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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mischhexoden, wird die Hilfsfrequenz f1-f2 gleichphasig, die Meßfrequenz
f2-f3 jedoch über den Übertrager 12 gegenphasig zugeführt.
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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.
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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.
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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.
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Der Frequenzbereich der Meßfrequenz kann groß gewählt werden und
ist nicht auf Tonfrequenz beschränkt.