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Verfahren zum Messen der Leitungskonstanten von Kabeln bei ultrahohen
Frequenzen Es ist bekannt, die Leitungskonstanten von Kabeln im Dezimeterwellenbereich
mit Hilfe eines Resonanzverfahrens zu ermitteln, bei dem aus der Breite der aufgenommenen
Resonanzkurve auf die Dämpfung des Kabels geschlossen wird. Bei den bekannten Meßverfahren
ist jedoch entweder eine Veränderung des zu untersuchenden Kabels erforderlich,
was praktisch umständlich ist, oder es wird die Resonanzkurve durch Frequenzänderung
ermittelt, wobei jedoch die Durchführung einer vollkommen einwandfreien Spannungsmessung
nicht in allen Fällen möglich ist, da bei ultrahohen Frequenzen keine frequenzunabhängigen
Spannungszeiger genügender Rückwirkungsfreiheit zur Verfügung stehen. Wenn man ferner
bei Ausübung eines der bekannten Verfahren die Resonanzkurve durch Spannungsmessungen
zu ermitteln sucht, so ist im Gebiet der ultrahohen Frequenzen bei Messungen an
einem offenen Kabelende mit beträchtlichen Fehlern zu rechnen.
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Um diese Mängel zu beseitigen, wird bei dem Verfahren nach der Erfindung
das zu untersuchende Kabel zwischen einer Spannungsmeßstelle und einem veränderbaren
Schwingungskreis
eingeschaltet, ferner das mit der Spannungsmeßstelle verbundene Kabelende an einen
Sender fester Frequenz angekoppelt und bei unverändert bleibender Länge des Kabels
der Schwingungskreis geändert, um eine Resonanzkurve zu gewinnen.
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In der Zeichnung ist eine zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung
dienende Einrichtung in einer Ausführungsform veranschaulicht, und zwar ist Fig.
i eine schaubildliche Darstellung dieser Einrichtung, Fig. 2 die Seitenansicht einer
Einzelheit der Abschlußleitung und Fig. 3 ein Schaltbild, während in Fig.4 und 5
Resonanzkurven dargestellt sind, die mittels des Verfahrens nach der Erfindung gewonnen
sind.
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Die dargestellte Einrichtung ist zum Messen von Kabeln oder Leitungen
bei einer Wellenlänge von h,-; 50 cm bestimmt. Auf einer Grundplatte i (Fig.
i) ist ein Abschirmgehäuse 2 befestigt, in dem ein als Rückkopplungsröhrensender
ausgebildeter Meßsender 3 (Fig. 3) angeordnet ist. An den Sender 3 ist eine als
konzentrische Rohrleitung ausgebildete Vorsatzleitung 4 angeschlossen, die von einer
auf der Grundplatte i befestigten Stütze 5 getragen wird. Die Länge der Vorsatzleitung
4 entspricht einem Vielfachen der halben Länge der bei der Messung benutzten Welle.
Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Vorsatzleitung 4 die Länge einer ganzen
Welle. Die Vorsatzleitung 4 ist mit dem Ende, an dem der konstante Meßstrom einfließt,
in einen Flansch 6 am Gehäuse 2 des Meßsenders 3 gesteckt. Durch Hineinschieben
der Vorsatzleitung 4 in den Flansch 6 um einen größeren oder geringeren Betrag kann
die Kopplung mit dem Sender 3 infolge der natürlichen Kapazität zwischen dem Innenleiter
der Vorsatzleitung-1 und dem Senderschwingungskreis geändert werden.
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Mit der Vorsatzleitung 4. ist ein Spannungszeiger verbunden, der aus
einer Diode 7 (Fig.3) in Verbindung mit einer konzentrischen 2/4-Leitung 8 und einem
Lichtmarkengerät 9 (Fig. i) besteht. Der rohrförmige Außenleiter 2o der Leitung
8 ist bei der dargestellten Ausführungsform an dem Außenleiter 2i der Vorsatzleitung
,4 in der Mitte dieser Leitung festgelötet. Es bestehen daher, wenn die Länge der
Vorsatzleitung . einer ganzen Wellenlänge entspricht, zwischen der Stelle des Anschlusses
der Vorsatzleitung 4. an den Sender 3 und der Stelle des Anschlusses des Spannungszeigers
7, 8, 9 an die Vorsatzleitung 4 einerseits sowie zwischen der Stelle des Anschlusses
der Vorsatzleitung 4 an das zu messende Kabel i9 und der Stelle des Anschlusses
des Spannungszeigers 7, 8, 9 an die Vorsatzleitung .I andererseits Abstände von
einer halben Wellenlänge. Infolgedessen sind die Spannungen an diesen drei Anschlußstellen
gleich, solange die Dämpfung der Vorsatzleitung 4. vernachlässigt werden kann. Die
Vorsatzleitung. kann daher bei der Auswertung des Meßergebnisses im wesentlichen
unberücksichtigt bleiben.
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Die veränderbare Abschlußleitung io, die ebenfalls aus einer konzentrischen
Leitung besteht, ist auf einem besonderen Brett i i mittels Stützen 12 befestigt.
In den rohrförmigen Außenleiter 22 der Leitung io kann ein von einem Rohr 13 getragener
Kalben 23 (Fig.2) mehr oder weniger eingeschoben werden. Der Kolben 23 stellt ein
mit der Abschlußleitung io zusammenwirkendes Kurzschlußglied dar. Das Rohr 13, mit
dessen Hilfe der Kalben 23 verschoben wird, ist mit einem Kopf 14 versehen. Dieser
Kopf kann auf einem den Innenleiter der konzentrischen Abschlußleitung io bildenden
Stab 15 mittels einer Stellschraube 24 festgestellt werden und wirkt als Mikrometerantrieb,
mit dessen Hilfe der Kolben 23 auf ein Hundertstelmillimeter genau eingestellt werden
kann. Durch die Schlitzführung25 ist eine Drehung des Rohres 13 in dem Außenleiter
22 verhindert. Der Innenleiter 15 wird von einer auf dem Brett i i angebrachten
Stütze 16 getragen. Mittels des Kurzschlußgliedes 23 kann die Länge der Abschlußleitung
io um eine halbe Wellenlänge geändert werden.
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Die Vorsatzleitung 4 und die Abschlußleitung io sind mit Flanschen
17 bzw. 18 versehen, zwischen denen. das zu untersuchende, mit entsprechenden Flanschen
ausgerüstete Kabel i9 eingeschaltet wird. Hierbei stellen die am zu messenden Kabel
i9 angebrachten Flansche dieVerbindung zwischen den Außenleitern des Kabels einerseits
und den Vorsatz-und Abschlußleitungen andererseits her. Der Innenleiter des Kabels
wird in entsprechende Bohrungen der Innenleiter der Vorsatz- und Abschlußleitungen
gesteckt.
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Bei der Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung wird die Resonanzkurve
in der Weise gewonnen, daß bei fester Meßfrequenz und konstantem Eingangsstrom mittels
des Spannungszeigers 7, 8, 9 die Spannung an dem an die Vorsatzleitung 4 angeschlossenen
Ende des Kabels i9 in Abhängigkeit von der Größe des Abschlußleitwertes gemessen
wird, der durch Verschieben des Kurzschlußgliedes 23 (Fig. 2 und 3) geändert werden
kann. In Fig.4 und 5 sind beispielsweise zwei Resonanzkurven eines 4-m-Palystyrolkabels
bei einer Wellenlänge von 50,7 cm dargestellt, und zwar veranschaulicht Fig.4
die Resonanzkurve bei loser Kopplung und Fig. 5 die
Resonanzkurve
bei fester Kopplung des Spannungszeigers.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist der Meßvorgang vereinfacht,
weil die umständliche Veränderung des zu untersuchenden Kabels vermieden ist. Ferner
kann die kesonanzkurve bei einer festen Frequenz erzielt werden, so daß auch bei
ultrahohen Frequenzen eine genaue relative Spannungsmessung vorgenommen werden kann.
Es ist außerdem die Durchführung der Spannungsmessung an einem offenen Kabelende
vermieden, so daß auch in dieser Hinsicht eine einwandfreie Spannungsmessung möglich
ist.
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Es ist an sich bekannt, bei Meßeinrichtungen eine Vorsatzleitung zu
verwenden, die zwischen einem Sender und dem zu messenden Kabel eingeschaltet ist
und deren Länge einem Vielfachen der halben Länge der bei der Messung benutzten
Welle entspricht. Ferner ist es an sich bekannt, bei Meßeinrichtungen die Anzapfleitung
eines Spannungszeigers an die Vorsatzleitung derart anzuschließen, daß die Anzapfstelle
eine halbe Wellenlänge oder das Vielfache einer halben Wellenlänge von jedem Ende
der Vorsatzleitung entfernt ist. Es ist auch an sich bekannt, bei Meßeinrichtungen
einen Schwingungskreis zu verwenden, der als Kurzschlußleitung veränderbarer Länge
ausgebildet ist. Diese Meßanordnungen wurden jedoch bisher nicht, wie beim Erfindungsgegenstand,
zum Messen der Leitungskonstanten von, Kabeln bei ultrahohen Frequenzen, sondern
zur Durchführung von Scheinwiderstandsmessungen bei Resonanzverfahren mit Leitungskreisen
benutzt.