DE2751510C2 - Kondensator mit veränderbarer Kapazität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit veränderbarer Kapazität nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Kondensator ist aus der DE-PS 8 78 681 bekannt.

Derartige Kondensatoren werden einerseits dazu verwendet, Hochfrequenzfilter durchstimmbar, d. h. z. B. Kanalfilter ohne Änderung des Schaltungsaufbaues auf jeden Kanal eines größeren Frequenzbereiches abstimmbar zu machen, und zum anderen dazu, durch Bauteiletoleranzen bedingte Abweichungen von den Soll-Resonanzfrequenzen auszugleichen.

Während für den zuletzt genannten Zweck ein verhältnismäßig kleiner Kapazitätshub ausreicht, wird für die Durchstimmbarkeit in den Fernsehbereichen IV/V ein solcher von maximal etwa 1 :3,5 benötigt.

In der Praxis werden für die genannten Zwecke fast ausschließlich Trimmer-Kondensatoren eingesetzt, die jedoch verschiedene Nachteile aufweisen:

Entweder sind sie verhältnismäßig kostspielig und verteuern damit die Filter in oftmals untragbarer Weise oder sie besitzen bei einfacherer und billigerer Ausführung schlechte elektrische Eigenschaften, wie z. B. geringe Gütefaktoren und Kontaktmängel, so daß eine einwandfreie Funktion nicht gewährleistet ist Außerdem sind diese schwierig einzustellen und müssen (z. B. mit Lack) Fixiert werden, damit der eingestellte Zustand unabhängig von Erschütterungen erhalten bleibt. In den meisten Fällen ist daher ein Einsatz derartiger Trimmerkondensatoren von vornherein zumindest fragwürdig, wenn nicht gar unmöglich.

In wenigen Fällen werden zur kapazitiven Abstimmung von Hochfrequenzfiltern auch Parallel-Leitungskreise (»Lecher-Leitungen«) mit verschiebbaren Kurzschäußbrücken verwendet.

Diese Ausführung ist jedoch ebenfalls teuer und auch räumlich sehr aufwendig. Außerdem ist der Abgleichvorgang kompliziert, es treten oftmals Kontaktschwierigkeiten auf und der eingestellte Zustand muß fixiert werden.

Durch die Erfindung ist die Aufgabe gelöst, einen Kondensator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, der einfach und kostengünstig in Aufbau und Abgleich ist, ohne zusätzliche Maßnahmen dauerhaft seinen Kapazitätswert beibehält und den geforderten Kapazitätshub erreicht.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen ge.'öst.

Da sowohl das zweckmäßigerweise als einfaches Blechstanzteil ausgebildete Metallteil als auch der Festkondensator sehr billig sind, liegen die Kosten des Gesamtkondensators in vorteilhafter Weise noch unter denjenigen einfacher Trimmerkondensatoren.

Außerdem ist der Abgleich unkompliziert und die eingestellte Kapazität bleibt unabhängig von Erschütterungen bei Transport und Montage dauerhaft erhalten. Zur Erzielung eines möglichen großen Kapazitätshubs ist es dabei zweckmäßig, einen Festkondensator mit möglichst großer Fläche, also beispielsweise einen Scheibenkondensator zu wählen.

Ein so ausgebildetes Metallteil hat den Vorteil der leichten Beweglichkeit (einfaches Abgleichen) und ist für eine große Anzahl von Biegevorgängen ohne Beschädigung geeignet.

Die Verwendung möglichst nicht federnden Materials vereinfacht die Abgleichbarkeit noch weiter.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung angegeben. In der Praxis stellt in dieser Hinsicht die Verwendung von Weißblech nach Anspruch 2 einen zweckmäßigen Kompromiß zwischen Kosten und Federeigenschaften dar. Es federt zwar stärker als beispielsweise Kupferblech, ist dafür aber kostengünstiger.

Bei einer Ausbildung nach Anspruch 3 ist sichergestellt, daß die vom Festkondensator ausgehenden Feldlinien optimal vom Metallteil erfaßt sind und insoweit die erreichbare Kapazitätsänderung einen Höchstwert darstellt.

Ebenfalls zur Maximierung der möglichen Kapazitätsänderung dient eine Ausgestaltung nach Anspruch 4, weil damit die Dielektrizitätskonstante zwischen Festkondensator und Metallteil (die gewissermaßen als Plattenkondensator zu betrachten sind) angehoben ist und vor allem, weil damit der geringstmögliche kurzschlußsichere Abstand zwischen beiden erreichbar ist.

In der Praxis dürfte die Obergrenze der erreichbaren Kapazitätsänderung bei etwa 4 pF liegen, wobei ein Abstand von ca. 0,2 mm und ein Durchmesser des Scheibenkondensators von etwa 10 mm angesetzt ist.

Der Frequenzhub hängt nun noch entscheidend von der Kapazität des Festkondensators ab. Die kleinsten

Kapazitäten bei Scheibenkondensatoren der genannten Größe betragen etwa 0,5 pF, so daß sich ein maximaler Kapazitätshub von etwa 1 :8 (entsprechend einem Frequenzhub von etwa 1 :2,8) erreichen läßt, womit im Extremfall auch Filter über den gesam .en Fernsehbereich IV/V durchstimmbar sind.

Bei Einsatz der erfindungsgemäß ausgebildeten Kondensatoren als Kompensationsmittel, bei denen — wie bereits ausgeführt — normalerweise kleinere Frequenzhöbe genügen, können jedoch solche mit _!0 großem K-apazitätshub von Vorteil sein, weil dann die Bauteiletoleranzen groß sein dürfen und damit billige Bauteile verwendbar sind.

Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5, 6 und 7 ergeben einen ebenso einfachen wie zweckmäßigen Aufbau, wenn mehrere Abstimmbleche verwendet werden sollen.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einem doppelschenkeligen Metallteil zur Einstellung von zwei Festkondensatoren, verwendet in einem teilweise als gedruckte Schaltung aufgebauten sogenannten Cauer-Filter zum Ausgleich von Bauteiletoleranzen. Dabei stellt
F i g. 1 eine Ansicht des Filters dar,
F i g. 2 das Metailteil in perspektivischer Ansicht,

F i g. 3 das Schaltbild des Filters und
Fig.4 die mit Hilfe des Metallteils mögliche Verschiebung der unteren Filterflanke gegenüber dem als mittlere Kurve aufgetragenen Sollverlauf.

Das Filter 1 ist ein Bereichspaß für den UHF-Bereich IV/V und stellt auf Grund der Bemessung seiner Bauelemente ein Cauer-Filter dar, das sich durch hohe Rankensteilheit auszeichnet. Es besteht aus vier in Serie liegenden Reihenresonanzkreisen L\IC\ bis Z.4/C4 und sechs gegen Masse geschalteten Saugkreisen LSIC5 bis L 10/ClO, die auf einer einseitig kupferkaschierten Isolierstoffplatine 2 angeordnet sind.

Diese trägt die koaxialen Anschlüsse 3 und ist in üblicher Weise auf einer senkrecht dazu verlaufenden Montageplatte 4 befestigt. Die Spulen Z-1 bis Z. 10 sind als Leiterbahnen auf der Platine 2 aufgebracht (in F i g. 1 gestrichelt dargestellt), die Festkondensatoren Cl bis ClO sind als diskrete Bauelemente auf der anderen Seite der Platine 2 angeordnet, mit ihren Anschlußdrähten durch Bohrungen der Platine 2 hindurchgeführt und dort gemäß dem Schaltbild nach F i g. 3 verlötet.

Die Resonanzfrequenzen der Saugkreise L 7/C 7 und L&/C& ergeben die ersten PolsteHen am unteren und oberen Ende der Filterflanken und iind somit für die frequenzrichtige Lage der Durchlaßkurve des Bereichspasses verantwortlich. Zum Ausgleich von Toleranzen der Spulen und Kondensatoren oder zur Verwendbarkeit solcher Bauelemente mit großen Toleranzen, sind die Kondensatoren C7 und C8 durch veränderbare, parallelgeschaltete Kapazitäten C7', C8' einstellbar ausgebildet.

Dazu dient ein U-förmig gebogenes Blechstanzteil 5, das mit zwei Schenkeln 6,7 in geringem Abstand von den Festkondensatoren C7, C8 verläuft, mit zwei Laschen 8, 9 des Querteiles 10 die Platine 2 durchdringt und mit dieser durch zwei Lötsteilen H, 12 sowohl mechanisch als auch elektrisch verbunden ist.

Für die bei diesem Ausführungsbeispiel zu erfüllenden Zwecke genügt eine verhältnismäßig geringe Kapazitätsänderung, so daß die Scheibenkondensatoren C7, C8 verhältnismäßig kleine Durchmesser aufweisen können und die Schenkel 6, 7 des Metallteils 5 keine Isolierschicht benötigen. Die Abstände der Schenkel 6,7 von den Festkondensatoren C7, C8 sind so gewählt, daß deren Kapazitäten zusammen mit den durch das Metallteil 5 zusätzlich bewirkten Kapazitäten C7', C8' die theoretischen Sollkapazitäten ergeben, bei denen die PolsteHen der Saugkreise ihre Soll-Resonanzfrequenz aufweisen (z. B. 444 MHz) und die Filterflanken dem Sollverlauf entsprechen (Kurve I für die untere Flanke). Wird also der Schenkel 6 zum Festkondensaior C7 hingebogen, so ergibt sich z. B. die Kurve II, wird er weggebogen, so verläuft die untere Flanke z. B. gemäß der Kurve III.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kondensator mit veränderbarer Kapazität, insbesondere zur Verwendung in Frequenzfiltern, mit einem Festkondensatorteil sowie einem zur Veränderung der Kapazität gegen die Festkondensatorelektroden bewegbaren Elektrodenteil, das mit einer der Festkondensatorelektroden leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Elektrodenteil (5) als außerhalb des to Festkondensators (CT) in geringem Abstand davon angeordnetes, aus leicht biegbarem, nicht sprödem und wenig federndem Material bestehendes flächiges Metallteil ausgebildet und mit der abgewandten Elektrode des Festkondensators (Cl) leitend verburden ist

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Elcktrotienteil (S) aus Weißblech besteht.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Metallteiles (5) mindestens ebenso groß ist wie die ihm direkt gegenüberliegende Fläche des Festkondensators (Cl).

4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens die dem Festkondensator (Cl) gegenüberliegende Fläche des Metallteiies (5) mit einer Isolierschicht versehen ist.

5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (5) mehrere durch einen Quersteg (10) miteinander verbundene Schenkel (6, 7) aufweist, die jeweils einem Festkondensator (C7, CS) zugeordnet sind.

6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (10) Befestigungseinrichtungen (8, 9) trägt, die zugleich für den elektrischen Anschluß vorgesehen sind.

7. Kondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (5) einstückig ist.