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Wellenmesser für kurze elektromagnetische Wellen.
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wendet werden.
Für die Messung einer kurzen Wellenlänge wurde bisher die Benutzung des sogenannten Lecherdrahtsysteins vorgeschlagen, das aus einem Wellenmesser besteht. bei dem die an-
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längs eines Leiterpaares bewirken, wobei die Wellenlänge der aufgedruckten Welle ans der Ablesung der Stellung der Knoten oder Wellenbäuche längs dieser Leiter festgestellt wird. Die Leiter, denen elektrische Hochfrequenzschwingungen aufgedrückt werden, können am besten durch zwei lauge parallele Drähte gebildet werden, die am Eingangsende durch eine leitende Brücke kurzgeschlossen sind.
Es ist zu ersehen, dass heim Aufdrücken von Schwingungen auf die Eingangsseite eines derartigen Lechersystems in diesem stationäre Wellen erzeugt werden.
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einer zweiten, längs der Drähte beweglichen Brücke befindlichen Messinstrument festgestellt werden. Die Entfernung zwischen irgend zwei aufeinanderfolgenden Stromknoten oder -bäuchen ist die halbe Wellenlänge der stationären Wellen.
Obgleich das Lecherdrahtsystem in manchen Fällen gut brauchbar sein kann. ist es klar, dass die Messung der Wellenlänge mit diesem Apparat eine ziemlich lange und heikle Manipulation ist.
Unter den Nachteilen eines derartigen bekannten Wellenmessers war auch derjenige, dass eine Stromanzeigevorrichtung, z. B. ein Thermoelement. vorhanden war. die mit ihrer Verbindung in der Hochfrequenzzone des Wellenmessers angeordnet war und dadurch Störungen hervorrief. was bestimmte, systemeigene Fehler in den Messungen zur Folge hatte. Es ist zu bemerken, dass das Vorhandensein der Zuleitungen des Galvanometers. die mit dem Thermo- element verbunden sind. die Verteilung des Hochfrequenzfeldes in der Nähe der Schwingungs- stäbe abändert. Die Wirkung ist von besonderer'Wichtigkeit. wenn sich der Reflektor in der Nähe des Thermoelementes befindet. Wenn man diesen Apparat Für schr kurze Wellen benutzt, z.
B. für Wellenlängen in der Grössenordnung von 20 cm, bilden die durch die Zuleitungen der Stromanzeigevorrichtung hervorgerufenen Störungen eine bemerkenswerte Fehlerquelle.
Die verschiedenen Arten von bekannten Wellenmessern eignen sich nicht gut zur einfachen und praktischen Messung der Wellenlänge hoher oder schr hoher elektrischer Hoch- frequenzschwingungen. mit entsprechendem Genauigkeitsgrad.
Ein Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der oben angeführten Schwierigkeiten und
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und sehr kurzer Wellenlängen geeignet ist.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Herabsetzung der zur Durchführung der Messungen einer gegebenen Wellenlänge nötigen Zeitdauer.
Nach einem Erfindungsmerkmal wird ein Wellenrnesser jener Art, bei der die Wellenlänge aus dem Schwingungszustand eines stabpaares, dem Hochfrequenzschwingungen aufge- drückt werden, abgeleitet wird, sowie eine Anzeigevorrichtung, die gegen die Hochfrequenz-
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element erzeugten Gleichstrom gespeist wird, und durch die der Schwingungszustand der Stäbe angezeigt wird, vorgesehen.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Thermoelement vorgesehen, das die zwei Stäbe miteinander verbinden kann und das am besten aus zwei zusammengelöteten Drähten aus verschiedenen Metallen besteht, wobei das Ende des einen Drahtes mit dem einen Stab verbunden wird, während das Ende des andern Drahtes mit dem zweiten Stab verbunden wird.
Nach einem andern Merkmal der Erfindung ist zwischen den Stäben, denen elektrische Hochfrequenzschwingungen aufgedrückt werden, eine Brücke vorgesehen, welche die zwei Stäbe für die Hochfrequenzschwingungen, aber nicht für Gleichstrom kurzschliessen kann und die z. B. durch eine metallische Platte gebildet wird, durch die die Stäbe durch Isolierstoff abisoliert hindurchtreten, wobei die in der Platte vorgesehenen Löcher in Verbindung mit den leitenden Stäben ein Paar Kondensatoren bildet, die für Hochfrequenzschwingungen eine sehr kleine Impedanz, jedoch für Gleichstrom einen hohen Widerstand haben.
Nach einem andern Erfindungsmerkmal ist die Länge der aus der Reflexionsfläche herausragenden Stäbe einstellbar.
Ein anderes Merkmal der Erfindung liegt darin, dass sich vor der Reflexionsfläche nur die herausragenden Stäbe und die zugeordnete Stromanzeigevorlichtung (z. B. ein Thermoelement) befindet, während sich auf der Rückseite der Fläche, zu welcher die Hochfrequenzschwingungen keinen Zutritt haben, der ganze Mechanismus zur Veränderung der Länge der herausragenden Stäbe, sowie die Stromanzeigevorrichtung und auch die Bedienungsperson befinden.
Ein anderes Erfindungsmerkmal liegt in der Aichung des Wellenmessers, damit die Wellenlänge, die einer jeden Länge der herausragenden Stäbe entspricht, bekannt ist, wodurch die Wellenlänge aus der Ablesung eines einzigen Resonanzpunktes festgesetzt werden kann.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die Entfernung zwischen den Schwingungsstäben eingestellt werden, um ihre gegenseitige Wirkung zu verändern. damit die Austrahlungsverluste längs der Stäbe herabgesetzt werden und die Genauigkeit der Messungen erhöht wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Ebene der zwei Stäbe drehbar eingerichtet werden, um im Falle von polarisierten Wellen die Richtung des Maximalempfanges und dadurch die Lage der Polarisationsebene festzustellen. In diesem Falle kann der Apparat als Richtungsanzeiger verwendet werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Vorsehung eines Wellenmessers, der sich insbesondere für Messungen von kurzen Wellen eignet und in Kombination ein Schwingungsystem enthält, das hauptsächlich aus zwei parallelen Leitungsstäben einstellbarer Länge besteht, die senkrecht zu einer Reflexionsfläche stehend, die die Fortpflanzung von Hochfrequenzschwingungen längs dieser Stäbe bis über die Oberfläche der Reflexionsfläche verhindern kann, während die Stäbe für elektrische Hochfrequenzschwingungen, aber nicht für Gleichstrom kurzgeschlossen werden, der längs der Stäbe fortgepflanzt werden kann. Die Länge der Stäbe ist einstellbar, um das System der zwei Stäbe und der zugeordneten Reflexionsfläche mit den aufgedrückten elektrischen Schwingungen in Resonanz zu bringen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Wellenmessers ist. Fig. 2 stellt die mit der Anordnung der Fig. 1 erhaltenen Resonanzkurven dar. Fig. 3 zeigt eine Art eines im Vakuum angeordneten Thermoelementes. Fig. 4 ist eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 1. wobei eine Thermoelementvorrichtung der in Fig. 3 dargestellten Art benutzt wird, die für die Anordnung der Fig. 1 passend abgeändert wurde. Fig. 5 und 6 zeigen beispielsweise einige Arten, wie die Schwingungsstäbe in der Reflexionsfläche gelagert werden können. Fig. 7 und 8 zeigen eine Bauart der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Fig. 9 ist eine genauere Darstellung der zum Messen der Länge der herausragenden Schwingungsstäbe verwendeten Vorrichtung.
Fig. 10 zeigt eine zum Drehen der Fläche der Schwingungsstäbe benutzte Anordnung. Fig. 11 und 12 stellen Einzelheiten eines einfachen Mechanismus zum Einstellen der Länge und Ebene der
Stäbe dar.
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die Fläche 4 einen Kurzschluss zwischen den Stäben 1 und, 2 für Hochfrequenzstrom bildet, während der von dem Thermoelement 3 erzeugte Gleichstrom längs der Stäbe 1 und 2 ohne wesentlichen Verlust durch die Fläche 4 fortgepflanzt wird.
Sobald die elektrischen Hochfrequenzschwingungen den Stäben 1 und 2 aufgedrückt werden, werden in denselben stationäre Wellen hergestellt, und durch Verändern der
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strom durch das Galvanometer G, das an die Stäbe 1 und 2 angeschlossen ist, angezeigt und wird über ein Maximum gehen, wenn die Schwingungslänge der Stäbe J'und. 8 in Resonanz mit den aufgedrückten Hochfrequenzschwingungen ist.
Fig. 2 stellt eine Kurve dar, welche die Ablenkung D des Galvanometers G als Funktion der Länge X der Schwingungsstäbe bei der Aufdrückung von elektrischen Hochfrequenzschwingungen konstanter Wellenlänge auf das System zeigt. Diese Kurve stellt eine Reihe von
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irgend zwei benachbarten dieser Maxima oder Resonanzpunkte gleich ist der halben Wellenlänge der aufgedrückten Hochtrequenzschwingungen.
Um jedoch die Bestimmung einer Wellenlänge möglichst zu vereinfachen, kann die Anordnung der Fig. 1 geaicht werden, so dass durch Beobachtung eines einzigen Resonanzpunktes die der Länge des Schwingungsstabes entsprechende Wellenlänge bekannt sein kann.
Die Aichung des Apparates kann z. B. durch Vergleich mit einem Normal-Weilenmess- instrument durchgeführt werden, das z. B. ein Apparat entsprechend vorliegender Beschreibung sein kann, bei dem jedoch zwei Resonanzpunkte bestimmt werden.
Fig. 3 zeigt ein Vakuumröhren-Thermoelement bekannter Art, das einen Ioeizdraht enthält, auf dem die Lötstelle 9 der zwei aus verschiedenem Material bestehenden Drähte 10 und 11 angebracht ist. Diese Anordnung befindet sich innerhalb einer Vakuumröhre 12 und hat vier Anschlüsse : zwei Anschlüsse 13 und 14 für den Heizdraht und zwei Anschlüsse 15 und 16 für den vom Thermoelement erzeugten Gleichstrom. Dieses Thermoelement kann bei der vorliegenden Anordnung so verwendet werden, dass die Punkte 13 mit 15 und 14 mit 16 zusammengelötet werden. so dass das Thermoelement nur ein Paar Anschlüsse 15 und 16 ergibt.
Einer dieser Anschlüsse ist mit einem der Schwingungsstäbe 1 verbunden, während der andere Anschluss mit dem zweiten Schwingungsstah 2 verbunden ist. In diesem Falle werden die Schwingungsstäbe 1 und : 2 zur Führung des vom Thermoelement erzeugten Gleichstromes benutzt.
Obzwar eine Anordnung mit Benutzung eines Thermoelementes beschrieben wird, kann klarerweise auch ein anderer Hochfrequenzstromanzeiger, z. B. ein Bolometer als Stromauzeiger benutzt werden.
In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird das Thermoelement nur durch zwei Drähte aus verschiedenen Metallen gebildet, die zusammengelötet und am besten in einer Vakuumröhre 3 angeordnet ist. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung kann jedoch in der in Fig. 4 gezeigten Weise benutzt werden, die mit Rücksicht auf die obigen Ausführungen ohneweiters verständlich ist.
Fig. 5 und 6 veranschaulichen im Wege eines Beispiels, wie die Stäbe 1 und 2 durch die Reflexionsfläche 4 gelagert sind. In Fig. 5 ist die Reflexionsfläche 4 mit einem Loch 6 versehen, dessen Durchmesser etwas grösser ist als der Durchmesser des Schwingungsstabes 1, der mit etwas Reibung durch einen Block 17 aus Isolierstoff tritt, der in geeigneter Weise an der Reflexionsplatte 4 und an der Lagerungskonstruktion befestigt ist.
Fig. 6 zeigt eine andere Befestigungsart des Stabes 1. In diesem Falle ist der Block aus Isolierstoff, z. B. eine Glimmerrohre, in das Loch 61 eingesetzt. das im Material der Reflexionsplatte 4 vorgesehen ist. Auch in diesem Falle tritt der Stab 1 durch die Glimmerröhre mit etwas Reibung. Der Stab 1 und die Reflexionsplatte 4 bilden zwei Platten eines Kondensators. der eine sehr kleine Impedanz für hohe Frequenzen hat, während er dem Gleichstrom einen sehr hohen Widerstand entgegensetzt, und demzufolge sind die in Fig. 1 gezeigten zwei Stäbe für Gleichstrom durch die Platte 4 nicht kurzgeschlossen, sie sind jedoch für Hochfrequenzstrom mit Hinsicht auf die diesem durch die aus der Platte 4 und den Stäben 1 und 2 gebildeten Kondensatoren entgegengesetzte geringe Impedanz kurzgeschlossen.
In manchen Fällen mag es gut sein, die Entfernung der Schwingungsstäbe 1 und 2 abzu- ändern, um ihre gegenseitige Wirkung einzustellen und die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen. Um dies zu ermöglichen, kann die Reflexionsplatte längs der Achse Y und Y1 auseinandergesehnitten und aus zwei Flächen gebildet sein, die aufeinander gleiten. Eine der Flächen kann feststehen, während die andere durch einen Schraubenantriebsmechanismus angetrieben wird.
Fig. 7 und 8 veranschaulichen beispielsweise eine Konstruktion der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. In diesen Figuren sind gleiche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In den Fig. 7 und 8 sind 1 und 2 die Schwingnngsstäbe, 3 ist des Thermoelement, während 4 die Reflexionsplatte ist, die aus einem Metallblech gebildet wird und auf einem Rahmen 19 befestigt ist, auf dem ein Paar Arme 20 und 21 vorgesehen sind, durch die die Reflexionsplatte in ihrer Lage gehalten wird. Die Arme 20 und 21 sind auf einem Lagerstück 22
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Skala bestimmt.
Fig. 9 ist eine ausführliche Darstellung des in den Fig. 7 und 8 gezeigten Antriebsmecbanismus.
Diese Figur zeigt, wie das Thermoelement an dem Ende der Schwingllngsstäbe angebracht wird. Wie diese Figur zeigt, ist eine kleine Lauge der Zuleitung des Thermoelementes an kleinen Endstücken l'angebracht und die Enden der Stäbe 1 und 2 sind mit einem Gewindeteil versehen, in den die Endstücke l'hineingeschraubt werden können.
Fig. 10 veranschaulicht eine zum Drehen der Fläche der Schwingungsstäbe 1 und 2 'benutzte Anordnung.
Der Mechanismus zum Drehen der Polarisationsebene und zum Verändern und Messen der Länge der Schwingungsstäbe ist aus Fig. 11 und 12 zu erkennen.
In Fig. 11 wird die Reflexionsfläche 4 aus zwei Teilen 4 und 4'gebildet ; der Teil 4' ist so angebracht, dass er sich um einen gegebenen Winkel drehen kann. wenn der Hebel 26 in entsprechender Richtung gedreht wird.
An der Rückseite des Teiles 4 der Reflexionsfläche, der am besten durch Kupferblech gebildet werden kann, befindet sich ein Lagerblock 4", auf dem die Reflexionsfläche mit ge-
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konstruktion des Apparates in Stellung gehalten.
Die Schwingungsstäbe 1 und 2 werden durch einen Block 1'7 aus Isoliermaterial gehalten, der in ein Loch eingesetzt ist, das in dem beweglichen Teil 4'der Reflexionsfläche vorgesehen ist. Die Stäbe 1 und 2 treten mit etwas Reibung durch den Block 17 aus Isoliermaterial und durch die Löcher 6 und 7, die in dem beweglichen Teil der Reflexionsfläche vorgesehen sind und einen Durchmesser haben, der etwas grösser ist als der Durchmesser der Schwingungsstäbe 1 und 2, damit die Sohwingungsstäbe den Teil 4 der Reflexionsfläche nicht berühren und Gleichstrom längs der Schwingungsstäbe 1 und 2 fortgepflanzt werden kann.
An dem Teil 4'der Reflexionsfläche ist ein kreisrunder Block 27 befestigt, auf dem bei, 38 eine Röhre 23 aufgeschraubt ist. Der Teil 4'der Reflexionsfläche, Block 27 und Röhre 23 bilden einen Aufbau, der sich um einen Winkel drehen kann, wenn der Hebel 26 in der gewünschten Richtung gezogen wird. Der Drehungswinkel dieses Aufbaues wird mittels einer abgestuften Skala auf der Rückseite des Lagerblockes 4" gemessen. Innerhalb der Röhre 23 ist ein zylinderförmiges Stück 31 drehbar montiert, das an seiner Innenseite mit einem Gewinde 32 versehen ist, in das eine Schraube 33 eingreift. Diese Schraube trägt die Schwingungsstäbe 1 und : 2 und eine Skala 25, durch die die Länge der aus der Reflexionsebene herausragenden Stäbe 1 und 2 gemessen werden kann.
Der Rand der gekordelten Scheibe 34 ist mit Bezeichnungen 30 versehen, die mit der Skala 25 eine Mikrometerablesung geben. Der Umfang der Scheibe 34 des Zylinders 31 ist gekordelt, so dass er mit der Hand gedreht werden kann. Gegen die Vorderseite 35 des Zylinders 31 wird eine Scheibe 24 mittels dreier Stäbe 36, 37 und 38. die mit Schrauben auf der Scheibe 24 befestigt sind, in ihrer Lage gehalten.
Die die Schwingungsstäbe 1 und 2 führende bewegliche Schraube 33 ist mit Löchern verse@en. durch
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende :
Wenn das Stück 31, das an seiner Innenseite mit einem Gewinde versehen ist, durch die Handbetätigung mit dem gekordelten Teil 34 des Stückes 31 gedreht wird, wird die Schraube 33, die sich nicht drehen kann, in Axialbewegung versetzt, die proportional zur Drehung des Stückes 31 ist. Diese Bewegung ist eine Folge davon, dass das Stück 3. ? sich nur drehen. jedoch nicht axial verschieben kann.
Wie bereits erklärt wurde, werden die Stäbe 1 und 2 dazu benutzt, um den Gleichstrom. der durch die Hochfrequenzschwingungen für einen Gleichstromanzeiger erzeugt wird. zn einem Galvanometer zu leiten. Die Anordnung ist in Fig. 11 gezeigt und die Galvanometerzuleitungen 39 und 40 sind entsprechenderweise mit den Schwingungsstäben 1 und 2 verbunden.
Durch Drehen der Ebene der Schwingungsstäbe 1 und. 3 kann festgestellt werden, ob die ankommenden Wellen polarisiert sind, und wenn dies der Fall ist, kann man mittels der auf der Rückseite des Trägers 4" befindlichen Skala die bezügliche Stellung der Polarisationsebene messen.
Klarerweise können die oben beschriebenen Merkmale auch bei Konstruktionen, die sich von der in der Zeichnung veranschaulichten weitestgehend unterscheiden. zur Anwendung gelangen ohne hiebei von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
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