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Meßblock für Q-Meter Die Erfindung bezieht sich auf ein Q-Meter,
das zur Messung der Schwingkreisgüte Q in der Nachrichtentechnik vorgesehen ist,
insbesondere auf einen Meßblock für Q-Meter.
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Es sind Meßblöcke für Q-Meter allgemein bekannt, die einen veränderlichen
Kondensator, Klemmen zum Anschluß eines Meßobjektes und einen Kopplungstransformator
zur Einspeisung von Spannung in den Schwingkreis enthalten. Der unbewegliche Teil
des veränderlichen Kondensators ist elektrisch mit der in Form einer räumlichen,
einen ferromagnetischen Ringkern mit der Primärwicklung umfassenden und einen durch
eine Öffnung im Kern hindurchgehenden Zentral teil aufweisenden Windung ausgeführten
Sekundärwicklung des Kopplungstransformators
verbunden. Eine der
Klemmen zum Anschluß des Meßobjektes ist mit dem Zentral teil der räumlichen Windungsvereinigt
und die andere mittels eines Stromabnehmers mit dem beweglichen Teil des veränderlichen
Kondensators gekoppelt.
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Im beschriebenen Meßblock kommt die elektrische Verbindung des unbeweglichen
Teils des veränderlichen Kondensators mit der Sekundärwicklung des Kopplungstransformators
mittels Koppelelementen (Dräte, Schienen od. dgl.) zustande, durch deren Induktivitäten
und Wirkwiderstände als remanente Parameter des Meßblockes beträchtliche Meßfehler
bei einer Messung eingehen. Diese Meßfehler nehmen zu mit der Steigerung der Frequenz,
bei der gemessen wird, was den Frequenzbereich der bestehenden Q-Meter nach oben
begrenzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung des genannten
Nachteils einen Meßblock für Q-Meter mit einem zu den Hochfrequenzen hin erweiterten
Arbeitsfrequenzbereich zu schaffen, indem eine maximale Verringerung remanenter
Parameter erfolgt, so daß eine hohe Meßgenauigkeit gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Q-Meter mit einem veränderlichen Kondensator,
dessen unbeweglicher Teil elektrisch mit der in Form einer räumlichen, einen Ringkern
mit der Primärwicklung umfassenden und einen durch eine Öffnung im Kern hindurchgehenden
Teil aufweisenden Windung ausgeführten Sekundärwicklung eines Kopplungstransformators
verbunden ist, und mit Klemmen zum Anschluß eines Meßobjektes, deren eine mit dem
Zentral teil der räumlichen Windung vereinigt
und deren andere
mittels eines Stromabnehmers mit dem beweglichen Teil des veränderlichen Kondensators
gekoppelt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrische Verbindung des
unbeweglichen Teils des veränderlichen Kondensators mit der Sekundärwicklung des
Kopplungstransformators durch unmittelbaren Kontakt der räumlichen Windung mit dem
unbeweglichen Teil des veränderlichen Kondensators zustandekommt.
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Dabei ist es zweckmäßig, daß der unmittelbare Kontakt der räumlichen
Windung mit dem unbeweglichen Teil des veränderlichen Kondensators hergestellt ist,
indem im unbeweglichen Teil des Kondensators ein ringförmiger Innenraum in Form
eines Ringkernes zur Aufnahme des Ringkernes mit der Primärwicklung ausgeführt ist.
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Hierbei entfallen jegliche Koppelelemente (Drähte, Schienen od. dgl.)
zwischen der Sekundärwicklung des Kopplungstransformators und dem unbeweglichen
Teil des veränderlichen Kondensators. Das Ende der Sekundärwicklung des Kopplungstransformators
ist zugleich der Anfang des unbeweglichen Teils des veränderlichen Kondensators,
was die remanenten Induktivitäten und die Wirkwiderstände des Meßblocks auf ein
Mindestmaß herabsetzt und gestattet, den Arbeitsfrequenzbereich des Meßblocks zu
den Hochfrequenzen hin zu erweitern.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßblocks
für Q-Meter; und
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild des Meßblocks für Q-Meter.
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Als Grundlage der gesamten Konstruktion des Meßblocks des Q-Meters
dient ein Metallgehäuse 1 (Fig. 1), mit dem unbewegliche Kondensatorplatten 2 eine
Einheit sowohl mechanisch als auch elektrisch bilden. Das Gehäuse 1 mit den unbeweglichen
Platten 2 bildet den unbeweglichen Teil eines veränderlichen Kondensators. Der bewegliche
Teil des veränderlichen Kondensators stellt bewegliche, an einer Metallbuchse 4
fest angeordnete Platten 3 dar, wobei die Buchse ihrerseits auf einer aus einem
Isolierstoff hergestellten Drehachse 5 fest angeordnet ist. Die Drehachse 5 ist
gelagert (in Fig. 1 nicht gezeigt).
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Die Stromspeisung der beweglichen Platten 3 des veränderlichen Kondensators
erfolgt über einen an einer Metallstütze 7 befestigten Kammstromabnehmer 6. An derselben
Stütze 7 liegt auch eine Hochspannungsklemme 8 des Q-Meters.
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Die Stütze 7 wird am Gehäuse 1 des veränderlichen Kondensators mit
Hilfe von aus einem Isolierstoff, beispielsweise Keramik, hergestellten Zapfen 9
befestigt.
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Die Primärwicklung 10 eines Kopplungstransformators ist auf einen
ferromagnetischen Ringkern 11 gewickelt. Die Sekundärwicklung 12 des Transformators
stellt eine räumliche Windung dar, die durch die Innenfläche eines Hohlraumes 13
gebildet wird, der durch eine ringförmige Aussparung im Gehäuse 1 und einen eine
Zentralöffnung mit einem den Innendurchmesser des ringförmigen Hohlraumes 13 um
einiges übertreffenden Durchmesser aufweisenden Deckel 14 geschaffen wird.
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Der Zentral teil der räumlichen Windung geht in eine Niederspannungsklemme
16 des Q-Meters unmittelbar über.
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Die Klemmen 8 und 16 sind zum Anschluß des Meßobjektes an das Q-Meter
vorgesehen. Das Gehäuse 1 des veränderlichen Kondensators weist Nullpotential gegen
Erde auf.
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Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des Meßblocks für Q-Meter. Der
Meßblock setzt sich aus dem Kopplungstransformator mit den Wicklungen 10 und 12
zusammen, der zur Einspeisung von Spannung durch einen Generator (in Fig. 2 nicht
gezeigt) in einen durch den veränderlichen Kondensator C und ein an die Klemmen
8 und 16 angeschlossenes Meßobjekt, beispielsweise eine Induktivitätsspule Lx, gebildeten
Schwingkreis vorgesehen ist.
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Der Gütefaktor wird mit Hilfe des beschriebenen Meßblocks auf folgende
Weise gemessen Der Primärwicklung 10 des Kopplungstransformators wird vom Generator
eine mit Hilfe eines der Primärwicklung 10 des Transformators parallel geschalteten
Voltmeters (in Fig. 2 nicht gezeigt) gemessene Spannung zugeführt. Durch Einstellung
der Kapazität des Kondensators C wird der durch diesen und das Meßobjekt L gebildete
Schwingkreis auf Rex sonanz abgestimmt. Der Resonanzpunkt wird mittels eines Voltmeters
(in Fig. 2 nicht gezeigt) mit einem hohen Eingangswiderstand ermittelt, das dem
veränderlichen Kondensator C parallelgeschaltet wird. Die zu messende Güte wird
als Verhältnis der Spannung am Kondensator C im Resonahzpunkt zur Spannung an der
Primärwicklung 10, multipliziert mit dem
Übersetzungsverhältnis
des Kopplungstransformators, bestimmt.
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Die große Fläche zum Verteilen des Stromes zwischen den unbeweglichen
Platten 2 des veränderlichen Kondensators und dem Anschluß der räumlichen Windung,
und zwar dem Gebiet der Zentralöffnung des Deckels 14, gewährleistet eine kleine
Induktivität und einen kleinen Wirkwiderstand zwischen diesen Schaltelementen und
als Folge davon auch geringe remanente Parameter des Meßblocks des Q-Meters.
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Dies gestattet es, den Arbeitsfrequenzberelch des Q-Meters auf bis
zu 50 MHz zu erweitern und eine sehr hohe Meßgenauigkeit für die Güte zu erlangen.
Bei Frequenzen bis zu 10 MHz beträgt der Meßfehler nicht mehr als + 1 , bei Frequenzen
bis zu 50 MHz nicht über 3 bis 5 %.