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Meßsender für die Untersuchung von Funkempfängern oder verwandte Aufgaben
Die zur Untersuchung von Funkempfängern und für verwandte Aufgaben benötigten Meßsender
müssen nach bisheriger Auffassung in der Lage sein, eine kleine, definierte modulierte
Hochfrequenzspannung an den Eingang des Empfängers bzw. des Prüflings abzugeben.
Diese kleine Spannung wird üblicherweise aus einer wesentlich größeren Spannung
(Vosz) durch einen Hochfrequenzspannungsteiler mit bekanntem Schwächungsfaktor (s)
gewonnen.
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Ist v die Gesamtverstärkung des zu prüfenden Empfängers, VQ", dessen
Ausgangsspannung, in der Modulationsgrad, so liegen bei dieser Anordnung folgende
Verhältnisse vor
Um das gesuchte v zu bestimmen, müssen also die vier Größen ita, TlosZ, s und V@us
bekannt sehr bzw. gemessen werden, oder durch Regler und Meßanordnungen oder selbsttätige
Regelvorrichtungen auf genormte Werte gebracht werden. Daraus geht die Kompliziertheit
des Meßsenderproblems hervor.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine grundlegende Vereinfachung
des beschriebenen Meßvorganges. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß die Ausgangsspannung
des Prüflings V." (bzw. die Ausgangsleitung nicht absolut bestimmt zu wer-
den braucht, wenn man dieser Spannung statt dessen den Relativwert Vaus
= C ' M # Y OSZ (c = Proportionalitätsfaktor) gibt.
Eingesetzt in (z) ergibt dies:
oder
Damit erübrigt sich eine besondere Kontrolle bzw. Konstanthaltung
von V""" tut. und Voss, sofern man nur dafür sorgt, daß diese Werte auch ohne Zutun
des 1lessenden'durch besondere Automatikei im jeweils richtigen Größenbereich bleiben.
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Der Ausdruck (2) beruht auf der Überlegung, daß die Ausgangsspannung
des Prüflings proportional dem Produkt aus dem Mittelwert und dem Modulationsgrad
seiner Eingangsspannung ist, vorausgesetzt, daß die Verstärkung des Prüflings konstant
gehalten und eine Übersteuerung desselben vermieden wind. Rücken also die ini Meßsender
nunmehr unkontrollierten Größen in und 1',sz innerhalb mäßiger Grenzen vom Normwert
ab, so wird 1'"" um denselben Prozentsatz von ihrem Normalwert abrücken, «-as aber
an sich für die Messung der Verstärkung z, des Prüflings oder für verwandte Messungen
belanglos ist.
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Diese Gedanken sind zu verwirklichen; indem man die Schwächungszahl
s des geeichten Hochfrequenzspannungsteilers des Meßsenders so lange verändert,
bis c = i (eins) wird (statt dessen kann durch entsprechende Schaltungsbemessung
für c auch ein anderer Normwert, z. B. z [zivei], angesetzt werden J, d. h. es muß
laut Gleichung (2) durch eine, Anzeigevorrichtung erkennbar sein, wann bei Veränderung
von s die Ausgangsspannung I@nus gleich fit - 1 osz wird.
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Da die beiden Größen wesensverschieden sind, kann ihre Gleichheit
nicht durch eine der aus der Wechselstrommeßbrückentechnik bekannten Methoden festgestellt
werden, sondern. es erwies sich folgender Umweg als günstigste Lösung: Aus ita#L'osz
und 1'""s wircje eine Hilfsgleichspannung A bzw. B gebildet; A ist zu nt
# 1'osz proportional, B zu
1'"us, der -Proportionalitätsfaktor ist zweckmäßig
in beiden Fällen angenähert der gleiche. Sodann wird die Differenz von .1 und B
auf bekanntem Wege kontrolliert. Wird diese zu Null, so ist A = B oder 3tt
# 1'osz = V"us-Der Umweg über die Hilfsgleichspannungen macht die Messung
unabhängig von Phasenverschiebungen oder von Kurv enformabweichungen zwischen den
zu vergleichenden Größen; letzteres wurde aber auch noch anderweitig gesichert.
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Im gezeichneten Beispiel erzeugt die Röhre i in bekannter Weise mit
dem Schwingkreis : eine mit Hilfe der Röhre .if6 modulierbare Hochfrequenzschwingung,
welche über den veränderlichen geeichten Hochfrequenzspannungsteiler 3 -;- q. (Schalter
5 auf Kontakt a) und das Anpassungsglied 6 der Klemme 8 und vorn da dem Eingang
des zu untersuchenden Empfängers zugeführt wird. Parallel zum Eingang des Hochfrequenzspannungsteilers
wird der Gleichrichter io mit dem Ladungskondensator 12 und dem Ableitwiderstand
ii gespeist: diese beiden Glieder sind, ähnlich wie in der Empfängertechnik üblich,
so bemessen, claß die an ihnen auftretende Niederfrequenzspannung der Hüllkurve
der modulierten Hochfrequenzspannung und daher gleich fit # f'"s= ist. Diese Niederfrequenzspannung
wird durch die Siebkette 13 -i- 33 von Hochfrequenz gereinigt und über das Kopplungsglied
1q, 16
(Schalter 13 in Stellung a) dem Gleichrichter 17 mit dem Arbeitswiderstand
i8 zugeführt.
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Dieser zweite Gleichrichter darf, keine Verzerrungen bewirken, insbesondere
keine störende Rückwirkung auf die Eingangsspannung des ersten Gleichrichters, ferner
dürfen die der Niederfrequenzspannung etwa noch überlagerten Hochfrequenzreste oder
Oberwellen keine größeren. Meßfehler bewirken.
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Mit den. bisher aus der Rundfunk- und Meßtechnik in vielen Varianten
bekannten Hilfsgleichrichtern lassen sich diese Bedingungen beschränkt erfüllen,
jedoch «-achsen die Schwierigkeiten und die Meßfehler stark, wenn, wie im gezeichneten
Beispiel angenommen, der Innenwiderstand des den Gleichrichter i speisenden Generators
groß ist.
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Es wird daher vorgeschlagen, beim zweiten Gleichrichter den sonst
üblichen Ladungskondensator entweder fortzulassen oder so klein zu halten, daß die
vom Gleichrichter durchzulassende Halbwelle an seinem Arbeitswiderstand (fast) unverändert
äuftritt. Dann stellt nämlich der zweite Gleichrichter für den vorausgehenden Generator
während der ganzen Halbwelle eine Ohmsche spannungslineare, d. h. wenig verzerrende
Belastung dar; ferner entspricht dann die durch eine Siebkette vom Arbeitswiderstand
abzugreifende Richtgleichspannung dem Mittelwert der Eingangswechselspannung und
nicht dem Scbeitelwert, welcher durch Hochfrequenzreste oder Oberwellen-allzu leicht
verfälscht wird.
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Wo auch ein solcher Gleichrichter noch zu Schwierigkeiten führt, wird
die Verwendung einer als Niederfrequenzverstärker geschalteten Trennröhre zwischen
erstem und zweitem Gleichrichter vorgeschlagen, sofern nicht folgender in dieser
Form und in diesem Zusammenhang neue, in der Zeichnung enthaltene einfachere Weg
gegangen wird.
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Die gitterseitig mit der gleichzurichtenden Niederfrequenzspannung
gespeiste V erstärkerröhre 17 besitzt eine feste Anodengleichspannung, als Arbeitswiderstand
dient der Widerstand i8, der so bemessen ist, daß der Anodengleichstrom der Röhre
1; nahezu ganz gesperrt ist. Es entsteht dann an i8 außer einer guliegleichspannung
bei genügend grofier
Gitterwechselspannung eine Kathodenwechselspannung,
deren negative Halbwelle so stark unterdrückt ist, daß sich die an dem durch den
hohen Widerstand 2o gespeisten Speicherkondensator ig auftretende Gleichspannung
angenähert proportional zum Mittelwert der Gitterwechselspannung über den Ruhewert
erhebt; wo die Ruhegleichspannung stört; ist sie durch eine Gegenspannung zu kompensieren,
damit ist die Hilfsgleichspannung A (am Kondensator i9) gewonnen. Diese eigenartige,
mit an sich bekannten Röhrenvoltmeter- öder Empfangsgleichrichterschaltungen verwandte
Anordnung genügt tatsächlich allen oben erhobenen Forderungen.
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Um nun auf der Gegenseite die Hilfsgleichspannung B zu gewinnen; wird
über die 1%lemme 3.o und das Kopplungsglied 29, 23 die Niederfrequenzausgangsspannung
des zu untersuchenden Empfängers Röhre 22 zugeführt, wobei Schalter 27 geöffnet
ist und Schalter 36 auf dem freien Kontakt a steht. Die Schaltelemente 25, 2:1.
und 23 entsprechen dann in ihrer Wirkung den Schaltelementen 18, 2o und 19
der schon beschriebenen Gegenseite; es kommt also am Speicherkondensator 23 die
oben definierte Hilfsgleichspannung B (zuzüglich einer störendenfalls @vegzukompensierenden
Ruhegleichspannung) zustande, .und sie muß durch Betätigung des veränderlichen Hochfrequenzspannungsteilers
3, .4 gleich A gemacht werden. Liegt die Ausgangsspannung des Prüfstücks in einer
ungeeigneten. Größenordnung, so ist an die Stelle des einfachen Kopplungsgliedes
29, 28 ein Spannungsteiler, Übertrager oder Verstärker zu setzen.
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Die Gleichheit der beiden, Hilfsgleichspannungen A und B wird auf
den bekannten Wegen durch den nicht näher dargestellten: Indikator (Nullanzeiger,
Gleichgewichtsanzeiger) 21 überwacht.
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Der im vorstehenden gezeigte Gedanke, durch Einführung der Hilfsgleichspannungen
A und B die Notwendigkeit zur Messung nicht gefragter Größen zu- vermeiden, ist
in vereinfachter Form auch beim Arbeiten mit unmodulierter Meßspan:nung anwendbar,
gleichgültig ob diese im Hoch- oder Niederfrequenz.gebiet liegt. So kommt im gezeichneten
Beispiel bei Stellung b des Schalters 15 die Hilfsgleichspannung A auch bei unmödulierter
Hochfrequenzspannung zustande; auch die ausgangsseitig Hochfrequenzspannung führenden
Prüfstücke sind an die Klemmen' 30, 31 (Schalter 55 in -Stellung a; Schalter 27
geschlossen, wodurch der Gleichrichter 22 auf die bei Hochfrequenz zweckmäßige und
auch beim Gleichrichter io gegebene Scheitelwertmessung umgestellt wird) anzuschließen.
Ist das Prüfstück nicht ein Empfänger oder Verstärker, sondern z. B. nur ein Schwingkreis,
so wird vorgeschlagen, ihm bei Stellung b der Schalter 5 und 55 die Meßhochfrequenzspannung
direkt zuzuführen.
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Zur bedarfsweisen Entnahme einer ebenfalls zur Hilfsgleichspannung
A proportionalen Niederfrequenzmeßspannung wird vorgeschlagen:, an einen Abgriff
des Widerstandes i i zu gehen (Schalter 15 in Stellung a, ebenso alle übrigen
Schalter wie beim Arbeiten mit modulierter Hochfrequenz) oder den Gleichrichter
17 über Stellung c des Schalters 15 direkt mit dem Niederfrequenzgenerator zu verbinden,
der unter Zwischenschaltung des geeichten Niederfrequenzspannungsteilers 51 mit
Klemme .4.q verbunden ist.
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Der beschriebene neuartige Meßsender wäre einseitig und wäre bestimmten
Sonderaufgaben nicht gewachsen, wenn er nicht ztigleichwahlweise die Möglichkeit
besäße, Absolutmessungen durchzuführen, d. h. den Modulationsgrad um die abgegebene
Hochfrequenzspannung mit denselben Zielen wie in der bisherigen Meßsendertechnik
zu kontrollieren oder auf definierte Werte zu bringen. Überraschenderweise kann
auch diese Umstellung unter Beibehaltung ges neuen -Meßprinzips auf einfache und
exakte Weise erfolgen, indem die Hilfsgleichspannung B nicht mehr aus der Ausgangswechselspannung
des Prüfstücks gebildet, sondern starr auf vorausberechnete Werte festgelegt wird.
Soll z. B. die unmodulierte Hochfrequenzspannung vor dem Meßspannungsteiler stets
auf einen Normwert h einreguliert werden, so wird eine entsprechende Hilfsgleichspannung
BO eingeschaltet und die genannte Hochfrequenzspannung so einreguliert, daß der
Indikator 21 des Meßsenders Gleichheit anzeigt. Ähnlich können z. B. die Modulationsgrade
221, n22, m3 . . . nach Festlegung entsprechender Hilfsgleichspannungen B1,
B2, B3 .... allein unter Kontrolle durch den Indikator einreguliert werden.
Zur Einschaltung der verschiedenen B-Spannungsstufen dient im Schaltbeispiel .der
Schalter 36. Die Ausgangsspannung des Prüfstücks wird jetzt naturgemäß anderweitig
gemessen.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß der neue Meßsender infolge
der Ausscheidung vermeidlicher Hilfsmessungen vorzüglich zu Schnellmessungen geeignet
ist, und zwar ohne Einbuße an Genauigkeit, da der Meßsender sogar spannungsmäßig,
wie jede Brückenanordnung, von Schwankungen der Speisestromquellen weitgehend unabhängig
ist; das Verfahren, gilt sinngemäß auch für Messungen =mit unmodulierten Schwingungen
aus dem Hoch- und Niederfrequenzgebiet. Es ist auf einfache Weise wahlweise auch
auf Absolutmessungen
der bisher gewohnten Art umstellbar, d. h.
die bei Schnellmessungen ausgeschiedenenHilfsmessungen könnenwahlweise einbezogen
«-erden. Die in der Beschreibung enthaltene Meßgleichrichteranordnung kann selbstverständlich
unter Wahrung ihrer besonderen Vorteile auch zur Untersuchung von Hochfrequenzgeneratoren
herangezogen werden.