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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung des komplexen
Reflexionsfaktors eines Meßobjekts, insbesondere für ultrakurze und Zentimeterwellen,
mit einem eine konstante Ausgangsspannung liefernden HF-Generator und einer Brückenschaltung,
an die das Meßobjekt angeschlossen ist, deren Ausgangssignale der Meßgröße proportionale
Gleichspannungen sind, die einem Anzeigegerät zugeführt werden.
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Bei bekannten Einrichtungen dieser Art findet eine Brücke Verwendung,
die in zwei benachbarten Brükkenzweigen das Meßobjekt und einen Normalwiderstand
besitzt, während in zwei anderen Brückenzweigen Scheinwiderstände gleichen Phasenwinkels,
deren Betragsverhältnis gleich 1 ist, angeordnet sind, wobei die Speisespannung
auf einem konstanten Wert gehalten und die Leerlaufspannung an der Brückendiagonalen
als unmittelbares Maß für den Reflexionsfaktor benutzt wird und wobei außer der
Spannung an der Brückendiagonalen zur Bestimmung des Phasenwinkels des Reflexionsfaktors
die am Meßobjekt liegende Spannung und/oder die am Normalwiderstand liegende Spannung
gemessen werden. Dabei wird eine dem Quadrat des Refiexionsfaktors proportionale,
durch quadratische Detektoren ermittelte Spannung dem einen und eine dem Cosinus
des Phasenwinkels des Refiexionsfaktors proportionale, in gleicher Weise ermittelte
Spannung dem anderen Ablenksystem eines Kathodenstrahloszillographen zugeführt,
dessen Schirm mit Polarkoordinatenteilung nach Art des Smith-Diagramms versehen
ist. Diese bekannte Einrichtung gestattet zwar für einen gewissen Frequenzbereich
die Darstellung des Reflexionsfaktors nadh Betrag und Phase als stehendes Bild auf
dem Schirm des Kathodenstrahloszillographen; ihre Empfindlichkeit und ihr Anwendungsbereich
sind jedoch beschränkt.
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Die gleiche Feststellung gilt für bekannte automatische Impedanzmeßgeräte
zur unmittelbaren Beobachtung quantitativen Messung eines an eine homogene oder
künstliche Leitung angeschlossenen Verbrauchers am Leuchtschirm eines Oszillographen,
bei denen durch Sonden an vier definierten Punkten der zu untersuchenden Leitung
Prüfspannungen entnommen, kombiniert und nach Verstärkung den Ablenkplatten des
Oszillographen zugeführt werden, auf dessen Schirm der komplexe Widerstandswert
oder auch der Reflexionsfaktor des Meßobjekts bzw. die Anpassung eines Verbrauchers
an die Meßleitung abgelesen werden kann. Diese bekannte Einrichtung ist namentlich
wegen der Notwendigkeit einer mechanischen Verstellung der Sonden umständlich und
platzraubend.
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Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Messung des Refiexionsfaktors
nach Betrag und Phase und/oder des Übertragungsfaktors eines Meßobjekts angegeben,
die die vorerwähnten Mängel der bekannten Einrichtungen vermeidet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt die eingangs gekennzeichnete Einrichtung
erfindungsgemäß zwei parallele Brückenkreise, bestehend aus vier durch Phasendrehglieder
gebildete, je einen Querdiagonalbezugspunkt aufweisende Halbbrücken, in deren gemeinsamer
Längsdiagonalen ein Normalwiderstand und das Meßobjekt in Reihe geschaltet liegen
und wobei die Verbindungsstelle zwischen Normalwiderstand und Meßobjekt als Bezugspunkt
0 der Brükkenschaltung dient und je zwei Querdiagonalbezugs-
punkte zwei um 900 phasenverschobene
Bezugsspannungen liefern, deren Schnittpunkt bei angepaßtem Meßobjekt in vektorieller
Darstellung dem Potential des Bezugspunktes O entspricht und wobei über vier an
sich bekannte quadratische, zwischen die Querdiagonalbezugspunkte und dem Bezugspunkt
0 geschaltete Detektoren vier Gleichspannungsausgangssignale gewonnen werden, die
in bezug auf die Querdiagonalspannungen bei angepaßtem Meßobjekt eine Funktion der
Größe e und der Phase yti des komplexen Reflexionsfaktors sind und weiterhin diese
vier Spannungen an die Differenzeingänge eines Oszillographen derart geführt sind,
daß je eine Spannung proportional e sin sti und eine Spannung proportional cos 0
den entsprechenden Plattenpaaren anliegt und so eine polare Darstellung des komplexen
Refiexionsfaktors erzielt wird.
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Für die Messung des Übertragungsfaktors von Vierpolen kann diese
Einrichtung dahingehend abgewandelt werden, daß in die gemeinsame Diagonale einmal
an Stelle des Meßobjekts zur Herstellung eines Bezugspunktes 0 der Ausgangsspannungen
ein Abschlußwiderstand mit dem Wellenwiderstand von Senderausgangs- bzw. Verbindungsleitungen,
also dem Bezugswellenwiderstand, anschaltbar ist und in einer zweiten Schaltstellung
der Schalter die gemeinsame Diagonale der Brückenkreise aus der Serienschaltung
von Normalwiderstand, dem Meßobjekt, einem geeichten Phasenschieber und dem genannten
Abschlußwiderstand zusammengeschaltet ist und wobei die Verbindung zwischen dem
Phasenschieber und dem Abschlußwiderstand an den Bezugspunkt O der Brückenkreise
gelegt ist.
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Nach der Erfindung ist eine Brückenschaltung vorgesehen, die von
einer Quelle konstanter HF-Spannung gespeist wird. In der gemeinsamen Brückendiagonalen
ist das Meßobjekt wellenwiderstandsrichtig zum Generator angeordnet, wobei die vier
Halbbrücken, die die zwei parallelen Brückenkreise bilden, aus RC-Gliedern bestehende
Phasendrehglieder enthalten. Die Bauteile dieser Phasendrehglieder werden so bemessen,
daß die Spannungen an den Verbindungspunkten zwischen R und C dem Betrag nach gleich
sind und zueinander über einen Frequenzbereich von erheblicher Bandbreite eine 900
-Phasenverschiebung aufweisen. Detektoren, die zwischen die genannten Verbindungspunkte
und das Meßobjekt geschaltet sind, erzeugen Gleichspannungen, die dem Quadrat der
HF-Spannungen proportional sind und die die Differenz zwischen den beiden senkrecht
aufeinanderstehenden Bezugsspannungen und den Betrag und die Phase des Vektors der
Reflexionsspannung wiedergeben. Die Ausgangsspannung jedes Detektors wird von dem
anderen Ausgang derselben Bezugsebene abgezogen und das Ergebnis einer geeigneten
Anzeigevorrichtung, z. B. den horizontalen und vertikalen Ablenkplatten eines üblichen
Kathodenstrahloszillographen zugeführt, so daß von diesem der Refiexionsfaktor genau
dargestellt wird.
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Die Genauigkeit dieser Messung entspricht der mit der bekannten Meßleitungstechnik
erzielbaren. Eine mit einem eingravierten Smith-Diagramm versehene Schirmplatte
ist an der Vorderseite der Kathodenstrahlröhre angebracht, so daß bei Einstellung
der Verstärkung entsprechend dem den Brückenkreisen angeführten Signal die Impedanz
des Meßobjekts an der zu untersuchenden Stelle unmittelbar abgelesen werden kann.
Durch drehbare Ausbildung des
Schirmträgers kann die HF-Impedanz
an anderen Punkten längs eines als Übertragungsleitung ausgebildeten Meßobjekts
ebenfalls ablesbar gemacht werden. Die Einrichtung nach der Erfindung kann je nach
dem in Betracht kommenden Frequenzbereich aus konzentrierten Bauelementen oder Bauelementen
mit verteilten Parametern aufgebaut sein. Sie kann zur Bestimmung von Kenngrößen,
wie Reflexionsfaktoren und Obertragungsmaß von Hohleitern, Wellenleitern und anderen
ähnlichen Bauteilen, verwendet werden.
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In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Einrichtung zur Wiedergabe
des Übertragungsfaktors durch Vergleich der Kenndaten einer bekannten Vorrichtung
mit der des zu untersuchenden Vierpols benutzt werden. Dieses Gerät eignet sich
besonders für Messungen an Vierpolen mit geringer Dämpfung.
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Weitere Möglichkeiten und Vorteile, die durch die Erfindung verwirklichbar
sind, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
in Verbindung mit den Zeichnungen. In diesen zeigt F i g. 1 ein Blockdiagramm einer
Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung, F i g. 2 ein schematisches Schaltbild
einer Ausführungsform der Einrichtung zur Messung des Reflexionsfaktors mit konzentrierten
Bauelementen, F i g. 3 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der Einrichtung
zur Messung des Reflexionsfaktors mit Bauelementen mit verteilten Parametern in
Topfkreisbauweise, Fig.4 einen schematischen Aufriß einer Ausführungsform der Einrichtung
zur Messung des Reflexionsfaktors mit Bauelementen mit verteilten Parametern, F
i g. 5 eine Stirnansicht der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Einrichtung,
F i g. 6 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Einrichtung, die
sich besonders zur Messung von Übertragungsfaktoren eignet, F i g. 7 und 8 schematische
Darstellungen eines abgewandelten Teils der in F i g. 6 dargestellten Schaltung
zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Schiebeschalters, der bei der Messung von
Übertragungsfaktoren benutzt wird, und Fig. 9 bis 11 eine Darstellung von Smith-Diagrammen
zur Wiedergabe von Reflexions- und tJbertragungsfaktormessungen.
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In F i g. 1 ist die Einrichtung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt.
Sie enthält einen Wobbelsender 12 und einen mit ihm verbundenen Frequenzmarkengeneratorl0
üblicher Bauweise. Jeder Frequenzmarkengenerator mit genauer Frequenzeichung ist
brauchbar. Eine kapazitive Kopplung 14 ist zur Vereinigung des Markierungssignals,
das von dem Frequenzmarkengenerator 10 erzeugt wird, mit dem Wobbelsendersignal
in üblicher Weise vorgesehen.
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Diese Anordnung liefert der der Messung des Reflexions- und/oder Übertragungsfaktors
dienenden Brückenschaltung 16 eine konstante HF-Spannung der gewünschten Frequenz
oder in dem gewünschten Frequenzbereich. Das HF-Meßobjekt 18 ist mit der Brückenschaltung
16 verbunden. Die Ausgangsleitungen 20 der Brückenschaltung 16 sind mit den horizontalen
Ablenkplatten und die Ausgangsleitungen 24 mit den Vertikalablenkplatten des Kathodenstrahloszillographen
22 verbunden, der Differenz kanäle besitzt. An der Vorderseite des Oszillographen
ist
ein durchscheinender Schirmträger 26 mit einem eingravierten normalen oder vergrößerten
Smith-Diagramm angebracht.
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Eine Ausführungsform der Brückenschaltung mit üblichen konzentrierten
Bauelementen ist durch das Schaltbild gemäß Fig. 2 veranschaulicht. Das HF-Meßobjekt
18 ist in Form eines Koaxialleiters dargestellt, dessen äußerer Leiter 30 mit dem
Erdungspunkt G, 32 der Schaltung und dessen Innenleiter 34 mit dem BezugspunktO,
36 verbunden ist. Ein Widerstand 38 ist zwischen den Bezugspunkt 36 und den Eingang
I, d. h. den Anschluß 40 geschaltet, dem das konstante Spannungssignal des Wobbelsenders
12 zugeleitet wird. Der Widerstand 38 hat einen Wert, der dem Wellenwiderstand des
Koaxialleiters gleich ist, so daß diese Anordnung an den Sender konstanter Eingangsspannung
angepaßt ist. Dies ist notwendig, damit Mehrfachreflexionen unterdrückt werden,
die sich vektoriell zu der austretenden fortschreitenden Welle addieren und zu Amplituden-
und Phasenfehlern der Meßgröße führen würden. Wenn keine Mehrfachrefiexionen vorhanden
sind, ist die austretende fortschreitende Welle in Phase mit der Spannung an Punkt
40 und hat deren halbe Amplitude.
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Parallel zu diesem Sender sind vier aus RC-Gliedern bestehende Phasendrehglieder
geschaltet, die alle zwischen den Punkt 40 und Erde geschaltet sind. Diese Phasenschieber
umfassen Widerstand 42 und Kondensator 44, Widerstand 46 und Kondensator 48, Widerstand
50 und Kondensator 52 sowie Widerstand 54 und Kondensator 56. Sie haben Verbindungspunkte
A, B, C und D. Die Bemessung der Bauteile der Phasenschieber erfolgt entsprechend
der Mittelfrequenz des zu untersuchenden Frequenzbereichs nach: 1 0 R = ~~ 1 tau
. (1) 3 In der Gleichung wird 0 = 450 und 1350 eingesetzt, um die Widerstände und
die Kondensatoren so zu wählen, daß sich die in F i g. 9 dargestellte Vektorbeziehung
ergibt, wonach die Spannungen an den Verbindungspunkten A, B, C und D der RC-Phasenschieber
auf dem Kreis auf 900 voneinander entfernte Punkte fallen, so daß die beiden Spannungen
AB und CD aufeinander senkrecht stehen und diese Phasenbeziehung über einen relativ
großen Frequenzbereich beibehalten wird, da die Spannungsvektoren an den inneren
Verbindungspunkten der Phasenschieber im wesentlichen als Funktion der Frequenz
mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung umlaufen. Es ist für
den Fachmann selbstverständlich, daß eine Vielzahl von Bauteilnennwerten für diese
Phasenschieber verwendet werden kann und daß die Nennwerte dieser Bauteile eine
Funktion des Frequenzbereichs sind, in dem die Meßeinrichtung benutzt werden soll.
Bei Verwendung konzentrierter Bauelemente konnten Frequenzbereiche von 10 bis 30
MHz, 30 bis 100 MHz und 100 bis bis 300 MIIz erfaßt werden.
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Je ein quadratischer Detektor 60 und ein Kondensator 62 sind zwischen
den Verbindungspunkten A, B, C, D eines jeden Phasendrehgliedes und dem Bezugspunkt
0 geschaltet. Selbstverständlich können andere Formen von Detektoren, wie z. B.
Thermistoren und Bolometer, benutzt werden. Die Detektoren 60 liefern eine Ausgangsgleichspannung,
die
proportional dem Quadrat der HF-Spannung ist. Ein Widerstand
64 zur HF-Dämpfung ist mit jedem Detektor 60 verbunden. Einstellbare Potentiometer
66 werden zur Einstellung der Größe der Gleichspannungen benutzt, die den abgeglichenen
Differenzeingängen des Oszillographen 22 über die Leitungen 20, 24 zugeführt werden.
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Das Vektordiagramm in Fig. 10 zeigt die Beziehung der Spannungsvektoren
zueinander, wenn eine Reflexionsspannung mit dem Betrag e und einem Phasenwinkel
0 mit Bezug auf die AB-Achse auftritt.
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Wie ersichtlich, ist der Punkt O um den Abstand e gegenüber dem Mittelpunkt
des Vektordiagramms verschoben. Die Phase der Reflexionsspannung kann zu den beiden
AchsenAB und CD, die senkrecht aufeinanderstehen, in Beziehung gebracht werden.
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Die HF-Spannungen bestimmen sich nach den Gleichungen: VAO = 1+e =
1+UCOS0+ j eSin¢) (2) und VBO = 1 - = = 1 cos 0i e j sin 0 (3) Legt man diese Spannungen
an einen quadratischen Detektor und dann an Differenzeingänge, wie sie in den meisten
empfindlichen Gleichspannungsoszillographen zur Verfügung stehen, so ergibt sich
eine horizontale Ablenkspannung, die der Differenz der Quadrate dieser Spannungen
proportional ist: VAO2 - VDO2 = 4 O cos a, (4) In gleicher Weise ergibt sich die
HF-Spannung Vco=1+jo =1+osin+jcos (5) und die Spannung VDO = 1 - e = 1-e sin 0-i
e j cos 0 (6) Diese Spannungen ergeben, wenn sie quadriert und den Differenzeingängen
der vertikalen Ablenkplatten des Kathodenstrahloszillographen zugeführt werden,
ein Signal, das proportional e sin a ist.
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Der Strahl des Oszillographen zeichnet also eine polare (Smith-Diagrarnm-)
Darstellung des Reflexionsfaktors auf. Wenn ein Schirmträger mit eingraviertem,
durchscheinendem Smith-Diagramm an der Vorderseite der Kathodenstrahlröhre angebracht
und die Oszillographenverstärkung entsprechend der vom Sender 12 gelieferten Eingangsspannung
einreguliert wird, kann die unmittelbar am Meßpunkt auftretende Impedanz des Koaxialleiters
genau abgelesen werden.
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Eine ähnliche Anordnung der Meßeinrichtung in Topfkreisbauweise mit
Bauelementen mit verteilten Parametern ist in Fig. 3 bis 5 dargestellt Die in Fig.
3 dargestellte Brückenschaltung wird ebenfalls an dem Eingangspunkt 1 von einem
Generator 70 mit HF-Energie mit konstanter Spannung gespeist.
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Mit diesem Eingangspunktl sind fünf miteinander übereinstimmende Leitungen
72, 74, 76, 78 und 80 verbunden. In Reihe zu jeder Leitung ist ein dem Wellenwiderstand
gleicher Widerstand 82 geschaltet, so daß bei konstanter Spannung an dem Punkt 1
Mehrfachreflexionen unterdrückt werden und die fortlaufenden Spannungswellen auf
allen Leitungen gleich und konstant sind. Obwohl die Leitungen als Koaxialleiter
dargestellt sind, kann die Einrichtung auch mit anderen Arten von Leitungen, wie
z. B.
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Bandleitungen, Hohlleitern usw., betrieben werden.
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Die Leitung 72 ist die Hauptleitung, das Meßobjekt ist an der Stelle
O bzw. 84 mit dieser Hauptleitung verbunden. Die anderen vier tSbertragungszweigleitungen
sind räumlich nahe zu dem auf der Hauptleitung liegenden Punkt 0 angeordnet. Zwischen
die Hauptleitung an dieser Stelle und die vier Leitungen 86, 88, 90, 92 sind Detektoren
104 eingeschaltet. Die Leitungen 86, 88 sind mit Scheinwiderständen abgeschlossen,
die aus einem kurzgeschlossenen und einem offenen Leitungsabschnitt bestehen und
als Länge ungerade Vielfache einer viertel Wellenlänge bei der zugrunde gelegten
Mittelfrequenz aufweisen, so daß eine erste, aus zwei um 1800 phasenverschobenen
Spannungen resultierende Bezugs spannung gebildet wird. Die anderen beiden Leitungen
90, 92 sind ebenfalls mit offenen und kurzgeschlossenen Leitungsabschnitten abgeschlossen,
die jedoch bei der zugrunde gelegten Mittelfrequenz um eine achtel Wellenlänge kürzer
sind als die mit den Leitungen 86, 88 verbundenen Scheinwiderstände, so daß eine
zweite resultierende Bezugsspannung gebildet wird, die auf der ersten senkrecht
steht. Die charakteristischen Impedanzen dieser offenen und kurzgeschlossenen Leitungen
sind so gewählt, daß die bestmögliche Aufzeichnung der Spannungsreflexionen in Abhängigkeit
von der Frequenz erlauben. Die erzeugten Bezugsspannungen drehen sich bei Anderungen
der Signalfrequenz und bleiben im wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Dies
führt zu einem Zeitvektordiagramm der Spannungen, das genau dasselbe ist wie das
für die Brückenschaltung mit konzentrierten Bauelementen.
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Schematische Darstellungen einer typischen Anordnung in Topfkreisbauweise
sind in F i g. 4 und 5 gezeigt. Der Ausgang eines Signalgenerators 70 wird über
den Anschluß 94 dem Reihenwiderstand 96 und die als automatischer Spannungskonstanthalter
wirkende Diode 98 mit dem Eingangsanschluß l verbunden. An dieser Stelle sind die
Leitungen 72, 74, 76, 78 und 80 über 50 Ohm Nennwert aufweisende, geschirmte Widerstände
82 verbunden, um die gewünschten Kenndaten eines angepaßten Generators zu ergeben.
Zusätzlich ist eine dielektrische Last 100 (die aus Teflon oder einem anderen geeigneten
Material besteht) verwendet, um die elektrische Länge der Leitung 72 gleich der
der Leitungen 74, 76, 78 und 80 zu machen. Die Innenleiter der Leitungen 74, 76,
78 und 80 sind zur Gleichspannungsentkopplung durch Reihenkondensatoren 102 mit
bei Hochfrequenz vernachläßigbarem Scheinwiderstand unterteilt, so daß die Gleichspannungen
in geeigneter Weise zu dem Oszillographen oder einer anderen Anzeigevorrichtung
in bekannter Weise herausgeführt werden können.
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Detektoren 104 sind zwischen den Punkt 0 auf der Leitung 72 und jeden
der entsprechenden Punkte der Leitungen 74, 76, 78 und 80 geschaltet. Jenseits der
Anschlüsse an die Detektoren sind diese Leitungen mit offenen oder kurzgeschlossenen
Leitungs abschnitten abgeschlossen. So ist ein offener Viertelwellenlängenleitungsabschnitt
86 (4 der Bereichsmittenfrequenz) mit der Leitung 74 an einem Ende verbunden und
am anderen Ende über einen Serienwiderstand 106 an den Anschluß 108 angeschlossen.
Dieser Serienwiderstand 106 hat einen niedrigen Wert und dient dazu, Resonanzen
auf den Anschlußleitungen zu dem Oszillographen zu verhindern. In ähnlicher
Weise
ist der kurzgeschlossene Viertelwellenleitungsabschnitt 88 über einen Überbrückungskondensator
110 und einen Serienwiderstand 112 mit dem Anschluß 114 verbunden. Die Spannungen
von den Anschlüssen 108 und 114 werden den vertikalen Ablenkplatten des Oszillographen
zugeführt. In gleicher Weise sind die Achtelwellenlängenleitungsabschnitte 90, 92
über Anschlüsse 116, 118 (Fig. 5) mit den horizontalen Ablenkplatten des Oszillographen
verbunden. Der Widerstand 10 jedes Achtelwellenlängenabschnitts ist ungefähr 50
Ohm, während der Widerstand des offenen Viertelwellenlängenabschnitts ungefähr 25
Ohm und der des kurzgeschlossenen Abschnitts ungefähr 100 Ohm ist. Derartige Meßanordnungen
mit verteilte Parameter aufweisenden Bauelementen wurden zur Verwendung für Frequenzbereiche
von 300 bis 1000 MHz und 1000 bis 3000 MIIz konstruiert.
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Eine Abwandlung des Erfindungsgegenstandes für die Messung von Übertragungsfaktoren
ist als Blockschaltbild in Fig. 6 dargestellt. Die grundlegende Brückenschaltung
ist mit einem angepaßten Abschlußwiderstand verbunden und wird so zur Erzeugung
eines Bezugspunktes für die vorlaufende Spannungswelle verwendet. Das Meßobjekt
wird dann mit der Brückenschaltung verbunden, und der Betrag und die Phase der sich
ergebenden vorlaufenden Welle werden mit der ermittelten Bezugsspannung verglichen.
Der geometrische Ort des Vektors, der den Übertragungsfaktor darstellt, wird unmittelbar
vom Oszillographen wiedergegeben, der mit einem entsprechend vergrößerten Smith-Diagramm
auf dem Schirmträger versehen sein kann. Die Anordnung ist für kleine Phasenverschiebungen
außerordentlich empfindlich, da die Verschiebung unmittelbar sichtbar und das Ergebnis
nicht durch Dämpfung beeinflußt wird, wie diese bei anderen Schaltungen. wie z.
B. dem üblichen doppelten Hybridvergleichskreis, der für diese Zwecke benutzt wird,
der Fall ist. Zusätzlich ermöglicht die Einrichtung nach der Erfindung Messungen
von Dämpfungen in der Größenordnung von weniger als 0,01 db.
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Wie in Fig. 6 dargestellt, umfaßt die Schaltung einen geeigneten
MeßsenderlO'mit automatischer Spannungskonstanthaltung, die Ubertragungsfaktormeßbrücke
16', die einen zwischen den Bezugspunkt 0 und Erde eingeschalteten angepaßten Belastungswiderstand
120 aufweist und von der die senkrecht aufeinander stehenden Ausgangsspannungen
über die Leitungen 20' und 24' zu den X- und Y-Ablenksystemen des Oszillographen
22' gelangen.
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Diese Bauteile sind im wesentlichen die gleichen, wie die bei der
oben beschriebenen Reflexionsfaktormeßeinrichtung entsprechend F 1 g. 2. Mit der
Einrichtung ist auch ein Phasenschieber 122 sowie das Meßobjekt 18' verbunden, dessen
Übertragungsfaktor gemessen werden soll. Die Brückenschaltung ist dahingehend abgewandelt,
daß sie eine Schalteranordnung aufweist, die als ein Schiebeschalter dargestellt
ist, der der zwei Elemente 124 und 126 aufweist, die je nach ihrer Stellung den
BezugspunktO mit dem angepaßten Lastwiderstand 120 verbinden oder den Widerstand
38' mit der Ausgangsleitung E und den Lastwiderstand 120 mit dem Eingang F der Brückenschaltung
16'. Die beiden Stellungen des Schiebeschalters, die bei der abgewandelten Brückenschaltung
verwendet werden, sind in F i g. 7 und 8 darge stellt. Ein Diagramm der Ubertragungsfaktormessung,
wie
sie auf der Schirmplatte der Kathodenstrahlröhre des Oszillographen22' wiedergegeben
wird, ist in Fig. 11 gezeigt.
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Bei der Messung wird der Schiebeschalter zunächst in die in Fig.7
dargestellte Stellung gebracht und der entstehende, für den Betrag und die Phase
der von dem Generator 12'gelieferten fortlaufenden Welle charakteristische Bezugspunkt
auf dem Schirm des Oszillographen zentriert, indem die den Gleichspannungsausgang
regelnden, mit den Detektorkreisen verbundenen Potentiometer entsprechend eingestellt
werden. Die Kontaktschieberl24, 126 des Schiebeschalters werden dann in die in Fig.
8 dargestellte Stellung bewegt, um zunächst den Phasenschieber 122 über die für
die Messung vorgesehenen Kabel mit dem Brückenkreis zu verbinden. Dieser Phasenschieber
ist nach Art einer t Ubertragungsleitung ausgebildet und wird so eingestellt, daß
der Bezugspunkt wieder zentriert ist, indem auf diese Weise eine Phasenkompensation
für die Kabel vorgesehen wird, die das Meßobjekt 18'mit dem Brückenkreis 16' zur
Durchführung der Übertragungsfaktorenmessung verbinden sollen. Der Bezugspunkt wird
auf den Schnittpunkt der in Fig. 11 veranschaulichten Achsen 128 und 130 zentnert.
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Eine Verstellung des Phasenschlebers bewegt ihn längs der Kurve 132.
Dann wird das Meßobjekt 18', dessen Ubertragungsfaktor bestimmt werden soll, in
den Stromkreis eingeschaltet, und der Phasenschieber wird erneut so weit verstellt,
als notwendig ist, um den Bezugspunkt auf den Schirm zu bringen. Der geometrische
Ort der Punkte des Vektors, der den Übertragungsfaktor darstellt, ist beispielsweise
durch die Kurve 134 in F i g. 11 wiedergegeben. Beim Verstellen des Phasenschiebers
oder beim Ändern der Eingangsfrequenz verfolgt der Fleck den geometrischen Ort der
Spitze dieses Vektors. Demgemäß gibt der Abstand zwischen den Kurven 132 und 134
die Durchgangsdämpfung wieder, und die zur Phasenkompensation notwendige Nachstellung
am Phasenschieber 122, die zum Wiederzentrieren des Bezugspunktes nach der Einschaltung
des Meßobjekts 18' erforderlich ist, liefert eine Anzeige der durch das Meßobjekt
18' verursachten Phasenverschiebung. Mit anderen Worten, ist die wiedergegebene
Kurve 132 der geometrische Ort für den Vektor VI, der die fortlaufende Welle wiedergibt
und dessen Ursprung rechts in Fig. 11 auf der Achse 128 liegt. Die wiedergegebene
Kurve 134 ist der geometrische Ort des Vektorbetrages V1 - KV1, wobei K die Durchgangsdämpfung
ist. Diese Einrichtung ermöglicht Messungen des Obertragungsfaktors über denselben
Frequenzbereich, der oben im Zusammenhang mit der Reflexionsfaktormessung erwähnt
wurde.
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Es zeigt sich sonach, daß die Erfindung ein vielseitig verwendbares
Gerät für die unmittelbare und genaue Wiedergabe von Informationen über die Kenndaten
von Meßobjekten beinhaltet. Die Einrichtung ist kompakt und mechanisch widerstandsfähig
ausgebildet. Sie ermöglicht die Ermittlung von Kenndaten, wie z. B. von Impedanzen
und tZbertragungsfaktoren über einen erheblichen Frequenzbereich, so daß Anderungen
der Kenndaten des Meßobjekts in diesem Frequenzbereich leicht festgestellt und gemessen
werden können. Nachdem bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und
beschrieben wurden, liegen dem Fachmann Anderungsmögiich keiten nahe. Beispielsweise
können Impedanzmessungen
mit nur zwei Phasendrehgliedern in Brückenschaltung
durchgeführt werden. Spannungen zwischen dem Punkt 0 und den inneren Verbindungspunkten
von zwei Phasendrehgliedern, die eine erste Bezugsspannung definieren, ünd zwischen
dem BezugspunktO und den Punkten 1 und G, die eine zweite Bezugsspannung definieren,
die auf der ersten senkrecht steht, können erzeugt werden, um die Anzeige des Ergebnisses
einer Impedanzmessung in ähnlicher Weise zu ermöglichen, die jedoch etwas weniger
unabhängig von Frequenzänderungen ist. Andere Meßgeräte als Oszillographen, die
an den Ausgang angeschlossen werden können, wie z. B. X-Y-Diagrammschreiber, können
gewünschtenfalls unter gewissen Umständen benutzt werden.