DE2910366C2

DE2910366C2 - Hochfrequenzimpedanzmessung

Info

Publication number: DE2910366C2
Application number: DE2910366A
Authority: DE
Inventors: Peter Alan Saltdean Brighton Sussex Lewis; Michael James Faygate Horsham West Sussex Underhill
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: EMI Group Electronics Ltd
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1984-02-16
Also published as: FR2420768B1; IT1111942B; JPS54130814A; DE2910366A1; GB1565166A; FR2420768A1; US4283794A; CA1126340A; IT7921088A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Aus der deutschen Patentschrift 22 27 076 ist eine derartige Vorrichtung bekannt in dieser Vorrichtung ist die Quelle ein Wobbelgenerator und der Detektor ein Netzwerkanalysator. Durch die Verwendung einer Strommeßanordnung zur Messung des Stromes in dem zu prüfenden Netzwerk und durch die Übertragung dieses Stromes an dem Referenzkanal des Netzwerkanalysators und durch dks- Messung der Spannung an dem zu prüfenden Netzwerk mit Hilfe einer Spannungsanordnung und die Übertragung dieses Spannungssignals an den Prüfkanal des Analysators bestimmt der Analysaor das Verhältnis der beiden Eingangssignale und gibt eine Ausgangsanzeige ab, die eine Funktion der Impedanz des zu untersuchenden Netzwerks ist. Die Phase zwischen den beiden Eingangssignalen wird gleichzeitig über den Bereich von ± 180⁰C dargestellt.

Aus der britischen Patentschrift 10 03 066 ist eine Variante obenstehender Vorrichtung bekannt, worin der Strom durch das zu prüfende Netzwerk gemessen wird, um den Generator zu regeln, so da£ d<=r Strom konstant bleibt, und die Messung der Spannung des zu prüfenden Netzwerks dient dann als Maß der impedanz des Netzwerks.

Damit der Analysator befriedigend wirken kann, ist es notwendig, dem Netzwerk viel Energie zuzuführen. Hierdurch sind diese Vorrichtungen weniger geeignet bei dem Vorgang zur Anpassung der Impedanz einer Antenne an einen Funkempfänger oder eine Kombination eines Funksenders und -empfängers. Während der Messung der Impedanz wird nämlich ein großer Teil der zugeführten Energie durch die Antenne ausgestrahlt, wodurch die Geheimhaltung des Senders/Empfängers gefährdet wird, weil die Strahlung durch nicht bevollmächtigte Personen detektiert werden kann.

Weiter sind für die Impedanzmessungen an einer Antenne mit obenstehenden Vorrichtungen komplizierte Schaltvorrichtungen erforderlich, über die die Antenne abwechselnd mit der Vorrichtung oder dem Empfänger verbunden werden kann. Während dieser Impedanzmessungen befindet sich der Funkempfänger nicht in der normalen Funkempfangslage und kann somit während dieser Messungen keine Funkübertragungen empfangen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ableiten von Hochfrequenzinformation von einem elektrischen Netzwerk zu schaffen, die weniger Hochfrequenzenergie erfordern und besser geeignet sind zur Anpassung der Impedanz einer Antenne an einen Funkenfänger oder an eine Kombination eines Funksenders und -empfängers. Diese Aufga-

be wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 6 angegebenen Maßnahmen gelöst

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Unter dem Ausdruck »Funkempfänger« ist 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 Informationsinhalt der Signale zur Verfugung zu stellen; ein derartiger Informationsinhalt kann z. B. durch die Größe der Signale gegeben sein.

Wie sich deutlich erkennen läßt, weist, wenn die Erfindung bei dem Vorgang zm 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 empfange·.· 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 Diagramm liegt, das die komplexe Impedanzebene darstellt.

Es kann 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 eine komplexen Impedanzebene nähert, sich die Grundkomponente der Modulationsfrequenz in dem demoduiierten Signal d^-rn Wert Null nähert.

Wenn es erwünscht ist, festzustellen, ob der Phasenwinkel einer Impedanz positiv oder negativ ist, kann eine derartige Phasenanalyse mittels eines Phasenmodulationsverfahrens stattfinden. Vorteilhafterweise besteht ein derartiges Phasenmodulationsverfahren darin, daß den beiden Wandlern Hochfreqvenzsignale 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 den; Netzwerk den Wandlern erteilten Impedanz angibt.

Es ist auch möglich, den beiden Wandlern Hochfrequenzsignale zuzuführen, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen 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 den Wandlern erteilten Impedanz angibt.

Die Grundmodulationskomponente kann am Funkempfänger mittels eines Synchrondemodulator, der bei der Moduiationsfrequenz arbeitet, entnommen werden.

Die Vorrichtung kann auch Mittel, wie einen Servomechanismus, enthalten, nit deren Hilfe automatisch eine im Übertragungsweg liegende 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 zeigt

F i g. 1 eine bekannte Anordnung,
ίο F i g. 2 eine Signalkopplungsanordnung,

F i g. 3 eine einfache Ausführungsform,

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform,

F i g. 5 bis 9 Impedanzdiagramme,

F i g. 10 und 11 weitere Ausführungsformen,
is F Ί g. 12 einen abgeglichenen Modulator und

F i g. 13 bis 16 noch andere Ausführungsformen.

F i g. 1 zeigt in einfacher Form den allen bekannten Anordnungen gemeinsamen Vorgang. Ein Netzwerk N, das veränderbare Impedanzanpassungsreaktanzen enthalten kann, wird mit Energie aus eine;:. Hochfrequenzsignalgenerator SC 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 einer oder der anderen der Meßvorrichtungen verbunden werden kann, um die von diesen Vorrichtungen abgeleiteten Signale miteinander zu vergleichen. Wenn der Schalter S ein elektronischer Schalter ist und bei einer niedrigen. Frequenz betrieben wird, weist das detektierte Ausgangssignal des Empfängers Rx auch eine niedrige Frequenz auf. Die Meßvorrichtung Tist in F i g. 2 dargestellt und enthält einen Leiter £ der sich zwischen der Eingangsklemme 1 und der Ausgangsklemme 2 erstreckt. Die Leitung geht durch einen Ferritkern FC, auf den eine Toroidwicklung Waufgewickelt ist. Zwischen der Leitung und einer gemeinsamen Klemme 3, die in der Praxis fast immer geerdet ist, liegt ein Spannungsteiler, der dcsrch Widerstände R 1 und R 2 gebildet wird. Zwischen Klemmen V, und V_e und der gemeinsamen Klemme 3 treten somit, wenn ein Strom über die Leitung E fließt, zwei-Spannungen auf, von denen eine in der Wicklung W von dem durch W und die Leitung E gebildeten 'Stromumsetzer induziert und die andere von dem durch R 1 und R 2 gebildeten Spannungsteiler abgeleitet wird.

F i g. 3 zeigt eine ebenfalls einfache Anordnung, die dazu dient, das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu illustrieren, und es läßt sich erkennen, daß der Detektor Rx und der Signalgenerator SG untereinander verwechseit sind, so daß der Detektor unmittelbar mit dem Netzwerk verbunden ist.während die zugeführte Hochfrequenzenergie über die Vorrichtung T in das Netzwerk eiiigekoppelt 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 beschrieben aufweist, nicht mehr als Meßvorrichtung, sondern als eine Signalkopplungsvorrichtung wirk;, die so einen Stromwandler R1, R 2 (F i g. 2) und einen Spannungswandler W, R 3 enthält. Diese Umkehr is,¹ möglich, weil die vollständige Anordnung des Belastungsnetzwerks mit etwaigen veränderbaren Reaktanzen, Wandlern und einer von dem Signalgenerator oder gegebenenfalls von dem Detektor angebotenen Impedanz als ein passives Dualnetzwerk betrachtet werden kann.

Bei Messungen mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung braucht kein größeres Signal in das Netz-

werk injiziert zu werden als für eine befriedigende Anzeige durch den Detektor oder ein anderes verwendetes Anzeigeinstrument notwendig ist. Da der Detektor ein Funkempfänger ist, der ein besonders empfindliches Instrument ist, liegt es auf der Hand, daß das zugeführte injizierte Signal tatsächlich sehr klein sein kann, wobei der wirkliche Pegel dieses injizierten Signals in der Größenordnung von z. B. 1 nW oder niedriger liegt.

Es ist einleuchtend, daß, weil das Ausgangssignal des Funkempfängers dieselbe Information wie das bei An-Wendung bekanner Verfahren vorhandene Signal enthält, diese Information auf bekannte Weise dazu benutzt werden kann. Servo- oder andere Mechanismen zur Einstellung veränderbarer Reaktanzen im Netzwerk zu steuern, derart, daß eine erforderliche BeIastungsimpedanz erhalten wird. Derartige Anordnungen sind in der vorgenannten Patentschrift (GB 13 30 016) beschrieben.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform, in der der Schalter 5 durch zwei Amplitudenmodulatoren AM ersetzt wird, die aus einem Modulationssignalgenerator MG und aus dem Hochfrequenzsignalgenerator SG gespeist werden. Die Widerstände RX und R 2 bilden einen Spannungswandler TC, während ein Stromwandler TV wieder durch die Teile Wund R3 gebildet wird. Es läßt sich erkennen, daß, wenn das Modulationssignal von MG eine geeignete Rechteckschwelle ist, diese Anordnung einfach eine automatisch wirkende Version der Anordnung nach F i g. 3 ist. Der harmonische Inhalt von Rechteckwellenmodulation kann leider in einem praktisehen System Probleme ergeben, die auf die besondere Phasenempfindlichkeit einiger Empfänger zurückzuführen sind. Bei sinusförmiger Modulation werden diese Probleme vermieden.

Es läßt sich nachweisen, daß, wenn sowohl die Spannungsals auch die Stromsignale einer sinusförmigen Amplitudenmodulation der Frequenz F unterworfen werden, wie in F i g. 4 dargestellt ist, im allgemeinen das von dem Empfänger demodulierte Signal eine Komponente bei der Grundmodulationsfrequenz /enthält, und diese Grundkomponente nähert sich Null, wenn sich ein Vektor, der die zu prüfende Impedanz Z₁ darstellt, einem 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 = KPR₀=QR_n.

wobei, wenn angenommen wird, daß A_c> und A_c, die respektiven Trägerpegel der dem Spannungs- und dem Stromwandler zugeführten Signale, A_sl und A„ die respektiven Seiten bandpegel und Av und A, die respektiven Modulationsfaktoren darstellen, geschrieben werden kann:

AcJA_n=P; Uk₁=K AJAsI=Q=KP.

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, liegt, die den Wandler von dem Netzwerk N erteilt wird (siehe Fig. 4).

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 Änderung des Modulationsindexverhältnisses K eingestellt und ist direkt von dem Wert von Pabhängig. 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=O ist, d. h., daß die Trägerenergie, die dem Spannungswandler zugeführt wird, unmoduliert ist, ist der Nullpunktort ein Kreis, der die Widerstandsachse bei PRo und im Ursprung schneidet. Ein derartiger Kreis definiert wie Fig.6 zeigt einen Ort konstanter Leitfähigkeit G= MPRo. 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 Leitfähig keit 1IQR₀: Es sei bemerkt, daß in diesem Falle, obgleich /⁵NuII ist, Qnicht 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 PRo und — PRo schneidet. Ein derartiger Kreis ist auf dem Ursprung zentriert und definiert einen Ort mit konstantem Bt'.rag P- Ro=\Z\( F i g. 7). Statt die Modulationen gegenphasig einzustellen, können die Träger gegenphasig eingestellt werden: Das System wird sich auf ähnliche Weise verhalten.

Wenn keine Moduation des Signals des Stromwandlers stattfindet, ist der Nullpunktort ein »Kreis«, der die Widerstandachse bei PRo 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=PR₀ (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 QRo; es sei bemerkt, daß, obgleich P unendlich und K unendlich klein ist, Q endlich ist.

Wenn Q= l/P ist, ist der Nullpunktort ein Kreis, der die Widerstandsachse bei PR₀ und R₀IP schneidet. Ein derartiger Kreis definiert einen Ort konstanten Stehwellenverhältnisses SWR=P: 1, wie in Fig.9 dargestellt ist.

Es kann erwünscht sein, festzustellen, ob der Phasenwinkel einer Impedanz positiv oder negativ ist. Zwei Ausführungsformen, 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 Trägerenergie von einem Phasenmodulator PM moduliert wird, bevor sie dem Spannungswandler TVzugeführt wird.

Es läßt sich nachweisen, daß das Vorzeichen der Grundkomponente in dem amplitudendemoduüerten empfangenen Signal das Vorzeichen der Phase der zu prüfenden Impedanz angibt

Das Phasenmodulationsverfahren weist den Vorteil auf, daß dabei dieselben Wandler wie bei Nichtphasenirnpedanzanalyse verwendet werden; es ist kein zusätzlicher Phasenverschiebungswandler erforderlich. Pha-

senmodulation kann sich aber als schwierig oder kostspielig erweisen.

Bei Durchführung von Phasenanalyse mittels des Phasenverschiebungsverfahrens ist es notwendig, einen Phasenunterschied von 90° zwischen den injizierten Hochfrequenzsignalen einzuführen und eines der Signale mit iraterdrücktem Träger in der Amplitude zu modulieren, was im allgemeinen als DSB-Modulation bezeichnet wird: Das andere Signal ist unmoduliert.

Der erforderliche Phasenunterschied kann auf sehr geeignete Weise dadurch eingeführt werden, daß ein kapazitiv/ohmischer Stromwandler statt eines vollständig ohmischen Stromwandlers verwendet wird (siehe Fig. 11).

Es läßt sich nachweisen, daß wieder das Vorzeichen der Grundkomponente im demodulierten Signal das Vorzeichen der Phase der zu prüfenden Impedanz an-

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-fc · w ■ )Eingang Cl, dem Modulationssignaleingang MI und -ausgang MC, an dem der amplitudenmodulierte Träger auftritt.

Bei dieser Ausführung ist jeder Wandler mit dem Ausg£.;g MC seines eigenen Modulators verbunden. Die Eingänge Cl aller Modulatoren empfangen einen Träger, der die erforderliche Meßfrequenz enthält. Unabhängig veränderbare Gleichstromenergie aus einer Quelle V und Energie aus einem Modulationssignalgenerator MC werden in einemAddierer 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 Modulator geändert werden; der Gleichstrompegel stellt die AM-Seitenbänder ein. Fi g. 13 zeigt ein Beispiel des Prinzips. Um eine Phasenanalyse zu ermöglichen, ist es erwünscht, daß jeder Satz von Wandlern einen Phasenverschiebungswandler enthält, weil Phasenmodulation, wenn auch möglich, bei abgeglichenen Modulatoren nicht einfach ist

In F i g. 13 wird jeder Wandler von einem abgeglichenen Modulator BM gespeist, der Gleichstrom- und Modulationsfrequenzenergie über einen Addierer und eigene veränderbare 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 Impedanzanpassungsmessungen und Einstellungen bei einem Antennensystem, werden an jedem dieser Punkte Wandler angeordnet Ein Teil einer derartigen Anordnung zeigt Fig. 14, in der ein Netzwerk dargestellt ist, das eine Belastungsimpedanz ZI und veränderliche Anpassungsimpedanzen Zs, Zt und Zu enthält, die bei geeigneter Einstellung die Impedanz ZI am Eingang IPdes Netzwerks transformieren. In Fig. 14 sind die unterschiedlichen Wandler mit a, b, c,... kbezeichnet 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 MPi, MP2 bzw. MP 3 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. 14 angeordnet werden würden, wären somit die mit gestrichelten Linien angedeuteten Verbindungen mit diesen Wandlern überflüssig, weil sie die Funktionen von b, cbzw. (/duplizieren würden: Daher würde es in der Anordnung nach Fig. 14 genügen nur die Wandler a, j und k zusammen mit entweder öoder e, zusammen mit entweder coder f, zusammen mit entweder t/oder Λ anzubringen.

Das Modulationsfrequenzausgangssignal des Empfängers Rx wird einem Synchrondetektor SD zugeführt, der auch ein Eingangssignal von dem Modulationsgeneraior MG empfängt, während das Ausgangssigna! von SD einem Anzeigeinstrument jeder geeigneten Form,

z. B. einem Nullindikator NI, zugeführt wird.

In Fig. 14 stellt der Schalter 5(vgl. Fi g. 3) schematisch die Mehrpunktschaltvorrichtung dar, die erforderlich ist, um nacheinander die Parallelausgänge von SC, V und MC gleichzeitig mit Vorrichtungen, z. B. der in F i g. 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 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 abgeglichenen Modulatoren BM über eine Mehrpunktschaltvorrichtung S jedem der Meßpunkte nacheinander zugeführt werden.

Selbstverständlich leuchtet es ein, daß die Anwendung einer solchen Schaltvorrichtung 5. 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. Es muß dafür gesorgt werden, harmonische Beziehungen zwischen den Modulationsfrequenzen zu vermeiden.

Zwei Messungen können im Phasenmultiplexverfahren aurchgeführt werden: Synchrondetektion kann zwischen zwei Modulationen in Phasenquadratur differenzieren.
Aus F i g. 6 und 8 ist ersichtlich, daß zur Änderung eines Leitfähigkeits- oder Widerstandsortes nur ein einziger Realachsenschnittpunkt geändert zu werden braucht: z. B. kann der durch das Trägerpegelverhältnis definierte Schnittpunkt dadurch eingestellt werden, daß ein Gleichspannungssignal konstant gehalten und das andere mittels z. B. eines Potentiometers geändert wird. Um einen SWR- oder einen Ort mit konstantem Betrag \Z\ zu ändern (siehe Fi g. 7 und 9), müssen beide Realachsenschnittpunkte geändert werden, so daß die Gleichstrom- und Amplitudenfrequenzverhältnisse beide zusammen geändert 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 \Z I = Pflo-Schwellen 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 SW7?-Messungen unter Verwendung mehrfacher veränderbarer Potentiometer Hangewandte Prinzip.

Fig. 16 zsigt ein Widerstandsanalysierungsschema ähnlich dem an Hand der Fi g. 13 beschriebenen Schema, wobei jedoch das die Widerstandsschwelle definierende Signal — das Gleichstromeingangssignal für den Spannungsmodulator — von dem Ausgang des Synchrondetektors SD über einen Verstärker und das übliche Servosystemschleifenfilter LFabgeleitet 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 Größe des dem Spannungsmodulator zugeführten Gleichstroms ist ein Maß für den Widerstand.

Dasselbe Prinzip kann bei einer Leitfähigkeitsmeßanordnung angewandt werden. Um SWR oder \Z | zu messen, muß ein Signal bei der Modulationsfrequenz von der Rückkopplungsschleife eingestellt werden, aber dies

ίο 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 auf übliche Weise, z. B. in Cartesischer oder polarer Form, wiedergegeben wird.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ableiten von Hochfrequenzimpedanzinformation von einem elektrischen Netzwerk, wobei mittels einer Quelle 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 der Detektor ein Funkempfänger (Rx) ist, der unmittelbar mit einem Tor dieses Netzwerkes gekoppelt wird, daß mittels der Quelle (SG) zwei Hochfrequenzsignale, bestehend aus einem bestimmten Hochfrequenzstrom und einer bestimmten Hochfrequenzspannung, erzeugt werden, daß mindestens eines der Hochfrequenzsignale moduliert wird, daß der Hochitequenzstrom dem Tor des Netzwerkes (N) parallel zugeführt wird und daß die Hochfrequenzspannung in Serie mit dem Tor des Netzwerkes und mit dem Funkempfänger zugeführt wird zwecks Erzeugung resultierender Signale in dem Netzwerk, die durch den Funkempfänger detektiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Hochfrequenzsignale in der Amplitude moduliert wird und daß das amplitudenmodulierte, in dem Netzwerk resultierende Signal durch den Empfänger demoduliert wird, so daß, wenn die Hochfrequenzimpedanz sich einem kreisförmigen Punkt&rt in einem Diagramm in einer komplexen Imyedanzebene nähert, sich die Grundkomponente der Moduls-onsfrequenz in dem demodulierten Signal dem Wert Null nähert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Hochfrequenzsignale in der Phase moduliert wird und daß das phasenmodulierte resultierende Signal in dem Netzwerk am Empfänger demoduliert wird, wodurch das Vorzeichen der Grundkomponente des demodulierten Signals das Vorzeichen der Phase der Hochfequenzimpedanz angibt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzstrom und die Hochfrequenzspannung einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen, und daß eines der Hochfrequenzsignale in der Amplitude moduliert wird, wobei der Träger des amplitudendemodulierten Signals unterdrückt wird, und wobei das Vorzeichen der Grundkomponente des demodulierten Signals das Vorzeichen der Phase der Hochfrequenzimpedanz angibt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die Grundmodulationskomponente am Funkempfänger mittels eines Synchrondemodulators entnommen wird, der bei der Modulationsfrequenz arbeitet.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: eine Quelle (SG) für Hochfrequenzsignale, einen Funkempfänger (Rx) und einen Signalkopplungsweg (T), der mit einem Anschluß mit dem Tor des Netzwerkes verbunden ist und mit dem anderen Anschluß mit dem Funkempfänger verbunden ist, wobei der Signalkopplungsweg einen Stromwandler enthält, der mit der Quelle gekoppelt ist zum Zuführen eines bestimmten Hochfrequenzstroms parallel

zum Tor des Netzwerkes und einen Spannungswandler, der mit der Quelle gekoppelt ist zum Zuführen einer bestimmten Hochfrequenzspannung in Serie mit dem Tor des Netzwerkes und mit dem Funkempfänger, wobei mindestens einer der Wandier über einer. Modulator mit der Quelle gekoppelt ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Funkempfänger einenSynchrondemodulator enthält, der bei der Modulationsfrequenz des demodulierten Radiofrequenzsignals arbeitet