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Verfahren zur Messung des Durchlaßverhaltens nach Betrag und/oder
Phase von Vierpolen, die Nichtlinearitäten enthalten Zusatz zum Patent 1107 822
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Durchlaßverhaltens nach Betrag
und/oder Phase von Vierpolen, die Nichtlinearitäten enthalten.
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Im Hauptpatent 1 107 822 wird ein Verfahren zur Messung des Durchlaßverhaltens
von Vierpolen bezüglich ihres Betrages und/oder ihrer Phase beschrieben, die Nichtlinearitäten
enthalten, wie z. B. Begrenzer oder Gleichrichter. Bei diesem Verfahren wird eine
phasenmodulierte Schwingung verwendet, und am Ein-und Ausgang des Vierpoles wird
die Phase und Amplitude einer Vergleichsmessung unterzogen. Dieses Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß die phasenmodulierte Schwingung, deren Modulationsindex
vorzugsweise kleiner als 0, 2 ist, so daß praktisch nur das obere und untere Seitenband
entsteht, durch Modulation einer festen Frequenz (fo) welche gleich der Mittenfrequenz
des Durchlaßbereiches des zu untersuchenden Vierpols ist, mit einer veränderlichen
Frequenz erzeugt wird, wobei oberhalb dieser festen Frequenz (fo) das obere Seitenband
und unterhalb der erwähnten Frequenz das untere Seitenband zum Abtasten des Vierpols
als Meßfrequenz dient.
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Die praktische Verwirklichung eines einwandfrei arbeitenden Phasenmodulators
ist schwierig ; aber auch die Verwendung eines fertigen Frequenzmodulators mit Preemphase
hat, abgesehen vom Aufwand, Nachteile. Seine Mittenfrequenz kann nicht sehr konstant
gehalten werden, da sie nur annähernd so genau sein kann wie der aus zwei Schwingkreisen
bestehende Nachstimmdiskriminator. Hinzu kommt noch die Ansprechgenauigkeit der
motorischen Nachstimmung, die sogar Frequenzsprünge ergeben kann, bzw. ein Restfehler
bei elektrischer Nachstimmung.
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Wenn man einen Träger der Frequenz f, und eine Seitenbandfrequenz
(fo + f) auf einen möglichst idealen Begrenzer gibt, kann man die Summe der beiden
Frequenzen als einen Träger der Frequenz fo auffassen, der mit der Frequenz (fo-f-l.
f)-fa = d f phasen-und amplitudenmoduliert ist. Die Amplitudenmodulation wird durch
den Begrenzer entfernt, und hinter dem Begrenzer erhält man-dann eine phasenmodulierte
Schwingung.
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Die vorliegende Erfindung macht von der oben angeführten. Erzeugung-einer
phasenmodulierten Schwingung Gebrauch, um das im Hauptpatent angegebene Meßverfahren
zu erweitern.
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Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Hauptpäfeht auf ein Verfahren
zur Messung des Durchlaßverhaltens von Vierpolen, insbesondere solchen, die Nichtlinearitäten
(Begrenzer, Gleichrichter u. dgl.) enthalten, bei dem eine phasenmodulierte Schwingung
verwendet wird und am Ein-und Ausgang des Vierpols Phase
und Amplitude : einer Vergleichsmessung
unterzogen werden derart, daß diese phasenmodulierte Schwingung,-deren Modulationsindex
vorzugsweise kleiner als 0, 2 ist (so daß praktisch nur das obere und untere Seitenband
entsteht), durch Modulation einer festen Frequenz (fO) welche gleich der Mittenfrequenz
des Durchlaßbereiches des zu untersuchenden Vierpols ist, mit einer veränderlichen
Frequenz erzeugt wird, wobei oberhalb dieser festen Frequenz das obere Seitenband
und unterhalb. der erwähnten Frequenz das untere Seitenband zum Abtasten des Vierpols
als Meßfrequenz dient. Erfindungsgemäß wird eine gewobbelte Frequenz (fo /m) mit
einer Hilfsfrequenz g h. gemischt, die gleich der Summe einer festen, relativ niedrigen
Frequenz (fn) und der doppelten Trägerfrequenz (fo) ist und daß diese Frequenzen
zusammen mit der Trägerfrequenz des Generators (G) auf einen möglichst idealen Begren-'
zer (B) gegeben werden, der außer den angelieferten-Frequenzen an seinem Ausgang
noch eine zur Trägerfrequenz versetzte Frequenz liefert, die eine mit. der Frequenz
(fn + fm) oder (fn-fm) phasenmodulierte Trägerschwingung (po) darstellt.
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Die"Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
werden.
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Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Der Wobbler W überstreicht den Frequenzbereich von fw = (fo-fm) bis fw = (fo + fm)-Hierbei
ist go die feste und fm die
veränderliche Frequenz. Die vom Wobbler
W abgegebene Frequenz gelangt zur Mischstufe MI, und wird mit der im Quarzoszillator
Q1 erzeugten Hilfsfrequenz fh=2f0=fn überlagert. Die Frequenz fn ist vorzugsweise
eine tiefe Frequenz, z. B. 0, 1 MHz.
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Die Mischstufe Ma liefert dann die Frequenzen fx =fh-fw bis fx'=fh-fw',
also die Frequenzen von (f0+fn+fm) bis (f0+fn-fm). Die Frequenz fz wird zusammen
mit der Frequenz f0 aus dem Generator G auf den Begrenzer B gegeben. Der Begrenzerausgang
liefert außer den Frequenzen fo und fx noch die Frequenz fo- (fx-fo), also erhält
man am Begrenzerausgang die Frequenzen fB=f0-fn-fm bis fB'=f0-fn+fm.
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Betrachtet man die eingangs geschilderte Frequenz f0 als Träger und
die Frequenz (f0+#f) als oberes Seitenband, die man auf den Begrenzer gibt, so erzeugt
dieser in der angegebenen Schaltung eine neue, ursprünglich nicht vorhandene Frequenz.
Bezeichnet man den Abstand des oberen Seitenbandes zur Trägerfrequenz mit/ !/, so
wird durch die Schaltung eine Frequenz erzeugt, die um au versetzt unterhalb des
Trägers fo liegt, also eine Art unteres Seitenband, welches jedoch nicht spiegelbildlich
zum oberen Seitenband (f0+#f) liegt, da #f von #f' verschieden ist. Es ist #f=fm+fn,
jedoch #f'=-fm+fn.
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Die neu entstehende Frequenz, in dem angeführten Beispiel (/ +/)/'),
wird zur Abtastung des Meßobjektes verwendet, Af bzw. df ist dabei immer wesentlich
kleiner als/.
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Da man die Frequenz f0+(f0+#f), wie bereits erwähnt, als einen Träger
fO auffassen kann, der mit Sf amplituden-und phasenmoduliert ist, so erhält man
durch die Begrenzerwirkung von B eine lediglich in der Phase modulierte Frequenz.
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Diese Ausgangsfrequenz liefert nach Überlagerung mit der Frequenz
fw bzw. fw' in den Mischstufen Mil und Mi2 vor und hinter dem zu prüfenden Vierpol
Me wieder die Frequenz fB-fw =-fn bzw. fB-fw =-fun. Die beiden Spannungen aus den
Mischern (Mil, M : J bzw. aus den Band-oder Tiefpässen (fi, F2) vor und hinter dem
Meßobjekt Me können dann, wie dies im Hauptpatent bereits beschrieben wurde, mit
Hilfe der Oszillographen 0, und O2 nach Betrag und Phase verglichen werden. Sie
haben das gleiche Verhalten wie die Seitenbänder. 0, enthält einen Quotientenmesser,
°2 einen Phasenmesser, so daß das Verhältnis UIU," (mit U1 und C/i'sind die Spannungen
eines Seitenbandes vor und hinter dem zumessenden Vierpol bezeichnet) und die entsprechende
Phasendifferenz dcp =#1-#1' in Abhängigkeit von der Frequenz bestimmt werden kann.
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In Fig. 2 ist das Frequenzspektrum für eine Festfrequenz/. von 70
MHz, wie sie im Ausführungsbeispiel verwendet wurde, noch einmal im Zusammenhang
dargestellt. Die veränderliche Frequenz fm beträgt 10 MHz und die Festfrequenz fn
0, 1 MHz.
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Speist man den Begrenzer mit 70 und 80, 1 MHz, so entsteht die neue
Frequenz 60, 1 MHz (ausgezogene Linien). Wenn man außer dem Träger eine Frequenz
einspeist, die unterhalb fo liegt (59, 9 MHz z. B.), so entsteht eine neue Frequenz
(79, 9 MHz), die oberhalb von fo liegt. Dieser Fall ist in der Fig. 2 gestrichelt
eingezeichnet. In analoger Weise läßt sich dies auch für andere Frequenzen darstellen.
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Die Fig. 3 zeigt das allgemeine Frequenzschema.
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Durch eine geringfügige Variante der in Fig. l dargestellten Schaltung
kann man auch den Begrenzer selbst oder einen anderen zu prüfenden Begrenzer messen.
Man benötigt hierzu eine zweite Hilfsmischstufe Ma', die mit einem Quarz Q2 der
Frequenz 2f0 betrieben wird. Die Mischstufe Mi1 wird dabei vom Wobbler W abgetrennt
und mit dem Schalter S an den Ausgang der Mischstufe M'geschaltet. Gleichzeitig
wird der Vierpol Me kurzgeschlossen. Die für diese Messung erforderlichen zusätzlichen
Teile und Verbindungen sind in der Fig. l gestrichelt eingezeichnet.