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Verfahren zur Bestimmung des Wellenwiderstandes von Vierpolen Zur
Bestimmung des Wellenwiderstandes eines Vierpols geht man im allgemeinen so vor,
daß man Scheinwiderstandsmessungen bei offenen und geschlossenen Enden vornimmt
und den Wellenwiderstand aus dem gemessenen Leerlaufwiderstand Ztl und dem gemessenen
Kurzschlußwiderstand ?Ck. mit Hilfe der Beziehung errechnet. Diese Methode
besitzt nun zwei Nachteile. Einmal erfordert sie viel Zeit, da zwei Messungen und
eine Ausrechnung erforderlich sind, und zum anderen ist sie nur beschränkt richtig,
wie sich aus folgendem ergibt: Setzt man in obiger Formel t, = @ 5totg -. Z und
i t, = 2`.@g y 1, so ergibt sich Hieraus folgt,
daß die Wurzel aus dem Produkt des Leerlauf- und Kurzschlußwiderstandes nur dann
identisch mit dem Wellenwiderstand ist, wenn das Fortpflanzungsmaß des Vierpols
bei beiden Messungen dasselbe ist. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn sämtliche
Konstanten des Vierpols von der Stromstärke unabhängig sind, da ja die Stromstärke
und insbesondere die Stromverteilung bei beiden Messungen wesentlich voneinander
abweichen. Sobald also ein Vierpol stromabhängige Elemente besitzt, z. B. hysteresebehaftete
Spulen, ist eine Bestimmung- des Wellenwiderstandes reit Hilfe von Leerlauf- und
Kurzschlußmessung ungenau. Eine direkte Messung des Wellenwiderstandes ist nur möglich,
wenn entweder der Vierpol eine so hohe Dämpfung besitzt, daß `?'g y L --- A'otg
y L --- i gesetzt werden kann, Kurzschluß- und Leerlaufmessung also dasselbe
Resultat, nämlich den gesuchten Wellenwiderstand, ergeben, oder wenn der Vierpol
mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen ist. In vielen Fällen wird sich zwar der
ungefähre Wert des Wellenwiderstandes errechnen lassen, so daß der Vierpol entsprechend
abgeschlossen werden kann; da aber der errechnete Wert vom tatsächlich vorhandenen
stets abweicht, insbesondere wenn stromabhängige Elemente oder unbekannte Ungleichmäßigkeiten
der Einzelelemente, wie es beispielsweise bei jeder Pupinleitung der Fall ist, vorhanden
sind, so ist auch eine derartige Messung mehr oder weniger mit Fehlern behaftet.
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Uin nun den Scheinwiderstand eines Vierpols messen zu können, während
dieser mit seinem tatsächlichen Wellenwiderstand abgeschlossen ist, wird gemäß der
Erfindung bei der Messung der Abschlußwiderstand des Vierpols und der Vergleichswiderstand
der Scheinwiderstandsmeßanordnung stets gemeinsam vergrößert oder verkleinert, und
zwar derart, daß der eingestellte Vergleichswiderstand stets gleich dein Abschlußwiderstand
des
Vierpols ist. Voraussetzung hierbei ist, daß es sich um einen Vierpol mit dem Übersetzungsverhältnis
i : i handelt, dessen Wellenwiderstand vom Anfang und vom Ende gemessen gleich groß
ist. Zur Ausübung der Messung bedient man sich dabei zweckmäßig einer Brückenschaltung.
Ist deren Brückenverhältnis nicht gleich i, so dürfen natürlich auch Vergleichs-
und Abschlußwiderstand nicht gleich sein, sondern müssen in jedem Augenblick in
demselben Verhältnis stehen wie die festen Brückenwiderstände. Zur Vereinfachung
der Handhabung werden gemäß der weiteren Erfindung die einzelnen, einander entsprechenden
Widerstandselemente, soweit sie veränderlich sind, mechanisch miteinander gekuppelt,
so daß sie stets beide durch einen Handgriff bedient werden können.
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In der Zeichnung ist das Prinzip einer Schaltanordnung gemäß der Erfindung
dargestellt. A1 und A2 bilden das Brückenverhältnis, das zweckmäßig aus zwei gleich
großen Ohmschen Widerständen besteht. V bedeutet den zu messenden Vierpol und C
die beiden gemeinsam zu betätigenden, zweckmäßig gekuppelten Widerstände, von denen
der eine zum Abschluß des Vierpols und der andere zur Einstellung des Brückengleichgewichts
dient. Bei der Messung werden in bekannter Weise diese beiden Widerstände so lange
verändert, bis Brückengleichgewicht besteht. Der dabei eingestellte Schein-widerstand
ist der gesuchte Wellenwiderstand.
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Eine derartige Anordnung läßt sich mit Vorteil besonders zur Bestimmung
-von Wellenwiderständen von Leitungen verwenden, sofern dabei die Möglichkeit gegeben
ist, die Leitung zum Anfang zurückzuschleifen, wie es z. B. bei mehrpaarigen Fernmeldekabeln
der Fall ist. Handelt es sich um pupinisierte Leitungen, so ist es allerdings erforderlich,
daß die Leitung mit einem Halbfeld oder mit einer halben Spule endigt, damit durch
die Schleifung keine Unregelmäßigkeiten entstehen, die das Meßergebnis fälschen.
Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, so muß eine entsprechende Ergänzung in bekannter
Weise vorgenommen werden. Für derartige Messungen werden nun die erforderlichen
Einzelelemente zweckmäßig in einem gemeinsamen Gehäuse nach Art transportabler Meßbrücken
untergebracht, das außerdem die Klemmen zum Anschluß von Stromquelle, Meßhörer und
Vierpol bzw. Leitung trägt, sofern man es nicht vorzieht, die beiden letzteren ebenfalls
fest in das Gehäuse einzubauen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der
Bestimmung der Stromabhängigkeit des Wellenwiderstandes von Vierpolen, die von der
Stromstärke abhängige Elemente besitzen. Die Regulierung der Stromstärke im Vierpol
geschieht dabei auf beliebige Weise, etwa mit Hilfe eines Vorschaltwiderstandes,
eines Spannungsteilers oder dadurch, daß man die beiden festen Vergleichswiderstände
der Brücke veränderlich macht. Notwendig ist zur genauen Bestimmung der Stromstärke
im Vierpol lediglich die Kenntnis der an die Brücke angelegten Spannung oder der
Stromstärke im Außenkreis. Im Bedarfsfalle kann zu diesem Zweck noch ein Meßinstrument
in dem obenerwähnten gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden. Genau genommen besitzt
nun ein Vierpol mit stromabhängigen Elementen nicht das Übersetzungsverhältnis 1
:1, was für eine streng richtige Messung als notwendig vorausgesetzt wurde. Jedoch
sind die Fehler, die dadurch entstehen, daß der Vierpol mit seinem Eingangswiderstand
abgeschlossen wird, obschon sein Ausgangsscheinwiderstand nicht derselbe ist, sehr
klein gegenüber denen, die bei Verwendung der Kurzschluß- und Leerlaufmethode infolge
der völlig verschiedenen Stromstärke bei beiden Messungen auftreten.
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Die Anwendung der Erfindung ist natürlich nicht an die in der Zeichnung
dargestellte Brückenanordnung gebunden, sondern läßt sich auch bei anderen Meßschaltungen,
wie etwa der Kompensationsschaltung von, K ü h 1 e (Elektrotechn. Z. Bd. 43 S. 1a05)
o. dgl., anwenden. Außerdem ist die Anwendung der Erfindung auch bei Vierpolen mit
bekanntem Übersetzungsverhältnis durch entsprechende Gestaltung der Widerstände
möglich.