DE731347C - Schaltungsanordnung zur Messung des Klirrfaktors von Vierpolen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Messung des Klirrfaktors von Vierpolen

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DE731347C
DE731347C DER102941D DER0102941D DE731347C DE 731347 C DE731347 C DE 731347C DE R102941 D DER102941 D DE R102941D DE R0102941 D DER0102941 D DE R0102941D DE 731347 C DE731347 C DE 731347C
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modulator
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DER102941D
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Dipl-Ing Helmut Rupp
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AEG AG
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AEG AG
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    • H04BTRANSMISSION
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
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Description

  • Schaltungsanordnung zur Messung des Klirrfaktors von Vierpolen Unter dem Klirrfaktor versteht man bekanntlich den prozentualen Anteil des Effektivwertes der Oberwellen zum Effektivwert der Grundschwingung bzw. zum Effektivwert der Summe von Grundschwingung und Oberwellen.
  • Es ist bekannt, zur Messung des Islirrfaktors von Vierpolen die Oberwellen von der Grundwelle durch einen Hochpaß zu trennen und mit der Grundwelle oder mit dem Effelctivwert der Grundschwingung und Oberwellen zu vergleichen. Dieses Verfahren erfordert bei der Anwendung veränderbarer Meßfrequenzen Filter mit veränderbarer Grenzfrequenz und somit einen hoben Aufwand im Filterkreis.
  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung des Klirrfaktors von Vierpolen bei veränderbarer, aus der Schwebung zwischen einer veränderbaren Frequenz 12 und einer festen Frequenz f3 gzebildeten Meßfrequenz f2-f3. Erfindungsgemäß moduliert bei einer derartigen Anordnung die am Ausgang des Vierpols 8 auftretende verzerrte Frequenz [(f2-f3), 2(f2-f3), 3(f2-f3)...] eine in er Amplitude gegenüber der verzerrten Frequenz wesentlich größere Trägerfrequenz f1-f2, die sich derart ändert, daß die Summe aus ihr und der Grundschwingung der verzerrten Frequenz konstant=f1-f3 ist, in einer Modulatoranordnung 9, in deren Ausgang die Trägerfrequenz f1-f2 weitgehend unterdrückt ist, wobei der Modulatoranordnung g ein Frequenzsieb 10 nachgeschaltet ist, durch das nur solche Frequenzen durchgelassen werden, die größer sind als die Summe der der Modulatoranordnung g zugeführten Grundschwingungen fl-fi, 12-15, und es wird dabei die Ausgangsspannung des Frequenzsiebes 10 mit der zwischen dem Ausgang der Modulatoranordnung 9 und dem Eingang des Frequenzsiebes 10 vorhandenen Spannung oder mit der Spannung, die zwischen dem Ausgang des Vier. pols 8 und dem Eingang des Modelators g vorbanden ist, verglichen.
  • Da die Summe aus der Trägerfrequenz f1-f2 und der Grundschwingung f2-f3 der Meßfrequenz stets konstant = fi~fn ist, wird zur Trennung der Grundschwingung der Meßfrequenz von ihren Oberwellen hinter dem Modulator 9 ein fest eingestelltes, gemäß der Erfindung bemessenes Frequenzsieb Io verwendet. Daraus ergibt sich aber als großer Vorteil der Erfindung gegenüber obigem bekannten Meßverfahren, daß der Klirrfaktor trotz sich ändernder Meßfrequenz ohne entsprechend erneute Abgleichung von Schaltelementen gemessen werden kann. Durch die Anordnung nach der Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben, größere Meßreihen in kurzer Zeit aufzunehmen der Klirrfaktorschreiber parallel zu normalen Pegelsehreibern zu schalten.
  • Es ist zwar bereits bekannt, das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip der doppelten Modulation mit Unterdrückung eines Seitenbandes bei der Messung frequenzabhängiger Größen mit dem Ziel zu verwenden, eine Meßgröße veränderlicher Frequenz in eine ihr amplitudenproportionale zweite Meßgröße konstanter Frequenz zu verwandeln, um auf diese Weise trotz der sich ändernden Meßfrequenz als Anzeigegerät ein auf letztere konstante Frequenz fest eingestelltes Gerät verwenden zu können.
  • Dieses Prinzip ist jedoch in der bekannten Form nicht ohne weiteres für die Klirrfaktormessung anwendbar, da ohne weitgehende Unterdrückung der Trägeramplitude des Modulators an das nachgeschaltete Frequenzsieb große Anforderungen gestellt werden müßten.
  • Rei der Anordnung nach der Erfindung wird das vorgenannte Prinzip dadurch für die Klirrfaktormessung technisch brauchbar gemacht, daß in der zweiten Modulationsstufe die Trägeramplitude groß gegenüber der Amplitude der verzerrten Frequenz gewählt und der Träger bereits im Modulator selbst weitgehend unterdrückt ist. Der Modulator. der durch die verzerrte Frequenz also nur schu-ach ausgesteuert wird, wird zweckmäßig als G-egentaktmodulator ausgebildet.
  • Der Erfindungsgedanke ist im folgenden an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert. Fig. I zeigt ein Ausführungsbeispiel für den grundsätzlichen Aufbau der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für den mit Trägerunterdrückung arbeitenden Modulator der zweiten Stufe.
  • In drei Oszillatoren I, 2 und 3 werden drei verschiedene Frequenzen f1, fo und f" erzeugt. von denen f1 und fS feste Frequenzen sind, während f2 eine innerhalb eines gewünschten Bereiches veränderbare Frequenz ist. In zwei Mischstufen 4 und 5 werden die Frequenzen /1 und /2 briv. f2 und / miteinander gemischt und mittels zweier Filter 6 und 7 die dabei entstehenden Seitenbänder fl-j, und f2-f3 herausgesiebt. Die Frequenz f1-f2 dient als Trägerfrequenz für einen zweiten Modulator 9.
  • Die als Meßfrequenz verwendete Frequenz f2-f3 wird dem verzerrenden Meßobjekt 8 zugeführt. Hinter dem verzerrenden Vierpol 8 bekommt man ein Frequenzgemisch, bestehend aus der Grundschwingung f2-f3 sowie den Oberschwingungen 2 (f2-f3), 3(f2-f3) ... Dieses Gemisch wird zusammen mit der Frequenz f1-f2, die hinter dem Sieb 6 vorhanden ist, auf den Modulator 9 gegeben. Das hinter dem Modulator 9 angeordnete Sieb 10 ist so bemessen, daß nur Frequenzell, die größer als die Summe der beiden dem Modulator 9 zugeführten Grundschwingungen sind, durchgelassen werden. Die Summe der beiden Grundschwingungen ist f4 = (f1-f2) - (f2-f3) = f1-f3 Da fl und /5 konstante Frequenzen sind, ist also f4 ebenfalls eine konstante Frequenz. unabhängig von der Meßfrequenz f2-f3. Hinter dem Sieb 10 treten Frequenzen f1-f2 - 2 (f2-f3), (f1-f2) + 3 (f2-f3) ... auf, deren Effektivwert ein Maß für die Verzerrungen, die in dem Vierpol entstanden sind, bildet und in dem Anzeigeinstrument 11 gemessen werden kann.
  • Die Ermittlung des Klirrfaktors kaue bei der Schaltung nach Fig. I wie bei bereits bekannten Schaltungen so vor sicl gehen, daß die hinter dem Sieb 10 tretende Spannung über einen in Prozenten geeichten Spannung steiler mit der Spannung der konstanten Frequenz fl-/. verglichen wird.
  • Eine verzerrungsarme Frequenzumsetzung des Modulators 9 erfordert ein Aniplitudenverhältnis der Meßfrequenz fo-/al zu der Tragerfrequenz f1-f2 von ungefähr 1 : 20 bis 1 : 30.
  • Mit Rücksicht auf die restlose Beseitigung der gegenüber der Meßfrequenz 20- bis omat so starken Trägerfrequenz f1-f2 hinter dem Sieb 10 wird für den Modulator 9 eine Schaltung vorgesehen, die die Trägerfrequenz bereifs weitgehend unterdrückt.
  • Eine Unterdrückung der Trägerfrequenz f1-f2 kann, außer mit den dafür bekannten Schaltungen, zusammen mit einer verzerrungsarmen Modulation mit einer 5 chaltungsanordnung nach Fig. 2 durchgeführt werden. Den beiden Mehrgitterröhren 13 und 14, z. B.
  • Mischhexoden, wird die Hilfsfrequenz f1-f2 gleichphasig, die Meßfrequenz f2-f3 jedoch über den Übertrager 12 gegenphasig zugeführt.
  • Derartige Anordnungen sind ebenfalls bereits bekannt. Die Widerstände 18 und l9 sind, wie allgemein üblich, zur Erzeugung der negativen Gittervorspannung in die Kathodenleitungen der beiden Röhren gelegt.
  • Die Kondensatoren I6 und 17 dienen ihrer wechselstrommäßigen Überbrückung. Der Gegentaktausgangsübertrager 15 stellt die Kopplung mit dem Sieb 10 dar. Die Hilfsfrequenz f1-f2 erscheint hinter dem Über trager 15 nicht mehr, da sie den beiden in Gegentakt geschalteten Modulationsröhren I3 und 14 gleichphasig zugeführt wird. Einer der beiden Kathodenwiderstände 18 oder 19 wird ziveckm äßig als veränderlicher Widerstand ausgeführt, um durch Veränderung der Gittervorspannung einer der beiden Röhren kleine Verschiedenheiten ihrer Kennlinien korrigieren zu können und so eine möglichst vollkommeine Trägerunterdrückung zu erhalten.
  • Bei kleinen Meßfrequenzen f2-f3 wird ein Sieb 10 mit großer Flankensteilheit erforderlich. Es wird hier also zweckmäßig ein Quarz-, Magnetostriktions- oder Rückkopplungsfilter verwendet. Soll z. B. ein Klirrfaktor von 0,5 % bei einer Meßfrequenz von 50 Hz gemessen werden, so muß der Dämpfungsanstieg des Siebes 10 bei 50 Hz Frequenzänderung rund 7 Neper betragen, wenn der Klirrfaktor auf 0,1% genau gemessen werden soll. Der Abstand der Frequenzen f1 und f3 muß demnach möglichst klein gemacht werden, ein gewisser Mindestabstand wird jedoch dadurch bedingt, daß unerwünschte Modulationsfrequenzen das Meßergebnis nicht fälschen.
  • Der Frequenzbereich der Meßfrequenz kann groß gewählt werden und ist nicht auf Tonfrequenz beschränkt.

Claims (3)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Schaltungsanordnung zur Messung des Klirrfaktors von Vierpolen bei veränderbarer, aus der Schiebung zwischen einer veränderbaren Frequenz (f2) und einer festen Frequenz (/1) gebildeten Meßfrequenz (f2-f3), dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang des Vierpols (8) auftretende verzerrte Frequenz [(f2-f3), 2@(f2-f3), 3 (f2-f3)...] eine in ihrer Amplitude gegenüber der verzerrten Frequenz wesentlich größere Trägerfrequenz (f1-f2), die sich derart ändert, daß die Summe aus ihr und der Grundschwingung der verzerrten Frequenz konstant (= ft-fs) ist, in einer Modulatoranordnung (9) moduliert, in deren Ausgang die Trägerfrequenz (ft-f2) weitgehend unterdrückt ist, daß der Modulatoranordnung (9) ein Frequenzsieb (10) nachgeschaltet ist, durch das nur solche Frequenzen durchgelassen werden, die größer sind als die Summe der der Modulatoranordnung (g) zugeführten Grundschwingungen (f1-f2, f2-f3), und daß die Ausgangsspannung des Frequenzsiebes (10) mit der zwischen dem Ausgang der Modulatoranordnung (9) und dem Eingang des Frequenzsiebes (i o) vorhandenen Spannung oder mit der Spannung, die zwischen dem Ausgang des Vierpols (8) und dem Eingang des Modulators (9) vorhanden ist, verglichen wird.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerfrequenz die aus einer festen Frequenz (f1) und der veränderbaren Frequenz (/2) in einer Mischstufe (4) gewonnene Schwebungsfrequenz (f1-f2) dient.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach den Ansprühen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Modulatoranordnung (9) eine Gegentaktstufe mit zwei Mehrgitterröhren verwendet ist, deren eines Steuergitter mit der Trägerfrequenz gleichphasig, deren anderes Steuergitter jedoch gegenphasig mit der verzerrten Meßfrequenz erregt wird.
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