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Umlaufende Meßleitung für sehr hohe Frequenzen
Die Erfindung bezieht
sich auf eine umlaufende Meßleitung der bekannten Art, bei welcher eine kreisbogenförmige
Meßleitung durch eine umlaufende Sonde abgetastet wird, um denSpannungsverlauf längs
der Leitung auf dem Schirm einer Kathodenoszillographenröhre als stehendes Bild
zur Darstellung zu bringen.
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Die Verwendung der bisher bekannten Meßeinridhtungen dieser Art ist
auf einen Wellenbereich s-on etwa 20 bis I20 cm Wellenlänsge belschränkt, woibei
sich jedoch auf gewissen Wellenlängen innerhalb dieses Wellenbereiches und vor allem
bei kürzeren Wellenlängen Störspannungen in dem Maße bemerkbar machen, daß die Messung
beeinträchtigt, wenn nicht unmöglich gemacht wird. Es ist bisher nicht gelungen,
diese Störspannungen zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die erwähnten Störspannungen
Resonanzspannungen sind, die in gewissen Hohlräumen der Meßeinrichtung, vor allem
in dem Gehäuse, welclhes,,die die Abtastsonde tragende Trommel umschließt, auftreten
und durch den von der Sonde durchsetzten Abtastschlitz auf die Sonde einwirken.
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Nach dem Gedanken der Erfindung werden deshalb Maßnahmen getroffen,
um die Entstehung solcher Resonanzspannungen oder ihre Einwirkung auf die Sonde
zu unterbinden.
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Dies läßt sich in Durchführung des Erfindungsgedankens beispielsweise
durch eine Ausbildung
der Meßeinrichtung erreichen, ei welcher die
durch den Abtastschlitz beiderseits angekoppelten Hohlräume in bezug auf die Mittelebene,
in welcher die Sonde umläuft, möglichst weitgehende Symmetrie aufweisen. Auch der
die abzutastende Leitung selbst bilidende Hohlraum ist zweckmäßig in eLektrilscher
Hinsicht in bezng auf die Sonde! symmetnilsch anszubillden, und im Fall einer koaxialen
Leitung wird man vorzugsweise auch den Innenleiter möglichst symmetrisch anordnen.
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Ferner kann die die Sonde tragende Trommel in ihrem mittleren Teil
mit einem sich über ihren ganzen Umfang erstreckenden Kranz oder Wulst versehen
werden, der in den Abtastschlitz. eingreift und so die zwischen der abgetasteten
Leitung und den obenerwähnten Hohlräumen bestehende Kopplung vermindert.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, daß die beiderseits
der Trommel gebildeten Hohlräume durch Einbringung von dämpfendem Material, wie
z. B. mit einer Widerstandsschicht überzogenen Isolierplättchen, bedämpft werden,
um die sich ausbildenden Resonanzspannungen herabzusetzen.
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Als außerordentlich günstig erweist sich ferner die Verwendung von
symmetrisch ausgebildeten Gleitlagern für die umlaufende Sondentrommel an Stelle
der bisher allgemein für diese Zwecke benutzten Kugellager. Die vorteilhafte Wirkung
der Gleitlager erklärt sich daraus, daß sie auf Grund ihres hohen Kapazitätswertes
den durch das Trommelgehäuse gebildeten Resonanzraum praktisch kurzschLießen und
so die Entstehung von ReWsonanzschwingungen in diesem Raum weitgehend unterdrücken.
Zufällig auftretende galvanische Kurzschlüsse zwischen dem feststehenden Lagerkörper
und der umlaufenden Welle bleiben dabei im Bereich von Wellen mit etwa 1 m Wellenlänge
und darunter ohne störende Wirkung. Bei größeren Wellenlängen kann man durch Amalgamieren
der Lagerflächen der umlaufenden Welle und desLagerkörpers sowie durchAusfüllen
des Zwischenraumes mit Quecksilber einen vollkommenen galvanischen Kontakt zwischen
dem feststehenden Lagerkörper und der umlaufenden Welle erzielen.
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Eine weitere Möglichkeit der Durchführung des Erfindungsgedankens
besteht darin, die Abtastsonde selbst in der Weise als Schleife auszubilden, daß
diese in Schlitznähe senkrecht zur Umlaufebene, der für die Abtastung wirksame Teil
der Schleife hingegen parallel zur Umlaufebene gerichtet ist. Dadurch wird erreicht,
daß das im Schlitz auftretende Störfeld auf die Sondenschleife nicht oder nur geringfügig
einwirken kann, während das Nutzfeld der Leitung auf die Sondenschleife unvermindert
einwirkt.
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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.
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Fig. 1 zeigt das bekannte Schema einer umlaufenden Meßleitung mit
einer koaxialen Leitung, bei welcher eine von einer umlaufenden Trommel I bewegte
Sonde 2 durch einen am Umfang des Gehäuses 3 angebrachten Schlitz hindurch den Innenleiter
3a der koaxialenLeitung abtastet. DerAußenleiter der koaxialen Leitung wird von
dem Ringkanal 3b des Gehäuses gebildet. In dem Meßbereich unter etwa In cm Wellenlänge
tritt an Stelle der koaxialen Leitung eine Hohllleitung, welche- aus dem Ringkanal
3b unter Wegfall des Innenleiters besteht.
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Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt durch eine. gemäß der Erfindung
ausgebildete umlaufende Meßleitung dieser Art. Wie ersichtlich, ist diei Meßeinrichtung
gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die durch den Abtastschlitz 7 beiderseits
angekoppelten Hohlräume 4a und 4b in bezug auf dieMittelebene, in welcher die Sonde
2 umläuft, symmetrisch sind. Auch der Hohlraum 3b sowie der Innenleiter 3a sind-in
elektrischer Hinsicht in bezug auf die Sonde symmetrisch ausgebildet und angeordnet.
Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Innenleiter 3a gemäß Fig. 7 in ringförmigen
oder stegförmigen Einlagen 3e aus Isolierstoff gehaltert werden.
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Dlie die Trommel tragende, motorisch angetriebene Welle ist beiderseits-in
dem Gehäuse 3 in Lagern 5 gelagert, während die Sonde 2 über eine Drehkupplung an
eine feststehende koaxiale Leitung oder Hohlleitnng 6 angeschlossen ist.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher die die Sonde
2 tragende Trommel 1 in ihrem mittleren Teil einen sich über ihren ganzen Umfang
erstreckenden Kranz oder Wulst in besitzt, der in den Abtastschlitz 7 eingreift
und die zwischen der abgetasteten Leitung und den Hohlräumen des Trommelgehäuses
bestehende Kopplung herabsetzt. Dabei können diese Hohlräume gemäß der Erfindung
durch béiderseitige Einlagen 8 aus einem dämpfenden Material bedämpft werden. Ferner
kann man, wie Fig. 4 zeigt, die Begrenzungsflächen des Abtastsc0Dllitzels derart
abschrägen, daß der Schlitz sich nach innen verengt und ,dadsurch die in diun auftretenden
Stõrfellder auf den Teil Ider Sonde konzentriert werden, welcher von dem Abtastbereich
abgelegen ist.
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Fig. 5 veranschaulicht die Verwendung von beiderseitigen symmetrisch
ausgebildeten Gleitlagern zwischen der Welle der umlaufenden Trommel und dem feststehenden
Gehäuse 3 an Stelle der bisher für diese Zwecke benutzten Kugellager.
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Fig. 6 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel mit schleifenförmiger
Ausbildung der Abtastsonde 2. In der Figur ist die in Richtung des Pfeiles f umlaufende
Außenfläche der Trommel I gezeigt, aus welcher der Innenleiter 2a der Abtastsonde
radial herausgeführt ist. Der Leiter 2a ist dann zu einer in der Umlaufehene verlaufenden
Schleife gebogen, so daß der für die Abtastung wirksame Teil der Schleife parallel
zu der abgetasteten Leitung verläuft. Schließlich ist die Schleife in der durch
die Linie 7a-7a angedeuteten Ebene, in welcher die Schleife den Schlitz 7 durchsetzt,
abgebogen und durch das Teil 2 an den Außenleiter Ib der koaxialen Sondenleitung
angeschlossen. Das im Schlitz. auftretende Störfeld wird somit auf die Sondenschleife
keine oder nur
geringe Wirkung haben, während trotzdem das in der
abgetasteten Leitung vorhandene Nutzfeld die Schleife unvermindert beeinflußt.
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Die beschriebenen Maßnahmen zur Durchführung der Erfindung können
einzeln oder gemeinsam Anwendung finden. Mit ihrer Hilfe wird es ermöglicht, die
Störspannungen, welche bisher die Verwendung solcher Meßgeräte in nachteiliger Weise
beschränkt haben, auszuschalten oder auf ein nicht mehr störendes Maß herabzusetzen
und dadurch n brauchbaren Meßbereich, insbesonldere nach den kürzeren Wellenlängen
hin, erheblich zu erweitern. Bei Anwendung einer Hohlleitung an Stelle einer koaxialen
Leitung kann derMeßbereich auf das Gebiet der Wellenlängen unter 10 cm ausgedehnt
werden, auf welchem bisher brauchbare Meßgeräte dieser Art nicht zur Verfügung standen.