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Schaltungsanordnung zur Frequenzmessung
Eine häufig angewenlete Methode
zur Messung der Frequenz beruht auf der Herstellung der Resonanz eines Schwingkreises
mit der zu messenden Frequenz.
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Die Anzeige der Resonanz erfolgt meist durch einen Strom- oder Spannungsmesser
oder durch eine Abstimmanzeigeröhre. Eine bekannte Schaltungsanordnung eines sogenannten
Resonanzfrequenzmessers für Kurzwellen und Ultrakurzwellen ist in Fig. I dargestellt.
Der aus einem Doppelleitungsstück bestehende Resonanzkreis I ist durch einen Kurzschlußschieber
2 und einen Kondensator 3 abstimmbar; mit diesem Abstimmkreis ist der Meßkreis 4
veränderbar gekoppelt. Durch die Drosseln 5 werden die hochfrequenten Ströme vom
Anzeigeorgan 6 ferngehalten. Bei geeignet gewählter Kopplung zwischen den beiden
Kreisen kann bei ausreichender Empfindlichkeit eine schmale Resonanzkurve des Abstimmkreises
erzielt werden. Bei der Durchführung einer Messung ist somit außer der Abstimmung
des Kreises I und der Einstellung der Kopplung zwischen den Kreisen I und 4 auch
eine Abstimmung des Meßkreises 4,wenigstens angenähert auf die zu messende Frequenz,
vorzunehmen. Beim Übergang auf andere Frequenzbereiche müssen sowohl die Abstimmelemente
des Abstinunkreises 1 und des Meßkreises 4 als auch die Kopplung zwischen beiden
Kreisen von neuem eingestellt werden. Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die
Schaltungsanordnung zur Frequenzmessung und den Meßvorgang zu vereinfachen.
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Bei einer Schaltungsanordnung zur Frequenzmessung, bei der ein Resonanzkreis
mit einer Überbrükkungskapazität und einem dazuparallelliegendenAnzeigegerät verwendet
wird, ist gemäß der Erfindung ein parallel zur Überbrückungskapazität liegender
Gleichrichter im Resonanzkreis insbesondere verschiebbar angeordnet. Vorteilhafterweise
kann auch der Überbrückungskondensator, dessen Kapazität so groß ist, daß er für
die verwendete Frequenz einen sehr niedrigen Widerstand darstellt, im Resonanzkreis
verschiebbar
angeordnet sein. Als Resonanzkreis kann insbesondere eine abstimmbare Leitung verwendet
werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Resonanzkreis, dargestellt
durch ein gerades Leitungsstück 7, dessen Resonanzfrequenz durch seine Länge und
durch die Abstinunkapazität 3 einstellbar ist. Der Überbruckungskondensator 8 schließt
die Leitung an der Stelle, an der er an die Leitung angeschlossen ist, kurz.
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Im Resonanzkreis befindet sich der Gleichrichter 9, der entlang des
Resonanzkreises verschoben werden kann. Befindet sich der Resonanzkreis in Resonanz
mit einer elektromagnetischen Welle, dann liefert der Gleichrichter g eine Gleichspannung,
die über die Leitung 7 an das Instrument 10 gelangt.
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In der angegebenen Schaltungsanordnung nach Fig. 2 liegt der Gleichrichter
g nicht an der vollen am Resonanzkreis auftretenden Spannung, deren Verlauf durch
die gestrichelte Linie Ii angedeutet ist, sondern nur an einem Teilbetrag dieser
Spannung; dies ist gleichbedeutend mit einer Teilkopplung bzw. mit einer Widerstandstransformation
zwischen einem Verbraucher und einer Stromquelle. Es läßt sich zeigen, daß sich
durch diese Teilkopplung der verhältnismäßig niederohmige Widerstand des Anzeigeinstrumentes
10 in Verbindung mit dem Gleichrichter 9 und der hochohmige Resonanzwiderstand des
Resonanzkreises in eine gewisse Beziehung zueinander bringen lassen. Der Grad der
Teilkopplung kann in einfacher Weise durch Ändern des Abstandes zwischen dem Gleichrichter
g und der Überbrückungskapazität 8 eingestellt werden.
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Um die Anordnung nach der Erfindung für einen größeren Frequenzbereich
verwenden zu können, ist es erwünscht, die Länge des Leitungsstückes ändern zu können.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man den Überbrückungskondensator
8 längs des Leitungsstückes verschiebbar anordnet. In diesem Fall kann durch Verschieben
des Überbrükkungskondensators8 der Resonanzkreis grob und durch die Abstimmkapazität
3 fein abgestimmt werden. Da es zweckmäßig ist, eine geeignete Teilkopplung durch
eine entsprechende Wahl des Abstandes zwischen Gleichrichter g und Überbrückungskondensator
8 einzustellen, kann es vorteilhaft sein, die Überbrückungskapazität und den Gleichrichter
in geeigneter Weise mechanisch miteinander zu verbinden.
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Der Überbruckungskondensator 8 kann bei geeignet gewählter Leitung,
z. B. bei parallel laufenden Drähten, zweckmäßigerweise auch in zwei Durchführungskondensatoren
aufgeteilt werden, von denen jeder auf einem Draht verschiebbar ist.
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Der Erfindungsgedanke kann auch bei einem durch ein koaxiales Leitungsstück
gebildeten Resonanzkreis angewendet werden. Hierzu ist in Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt. Das koaxiale Leitungsstück wirkt als A/4-Resonator; durch
den etwas verlängerten Innenleiterteil 12 wird der Resonanzkreis an das elektromagnetische
Feld gekoppelt. Zur Abstimmung der Leitung dient der Kurzschlußschieber 13, der
einen auf dem Innenleiter gleitenden Kondensator enthält. In einer einzustellenden
Entfernung vom Kurzschlußschieber ist ein Gleichrichter 14 angeordnet; die Anschlüsse
des Gleichrichters sind dabei so ausgebildet, daß der Gleichrichter entlang des
Resonanzkreises verschoben werden kann. Durch eine gegebenenfalls mit dem Kurzschlußschieber
verbundene Bedienungseinrichtung kann der Gleichrichter im Resonanzkreis verschoben
werden. Zwischen Außenleiter und Innenleiter des koaxialen Resonanzkreises wird
die Meßspannung abgenommen und dem Anzeigeorgan 10 zugeführt. Der Kurzschlußschieber
ist insbesondere dann sehr vorteilhaft auszubilden, wenn man diesen aus Aluminium
oder Aluminiumlegierungen herstellt; durch besondere Oberflächenbehandlung, z. B.
durch Eloxieren, lassen sich Isolierschichten erzeugen, die als Dielektrikum zwischen
Außen- und Innenleiter und dem Kurzschlußschieber dienen. Damit werden zusätzliche
Kapazitäten überflüssig.
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Durch Anwendung bekannter Mittel, die eine wesentliche Verkürzung
von elektromagnetischen Wellen auf Leitern zur Folge haben, wie z. B. Einbettung
der Leiter in Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante und/oder mit hoher Pernteabilität,
z. B. in Ferrite, läßt sich die Meßanordnung nach der Erfindung auch für. längere
Wellen herstellen, ohne daß dabei der Vorteil einer handlichen Meßanordnung verlorengehen
würde. An Stelle eines Leitungsstückes können bei längeren Wellen z. B. auch Induktivitäten
und Kapazitäten oder ein spulenähnliches Leitungsgebilde verwendet werden. Sehr
vorteilhaft ist auch die Verwendung von kreisförmig ausgebildeten Leitungen.
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Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist bei geringem Aufwand
ein verhältnismäßig großer Frequenzbereich überstreichbar. Die Meßanordnung gestattet
insbesondere, Frequenzmessungen in einfacher Weise vorzunehmen.