20. Sep 2008, 17:25

Ein Topfkreis ist ein allseitig geschlossener koaxialer Leitungskreis, der sich wie ein Parallelschwingkreis verhält^[1]. Im Gegensatz zu einem Schwingkreis aus diskreten Bauteilen ist seine Resonanzfrequenz nicht eindeutig, da die Resonanzeigenschaft durch die Ausbildung von stehenden Wellen längs des Innenleiters zur Zylinderwandung verursacht wird. Der Topfkreis ist daher verwandt mit Gebilden wie abgestimmten Antennendrähten oder Lecherkreisen.

Es bilden sich Resonanzen bei Vielfachen von λ/4(2n+1). Maßgebend ist somit die geometrische Länge in Bezug auf die Wellenlänge λ auf dem koaxialen Leitungsabschnitt (engl. stub, siehe auch Leitungskreis). Beim diskret aufgebauten Schwingkreis sind dies demgegenüber nach der Thomsonschen Schwingungsformel die Werte des Kondensators C und der diskreten Spule L.

Bei hohen Frequenzen sind die Verluste eines diskret aufgebauten Schwingkreises aufgrund des Skineffektes und aufgrund der Abstrahlung elektromagnetischer Wellen so hoch, dass sich keine hohen Güten erreichen lassen.
Mit Topfkreisen lassen sich dagegen Leerlauf-Gütewerte von 1000 erreichen, da sie allseitig geschlossen sind und bei ihnen eine große Oberfläche an der Stromleitung beteiligt ist.

Ein Topfkreis ohne zusätzliche diskrete Kapazität hat eine Baulänge von λ/4. Um die geometrische Länge zu verkleinern und eine Abstimmung zu ermöglichen, ist vom freien Ende des Innenleiters meist eine Kapazität (Kondensator, Trimmer) gegen Masse (Außenwandung) geschaltet. Durch Verändern dieser Kapazität (zum Beispiel mit einer als Trimmer dienenden Stellschraube oder einem Drehkondensator) ist in Grenzen eine Abstimmung der Resonanzfrequenzen möglich. Oft wird auch mit einem Kurzschlußschieber die geometrischne Länge verändert.

Die Ankopplung zu anderen Schaltungsteilen erfolgt entweder kapazitiv oder induktiv (Abgriff in der Nähe des Fußpunktes oder durch eine Drahtschleife). Bei als Bandfilter zusamengeschalteten Topfkreisen dient eine Öffnung oder ein Kurzschlussbügel zwischen beiden Kreisen als Kopplung.

Um Elektronenröhren in Topfkreisen betreiben zu können, wurden Scheibentrioden und Bleistiftröhren entwicklelt.

Da bei noch höheren Frequenzen (SHF) die kleine Oberfläche des Innenleiters weiter erhöhte Verluste durch den Skineffekt verursacht, verwendet man dann Hohlraumresonatoren, bei denen der Innenleiter entfällt.

Inhaltsverzeichnis 1 Ausführungsformen und Beispiele 2 Siehe auch 3 Quellen 4 Weblinks

[Bearbeiten] Ausführungsformen und Beispiele

Topfkreise können auch aus beidseitig offenen Innenleitern gebildet werden - die Resonanzlänge des unbeschalteten Innenleiters beträgt dann λ/2. Oft sind diese Kreise beidseitig mit Kapazitäten beschaltet, zum Beispiel in manchen UHF-Tunern (Empfangssteile in Fernsehempfängern) an einer Seite mit einem Trimmer, an der anderen mit einer Kapazitätsdiode.

Scheibentrioden und auch Transistoren werden in Topfkreisen in Gitterbasisschaltung beziehungsweise Basisschaltung betrieben. Der Gitteranschluss von Scheibentrioden ist hierfür als Ring herausgeführt und liegt auf Massepotential (Topfboden). Transistoren besitzen hierfür oft zwei Basisanschlüsse. Die Kathode und die Anode einer Scheibentriode besitzen oft je einen Topfkreis, die Ein- und Auskopplung erfolgt mit Koppelschleifen, die beispielsweise an Koaxialkabel angeschlossen sind.

Im Beispiel eines älteren FM-Radar-Oszillators liegen beide Leitungskreise doppelt koaxial ineinander und sind durch eine Koppelöffnung miteinander verbunden (Rückkopplung). Die Frequenzvariation erfolgt durch einen kleinen motorbetriebenen Sektor, der eine kapazitive Frequenzverstimmung in Form einer Dreieckkurve bewirkt.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Reflexklystron
• Resonator
• Beschleunigerphysik
• Laufzeitröhre
• Klystron
• Rumbatron
• Topfantenne
• Scheibentriode

[Bearbeiten] Quellen

1. ↑ Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, K.Lange K.-H. Löcherer, Springer-Verlag 1992, S.L46, ISBN 3-540-54715-0

[Bearbeiten] Weblinks

• radartutorial.eu
• Experimente mit Topfkreis-Resonator
• Bauanleitung für einen Topfkreis mit Resonanz bei 435 MHz
• Abbildung mehrerer Topfkreis-Filter

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