DE1201479B

DE1201479B - Method and device for measuring small alternating voltages or alternating currents

Info

Publication number: DE1201479B
Application number: DEC23147A
Authority: DE
Inventors: Jurij Karpinsky
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1960-01-12
Filing date: 1961-01-11
Publication date: 1965-09-23

Description

Verfahren und Einrichtung zur Messung kleiner Wechselspannungen oder Wechselströme Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung kleiner Wechselspannungen oder Wechselströme mittels eines Empfängers mit starker, automatischer, von der am Demodulatorausgang auftretenden Gleichkomponente abgeleiteter Verstärkungsregelung, bei dem am Eingang des Empfängers zugleich mit der zu messenden Spannung eine Bezugsspannung mit bekannter Amplitude und einer derart nahe benachbarten Frequenz zugeführt wird, daß die Verstärkung für beide Spannungen in den Grenzen der geforderten Meßgenauigkeit als gleich angesehen werden kann und beide Spannungen am Demodulator des Empfängers eine Schwebung hervorrufen.Method and device for measuring small alternating voltages or Alternating currents The invention relates to a method and a device for measuring small alternating voltages or alternating currents by means of a receiver with strong, automatic, DC component occurring at the demodulator output derived gain control, in which at the same time with the input of the receiver the voltage to be measured a reference voltage with known amplitude and a so closely adjacent frequency is supplied that the gain for both Tensions within the limits of the required measurement accuracy are considered to be the same can and both voltages on the demodulator of the receiver cause a beat.

Zur Messung kleiner Wechselspannungen werden entweder besondere Meßempfänger (auch sogenannte selektive Mikrovoltmeter) oder gute Kommunikationsempfänger verwendet. Bei langdauernden Messungen der Hochfrequenzfeldstärke eines bestimmten entferneten Senders werden vorwiegend Empfänger des zweiten Typs verwendet, einerseits mangels guter Meßempfänger und ihres hohen Preises, andererseits deshalb, weil solche Empfänger oft eine beschränkte Empfindlichkeit im Hinblick auf die Verwendung eines Diodenmischers unmittelbar am Empfängereingang besitzen. Either special measuring receivers are used to measure small alternating voltages (also called selective microvoltmeters) or good communication receivers are used. With long-term measurements of the high-frequency field strength of a particular remote Transmitters are mainly used receivers of the second type, on the one hand for lack good measuring receiver and its high price, on the other hand because such receivers often limited sensitivity with regard to the use of a diode mixer have them directly at the recipient's entrance.

Es sind auch Meßverfahren bekannt, nach welchen die gemessene Spannung gleichzeitig mit der Bezugsspannung im Meßempfänger gemeinsam verstärkt und gleichgerichtet wird, wodurch am Demodulator eine Schwebungsspannung entsteht. Nach diesem Verfahren werden die zwei Signale, welche in der Frequenz so nahe beieinanderliegen, daß für beide innerhalb der Abstimmresonanzkurve des Empfängers der gleiche Verstärkungsgrad gewährleistet ist, in bezug auf die Signalamplitude verglichen, wobei als Kriterium für die Gleichheit beider Signale das Maximum der Schwebungsamplitude benutzt wird. There are also known measuring methods according to which the measured voltage simultaneously amplified and rectified together with the reference voltage in the test receiver which creates a beat voltage on the demodulator. According to this procedure become the two signals which are so close in frequency that for both have the same gain within the receiver's tuning resonance curve is guaranteed, compared with respect to the signal amplitude, using as a criterion the maximum of the beat amplitude is used for the equality of both signals.

Dieses Verfahren ist durch folgende Nachteile behaftet: Die Einstellung der Bezugsspannung nach dem Maximum der Schwebungsamplitude ist ungenau; die Automatisierung des Meßverfahrens, welche z. B. bei der Registrierung des zu messenden Signals erforderlich ist, ist schwierig, da das Kriterium des Gleichgewichtes ein Maximum ist; bei der Messung schwacher Signale muß auch die Bezugsspannung schwach sein, was erhöhte Forderungen auf die Eigenschaften der Einrichtung hervorruft (Abschirmung, Rauschen usw.). Die durch die Bandbreite des Empfängers bedingten starken störenden Signale machen somit die Messung eines schwächeren Signals praktisch unmöglich. This method has the following disadvantages: The setting the reference voltage after the maximum of the beat amplitude is inaccurate; the automation of the measuring method, which z. B. required when registering the signal to be measured is difficult because the criterion of equilibrium is a maximum; in the To measure weak signals, the reference voltage must also be weak, which increased Demands on the properties of the device (shielding, noise etc.). The strong interfering signals caused by the bandwidth of the receiver thus make the measurement of a weaker signal practically impossible.

Die Nachteile der bisher verwendeten Meßverfahren und insbesondere der Registrierung schwacher Radiosignale, wie die Änderung der Verstärkung und somit die Notwendigkeit einer periodischen Eichung, geringe Genauigkeit bei logarithmischem Betrieb und kleiner dynamischer Bereich bei linearem Betrieb und in manchen Fällen auch die allzu niedrige Selektivität des Empfängers werden durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt. The disadvantages of the previously used measurement methods and in particular the registration of weak radio signals, such as changing the gain and thus the need for periodic calibration, low accuracy with logarithmic Operation and small dynamic range in linear operation and in some cases the excessively low selectivity of the recipient will also be avoided by the inventive Procedure eliminated.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist dadurch vorteilhaft, daß die Meßgenauigkeit im Prinzip nicht von den Änderungen der Verstärkung abhängig ist und daß Empfänger verwendet werden können, deren Unstabilität der Frequenz die Breite des durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung erzielten resultierenden Bandes um ein Vielfaches übertrifft. The measuring method according to the invention is advantageous in that the In principle, measurement accuracy does not depend on the changes in gain and that receivers can be used whose frequency instability increases the width of the resulting tape obtained through the use of the present invention many times over.

Die Erfindung kann daher vorzugsweise bei Feldmeßgeräten, abgestimmten Laboratoriums-Mikrovoltmetern und Meßempfängern verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist ihre Verwendung in den Vorrichtungen, die für langdauernde Messung und Registrierung der Amplitude eines frequenzstabilen Signals bestimmt ist.The invention can therefore preferably be adapted to field measuring devices Laboratory microvoltmeters and test receivers are used. Particularly beneficial is their use in devices necessary for long-term measurement and registration the amplitude of a frequency-stable signal is determined.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung der Amplitude kleiner Wechsel signale, in der Regel Hochfrequenzsignale (z. B. Spannung, Strom, Feldstärke), wobei dem Eingang eines eine genügend breite und flache Selektivitätskurve aufweisenden Empfängers zugleich mit der dem zu messenden Signal entsprechenden Spannung eine dem Bezugssignal einer bekannten und geeigneten Amplitude entsprechende Spannung zugeführt wird, wobei die zweite Spannung (die Bezugsspannung) in der Regel bedeutend höher ist als die erste, dem zu messenden Signal entsprechende Spannung. Die Frequenzen beider Signale sind einander nahe, und ihre Werte fallen in den flachen Teil der Selektivitätskurve, so daß die beiden Signale im wesentlichen gleich verstärkt werden. Das resultierende Signal ist eine Schwebung, deren Amplitude mit der Differenzfrequenz schwankt; aus dem Verhältnis der nach der Demodulation entstehenden Wechsel- und Gleichkomponente wird das Verhältnis der Amplituden beider Spannungen am Empfängereingang bestimmt. The invention relates to a method and a device for Measurement of the amplitude of small alternating signals, usually high-frequency signals (e.g. voltage, current, field strength), with the input of a sufficiently wide and flat selectivity curve exhibiting receiver at the same time as that to be measured A voltage corresponding to the reference signal of a known and suitable A voltage corresponding to the amplitude is supplied, the second voltage (the Reference voltage) is usually significantly higher than the first one to be measured Signal corresponding voltage. The frequencies of both signals are close to each other, and their values fall in the flat part of the selectivity curve such that the two Signals are amplified essentially the same. The resulting signal is a Beat, the amplitude of which fluctuates with the difference frequency; out of proportion of the alternating and direct components produced after demodulation becomes the ratio the amplitudes of both voltages at the receiver input.

Die Gleichkomponente am Ausgang des Demodulators in der betreffenden Einrichtung kann vorzugsweise mittels einer automatischen Verstärkungsregelschaltung auf einem bestimmten Wert gehalten werden, unabhängig von den Änderungen der Empfängerverstärkung, und wenn das gemessene Signal stets kleiner als das konstante Bezugssignal ist, steht die Wechselkomponente am Demodulatorausgang in einer eindeutigen Beziehung zur Amplitude des gemessenen Signals. Für gemessene Signale, die im Hinblick auf das Bezugssignal genügend klein sind, sind beide Größen proportional.The DC component at the output of the demodulator in the relevant Device can preferably be by means of an automatic gain control circuit be kept at a certain value regardless of the changes in the receiver gain, and if the measured signal is always smaller than the constant reference signal, the alternating component at the demodulator output is clearly related the amplitude of the measured signal. For measured signals that are in terms of the reference signal are sufficiently small, both quantities are proportional.

Die Wechselkomponente am Demodulatorausgang wird vorteilhafterweise durch einen Schmalbandpaß gefiltert. Das Bezugssignal ist feststehend, zeitlich unveränderlich oder wird vorteilhafterweise durch einen Servomechanismus derart eingestellt, daß es mit einer geeigneten Zeitkonstante die langsamen Änderungen des Signalmittelwertes verfolgt, wodurch eine getrennte Aufzeichnung des angeführten Mittelwertes und der raschen relativen Änderungen (Schwund) des Signals ermöglicht wird, welche für die zur Experimentalforschung auf dem Gebiet der Radiowellenausbreitung bestimmten Vorrichtungen wichtig ist. The alternating component at the demodulator output is advantageous filtered through a narrow band pass. The reference signal is fixed, temporal invariable or is advantageously so by a servomechanism set it to slow changes with a suitable time constant of the signal mean is tracked, creating a separate record of the listed Mean value and the rapid relative changes (fading) of the signal which is used for experimental research in the field of radio wave propagation certain devices is important.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. The essence of the present invention will be explained below with reference to Drawing described in more detail.

Hierbei zeigt F i g. 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen Meßverfahrens, F i g. 2 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltung, bei welcher die Unveränderlichkeit der Gleichkomponente am Ausgang des Demodulators durch eine automatische Verstärkungsregelung erzielt wird, F i g. 3 die Möglichkeit einer nachträglichen Filtration der Differenzfrequenz und die Abhängigkeit der resultierenden Bandbreite, F i g. 4 die erfindungsgemäße Einrichtung zur Forschung auf dem Gebiete der Radiowellenausbreitung mit separater Aufzeichnung des Signalmittelwertes und der raschen relativen Schwankungen des Signals.Here, FIG. 1 the principle of the measuring method according to the invention, F i g. 2 shows an example of the circuit according to the invention, in which the immutability the DC component at the output of the demodulator by an automatic gain control is achieved, FIG. 3 the possibility of a subsequent filtration of the difference frequency and the dependence of the resulting bandwidth, FIG. 4 the invention Facility for research in the field of radio wave propagation with a separate Recording of the signal mean value and the rapid relative fluctuations of the signal.

F i g. 1 zeigt den resultierenden Verlauf am Empfängereingang, welcher Verlauf sich aus der Summe von frequenznahen Sinusspannungen ergibt, d. h. der dem Bezugssignal entsprechenden Spannung mit einer Amplitude Ur und der dem zu messenden Signal entsprechenden Spannung mit der Amplitude Uz. Die Amplitude der resultierenden Schwebung ändert sich im Falle Ux < Ur vom Minimalwert Ur - Ux bis zum Maximalwert Ur + UZ. Wenn Uz gegenüber Ur genügend klein ist, sind diese Änderungen im wesentlichen sinusförmig. Die Umhüllungskurve der Schwebung weist daher einen Mittelwert (Gleichkomponente) auf, welcher Ur ist, und eine Wechselkomponente (sinusförmige Komponente) mit einer Amplitude Uz. F i g. 1 shows the resulting curve at the receiver input, which The course results from the sum of near-frequency sinusoidal voltages, i.e. H. the that Reference signal corresponding voltage with an amplitude Ur and that to be measured Signal corresponding voltage with the amplitude Uz. The amplitude of the resulting In the case of Ux <Ur, the beat changes from the minimum value Ur - Ux to the maximum value Ur + UZ. If Uz is sufficiently small compared to Ur, these changes are substantial sinusoidal. The envelope curve of the beat therefore has a mean value (constant component) on, which is Ur, and an alternating component (sinusoidal component) with a Amplitude Uz.

Der Fall Uz um Ur ist analog, vom praktischen Standpunkt aus jedoch weniger interessant, weshalb im weiteren Ux < Ur angenommen wird.The Uz-Ur case is analogous, but from a practical standpoint less interesting, which is why Ux <Ur is assumed in the following.

Wenn die Empfängerverstärkung für beide Spannungen gleich ist (gleichgültig, ob es sich um direkte Verstärkung oder um eine mit der Transformation der Frequenz im Mischer eines Überlagerungsempfängers verbundene Verstärkung handelt), ist auch nach der Verstärkung das Verhältnis der Amplitude der Wechselkomponente und der Gleichkomponente der Umhüllungskurve gleich dem Verhältnis UX/Ur und kann durch Messung der Gleichkomponente U= und der Wechselkomponenten U der Spannung am Ausgang des Empfängerdemodulators bestimmt werden (der vorzugsweise als linear mit gleichen Übertragungseigenschaften für die Wechselsowie Gleichkomponente ausgeführt ist). Wenn sich die Amplitude Ur der Amplitude Ur nähert, ist der Verlauf derWechselkomponente U am Demodulator nicht mehr sinusförmig. Eine eventuelle Abweichung der Abhängigkeit zwischen U und Ux von der Proportionalität hängt vom Verfahren ab, nach welchem die Komponente U (Effektivwert, Spitzenwert, Amplitude der 1. Harmonischen u. dgl.) gemessen wird. Die Korrektion kann jedoch durch Berechnung oder Messung bestimmt werden, gegebenenfalls kann auch mit den dem Wert Ur nahen Werten U5 gearbeitet werden. If the receiver gain is the same for both voltages (no matter whether it is direct amplification or one with the transformation of the frequency amplification connected in the mixer of a heterodyne receiver) is also after the amplification the ratio of the amplitude of the alternating component and the Constant component of the envelope equal to the ratio UX / Ur and can through Measurement of the direct component U = and the alternating component U of the voltage at the output of the receiver demodulator (which is preferably linear with equal Transmission properties for the alternating as well as the same component is carried out). When the amplitude Ur approaches the amplitude Ur, the curve is the alternating component U on the demodulator is no longer sinusoidal. A possible deviation of the dependency between U and Ux on the proportionality depends on the method according to which the component U (effective value, peak value, amplitude of the 1st harmonic, etc.) is measured. However, the correction can be determined by calculation or measurement If necessary, the values U5, which are close to the value Ur, can also be used will.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Messung oder Registrierung der Feldstärke gemäß der Erfindung. Fig. 2 shows an embodiment of a device for measurement or registration of the field strength according to the invention.

Die Einrichtung besteht aus einer Antenne 1, einer Bezugssignalquelle 2, einem Block 3, welcher einen HF-Verstärker, Frequenzwandler und Zwischenfrequenzverstärker des Überlagerungsempfängers oder HF-Verstärker eines Geradeausempfängers enthält. The device consists of an antenna 1, a reference signal source 2, a block 3, which contains an RF amplifier, frequency converter and intermediate frequency amplifier of the heterodyne receiver or RF amplifier of a straight-ahead receiver.

Ferner sind ein linearer Demodulator 4 mit Ausgängen für die Wechselkomponente U und Gleichkomponente U=, ein Gleichstromvoltmeter 5, eine Schaltung 6 zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR), ein Wechselspannungsverstärker 7, der vorzugsweise als selektiver Verstärker ausgeführt ist, und ein handbetätigter Verstärkungsregler 8 vorgesehen.There is also a linear demodulator 4 with outputs for the alternating component U and DC component U =, a DC voltmeter 5, a circuit 6 for automatic Gain control (AVR), an AC voltage amplifier 7, which is preferably used as selective amplifier is carried out, and a manually operated gain control 8 provided.

Es sei angenommen, daß die dem Bezugssignal entsprechende Spannung Ur gegenüber dem größten Wert des zu messenden Signals Ux genügend groß ist und daß daher die Gleichkomponente U= am Demodulator von der Größe des Signals Uz unabhängig ist. Assume that the voltage corresponding to the reference signal Ur is sufficiently large compared to the largest value of the signal to be measured Ux and that therefore the constant component U = on the demodulator is independent of the size of the signal Uz is.

Die Größe U= wird mit einem Gleichstromvoltmeter 5 gemessen. Durch Einwirkung der VAR-Schaltung 6 wird der Wert U= stabilisiert und ist in geringem Maße von den Schwankungen der Temperatur und der Speisespannungen, Alterung der Elektronenröhren u. dgl. abhängig. Ihr genauer (Nenn-)Wert kann noch durch den handbetätigten Gewinnregler 8 nach der Angabe des Voltmeters 5 eingestellt werden.The quantity U = is measured with a direct current voltmeter 5. By Under the action of the VAR circuit 6, the value U = is stabilized and is low Measure of the fluctuations in temperature and supply voltages, aging of the Electron tubes and the like. Your exact (nominal) value can still be determined by the manually operated Profit regulator 8 can be adjusted according to the specification of the voltmeter 5.

Die Wechselspannung U aus dem Demodulator 4 wird von dem Wechselspannungsverstärker 7 mit definierter Verstärkung verstärkt. Die verstärkte Spannung Unf, die bei konstanten Werten der Bezugsspannung Ur und der Gleichspannung U= der unbekannten Eingangsspannung Ux proportional ist, wird durch ein geeignetes Gerät gemessen oder registriert. The AC voltage U from the demodulator 4 is supplied by the AC voltage amplifier 7 reinforced with defined reinforcement. The increased voltage Unf, which at constant Values of the reference voltage Ur and the direct voltage U = the unknown input voltage Ux is proportional, is measured or registered by a suitable device.

Wenn die Registrierung mit einem genügend empfindlichen Gerät vorgenommen wird, z. B. mit einem üblichen, insbesondere in der Akustik verwendeten Pegelschreiher, kann der Verstärker 7 aus der Schaltung weggelassen oder durch einen Filter ersetzt werden.If the registration is made with a sufficiently sensitive device will, e.g. B. with a conventional level recorder, especially used in acoustics, the amplifier 7 can be omitted from the circuit or replaced by a filter will.

Bei besonders hohen Anforderungen an eine langdauernde Stabilität der Einrichtung muß auch eine vollkommene Unveränderlichkeit der Spannung U~ gewährleistet werden, die durch die übliche Schaltung der AVR-Schaltung 6 nicht erzielt werden kann. With particularly high demands on long-term stability the device must also ensure that the voltage U ~ is completely unchangeable which cannot be achieved by the usual circuit of the AGC circuit 6 can.

Dieselbe kann in einfacher Weise durch die in Regelsystemen üblichen Mittel erzielt werden, vor allem durch Kompensation des Großteiles der Spannung U= durch eine feste Bezugsgleichspannung, durch Verwendung eines Gleichstromverstärkers in der AVR-Schaltung 6, durch Anwendung einer Regelung mittels eines Integrationselementes (Motor mit Potentiometer) od. dgl. in der AVR-schaltung 6.The same can be done in a simple manner by the usual in control systems Means can be achieved mainly by compensating for most of the tension U = by a fixed reference direct voltage, by using a direct current amplifier in the AGC circuit 6, by applying a regulation by means of an integration element (Motor with potentiometer) or the like in the AVR circuit 6.

F i g. 3 zeigt die resultierende Frequenzkurve des ganzen in Fig.2 dargestellten Systems im Falle, daß der Verstärker 7 als Selektivverstärker ausgeführt ist, mit maximaler Verstärkung für eine dem Unterschied der Frequenzen des zu messenden und des Bezugssignals gleiche Frequenz und mit weit schmälerem Band als das Band des Blocks 3. Auf der Abszissenachse sind Frequenzen aufgetragen, auf der Ordinatenachse der relative Wert der Leistungsverstärkung K2. Die Kurve a veranschaulicht die Frequenzcharakteristik des Blocks 3. Die Spannung Ur mit der Frequenz fr sowie die Spannung Ux mit der Frequenz, werden in gleicher Weise verstärkt. F i g. 3 shows the resulting frequency curve of the whole in FIG illustrated system in the event that the amplifier 7 is designed as a selective amplifier is, with maximum gain for one of the difference in the frequencies of the one to be measured and the reference signal at the same frequency and with a much narrower band than the band of block 3. Frequencies are plotted on the abscissa axis and on the ordinate axis the relative value of the power gain K2. The curve a illustrates the frequency characteristic of block 3. The voltage Ur with the frequency fr and the voltage Ux with the Frequency, are amplified in the same way.

Die Kurven bl, b2 veranschaulichen die am Ausgang des Verstärkers 7 gemessene resultierende Frequenzkurve. Außer dem geraden Kanal bl entsteht auch ein Spiegelkanal b2, der teilweise unterdrückt werden kann.The curves bl, b2 illustrate those at the output of the amplifier 7 measured resulting frequency curve. Besides the straight channel bl also arises a mirror channel b2, which can be partially suppressed.

Wenn die Stabilität der beiden Frequenzen fix und fr gut ist, wie dies z. B. bei der Messung des Feldes von Rundfunksendern und Benutzung eines Kristalloszillators als Bezugssignalquelle 2 der Fall ist, kann das Band des Verstärkers 7 weit schmäler gewählt werden als die technisch erreichbare Bandbreite bei einem Block 3 üblicher Konstruktion. Dadurch kann man das Rauschen und Störungen der Messung durch andere Signale auch dann wesentlich einschränken, wenn der Spiegelkanal nicht wirksam unterdrückt werden kann; dabei sind die an die Bandbreite und Stabilität des Empfängers (d. h. Block 3) gestellten Anforderungen minimal. If the stability of the two frequencies is fixed and for good, how this z. B. when measuring the field of broadcast transmitters and using a crystal oscillator as the reference signal source 2 is the case, the band of the amplifier 7 can be much narrower can be selected as the technically achievable bandwidth for a block 3 is more common Construction. This eliminates the noise and interference of the measurement by others Significantly restrict signals even if the mirror channel does not effectively suppress them can be; the bandwidth and stability of the receiver (i.e. H. Block 3) minimal requirements.

Aus dem angeführten Beispiel geht hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr geringe Forderungen an die Frequenzstabilität, Selektivität und die Verstärkungskonstanz des Blockes 3 stellt, welch letzterer deshalb billig und einfach konstruiert werden kann. From the example given, it can be seen that the inventive Process very low demands on the frequency stability, selectivity and the Gain constancy of the block 3 provides, which the latter is therefore cheap and simple can be constructed.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei manchen Verwendungsarten, bei welchen das zu messende Signal nicht identifiziert werden muß (kleine Feldmeßgeräte für Einzweckverwendung u. dgl.), ein sehr starkes Signal Ur (welches z. B. das Signal Ux um 60 db übersteigt) verwendet werden kann, welches genügt, um den Demodulator 4 in den linearen Teil bei relativ kleinem Gewinn des Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzblocks 3 auszusteuern. Ein schwaches Wechselsignal am Ausgang des Demodulators 4 kann dann auf das erforderliche Niveau mittels eines Verstärkers 7 verstärkt werden.Another advantage is that in some types of use, in which the signal to be measured does not have to be identified (small field measuring devices for single-purpose use etc.), a very strong signal Ur (which e.g. the signal Ux by 60 db) can be used, which is sufficient to run the demodulator 4 into the linear part with a relatively small gain of the high frequency and intermediate frequency block 3 to be controlled. A weak alternating signal at the output of the demodulator 4 can then be amplified to the required level by means of an amplifier 7.

Diese Übertragung eines Teiles der Verstärkung auf den NF-Teil (vorzugsweise Schmalbandteil) ist insbesondere bei der Verwendung der Transistortechnik vorteilhaft. This transfer of part of the gain to the LF part (preferably Narrow band part) is particularly advantageous when using transistor technology.

Eine direkte Folge der Verwendung des Demodulators 4 in der Funktion eines additiven Mischers ist seine Linearität in bezug auf das zu messende Signal und der hieraus sich ergebende große dynamische Bereich der zu messenden Signale, der bei üblichen Empfängern mit konstantem Gewinn unerreichbar ist. A direct consequence of the use of the demodulator 4 in the function of an additive mixer is its linearity with respect to the signal to be measured and the resulting great dynamic Range of signals to be measured, which is unreachable with usual recipients with constant profit.

Beim Messen oder Registrieren der Ausgangsspannung Unf mittels eines Gerätes mit logarithmischer Skala (vorzugsweise einem Pegelschreiber) kann man ohne Verzerrung solche Niveaus aufzeichnen, die um 60 db, ja sogar mehr differieren. Bei der Messung der Spannung Unf mit einem Gerät mit linearer Skala (z. B. mit einem Drehspulsystem mit Gleichrichter) kann der Bereich der in F i g. 2 dargestellten Gesamtschaltung vorzugsweise mit einem in den Verstärker 7 eingeschalteten Umschalter geändert werden. Der Bereich kann auch durch eine definierte Änderung des Bezugssignals Ur geändert werden.When measuring or registering the output voltage Unf by means of a Devices with a logarithmic scale (preferably a level recorder) can be used without Record distortion at levels that differ by 60 db, or even more. When measuring the voltage Unf with a device with a linear scale (e.g. with a Moving coil system with rectifier), the range of the in F i g. 2 shown Overall circuit preferably with a switch connected to amplifier 7 be changed. The range can also be changed by a defined change in the reference signal Ur to be changed.

Die in Fig.4 dargestellte Vorrichtung ist zur automatischen Aufzeichnung von in einem weiten Niveaubereich schwankenden Signalen bestimmt. The device shown in Figure 4 is for automatic recording determined by signals fluctuating over a wide range of levels.

Die Antenne 1, die Bezugssignalquelle 2, der den Hochfrequenzverstärker, Frequenzwandler und Zwischenfrequenzverstärker des Überlagerungsempfängers oder bloß den Verstärker eines Geradeausempfängers umfassende Block 3, der lineare Demodulator 4 mit Ausgängen für die Wechselkomponente U und Gleichkomponente U=, das Kontroll-Gleichstromvoltmeter 5, die Schaltung 6 der automatischen Verstärkungsregelung und der Verstärker 7 sind dieselben wie in der in F i g. 2 dargestellten Schaltung. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung werden ferner ein Gleichrichter 9, eine Quelle 8 einer Bezugsgleichspannung, ein Leistungsverstärker 10 der Abweichung und ein Motor 11, welcher ein Dämpfungsglied 12 mit stetig veränderbarer Dämpfung antreibt, verwendet. The antenna 1, the reference signal source 2, the high frequency amplifier, Frequency converter and intermediate frequency amplifier of the heterodyne receiver or block 3 comprising only the amplifier of a straight-ahead receiver, the linear demodulator 4 with outputs for the AC component U and DC component U =, the control DC voltmeter 5, the automatic gain control circuit 6 and the amplifier 7 are the same as that in FIG. 2 circuit shown. In the described embodiment the device also includes a rectifier 9, a source 8 of a DC reference voltage, a power amplifier 10 of the deviation and a motor 11, which is an attenuator 12 drives with continuously variable damping.

Dem Eingang des Blocks 3 werden gleichzeitig die dem zu messenden Signal entsprechende Spannung Ux und die dem Bezugssignal entsprechende Spannung Ur, welche durch Abschwächung der konstanten Spannung Ur aus der Bezugssignalquelle 2 mittels des Dämpfungsgliedes 12 entstanden ist, zugeführt. Beide frequenznahen Spannungen (von welchen Ur vorzugsweise bedeutend größer als Ux ist) werden durch den Block 3 in gleichem Maße verstärkt und dem Demodulator 4 zugeführt; die Gleichkomponente U~ wird durch die AVR-Schaltung 6 dauernd auf einem konstanten Wert gehalten und fallweise mit dem Voltmeter 5 kontrolliert. Die Wechselkomponente U=, die dem Verhältnis Uz/Ur proportional ist, wird durch den Verstärker 7 verstärkt (vorzugsweise Selektiwerstärker) und durch den Gleichrichter 9 gleichgerichtet, dessen Ausgangsspannung mit der Bezugsgleichspannung der Quelle 8 dauernd verglichen wird. The input of block 3 is simultaneously the one to be measured Signal corresponding voltage Ux and the voltage corresponding to the reference signal Ur, which is produced by attenuating the constant voltage Ur from the reference signal source 2 has arisen by means of the attenuator 12 is supplied. Both near-frequency Stresses (of which Ur is preferably significantly greater than Ux) are caused by the block 3 is amplified to the same extent and fed to the demodulator 4; the constant component U ~ is kept at a constant value by the AGC circuit 6 and checked with voltmeter 5 on a case-by-case basis. The alternating component U = corresponding to the ratio Uz / Ur is proportional, is amplified by amplifier 7 (preferably selective amplifier) and rectified by the rectifier 9, its output voltage with the reference DC voltage the source 8 is continuously compared.

Die Abweichung beider Spannungen beherrscht über den Verstärker 10 und Motor 11 die Dämpfung des Dämpfungsgliedes 12 in der Weise, daß im Gleichgewichtszustand die Spannung U am Ausgang des Demodulators einen konstanten (nominalen) Wert aufweist. Im Gleichgewichtszustand weist daher auch das Verhältnis Uz/Ur einen konstanten Wert auf. Bei langsamen Änderungen der Spannung Uz folgt deshalb die Spannung Ur und daher auch die Lage des Regelelementes des Dämpfungsgliedes 12, die registriert werden kann, den Änderungen der Spannung Uz. The difference between the two voltages is governed by the amplifier 10 and motor 11 the damping of the attenuator 12 in such a way that in the state of equilibrium the voltage U at the output of the demodulator has a constant (nominal) value. In the state of equilibrium, the ratio Uz / Ur is therefore also constant Value on. If the voltage Uz changes slowly, the voltage Ur follows and therefore also the position of the control element of the attenuator 12, which registers can be, the changes in the voltage Uz.

Falls es wünschenswert ist, daß die erfindungsgemäße Einrichtung die schnellen Schwunde von langsamen Änderungen des mittleren Niveaus des Signals separiert, muß die Übersetzung zwischen dem Motor 11 und dem die Dämpfung des Dämpfungsgliedes 12 ändernden Regelelement derart gewählt werden, daß der Motor 11 nicht imstande ist, während eines Schwundes die Dämpfung des Gliedes 12 wesentlich zu ändern. Wenn es sich um einen Motor 11 des Integrationstyps, einen linearen Verstärker 10 und ein Dämpfungsglied 12 mit linearer Abhängigkeit der Dämpfung in Dezibel vom Vorschub des Regelelementes handelt (vorzugsweise kann man einen Hohlrohrspannungsteiler verwenden), dann ist die Geschwindigkeit der Änderung des Niveaus der Spannung Ur, die in Dezibel pro Sekunde ausgedrückt ist, der augenblicklichen Abweichung d der Spannung am Ausgang des Gleichrichters 9 von der Bezugsgleichspannung der Quelle 8 proportional. If it is desirable that the device according to the invention the rapid fades from slow changes in the mean level of the signal separated, the translation between the motor 11 and the damping of the attenuator 12th changing control element can be selected such that the motor 11 is unable to significantly reduce the damping of the member 12 during a shrinkage to change. If it is an integration type motor 11, a linear amplifier 10 and an attenuator 12 with a linear dependence of the attenuation in decibels from Feed of the control element is (preferably you can use a hollow tube voltage divider then the rate of change in the level of voltage Ur, which is expressed in decibels per second, the instantaneous deviation d of Voltage at the output of the rectifier 9 from the reference DC voltage of the source 8 proportional.

Mit derselben Geschwindigkeit ändert sich auch die Verstärkung der ganzen Einrichtung für das zu messende Signals, welches z. B. als das Verhältnis UnjIUx definiert wird, wobei Unf die Wechselspannung am Ausgang des Verstärkers 7 bedeutet. The gain of the changes at the same rate whole device for the signal to be measured, which z. B. as the ratio UnjIUx is defined, where Unf is the alternating voltage at the output of the amplifier 7 means.

Je nach der Gattung des verwendeten Gleichrichters 9 (linear oder quadratisch, d. h. mit einem der Leistung des zugeführten Signals proportionalen Gleichstromausgang) trennt das System die relativen schnellen Änderungen der Spannung oder Leistung des Signals von dem sich langsam ändernden Mittelwert der Spannung oder der Leistung. Die raschen relativen Änderungen können gemessen und am Ausgang des Gleichrichters 9 oder dem Ausgang des Verstärkers 7 registriert werden, die langsamen Änderungen des mittleren Niveaus des Signals können aus der Lagenaufzeichnung des Regelelementes des Dämpfungsgliedes 12 bestimmt werden. Depending on the type of rectifier 9 used (linear or square, d. H. with one proportional to the power of the supplied signal DC output) separates the system from the relatively rapid changes in voltage or power of the signal from the slowly changing mean value of the voltage or the performance. The rapid relative changes can be measured and output of the rectifier 9 or the output of the amplifier 7 are registered, the Slow changes in the mean level of the signal can be seen from the location record of the control element of the attenuator 12 can be determined.

Die beschriebene Einrichtung hat insbesondere den Vorteil, daß das Dämpfungsglied mit gesteuerter Dämpfung keinen Bestandteil des Empfängers bildet, so daß für dieses Verfahren leicht jeder kommerzielle Rundfunkempfänger mit genügender Empfindlichkeit leicht angepaßt werden kann, ferner daß keine periodische Eichung der Apparatur ausgeführt werden muß und daß die an die Frequenzstabilität des Empfängers gestellten Anforderungen verringert sind bei gleichzeitiger Möglichkeit einer Verengung der resultierenden Bandbreite. The device described has the particular advantage that the Attenuator with controlled attenuation does not form part of the receiver, so that any commercial radio receiver with sufficient Sensitivity can be easily adjusted and there is no periodic calibration the equipment must be carried out and that the frequency stability of the receiver The requirements set are reduced while at the same time there is a possibility of narrowing the resulting bandwidth.

Falls es erforderlich ist, daß das Dämpfungsglied augenblicklich den Änderungen des Eingangssignals folgt, braucht die Drehgeschwindigkeit des Motors 11 der Abweichung J nicht proportional zu sein. In diesem Falle genügt eine Relaissteuerung des Motors. If it is necessary that the attenuator be instantaneously The speed of rotation of the motor follows the changes in the input signal 11 not to be proportional to the deviation J. In this case, a relay control is sufficient of the motor.

An Stelle des Motors 11 kann in diesem Falle auch ein Drehspul- oder anderes System verwendet werden, das eine der Abweichung proportionale Kraft oder ein Moment erzeugt, welches das Dämpfungsglied und dadurch auch das ganze System in einen annähernd ausgeglichenen Zustand versetzt.Instead of the motor 11, a moving coil or another system may be used which has a force proportional to the deviation or a moment is generated which the attenuator and thereby the whole system put in an almost balanced state.

Claims

Claims: 1. Method for measuring small alternating voltages or alternating currents by means of a receiver with strong, automatic, from the DC component of gain control derived at the demodulator output, a reference voltage at the input of the receiver at the same time as the voltage to be measured is supplied with a known amplitude and such a close neighboring frequency, that the gain for both tensions is within the limits the required measurement accuracy can be regarded as the same and both voltages on the demodulator of the receiver cause a beat, characterized in that the reference voltage to a such amplitude is controlled that the voltage to be measured is always smaller than the Is the reference voltage and the magnitude of the amplitude of the voltage to be measured from the Size of the amplitude of the reference voltage and the size of the beat alternation component in relation to the constant components that arise at the demodulator of the receiver, is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude the reference voltage is kept constant during the measurement and the alternating component on the demodulator of the measuring receiver directly in the of the reference voltage and the DC component dependent scale is used to specify the voltage to be measured.

3. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude the reference voltage is automatically regulated so that the alternating component is constant and the setting of the reference voltage as a measure of the voltage to be measured is used.

4. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude the reference voltage is automatically regulated so that the alternating component with a selectable time constant kept at a constant nominal value in the steady state the setting of the reference voltage as a measure of the mean value to be measured Voltage is used and the alternating component as a measure of the ratio of the instantaneous value is used for the mean value of the voltage to be measured.

5. Device for performing the method according to the claims 1 to 4, with a reference voltage source with continuously adjustable level and with a circuit for automatic gain control of the receiver, which the DC component at the output of the demodulator keeps at a constant value, thereby characterized in that it further includes a second source of supply and means for automatic Regulation of the level of the reference signal (UR), which determines the amplitude of the alternating component at the output of the demodulator (4) to a constant reference value, contains.

6. Device according to claim 5, characterized in that the controller is designed as a motor for the reference voltage with continuously adjustable level, which is the output voltage of the reference source, expressed in decibels, at a rate that of the deviation of the alternating voltage or the alternating current or the corresponding Power is proportional to a basic value, regulates, being the constant of proportionality is chosen in such a way that the change during the individual fading of the voltage the output voltage of the reference source is negligible.

Documents considered: German Patent No. 961112; U.S. Patent No. 2404,342.