DE2910366A1

DE2910366A1 - Hochfrequenzimpedanzmessung

Info

Publication number: DE2910366A1
Application number: DE19792910366
Authority: DE
Inventors: Peter Alan Lewis; Michael James Underhill
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: EMI Group Electronics Ltd
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2420768A1; DE2910366C2; IT1111942B; US4283794A; IT7921088A0; CA1126340A; FR2420768B1; JPS54130814A; GB1565166A

Description

8.2.79 * / PHB.32.6

"Ho chfrequenz impedanzme s sung"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ableiten von Hochfrequenzimpedanzinformation von einem Netzwerk, dadurch, dass Hochfrequenzenergie dem Netzwerk zugeführt wird, Hochfrequenzsignale dem Netzwerk entnommen werden und die Impedanzinformation mittels eines Detektors abgeleitet wird", dem die entnommenen Signale zugeführt werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung können

'" z.B. zur Anpassung eines Funksenders oder -empfängers an eine Antenne verwendet werden.

Eine derartige Anoi-dnung ist z.B. in der

britischen Patentschrift 1.330.016 beschrieben, die sich auf eine Impedanztransformationsvorrichtung zur Anpassung einer Belastung an eine Energiequelle und insbesondere zur Anpassung einer Antenne an einen Funksender bezieht. In dieser Patentschrift wird eine Anordnung beschrieben, die einen Detektor* enthält, der, wenn Energie von dem Sender der Antenne zugeführt wird, die Grosse und den Phasenwinkel der Antennenimpedanz detektiert, die von einer zwischen dem Sender und der Antenne angeordneten Abstimmeinheit transformiert ist". Die mittels des Detektors abgeleiteten Daten werden einem Servoverstärker zugeführt, der Motoren steuert, die mechanisch mit einer

903840/0616

7.2.79 £ PHB..32.6-15-

veränderlichen Induktivität und einem veränderlichen Kondensator in der Äbstimmeinheit gekuppelt sind.

Automatische Anpassung einer Antenne an den Ausgang eines Senders ist ebenfalls z.B. aus der britischen Patentschrift 881.018 und der britischen Patentschrift 1.^12.314 bekannt. Eine Technik zur Einstellung von Einzelteilen einer Antennenanpassungseinheit ist von M.J, Underhill und P.A. Lewis in "Automatic tuning of antennae", SERT Journal, September 197^, S. I83 beschrieben.

In bekannten Anordnungen, z.B. den oben

angegebenen Anordnungen, ist es notwendig, der Belastung eine genügend grosse Menge Energie zuzuführen, damit der (die) Detektor(en) befriedigend wirken kann (können).

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zum Ableiten von Ilochfrequenzimpedanzinformation zu schaffen, das die Anwendung von weniger Hochfrequenzenergie erfordert als bei bereits bekannten Verfahren erforderlich ist.

Nach der Erfindung ist ein Verfahren der

eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass die. Information mittels eines Signaldetektors in Form eines Funkempfängers und mittels einer Quelle von Hochfrequenzsignalen abgeleitet wird, dass ein Satz von min-

destens zwei Wandlern vorgesehen ist, der aus einem Stromwandler zum Einführen eines Hochfrequenzstroms in das Netzwerk und einem Spannungswandler besteht, der dem Netzwerk eine Hochfrequenzspannung aufprägt, und dass Signale von der Hochfrequenzquelle dem Satz von ¥andlern zugeführt

werden, um den genannten Strom und die genannte Spannung in das Netzwerk einzukoppeln, während das resultierende Signal (die resultierenden Signale) mit dem Funkempfänger dadurch detektiert wird (werden), dass der Empfänger mit

einem Ausgang des Netzwerks gekoppelt wird, wobei die 35

Impedanzinformation von dem (den) detektierten Signal(en) abgeleitet wird.

Unter dem Ausdruck "Funkempfänger" ist

909840/0616

8.2.79 2Γ PHB.32.615

hier eine Vorrichtung zu verstehen, die mit einer Antenne oder einer anderen Quelle von HochfrequenzSignalen gekoppelt werden kann, um in irgendeiner gewünschten Form den erforderlichen Inforraationsinhalt der Signale zur Verfü-

^ gung zu stellen; ein derartiger Informationsinhalt kann z.B. durch die Grosse der Signale gegeben sein.

Wie sich deutlich erkennen lässt, weist,

wenn die Erfindung bei dem Vorgang zur Anpassung der Impedanz einer Antenne an einen Funkempfänger oder an eine

^ Kombination eines Funksenders und eines -empfängers angewandt wird, dieses Verfahren im Vergleich zu bereits bekannten Verfahren den Vorteil auf, dass während der Impedanzmessung und während des Impedanzanpassungsvorgangs der Funkempfänger nach wie vor in der normalen Funkempfangslage angeordnet ist und somit nach wie vor Funkübertragungen empfangen kann.

Wenn sinusförmige Amplitudenmodulation bei einem oder beiden Wandlern angewandt wird, enthält das von dem Empfänger demodulierte Signal eine Komponente

bei der Grundmodulationsfrequenz und diese Grundkomponente wird gleich Null, wenn der Impedanzvektor des zu prüfenden Netzwerks auf einem definierten Kreis in einem Diagram liegt, das die komplexe Impedanzebene darstellt.

So kann ein Verfahren nach der Erfindung

weiter dadurch gekennzeichnet sein, dass ein Signal, das von der Hochfrequenzquelle mindestens einem der Wandler zugeführt wird, in der Amplitude moduliert wird, und dass das amplitudenmodulierte Signal am Empfänger demoduliert wird, wobei, wenn sich ein Vektor, der die von dem

Netzwerk dem Satz von Wandlern erteilte Impedanz darstellt, einem Nullpunktort in einem Diagramm in einer komplexen Impedanzebene nähert, sich die Grundkomponente der Modulationsfrequenz in dem demodulierten Signal dem Wert Null nähert.

Wenn es erwünscht ist, festzustellen, ob

der Phasenwinkel einer Impedanz positiv oder negativ ist, kann nach der Erfindung eine derartige Phasenanalyse mit-

09840/0618

8.2.79 K PHB.32.615

tels eines Phasenmodulationsverfahrens stattfinden. Vorteilhafterweise besteht ein derartiges Phasenmodulationsverfahren darin, dass den beiden Wandlern respektive HochfrequenzsignaIe zugeführt werden, deren Träger gleichphasig sind und von denen eines in der Phase moduliert ist, und dass weiter in dem Empfänger ein Amplitudendemodulator angeordnet ist, wodurch das Vorzeichen der Grundkomponente des demodulierten Signals das Vorzeichen der Phase der von dem Netzwerk dem Satz von Wandlern erteilten Impedanz angibt.

Auch schafft die Erfindung ein Phasenverschiebungsverfahren, das darin besteht, dass den beiden Wandlern respektive Hochfrequenzsignale zugeführt werden, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufwei-

sen und von denen eines in der Amplitude moduliert wird, und sein Träger unterdrückt wird, während weiter Mittel zum Demodulieren des empfangenen Signals vorgesehen sind, wodurch das Vorzeichen der Grundkomponente des demodulierten Signals das Vorzeichen der Phase der von dem Netzwerk

dem Satz von Wandlern erteilten Impedanz angibt.

Die Grundmodulationskomponente kann am

Funkempfänger mittels eines Synchrondemodulators, der bei der Modulationsfrequenz arbeitet, entnommen werden.

Das Verfahren kann derart erweitert werden, 25

dass Impedanzinformation an jeder einer Anzahl von Stellen im Netzwerk abgeleitet wird, dadurch, dass eine Anzahl von Sätzen von Wandlern verwendet wird.

Weiter hat die Erfindung zur Aufgabe, eine

Vorrichtung zur Durchführung von Verfahren zum Ableiten 30

von Impedanzinformation der obenbeschriebenen Art zu schaffen, und zu diesem Zweck sind nach der Erfindung vorgesehen: ein TJebertragungsweg, der mit einem Ende an das genannte Netzwerk anschliessbar ist; ein in dem Weg angeordneter

Stromwandler zum Einführen eines Hochfrequenzstroms in das 35

Netzwerk; ein in dem Weg angeordneter Spannungswandler, mit dessen Hilfe dem Netzwerk eine Hochfrequenzspannung aufgeprägt wird, und Mittel am anderen Ende des Weges zum

909840/061S

8.2.79 ^ PHB.32.615

Anschliessen eines Funkempfängers an den Weg, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das einen Impedanzparameter des Netzwerks angibt.

Vorteilhafterweise enthält der Uebertragungsweg einen veränderlichen Reaktor.

Die Vorrichtung kann Mittel, wie einen

Servomechanismus, enthalten, mit deren Hilfe automatisch ein derartiger Reaktanz durch das Ausgangssignal des Funkempfängers geändert wird.

Das mindestens einem der Wandler zugeführte Signal kann in der Amplitude moduliert sein, in welchem Falle der Funkempfänger einen Synchrondemodulator enthalten kann, der bei der Modulationsfrequenz arbeiten kann.

Einige Ausführungsformen der Erfindung

'

sind.in der "Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine, bekannte Anordnung,

Fig. 2 eine Signalkopplungsanordnung,

Fig. 3 eine einfache Ausführungsform,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform,

Figuren 5 bis 9. Impedanabenediagramme, Figuren 10 und 11 weitere Ausführungsformen,

Fig. 12 einen abgeglichenen Modulator, und

Figuren 13 bis 16 noch andere Ausführungsformen.

Fig. 1 zeigt in einfacher Form den allen bekannten Anordnungen gemeinsamen Vorgang. Ein Netzwerk N, das veränderliche Impedanzanpassungsreaktanzen enthalten

·

kann, wird mit Energie aus einem Hochfrequenzsignalgenera-

tor SG gespeist, wobei eine Messvorrichtung T zwischen dem Netzwerk und dem Signalgenerator angeordnet und ein Hochfrequenzdetektor, wie z.B. ein Funkempfänger Rx, vorgesehen ist, der z.B. über einen Schalter S abwechselnd mit 35

einer oder der anderen der Messvorrichtungen verbunden werden kann, um die von diesen Vorrichtungen abgeleiteten Signale miteinander zu vergleichen. Wenn der Schalter S

909840/0616

8.2.79 0' PHB.32.615

2910368

ein elektronischer Schalter ist und bei eiser- niedrigen Frequenz betrieben wird, weist das detektierte Äusgangssignal des Empfängers Rx auch eine niedrige Frequenz auf. Die Messvorrichtung T ist in Fig. 2 dargestellt und enthält einen Leiter E, der sich zwischen der Eixigangsklemine T und der Ausgangsklemme 2 erstreckt» Bde Leitung geht durch einen Ferritkern FC, auf den eine Tor-oidwicklnng ■¥ aufgewickelt ist. Zwischen der Leitung und einer gemeinsamen Klemme 3» die in der· Praxis fast imniei* geerdet ist* liegt ein Spannungsteiler» der durch Widerstände Rl und R2 gebildet wird. Zwischen Klemmen V. und V und der gemeinsamen Klemme 3 treten somit, wenn ein Strom über die Leitung B fliesst, zwei Spannungen auf» von denen eine in der Wicklung ¥ von dem durch ¥ und die Leitung E ₄ gebildeten Stromumsetzer induziert und die andere von dem durch RI und R2 gebildeten Spannungsteiler abgeleitet wird. .

Fig. 3 zeigt eine ebenfalls einfache Anordnung, die dazu dient» das Prinzip der vorliegenden 20

Erfindung zu illustrieren, und es lässt sich erkennen, dass der Detektor Rx und der Signalgenerator SG untereinander verwechselt sind, so dass der Detektor unmittelbar mit dem Netzwerk verbunden ist, während die zugeführte Hochfrequenzenergie über die Vorrichtung T in das Netzwerk eingekoppelt wird.

So ist die Wirkung einer Anordnung nach

der Erfindung in bezug auf die aller bisher vorgeschlagener Anordnungen umgekehrt, wobei die Vorrichtung T, obgleich sie genau die gleiche Konfiguration wie oben beschrie-30

ben aufweist, nicht mehr als Messvorrichtung, sondern als eine Signalkopplungsvorrichtung wirkt, die einen Stromwandler R1 ,R2 (Fig. 2) und einen Spannungswandler ¥, R3 enthält. Diese Umkehr ist möglich, weil die vollständige Anordnung des Belastungsnetzwerks mit etwaigen veränderlichen ■ Reaktanzen, Wandlern und einer von dein Signalgenera tor oder gegebenenfalls von dem Detektor angebotenen Impedanz als ein passives Dualnetzwerk betrachtet werden kann.

909340/0618

8.2.79 y PHB.32.6t5

Bel Mes stangen mit Hilfe des Verfahrens

nacii der Erfindung braucht kein grüsseres Signal in das Netzwerk injiziert zu werden als for eine befriedigende Anzeige durch den Detektor oder* ein anderes verwendetes Anzeigeinstrument notwendig ist- Ba der¹ Betektor ein FunkempfSnger ist, der ein besonders empfindlicfa.es Instrument ist, liegt es auf der Hand, dass das zaageführte injizierte Signal tatsächlich sehr klein sein, kann, wobei der wirkliche Pegel dieses injizierten Signals in der Grössenordnung von z.B. 1 n¥ oder niedriger liegt.

Es ist einleuchtend» dass, weil das Aus—

gangssignal des Funkempfängers dieselbe Information wie das bei Anwendung bekannter Verfahren vorhandene Signal enthält, diese Information auf bekannte Weise dazu benutzt werden kann, Servo—.oder andere Mechanismen zur Einstellung veränderlicher Reaktanzen im Metzwerk zu steuern, derart, dass eine erforderliche Belastungsimpedanz erhalten wird. Derartige Anordnungen siudl in. der vorgenannten Patentschrift beschrieben.

Fig. h zeigt eine Amsfohrtingsforni, in der der Schalter S durch zwei Amplitudenmaetalstorea AM ersetzt wird, die aus einem Moduiatioassigna!generator. MG und aus dem Hochfrequenzsigna!generator SGr gespeist werden. Die Widerstände Rl und R2 bilden, einen Spannangs-

wandler TC, während ein Stromwandler TW wieder durch die Teile V und R3 gebildet wird. Es lässt sich erkennen, dass. wenn das Modulationssignal von MG eine geeignete Recht— eckwelle ist, diese Anordnung einfach eine automatisch wirkende Version der Anordnung nach. Fig. 3 ist. Der harmo—

nische Inhalt von Rechteckwellenmodulation kann leider in einem praktischen System Probleme ergeben, die auf die besondere Phasenempfindlicfafceit einiger Empfänger zurückzuführen sind. Bei sinusförmiger Modulation werden diese

Probleme vermieden.
35

Es lässt sich nachweisen, dass, wenn

sowohl die Spannungs- als auch die Stromsignale einer sinusförmigen Amplitudenmodulation der Frequenz f unter-

909840/0616

8.2.79 ψ' PHB.32.615

worfen werden, wie In Fig. h dargestellt ist, im allgemeinen das von dem Empfänger demodulierte Signal eine Komponente bei der Grundmodulationsfrequenz f enthält, und diese Grundkomponente nähert sich Null, wenn sich ein Vektor, der die zu prüfende Impedanz Z darstellt, einem

et

kreisförmigen Nullpunktort in einem eine komplexe Impedanzebene darstellenden Diagramm nähert: Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist der Kreis immer auf der Widerstandsachse R zentriert und schneidet diese Achse an den Punkten R = PR und R = KPR = QR ,

O OO

wobei, wenn angenommen wird, dass A und A . die respek-

C ir C JL

tiven Trägerpegel der dem Spannungs- und dem Stromwandler zugeführten Signale, A und A . die respektiven Seiten-

SV S1

Ig bandpegel und k und k. die respektiven Modulationsfaktoren darstellen, geschrieben werden kann:

A /A , = P; k /k. = K CTT ei -ν χ

A /A . = Q = KP.
sr si.

2Q In der Praxis kann die Grundkomponente am

Niederfrequenzausgang des Empfängers durch Synchrondetektion bei der Modulationsfrequenz entnommen werden. Die Polarität des detektierten Signals gibt an, auf welcher Seite des gewählten Ortes die zu prüfende Impedanz Z

el liegt, die den Wandler von dem Netzwerk N erteilt wird (siehe Fig. h).

Durch passende Wahl der Werte für das

Trägerverhältnis P und das Seitenbandverhältnis Q können mehrere zweckmässige Impedanzorte definiert werden.

In einfachen Amplitudenmodulationsschemata wird Q durch Aenderung des Modulationsindexverhältnisses K eingestellt und ist direkt von dem Wert von P abhängig. . Bei einigen Ausführungsformen, z.B.. in einer abgeglichenen Modulatoranordnung, kann Q jedoch direkt eingestellt werden und kann von P unabhängig sein. Einige Verfahren zum Erhalten geeigneter Orte werden nun kurz betrachtet.

Wenn Q = 0 ist, d.h., dass die Trägerenergie, die dem Spannungswandler zugeführt wird, uhmodu-

909840/0616

8.2.79 / PHB.32.615

liert ist, ist der Nullpunktort ein Kreis, der die Widerstandsachse bei PR und im Ursprung schneidet. Ein derartiger Kreis definiert wie Fig. 6 zeigt einen Ort konstanter Leitfähigkeit G = 1/PR . Auch kann wenn Q unabhängig eingestellt werden kann, P auf Null gesetzt werden, wobei nur Seitenbänder vorhanden sind, aber wobei kein Träger dem Spannungswandler zugeführt wird. Der resultierende Kreis definiert einen Ort konstanter Leitfähigkeit 1/QR : Es sei bemerkt, dass in diesem Falle, Obgleich P Null ist, Q nicht gleich Null ist.

Wenn Q = -P ist, z.B. dadurch, dass

K = —1 gemacht wird, d.h., dass die Modulationen gleiche Amplituden, aber entgegengesetzte Phasen aufweisen, ist der Nullpunktort ein Kreis, der die Widerstandsachse bei

PR und -PR schneidet. Ein derartiger Kreis ist auf dem ο ο ^& .

Ursprung zentriert und definiert einen Ort konstanten Moduls P.R = ! Z\ (Fig. 7). Statt die Modulationen gegenphasig einzustellen, können die Träger gegenphasig eingestellt werden: Das System wird sich auf ähnliche Weise verhalten.

Wenn keine Modulation des Signals des Stromwandlers stattfindet, ist der Nullpunktort ein "Kreis" der die Widerstandsach.se bei PR und bei "Unendlich"

schneidet, so dass der Kreis zu einer Linie parallel zu

der Reaktanzachse reduziert wird. Eine derartige Linie definiert einen Ort konstanten Widerstandes R = PR

(Fig. 8). Auch kann, wenn Q unabhängig eingestellt wird, P gleich. Unendlich gesetzt werden, d.h., dass das dem

Stromwandler zugeführte Signal Seitenbänder, aber keinen

Träger enthält, Die resultierende Linie definiert einen Ort konstanten Widerstandes QR j es sei bemerkt, dass, obgleich P unendlich und K unendlich klein ist, Q endlich ist.

Wenn Q = 1/P ist, ist der Nullpunktort 35

ein Kreis, der die Widerstandsachse bei PR und R /P

ο ο

schneidet. Ein derartiger Kreis definiert einen Ort konstanten Stehwellenverhältnisses SWR = P : 1, wie in Fig. 9 dargestellt ist.

909840/0616

ORIGINAL INSPECTED

8.2.79 rf . PHB.32.615

Es kann erwünscht sein, festzustellen,

ob der Phasenwinkel einer Impedanz positiv oder negativ ist. Zwei Ausführungsformen nach der Erfindung, die eine derartige Phasenanalyse ermöglichen und die einfach als ein Phasenmodulationsverfahren und ein Phasenverschiebungsverfahren bezeichnet werden, werden nachstehend beschrieben.

Das Phasenmodulationsverfahren erfordert,

dass eines der injizierten Signale in der Phase moduliert wird; das andere ist unmoduliert, wie in Fig. 10 dargestellt ist, wobei vom Generator SG gelieferte Trägerehergie von einem Phasenmodulator PM moduliert wird, bevor sie dem Spannungswandler TV zugeführt wird.

Es lässt sich nachweisen, dass das Vorzei-

chen der Grundkomponente in dem amplitudendemodulierten empfangenen Signal das Vorzeichen der Phase der zu prüfenden Impedanz angibt.

Das Phasenmodulationsverfahren weist den

Vorteil auf, dass dabei dieselben Wandler wie bei Nieht-

phasenimpedanzanalyse verwendet werden; es ist kein zusätzlicher Phasenverschiebungswandler erforderlich. Phasenmodulation kann sich aber als schwierig oder kostspielig erweisen.

Bei Durchführung von Phasenanälyse mittels 25

des Phasenverschiebungsverfahrens ist es notwendig, einen Phasenunterschied von 90° zwischen den injizierten Hochfrequenzsignalen einzuführen und eines der Signale mit unterdrücktem Iräger in der Amplitude zu modulieren, was

im allgemeinen als DSB-Modulation bezeichnet wird: Das 30

andere Signal ist unmoduliert.

Der erforderliche Phasenunterschied kann

auf sehr geeignete ¥eise dadurch eingeführt werden, dass ein kapazitiv/ohmischer Stromwandler statt eines vollständig ohmischen Stromwandlers verwendet wird (siehe Pig. 11). 35

Es lässt sich nachweisen, dass wieder das

Vorzeichen der Grundkomponente im demoduliei-ten Signal

das Vorzeichen der Phase der zu prüfenden Impedanz angibt.

909840/0816

8.2.79 vf FHB.3z.6i5

Die Modulatoren, die Wandler, die Generatoren, der Funkempfänger und der Synchrondetektor können auf bekannte Weise ausgeführt sein. Es kann vorteilhaft sein, abgeglichene Modulatoren zu verwenden, und Fig, 12 zeigt eine praktische Schaltungsanordnung eines geeigneten abgeglichenen Hochfrequenzmodulators mit dem üblichen Ring von Dioden, dem Trägersignal-(c.w.)Eingang CI, dem Modulationssignaleingang MI und -ausgang MC, an dem der amplitudenmodulierte Träger auftritt.

Bei dieser Ausführung ist jeder Wandler

mit dem Ausgang MC seines eigenen Modulators verbunden. Die Eingänge CI aller Modulatoren empfangen einen Träger, der die erforderliche Messfrequenz enthält. Unabhängig veränderbare Gleichstromenergie aus einer Quelle V und

Energie aus einem Modulationssignalgenerator MGr werden in einem Addierer gemischt, der eine einfache Widerstandsanordnung nach Fig. 12 sein kann, und das Signal für jeden Wandler kann dann dadurch gesteuert werden, dass die

Gleichstrom- und Modulationseingangssignale für den Modu-20

lator geändert werden; der Gleichstrompegel stellt den

Träger ein und der Modulationssignalpegel stellt die AM-Seitenbänder ein. Fig. 13 zeigt ein Beispiel des Prinzips. TJm eine Phasenanalyse zu ermöglichen, ist es erwünscht, dass jeder Satz von Wandlern einen Phasenverschie-25

bungswandler enthält, weil Phasenmodulation, wenn auch möglich, bei abgeglichenen Modulatoren nicht einfach ist.

In Pig. 13 wird jeder Wandler von einem abgeglichenen Modulator BM gespeist, der Gleichstrom- und

Modulationsfrequenzenergie über einen Addierer und eigene 30

veränderliche Schwächer VA aus der Quelle V. bzw. dem Generator MG empfängt. In Fig. 13 ist ein Satz von drei Wandlern dargestellt, aber wenn Impedanzmessungen an mehr als einem Punkt in einem Netzwerk durchgeführt werden

müssen, z.B. beim Durchführen von Impedanzanpassungsmes-35

sungen und Einstellungen bei einem Antennensystem, werden an jedem dieser Punkte Wandler angeordnet. Ein Teil einer derartigen Anordnung zeigt Fig. 1^t, in. der ein Netzwerk

909840/0616

8.2.79 y£ PHB.32.615

dargestellt ist, das eine Belastungsimpedanz Z1 und veränderliche Anpassungsimpedanzen Zs, Zt und Zu enthält, die "bei geeigneter Einstellung die Impedanz Z1 in irgendeine andere gewünschte Impedanz Za am Eingang IP des Netzwerks transformieren. In Fig. 14 sind die unterschiedlichen Wandler mit a, b, c, ... k bezeichnet und es leuchtet ein, dass, obwohl ein Satz von Wandlern von dem Funkempfänger durch eine lineare Impedanz getrennt sein kann, die Empfindlichkeit herabgesetzt werden kann, die Nullpunktorte

jedoch nicht beeinflusst werden: Wie sich erkennen lässt, wirkt jeder Satz von Wandlern mit einem von drei Messpunkten MP1, MP2 bzw. MP3 zusammen.

Wenn ein Knoten oder ein Zweig den zwei

Messpunkten gemeinsam ist, ist ein einziger Strom— bzw. Spannungswandler für beide Punkte genügend. Wenn drei vollständige Sätze von Wandlern, und zwar Wandler e, f und h, an den drei Messpunkten der Fig. lh angeordnet werden würden, wären somit die mit gestrichelten Linien

angedeuteten Verbindungen mit diesen Wandlern überflüssig, 20

weil sie die Funktionen von b, c, bzw. d duplizieren würden: Daher würde es in der Anordnung nach Fig. 14 genügen nur die Wandler a, j und k zusammen mit entweder b oder e, zusammen mit entweder c oder f, zusammen mit entweder d oder h anzubringen.

Das Modulationsfrequenzausgangssignal

des Empfängers Rx wird einem Synchrondetektor SD zugeführt, der auch ein Eingangssignal von dem Modulationsgenerator MG empfängt, während das Ausgangssignal von SD einem Anzeige instrument jeder geeigneten Form, z.B. einem Nullindi- - -

kator NI, zugeführt wird.

In Fig. lh stellt der Schalter S (vgl.

Fig. 3) schematisch die MehrpunktschaItvorrichtung dar, die erforderlich ist, um. nacheinander die Parallelausgänge von SG, V und MG gleichzeitig mit Vorrichtungen, z.B. der in Fig. 13 dargestellten Art, zu schalten, die mit jedem der Messpunkte zusammenwirken: Jede derartige Vorrichtung ist schematisch in Fig. 14 durch die Blöcke VA, A und BM

909840/0616

8. 2.79 ' Λ2τ PHB.32.615

dargestellt, die diesen Teilen in Fig. 13 entsprechen. Auch kann selbstverständlich erwünschtenfalls nur eine einzige Anordnung, wie die nach Fig. 13» vorhanden sein, wobei die parallelen Ausgangssignale der drei abgegliehen-■ en Modulatoren BM über eine Mehrpunkt schaltvorrichtung S jedem der Messpunkte nacheinander zugeführt werden.

Selbstverständlich leuchtet es ein, dass die Anwendung einer solchen Schaltvorrichtung S, unabhängig davon, ob das Schalten von Hand, automatisch oder mechanisch oder elektronisch erfolgt, tatsächlich ein Zeitmultiplexsystem ist, das es, wenn die Schaltgeschwindigkeit genügend hoch ist, ermöglicht, Impedanzeigenschaften an einer Anzahl von Punkten nahezu gleichzeitig zu messen. Ein Frequenzmultiplexverfahren ist auch möglich, wobei Messungen gleichzeitig stattfinden, aber dann wird eine verschiedene Modulationsfrequenz für jeden Punkt verwendet, während ein gesonderter Synchrondetektor für jede Frequenz verwendet wird, die von dem Empfänger Rx geliefert wird. Bs muss dafür gesorgt werden, harmonische

Beziehungen zwischen den Modulationsfrequenzen zu vermeiden.

Zwei Messungen können im Phasenmultiplexverfahren durchgeführt werden: Synchrondetektion kann

zwischen zwei Modulationen in Phasenquadratur differen-25

zieren.

Aus Figuren 6 und 8 ist ersichtlich, dass

zur Aenderung eines Leitfähigkeits- oder ¥iderstandsortes nur ein einziger Realachsenschnittpunkt geändert zu

werden braucht: z.B. kann der durch das Trägerpegelver-30

hältnis definierte Schnittpunkt dadurch eingestellt werden, dass ein Gleichspannungssigna1 konstant gehalten und das andere mittels z.B. eines Potentiometers geändert wird.

Um einen S¥R- oder einen Modulort zu

./ %

ändern (siehe Figuren 7 und 9j> müssen beide Realachsenschnittpunkte geändert werden, so dass die Gleichstrom- und Amplitudenfrequenzverhältnisse beide zusammen geändert

909840/0616

8.2.79 34 PHB.32.615

werden müssen und die richtige Beziehung zwischen den
Verhältnissen aufrechterhalten werden muss. Dies kann
jedoch auf einfache Weise mittels eines mehrfachen Potentiometers erzielt werden.

Daher können die Leitfähigkeits-„ Widerstands-, SWR- und Modulschwellen je mittels einer einzigen Steuerung geändert werden. Mit einer geeigneten Skalenkalibrierung wird eine einfache, einen sehr niedrigen
Signalpegel aufweisende Impedanzmessvorrichtung erhalten. Fig.15 zeigt das bei SWR-Messungen unter Verwendung _t
mehrfacher veränderlicher Potentiometer H angewandte
Prinzip.

Fig. 16 zeigt ein Widerstandsanalysierungs-

schema ähnlich dem an Hand der Fig» 13 beschriebenen Sehe—

ma, wobei jedoch das die Widerstandsschwelle definierende Signal - das GIeichStromeingangssignal für den Spannungsmodulator - von dem Ausgang des Synchrondetektors SD über einen Verstärker und das übliche Servosystemschleifenfilter LF abgeleitet wird.

Wenn die richtigen Signalpolaritäten verwendet werden, wird somit die Widerstandsschwelle automatisch derart eingestellt, dass sie mit dem Widerstand der zu prüfenden Impedanz zusammenfällt. Die resultierende

Grosse des dem Spannungsmodulator zugeführten Gleichstroms 25

ist ein Mass für den Widerstand.

Dasselbe Prinzip kann bei einer Leitfähigkeitsmessanordnung angewandt werden. Um SXv⁷R oder Modul zu. messen, muss ein Signal bei der Modulationsfrecjuenz von

der Rückkopplungsschleife eingestellt werden, aber dies
30

lässt sich nicht schwer erzielen.

Wenn mehrere günstige Eigenschaften einer

Impedanz auf diese Weise gemessen werden, können die Ergebnisse, z.B. unter Verwendung einer arithmetischen Einheit, derart zusammengefügt werden, dass der Impedanzwert 35

auf übliche Weise, z.B. in Gartesischer oder polarer Form,

wiedergegeben wird. ^;

909S40/0616

, -JS-.

L e e r s e 11 e

Claims

8.2.79 PHB.32,615

PATENTANSPRUECHE

Verfahren zum Ableiten von Hochfrequenzimpedanzinformation von einem Netzwerk, dadurch, dass Hochfrequenzenergie dem Netzwerk zugeführt wird, Hochfrequenzsignale dem Netzwerk entnommen werden und die Impedanzinformation mittels eines Detektors abgeleitet wird, dem die entnommenen Signale zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet dass die Information mittels eines Signaldetektors in Form eines Funkempfängers und mittels einer Quelle von Hochfrequenzsignalen abgeleitet wird, wobei ein

tO Satz von mindestens zwei Wandlern vorgesehen ist, der aus einem Stromwandler zum Einführen eines Hochfrequenzstroms in das Netzwerk und einem Spannungswandler besteht, der dem Netzwerk eine Hochfrequenzspannung aufprägt, und wobei Signale von der Hochfrequenzquelle dem Satz von Wandlern zugeführt Werden, um den genannten Strom und die genannte Spannung in das Netzwerk einzukoppeln, während das resultierende Signal (die resultierenden Signale) mit dem Funkempfänger dadurch detektiert wird (werden), dass dor Empfänger mit einem Eingang des Netzwerks gekoppelt wird, wobal dio Tmpedanzinformation von dem (den) detektifit'ton Signal (en) abgeleitet wird. 2, Verfahren nach Anspruch. 1 zum Ableiten

ßf-.nntmtan Information von einem Netzwerk veränderlicher dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal, das

909840/0616
BADORIGINAU

8.2.79 2 PHB.32.615

von der Hoch.frequenzqu.elle mindestens einem der Wandler zugeführt wird, in der Amplitude moduliert wird, und dass das amplitudenmodulierte Signal am Empfänger demoduliert wird, wodurch, wenn sich ein Vektor, der die von dem Netzwerk dem Satz von Wandlern erteilte Impedanz darstellt, einem Nullpunktort in einem Diagramm in einer komplexen Impedanzebene nähert, sich die Grundkomponente der Modulationsfrequenz in dem demodulierten Signal dem Wert Null nähert.

3 · Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Wandlern respektive Hochfrequenzsignale zugeführt werden, deren Träger gleichphasig sind und von denen eines in der Phase moduliert ist, und dass

weiter in dem Empfänger ein Amplitudendemodulator ange-15

ordnet ist, wodurch das Vorzeichen der Grundkomponente des modulierten Signals das Vorzeichen der Phase der von dem Netzwerk dem Satz von Wandlern erteilten Impedanz angibt.

4. Verfahren nach. Anspruch 2, dadurch gekenn-

zeichnet, dass den beiden Wandlern respektive Hochfrequenzsignale zugeführt werden, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen und von denen eines in der Amplitude moduliert wird, wobei sein Träger unterdrückt

wird, während weiter Mittel zum Demodulieren des empfan-25

genen Signals vorgesehen sind, wodurch das Vorzeichen der Grundkomponente des demodulierten Signals das Vorzeichen der Phase der von dem Netzwerk dem Satz von Wandlern erteilten Impedanz angibt.

5« Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass dabei weiter die Grundmodulationskomponente am Funkempfänger mittels eines Synchrondemodulators entnommen wird, der bei der Modu3a tionsfrequenz arbeitet.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dabei eine Anzahl von Sätzen von Wandlern verwendet wird, wobei jeder Satz an einem respektiven Punkt im Netzwerk angeordnet ist,

909840/0 616

8.2.79 3 PH3.32.615

wodurch Impedanzinformation an jedem einer Anzahl von Punkten im Netzwerk abgeleitet werden kann.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält: einen Uebertragungsweg, der mit einem Ende an das genannte Netzwerk anschliessbar ist; einen in dem ¥eg angeordneten Stromwandler zum Einführen eines Hochfrequenzstroms in das Netzwerk; einen in dem Weg angeordneten Spannungswandler, mit dessen Hilfe dem Netzwerk eine Hochfrequenzspan-

nung aufgeprägt wird, und Mittel am anderen Ende des Weges zum Anschliessen eines Funkempfängers an den Weg, um ein Ausgangssignal zu erhalten_t das einen Impedanzparameter des Netzwerks angibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch ge-15

kennzeichnet, dass der Uebertragungsweg einen ■veränderlichen Reaktanz enthält,

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel enthält, mit deren Hilfe der Reaktanz durch das Ausgangssignal des Funkempfängers automatisch geändert wird.

10. . Vorrichtung nach Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel enthält, mit deren Hilfe mindestens einem der Wandler ein amplitudenmoduliertes Signal zugeführt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9\ dadurch gekennzeichnet , dass sie einen Funkempfänger enthält, der mit Mitteln für Synchrondemodulation bei der Modulationsfrequenz des demodulierten Hochfrequenzsignals versehen

ist.
30

909840/061S