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Verfahren zur Messung des Reflexionsfaktors von Ausgängen nachrichtentechnischer
Geräts.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Reflexionsfaktors
von Ausgängen nachrichtentechnischer Geräte, wobel deren abgegebene Ausgangsspannung
zur Messung benutzt und der Reflexionsfalctor Uber einen Richtkoppler zur Auftrennung
der Wege und zur Bildung der vektoriellen Summenspannung aus hin- und rücklaufender
Welle an einer Anzeigevorrichtung bewerter wird.
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Die Messung des Reflexionsfaktors von Ausgängen nachrichtentechnischer
Geräte, beispielsweise von Generatoren, Verstärkern oder Modulatoren, bereitet deshalb
Schwierigkeiten, weil im Betoriebszustand, der für diese Messung ausschliesslich
interessant ist, an dem Messobjekt die Betriebsspannung herrseht. Die Anwendung
eines Buückenverfahrens zur Messung des Innenwiderstandes erforderte eine gesonderte
Spannungsquelle, was zur Folge hätte, dass sioh die beiden Spannungen, die Ausgangsspannung
des Messobjekten und die Spannung der zweiten Spannungsquelle, gegenseitig beeinflussen
würden. Ein breitbandiger Indikator, z.B. ein breitbandiger Messempfänger, könnte
die beiden Spannungen nieht trennen. Ein selektiver Indikatior gestattete nicht,
die Messung auf der Betriebsfrequenz des Messobjektes durchzuführen, sondern die
Messfrequenz der zweiten Spannungsquelle müsste so weit von der Betriebsfrequenz
des Messohjektes
ab liegen, wie es die Selektion des Messindikators
zulässt, um eine gegenseitige Beeinflussung zu verhindern.
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Es ist nun ein Messverfahren in der deutschen Patentschrift Nr. 959.391
und dem Zusatz zu dieser Patentschrift Nr. 936.357 beschrieben, weiches die Messung
mit der am Ausgang des Messobjektes stehenden Spannung durchführt. kieses Messverfahren
beruht darauf a dass das der Ansohlussstelle an den Generator abgewandte Ende der
Hochfrequenzleitung reflektierend und in der elektrischen Länge veränderbar abgeschlossen
ist und dass die Anzeigevorrichtung Uber einen Richtungskoppler derart an die Hochfrequenzleitung
angeschlossen ist, dass zur Anzeigevorrichtung nur Anteile von Wellen gelangen,
die vom generatorseitigen Ende der Hochfrequenzleitung aus zu dem reflektierend
abgeschlossenen Ende hin fortschreiten.
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Dieses Verfahren bleibt aber auf eine diskrete Frequenz beschränkt,
Nun besteht die Aufgabe,- den Innenwiderstand;Uber ein breiteres Frequenzband zu
messen, schon allein deshalb, weil die Messobjekte nicht nur auf einer diskreten
Frequenz betrieben werden, sondern einen mehr oder weniger breiten Übertragungsbereich
aufweisen. Erfindungsgemäss wird deshalb vorgeschlagen, dass die Ausgangsspannung
des Gerätes innerhalb des Übertragunsbereiches gewobbelt ist und die Wobbelspnnung
gleichzeitig zur Ablenkung in der Anzeigevorrichtung herangezogen wird und dass
an den Uauptzweig des Richtlcopplers ein Kable angeschlossen ist, dessen Länge 110
» # ist und das am
Ende einen Kurzschluss oder Leerlauf aufweist.
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Anhand der Zeichnung wird die' Erfindung näher beschrieben.
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In der Fig. 1 ist ein Schaltungsschema aufgezeichnet. das das Messverfahren
nach,,, der oben aufgefilhrten deutschen Patentschrift darstellt. Die Fig. 2 zeigt
das Messverfahren zur Messung des Reflexionsfaktors nach der Erfindung und in Fig.
3 ist ein Diagramm aufgezeigt, wie es sioh bei der Messung mit gewobbelter Frequenz
auf dem Bildschirm eines Oszillosraphen abbildet. Die Fig. 4 zeigt die Auswertung
dieses Diagramms nach Fig. 3.
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Einem Generator GX nach der Fig. 1, der beispielsweise auch durch
einen Verstärker oder Modulator ersetzt werden kann, hat an seinem Ausgang einen
wirksamen Innenwiderstand Rl = Z + der parallel geschaltet ist. An diesem Ausgang
ist ein'Richtkoppler RK1 mit seinem Längszweig angeschlossen, das andere Ende des
Längszweiges ist an eine veränderliche Kurzschlussleitungslänge lt weitergefÜhrt.
Der Koppelzweig RD des Richtkopplers liegt mit seinem einen Ende tiber einen Verstärker
V1 an einer Anzeigevorrichtung A und ist am anderen Ende reflexionsfrei abgeschlossen.
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Das Messverfahren arbeitet folgendermassen: Es wird angenommen, der
Innenwiderstand R1 des Generators al sei gleich dem Wellenwiderstand Z. Bei Inbetriebnahme
des
Generators G1 breitet sich eine Welle in Richtung zum reflektierenden
Kurzschluss der variablen Leitung l1 über den Leitungszweig des Richtkopplers RK1
aus. Ein Teil der Leistung wird über den Koppelzweig RT des Richtkopplers RK1 und
den Verstärker va mit Gleichrichter zur Anzeigevorrichtung A ausgekoppelt. Die am
Ende der Leitung l1 total reflektierte Welle läuft zurück in den Generator und wird
an dem Innenwiderstand Rt = Z vernichtet und es treten keine weiteren Wellen in
dem Leitungszug auf, Ist der Innenwiderstand des Generators R1 = Z ~ #Z, so wird
an diesem fehlangepassten Innenwiderstand ein Teil der rUokfliessenden Leistung
reflektiert und läuft erneut in die Leitung hinein. Ein Teil dieser rücklaufenden
Leistung wird wiederum über den Koppelzweig RD ausgekoppelt und über den Verstärker
V1 mit Gleichrichter dem Anzeigegerät A zugeführt, das somit einen Teil hinlaufender
und einen Teil reflektierter Welle erhält. Es lässt sich mathematisch zeigen, dass
die bei einer derartigen Fehlanpassung auftretenden Mehrfachreflexion in der Anzeigevorrichtung
A im wesentlichen zwei resultierende Wellenkomponenten zur Folge hat, von denen
die eine sozusagen ein Mass für den am Generator reflektierten Wellenanteil bildet.
Diese beiden resultierenden Wellenanteile (hinlaufende und rücklaufende Welle) bilden
am Anzeigegerät A die vektorielle Summenspannung, die in ihrem Betrag durch änderungen
der elektrischen WeglSnge im reflektierenden Abschluss 11 variiert
werden
kann. Man erhält durch die Variation von 11/# durch änderung der Länge der kurz
geschlossenen Leitung lt an der Anzeigevorrichtung A ein Spannungsmaximum und bei
Veränderung der Lange der kurzgeschlossenen Leitung um die Länge #1 = #/2 ein Spannungsminimum.
Aus diesen Werten kann man sofort die Fehlanpassung in bekannter Weise durch Bildung
des Verhältnisses U = min/ U max errechnen.
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Das beschriebene Verfahren setzt voraus, dass die Phase der vom Leitungsende
zurückgeworfenen Welle mit Hilfe der Leitungslänge 11 geändert wird. Massgebend
für diese Phasenlage ist das Verhältnis li/h.
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Bei Messobjekten mit veränderbarer Frequenz (z.B. Frequenzmodulatoren
und denen nachgeschaltete Verstärker) bei denen die Anpassung über einen breiteren
Frequenzbereich #f gemessen, insbesondere gewobbelt werden soll, ergibt sich die
erforderliche Phasenänderung bei konstant gehaltener Leitungslänge 110 durch Xnderung
der Frequenz, bzw. der Wellenlänge #. Die Anzahl der dabei über den Frequenzbereioh
hf an der Anzeigevorrichtung auftretenden Spannungsmaxima und -minima hängt von
der Leitung länge 110 ab. Zur Erzielung eines ausreichenden Auf lösungsvermögens
muss 110 » G/#f sein.
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Man darf jedoch nicht ausser acht lassen, dass die Dämpfung des Kabels
mit der Länge zunimmt. Bei der Eichung der Messanordnung muss dieser Fehler einbezogen
werden. Das Anzeige gerät Alo nach der Fig. 2 ist bei dem Verfahren nach der
Erfindung
ein Oszillograph, dessen vertikale Amplitude den Messwert abbildet und dessen horizontale
Ablenkung synchron mit der Wobbelfrequenz erfolgt.
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Bildet man die Uber den Koppelzweig RD des Richtkopplers RK 10 ausgekoppelte,
im Verstärker VlO verstärkte und gleichgerichtete Spannung in der oben beschriebenen
Weise auf einem Oszillographen A t ab, so entsteht ein sinusförmiger Kurvenzug,
wie er in der Fig. 3 dargestellt ist. Die vertikale Auslenkung der Sinusamplituden
entspricht dem Reflexionsfaktor der augenblicklichen Frequenz, beispielsweise f1,
f2 oder f). Die Auswertung der Messung erfolgt dann wie in der Fig. 4 graphisch
abgebildet ist.
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Man hat somit nicht nur die Möglichkeit, den Reflexionsfaktor unmittelbar
sichtbar zu machen, sondern es bietet sich direkt an, den Abgleich auf Reflexionsminimum
eines Generators, Verstärkeres oder Modulators während des Betriebes durchzuführen,
wenn man geeignete Abgleiohparameter dem Prüfling zuordnet.