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Die Erfindung betrifft einen Durchgangsleistungsmesser für Frequenzen
bis 1000 MHz mit einem Thermofühler und einem diesem zugeordneten Heizelement, über
das die zu messende Leistung geführt wird und das die Form eines sehr dünnwandigen
rohrförmigen Innenleiters eines tJbertragungsleitungszwischenstücks bildet.
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Bei derartigen Durchgangsleistungsmessern ist es erwünscht, diesen
so anzuordnen, daß das Heizelement in Reihe in der Leitung liegt, da in diesem Fall
keine Notwendigkeit besteht, eine Nebenschlußmeßleitung für das Meßgerät vorzusehen,
so daß der Durchgangsleistungsmesser einfacher herstellbar und leichter in eine
Übertragungsleitung einsetzbar ist.
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Falls jedoch die Übertragungsleitung sehr hohe Frequenzen führt, treten
Schwierigkeiten auf bei dem Entwurf und der Auslegung eines derartigen Durchgangsleistungsmessers,
da bei üblichen Leistungsmessern unannehmbar hohe Impedanzfehlanpassungen und Impedanzdiskontinuitäten
auftreten, welche starke Abweichungen der Hochfrequenzenergie zur Folge haben, die
nicht hingenommen werden können.
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Bei üblichen derartigen Durchgangsleistungsmessern ist das Frequenzband
nicht ausreichend breit, da die gleiche Leistung bei weit auseinanderliegenden Frequenzen
zu stark unterschiedlichen Meßergebnissen führt. Der Hauptgrund für diesen Fehler
ist darin zu sehen, daß der effektive Widerstand des Heizelements und damit seine
Wirksamkeit von der Frequenz des zugeführten Stromes abhängt, da bei Gleichstrom
der gesamte Leiterquerschnitt als Stromleiter wirkt, während bei zunehmender Frequenz
infolge des Skin-Effektes der wirksame Querschnitt immer kleiner wird.
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Es ist bereits ein Durchgangsleistungsmesser mit einem Thermo-Umformer
bekannt, der ein Heizelement in Form eines sehr dünnwandigen, rohrförmigen Leiters
aufweist, iiber den die zu messende Leistung geführt wird, und der den einen Leiter
eines Übertragungsleitungsstückes bildet. Bei diesem bekannten Durchgangsleistungsmesser
werden die Anschlußleitungen aus dem Leitungsstück durch den Außenleiter hindurch
nach außen geführt, der zu diesem Zweck mit Löchern versehen ist. Außerdem müssen
die Anschlußleitungen in diesem Fall genau radial in bezug auf das Leitungsstück
herausgeführt werden und eine geringstmögliche Dicke (theoretisch Null) haben, um
keine ernsthaften Feldverzerrungen hervorzurufen. In der Praxis ist es jedoch erforderlich,
sie dicker auszulegen, als es zur Erzielung einer annehmbar niedrigen Feldverzerrung
wünschenswert ist. Es ist äußerst schwierig, diese Anschlußleitungen genau radial
anzuordnen und sie in dieser Stellung zu halten. Jede Abweichung von der genauen
radialen Richtung hat eine ernsthafte Feldverzerrung zur Folge. Bei diesem bekannten
Durchgangsleistungsmesser werden folglich insbesondere bei hohen Frequenzen durch
die Anschlußleitungen Impedanzdiskontinuitäten auf Grund von Feldverzerrungen in
dem Leitungsstück hervorgerufen, welche nicht hingenommen werden können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen
Durchgangsleistungsmesser der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem diese
Nachteile vermieden werden, und der auch bei sehr hohen Frequenzen zufriedenstellend
und ohne Störungen arbeitet, und der außerdem einen verhältnismäßig einfachen Aufbau
aufweist, wodurch die
Herstellung und der Zusammenbau erheblich erleichtert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Außenleiter
des Obertragungsleitungszwischenstücks als Außenleiter einer Bandleitung ausgebildet
ist und daß die Stromleitungen des Thermofühlers durch den Trennspalt zwischen den
Bändern herausgeführt sind.
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Diese Ausbildung des Durchgangsleistungsmessers ermöglicht es in
vorteilhafter Weise, die Anschlußleitungen in einer für die Praxis annehmbaren Stärke
auszulegen, ohne daß unerwünschte Feldverzerrungen auftreten. Außerdem können sie
leicht in dem Trennspalt angeordnet und gehaltert werden. Geringe Abweichungen von
der theoretisch erforderlichen Stellung, wobei die Achsen in der Mittelebene liegen,
rufen keine ernsthaften Feldverzerrungen hervor. Es ist auch nicht nötig, den Außenleiter
mit Löchern zu versehen, wodurch die bereits erwähnten unerwünschten Nachteile eintreten
würden.
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Der Thermofühler kann ein Thermoelement oder ein Thermistor sein.
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Der dünnwandige rohrförmige Innenleiter kann die Form eines Belags
auf einem isolierenden Trägerkern haben. Dabei kann der isolierende Trägerkern ein
Isolierstab, ein Isolierrohr oder skelettförmig ausgebildet sein.
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Mit dem erfindungsgemäßen Durchgangsleistungsmesser können beispielsweise
zufriedenstellend Leistungen bis zu 1000 Watt bei Frequenzen zwischen Null (d. h.
Gleichstrom) und 1000 MHz gemessen werden.
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Der hier verwendete Ausdruck »rohrförmiger Innenleiter« ist in einem
weiten Sinn zu verstehen und schließt nicht nur ein einfaches vollständiges Rohr
mit gleichem Querschnitt an allen Punkten seiner Länge, sondern auch ein sich über
seine Länge ganz oder teilweise verjüngendes Rohr oder eine sogenannte »Skelett-Röhre«
ein, d. h. ein Rohr, das, ob es sich verjüngt oder nicht, über einen Teil seiner
Länge Längsschlitze aufweist.
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Unter der Bezeichnung »sehr dünnwandig« ist eine Dicke zu verstehen,
die einige Mikron nicht überschreitet. Für Durchgangsleistungsmesser, die bei Frequenzen
bis zu 1000 MHz eingesetzt werden sollen, beträgt die Wandstärke des sehr dünnwandigen
rohrförmigen Leiters im Normalfall einen Bruchteil eines Mikrons, beispielsweise
etwa t/10 Mikron.
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Durch die Verwendung des sehr dünnwandigen rohrförmigen Leiters als
Heizelement ist der wirksame Leistungsquerschnitt bei allen Frequenzen innerhalb
eines breiten Bereichs fast gleich, und die frequenzabhängige Heizungsänderung infolge
des Skin-Effekts tritt kaum in Erscheinung, weil der Leiter selbst die Form einer
Oberfläche hat. Der sehr dünnwandige rohrförmige Leiter kann aus jedem geeigneten
Material bestehen, beispielsweise Gold oder einer Widerstandslegierung oder Graphit.
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Der erfindungsgemäße Durchgangsleistungsmesser ist insbesondere anwendbar
zur Messung hochfrequenter Leistung bei Richtfunkstrecken, d. h. der Leistung, die
von einem Sender auf die zugeordnete Antenne übertragen wird.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform des
Durchgangsleistungsmessers gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 eine
Draufsicht der Fig. 1.
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Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform des Durchgangsleistungsmessers
weist eine Bandleitung 44, 45 auf, welche in diesem Fall sich vom Mittelabschnitt
nach außen verjüngt, um einen reflexionslosen Übergang zwecks Impedanzanpassung
beider Enden an eine nicht dargestellte koaxiale Leitung zu erreichen, in die die
Bandleitung eingefügt werden soll. Die Anschlußstücke 9 dienen zur Verbindung mit
der Koaxialleitung. Der sehr dünnwandige rohrförmige Innenleiter 2 ist in dem mittleren
Abschnitt der Bandleitung angeordnet. Der Heizer 2 kann beispielsweise aus einem
Goldbelag bestehen, der auf einem isolierenden Trägerkern 1 aufgebracht ist. Der
Belag kann beispielsweise eine Dicke von etwa 0, 1 haben. Der isolierende Kernträger
kann ein Isolierstab oder ein Isolierrohr beispielsweise aus Glas sein, oder er
kann skelettförmig ausgebildet sein.
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Bei der dargestellten Ausführungsform verbreitert sich der Kernträeer
vom Mittelabschnitt aus zu den Enden. Eine zweckmäßige Art zur Herstellung einer
Verbindung mit dem Goldbelag 2 besteht darin, diesen über die in F i g. 1 dargestellte
Länge hinausragen zu lassen und über dem verlängerten Ende einen dickeren Silberbelag
3, der durch Schraffur in einer anderen Richtung angedeutet ist, anzubringen, welcher
sich über die gesamte Länge des Trägers zu beiden Seiten des Goldbelagheizers 2
erstreckt.
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Der Trägerkern 1 mit seinen Belägen bildet den Innenleiter des Durchgangsleistungsmessers
und ist bei der dargestellten Ausführungsform durch Ringe 55 aus Glas oder einem
ähnlichen Material zwischen den bandförmigen Leitern 44, 45 gehaltert.
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Dem Heizelement 2 eng benachbart ist ein Thermofühler, wie z. B.
ein Thermoelement oder ein Thermistor angeordnet, der mit dem Goldbelag keinen Kontakt
herstellt, jedoch dicht gegen diesen gehalten wird mittels einer geeigneten »Perle«
8 aus einem Klebstoff oder z. B. Glas bzw. Epoxyharz. Der Thermofühler selbst ist
in den Fig. 1 und 2 nicht sichtbar, da er sich innerhalb der Perle 8 befindet.
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Die Leitungen 6 und 7 des Thermofühlers sind durch den Trennspalt
zwischen den Bändern 44 und 45 herausgeführt. Ihre Anordnung ist dabei so getroffen,
daß sie so genau wie möglich mit ihren Achsen in der Mittelebene der Bandleitung
liegen. Sie erzeugen daher nur eine minimale Störung des elektromagnetischen Feldes
der Leitung, die sich Null nähert.
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Wenn der Durchgangsleistungsmesser in einer koaxialen Übertragungsleitung
eingebaut ist, werden
nur minimale Impedanzdiskontinuitäten auch bei Frequenzen bis
zu 1000 MHz erzeugt. Der Anpassungs- oder Wellenwiderstand der Bandleitung wird
natürlich bestimmt gemäß bekannten Entwurfsprinzipien, so daß er dem einer üblichen
Hochfrequenz-Obertragungsleitung angepaßt ist. Zum Beispiel kann ein Wellenwiderstand
von 50 Ohm leicht erreicht werden durch Dimensionierung gemäß bekannter Prinzipien.
In diesem Fall kann das Bandleitungsstück ohne Schwierigkeit in die Übertragungsleitung
eingefügt werden, deren Leistung gemessen werden soll.
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Die dargestellte Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, daß
sie leicht mechanisch anbringbar ist und der Anschluß an den Thermoumformer leicht
herstellbar ist, da die Leitungen 6 und 7 in dem Trennspalt zwischen den Bandleitern
44 und 45 angeordnet sind. Die in F i g. 2 dargestellten Blöcke 10 sind Tiefpaßfilter
zur Beseitigung unerwünschter hochfrequenter Störungen.