmt ist, die eine Verzögerungszeit besitzt, welche gleich derjenigen der zu wickelnden Verzögerungsleitung (6) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzfrequenz der Ausgangssignale der beiden Oszillatoren (5, 7) mittels eines ausgangsseitig mit einem Tiefpaßfilter (10) beschalteten Frequenzvergleichers (9) gemessen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 551 313;

USA.-Patentschriften Nr. 1 759 332, 1 921 869;

»Fernmeldetechnische Zeitschrift« (FTZ), Bd. 7, Heft 3, S. 118 bis 122 (März 1954);

»Proceedings of the Institute of Radio Engineers« (Proc. IRE) Vol. 44, Nr. 6, S. 768 bis 775 (Juni 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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