DE2650044A1 - Frequenzweiche - Google Patents

Description

B. S.H. ELECTRONICS (Manchester) A 35 451 - fl

LIMITED

Scottish Provident House

52 Brown Street

Manchester M2 2LD
Großbritannien

Frequenzweiche

Die Erfindung betrifft eine Frequenzweiche zum Aussieben von hochfrequenten Rundfunkempfangs-Signalen aus dem Stromkreis von Heizelementen eines elektrisch beheizten Fensters, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Durch Verwendung einer solchen Frequenzweiche kann beispielsweise die beheizte Rückscheibe eines Kraftfahrzeuges gleichzeitig.als Rundfunkempfangs-Antenne benutzt werden.

Eine Siebschaltung dieser Art ist aus der US-PS 3 484 584 bekannt. Bei dieser Schaltungsanordnung sind große Luftdrosseln, also Drosselspulen ohne Eisenkern, zwischen den elektrischen Anschlüssen der Heizelemente einer beheizten RUckscheibe und der Gleichstromquelle des Kraftfahrzeuges angeordnet. Diese Drosselspulen bilden für den Gleichstrom der Versorgungsstromquelle einen Übertragungsweg mit geringem Widerstand, wobei Störungen der Heizstromversorgung für das Rückfenster vermieden werden sollen; andererseits ergeben die Drosselspulen einen Stromzweig mit hohem Widerstand für die hochfrequenten, von den Heizelementen aufgefangenen Signale, die dem Antennenkreis zugeführt werden und deren Empfangsstärke nicht durch die Erdung der Stromversorgungsquelle vermindert werden soll.

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Bei der bekannten Schaltungsanordnung sind Drosselspulen großer Abmessungen erforderlich, um einerseits eine genügend hohe Impedanz für die hochfrequenten Signale bei den gebräuchlichen Sendefrequenzen zu gewährleisten und andererseits einen genügend geringen Gleichstromwiderstand zu bieten, so daß ein¹ zu starker Spannungsabfall bei den üblichen, für die Heizelemente erforderlichen hohen Stromstärken vermieden wird. Diese Luftdrosseln erfordern erhebliche Herstellungskosten und führen zu Schwierigkeiten hinsichtlich einer geeigneten Montage im Kraftfahrzeug, der notwendigen Abschirmung gegen Störspannungen und der Verluste, die bei Hochfrenzsignalen infolge der Spulen-Eigenkapazität auftreten. Die bekannte Schaltungsanordnung hat außerdem den Nachteil, daß der Antennenstromkreis Störspannungen durch Zündfunken des Motors und andere elektrische Einrichtungen über die Stromversorgungsquelle empfangen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Frequenzweiche zum Trennen der hochfrequenten Signale vom Gleichstromkreis so auszubilden, daß sie wirtschaftlich in der Herstellung und in ihrer Arbeitsweise ist und ohne Schwierigkeiten in einem Kraftfahrzeug montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Infolge der Verwendung von gekoppelten Spulen ist ein Aussieben der Hochfrequenz-Signale mit geringen Verlusten möglich, und die Schaltungsanordnung kann geringe Abmessungen haben, so daß sie ohne Schwierigkeiten in einem Kraftfahrzeug untergebracht und montiert werden kann.

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Vorzugsweise sind die beiden Spulen durch eine Bifilarwicklung gebildet, so daß sie praktisch gleiche Induktivität haben und im gleichen Wicklungssinn gewickelt sind, wobei die beiden Wicklungen auf einem gemeinsamen Eisenkern, beispielsweise auf einem Topfkern aufgebracht sein können.

Infolge der Anordnung gekoppelter Spulen ist es außerdem möglich, Rauschen und andere Arten von Störpegel zu vermindern, der über die Gleichstromquelle an den Abzweiganschluß gelangen und das ausgesiebte Signal stören könnte, so daß mit der erfindungsgemäßen Frequenzweiche eine gute Empfangsqualität und Empfindlichkeit erreicht werden können. Gewünschtenfalls kann zur weiteren Verbesserung der Störpegelunterdrückung eine Drosselspule vorgesehen werden, die einen Luftspalt-Eisenkern haben kann; auch ein Siebkondensator kann zu diesem Zweck in der erfindungsgemäßen Frequenzweiche angeordnet sein.

Da die erfindungsgeraäße Schaltungsanordnung insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen mit beheizter Rückscheibe vorgesehen ist, ist sie in geeigneter Position in der Nähe der Rückfensters anzuordnen und mit dessen Heizelementen sowie mit der Gleichstromquelle und dem Antennenkreis eines Rundfunkempfängers des Fahrzeuges zu verbinden.

Das beheizte Fenster kann in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein; so können elektrische Heizwiderstände auf der Oberfläche der Scheibe aufgebracht oder vorzugsweise in das Glas der Scheibe eingebracht sein, oder es können solche Heizelemente zwischen zwei Einzelseheiben bei der Herstellung des Fensters untergebracht werden.

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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Stromlaufplan einer Frequenzweiche,

Fig. 2 eine Schaltungsanor&iung, die in Ergänzung zu

der Frequenzweiche verwendet werden kann,

Fig. 3 einen Stromläufplan für eine abgewandelte

Ausführungsform der Frequenzweiche,

Fig. K eine weitere Anordnung von Heizelementen eines

beheizten Rückfensters.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist in einem geerdeten Gehäuse 1 untergebracht und enthält zwei Eingangsanschlüsse 2, zwei Ausgangsanschlüsse 3 für die Heizspannung und einen Abzweiganschluß k für Rundfunkempfangs-Signale.

Die beiden Eingangsanschlüsse 2 werden mit Masse bzw. mit der Gleichstromversorgungsquelle des Fahrzeuges über den üblichen Ein-Aus-Schalter für die Heizung verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 3 sind an die Heizelemente 5 angeschlossen, und der Abzweiganschluß 4 ist mit einem abgeschirmten Antennenkabel 6 verbunden, welches an den Rundfunkempfänger des Fahrzeuges angeschlossen ist.

Innerhalb der Schaltungsanordnung ist der Eingang 2 mit dem

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Ausgang J> über einen Sperrkreis verbunden, der aus einer Drosselspule 7 und zwei Siebkondensatoren 8 sowie zwei Spülen 9 besteht, die jeweils direkt mit einem der Ausgangsanschlüsse 3 verbunden sind.

Die Drosselspule J ist eine Topfkernspule und hat zwanzig Windungen mit einer Drahtstärke von etwa 1.2 mm sowie einen Topfkern von J36 mm Durchmesser und 2j5 mm Höhe. Die Topfkernspule 7 hat einen Luftspalt zur Erzielung einer optimalen Induktivität von bejs pielsweise 60 bis loo juH. bei einer Stromstärke von Io A, wie sie für die Beheizung einer Kraftfahrzeug-Rückscheibe üblich ist. Die Siebkondensatoren 8 enthalten einen keramischen Kondensator mit einer Kapazität von l.jöP zum Filtern von Hochfrequenz sowie einen Tantal-Elektrolytkondensator mit einer Kapazität von Io bis 25 p infolge, seiher frequenzabhängigen Kapazität nur zum Aussieben tiefer Frequenzen (Oberwellen des Gleichstromes) wirksam ist. Die Spulen 9 bestehen aus einer Bifilarwicklung von 18 Windungen mit einer Drahtstärke von etwa 1 mm und haben einen gemeinsamen Topfkern ohne Luftspalt; der Kern hat einen Durchmesser von 3>o mm und|eine Höhe von I9 mm. Die Induktivität der Spulen liegt in der Größenordnung von 2

Falls notwendig, können die Ausgangsanschlüsse 3 durch einen Ausgleichskondensator (nicht dargestellt) verbunden werden. Ein solcher Ausgleich ist aber bisher praktisch unproblematisch gewesen, weil anzunehmen ist, daß die Heizelemente für die Rundfunk-Empfangssignale eine leitende Fläche bilden und nicht eine Schleife bzw. einen Rahmen. Es kann auch, falls gewünscht, ein Entkopplungskondensator (nicht dargestellt) zwischen den Abzweiganschluß 4 und eine Seite des Heizkörpers 5 geschaltet werden.

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Nach Einschalten der Heizung fließt Strom aus der Gleichstrom-Versorgungsquelle über die Drosselspule 7 und durch die Spulen 9 und die Heizelemente 5. Für den Gleichstrom haben die Spulen 9 einen nur geringen Widerstand, da ihre Wicklung aus wenigen Windungen mit verhältnismäßig großer Drahtstärke besteht. Gleichzeitig haben die Spulen 9 eine hohe Impedanz für die von den Heizelementen 5 aufgefangenen Rundfunk-EmpfangssignaIe, die gleichphasig an^eßeiden Ausgangsanschlüssen j5 anstehen und an den Abzweiganschluß 4 und von dort an den Empfänger gelangen. Die hohe Impedanz der Spulen 9 ergibt sich aus der Verwendung eines luftspaltlosen Topfkerns, so daß trotz der geringen Windungszahl eine große Induktivität erreicht wird. Da die Spulen bifilar gewickelt sind, werden sie von dem Gleichstrom gegensinnig durchflossen und infolge der Kopplung über den gemeinsamen Kern heben sich daher die vom Gleichstrom erzeugten ftkgnetfeider auf» Dadurch ist trotz des luftspaltlosen Kerns eine Übersteuerung in den Sättigungsbereich vermieden, so daß an den Spulen keine Störspannungen für die hochfrequenten Signale auftreten können. Die Kopplung der Spulen erhöht außerdem die Trennwirkung der Frequenzv/eiche. Die Spulen sperren auch den Übertragungsweg für Rauschspannungen und andere hochfrequente Störsignale, die an den Gleichstromeingang der Frequenzweiche gelangen.

Die Frequenzweiche kann als Erstausstattung, aber auch als nachträglich zu installierende Zusatzeinrichtung in einem Kraftfahrzeug montiert werden und braucht hierfür lediglich in die Zuleitung zu den Heizelementen geschaltet zu werden. In jedem Fall sollte die Frequenzweiche so nahe wie möglich an dem Heizkörper 5 angeordnet werden, um die induktive Aufnahme von Störsignalen so gering wie möglich zu halten.

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Die beschriebene Schaltungsanordnung kann in verschiedener Weise abgewandelt werden.

So kann beispielsweise zwischen den Abzweiganschluß 4 und Masse die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung geschaltet werden, die aus drei in Serie geschalteten abgestimmten Schwingkreisen lo, 11 und 12 besteht. Die Schwingkreise können Jeweils auf die Mittelfrequenz unterschiedlicher Rundfunk-Frequenzbänder abgestimmt werden, beispielsweise für FM-Kurzwelle, AM-Mittelwelle und AM-Langwelle. In jedem Frequenzband bildet der betreffende Schwingkreis eine hohe Impedanz entsprechend einer gewünschten Antennenbelastung, während die anderen .beiden Schwingkreise bei dieser Frequenz niedrige Impedanz haben.

Da die Schwingkreise nicht im Stromversorgungskreis liegen, brauchen die Schaltelemente nicht hoch belastbar zu sein. Infolge der Serienschaltung der abgestimmten Schwingkreise ist ein Umschalten auf verschiedene Frequenzbänder nicht erforderlich.

Die Dimensionierung der Schaltelemente und die Bemessung ihrer elektrischen Werte ist natürlich unter Berücksichtigung der erforderlichen Strombelastbarkeit und des Frequenzbereiches zu wählen. Die einzelnen Schaltelemente können auch anders aufgebaut und angeordnet sein als für dieses Ausführungsbeispiel beschrieben. So können für die Spulen 9 und/oder

mit für die Spule 7 Toroid-Spulen, auchfFerritkern, verwendet werden, um die Induktivität zu erhöhen und/oder eine geringere Spulengröße zu ermöglichen, falls dies zweckmäßig scheint, beispielsweise aus wirtschaftlichen oder fertigungstechnischen Gründen.

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In FIg. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Frequenzweiche dargestellt. Bei dieser Schaltungsanordnung ist zwischen dem einen Ausgangsanschluß 3 und dem Abzweiganschluß k ein Breitband-Vorverstärker mit hohem Verstärkungsgrad angeordnet, der als in sich geschlossene Einheit, beispielsweise als integrierte Schaltung, ausgeführt sein kann. Der Vorverstärker 1J> kann über eine Leitung 14 an die positive Klemme des Eingangs 2 angeschlossen werden. Dabei kann der Ein-Aus-Schalter 15 für den Heizstromkreis in die zur Masse führende, an den anderen Eingangsanschluß angeschlossene Leitung gelegt werden, wie in Fig. J5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Entkopplungskondensatoren 8 direkt an Masse angeschlossen, und die Erdklemme des Eingangs 2 ist durch einen Kondensator 8a entkoppelt.

Fig. 4 zeigt eine - im Vergleich zu Fig. 1 - andere Anordnung der Heizelemente. Der aus den Heizelementen bestehende Heizkörper hat an einer Schmalseite zwei nahe beieinander angeordnete Anschlüsse 16, in deren unmittelbarer Nähe das Gehäuse 1 angeordnet werden kann, so daß zwei kurze Leitungen gleicher Länge zur Verbindung der Anschlüsse 16 mit den Ausgangsanschlüssen 3 der Frequenzweiche verwendet werden können.

Hierdurch kann die Aufliahme von Störspannungen weiter vermindert werden.

(Patentansprüche)

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Claims (8)

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   B.S.H. ELECTRONICS A 35 451 - fl

   (Manchester) LIMITED

   Scottish Provident House 2.

   Brown Street

   Manchester M2 2LD
   Großbritannien

   PATENTANSPRÜCHE

   ( I.] Frequenzweiche zum Aussieben von hochfrequenten Rundfunk- >- empfangs-Signalen aus dem Stromkreis von Heizelementen eines elektrisch beheizten Fensters, mit einem aus zwei Anschlüssen bestehenden Gleichstrom-Eingang zur Verbindung mit der Gleichstromquelle eines Kraftfahrzeuges und einem ebenfalls aus zwei Anschlüssen bestehenden Gleichstrom-Ausgang zur Verbindung mit den Heizelementen sowie mit einem Abzweiganschluß für den Antennenkreis eines Rundfunkempfängers und mit einem Sperrstromkreis, der für die Hochfrequenzsignale den Stromweg zu dem Gleichstrom-Eingang sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkreis zwei gekoppelte Spulen (9) enthält, die mit ihren Enden Jeweils mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß (2 bzw« 3) verbunden und so dimensioniert

   von
   sind, daß sie bei der Frequenz/an den beiden Ausgangsan-

   4c^rt Schlüssen (3) phasengleich anstehend? Hochfrequenzsignalen eine hohe Impedanz haben und ihr GIe ichs tromwiderstand gering
2. 2. Frequenzweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (9)fBlfilarwicklung ausgebildet sind.
3. 3. Frequenzweiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich«

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   net, daß die beiden. Spulen einen luftspaltlosen Eisenkern haben.
4. 4. Frequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Störsignalen eine Drosselspule (7) zwischen einem der Eingangsanschlüsse (2) und dem mit diesem Anschluß verbundenen Ausgangsansehluß angeordnet ist.
5. 5» Frequenzweiche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule (7) einen Elsenkern mit Luftspalt aufweist.
6. 6. Frequenzweiche nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf den Eingang (2) - hinter der Drosselspule (7) ein Siebkoni ensator (8) angeordnet ist.
7. 7. Frequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abzweiganschluß (4) mindestens ein Antennen-Abstimmkreis (lo; 11; 12) angeschlossen ist.
8. 8. Frequenzweiche nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Antennen-Abstimmkreis einen abgestimmten Parallel-Schwingkreis aufweist, der zwischen dem Abzweiganschluß (4) und Masse derart angeordnet ist, daß er eine Antennen-Lastimpedanz für den Frequenzbereich eines Rundfunkempfangsbandes bildet.

   9* Frequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zu dem Abzweiganschluß (4) ein Vorverstärker (13) angeordnet ist.

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