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Meßschaltung zur Bestimmung der in einem Meßobjekt infolge von Zwischenmodulation
auftretenden Verzerrungen Es ist bekannt, zur Bestimmung der in einem Übertragungskreis
oder einem Meßobjekt infolge von Zwischenmodulation auftretenden Verzerrung eine
Meßschaltung zu benutzen, bei der dem Meßobjekt zwei Meßsignale (fi und f2) derart
veränderlicher Frequenz zugeführt werden, daß die Frequenz eines dem Meßobjekt entnommenen
Zwischenmodulationsproduktes (na: fi -4- m- f2) erster oder höherer
Ordnung einen unveränderlichen Wert aufweist. Die Amplitude des Zwischenmodulationsproduktes
mit unveränderlicher Frequenz kann dann mit Hilfe eines fest abgestimmten, scharf
selektiven Voltmessers als Funktion der Meßsignalfrequenzen bestimmt werden. Die
Erfindung bezweckt eine verbesserte Meßschaltung für Zwischenmodulationsmessungen.
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In der Meßschaltung gemäß der Erfindung werden zur Zwischenmodulationsmessung
dem Meßobjekt ein Signal fester Frequenz und ein in der Frequenz veränderliches
Signal zugeführt und das dem Meßobjekt entnommene Zwischenmodulationsprodukt der
beiden Meßsignale mit einer Frequenz (np 4- mF) mit einem Hilfssignal q gemischt,
dessen Frequenz gleichzeitig mit derjenigen des Meßsignals p derart veränderlich
ist, daß die Kombinationsfrequenz der t" beiden letztgenannten Signale
(q ± np) einen `konstanten Wert aufweist, und die dieser Kombinationsfrequenz
entsprechende
Kombinationsfrequenz des Zwischenmodülatiönsproduktes und des Hilfsmeßsignals q±
(np ± mF) wird einem selektiven, fest abgestimmten Voltmeter zugeführt.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis; daß mit Hilfe der bekannten
Meßschaltung nicht immer ein " genaues Bild der infolge von Zwischenmodulation auftretenden
Verzerrung erhalten wird. Es wird in diesem Fall mit zwei Meßsignalen gemessen,
die z. B. unter Beibehaltung eines konstanten Frequenzunterschiedes von iooo Hz
einen Frequenzbereich von 3o bis =o ooo Hz durchlaufen. Bei der Bestimmung von Zwischenmodulation
der ersten Ordnung bei z. B. 6ooo Hz "beträgt die Frequenz des einen Meßsignals
6ooo Hz und die Frequenz des anderen Meßsignals 7ooo Hz, und es wird die Amplitude
des Zwischenmodulationsproduktes mit einer Frequenz von iooo Hz bestimmt. Diese
Amplitude ist jedoch nicht nur von der Frequenz des einen Meßsignals (6ooo Hz),
sondern auch von der Frequenz des zweiten Meßsignals (7ooo Hz) abhängig, so daß,
abhängig von den Eigenschaften des Meßobjekts, bei 6ooo Hz ein ganz anderes Meßergebnis
erhalten werden könnte, wenn die Frequenz des zweiten Meßsignals beispielsweise
8ooo Hz oder beispielsweise ioo Hz betragen würde. Dies bringt überdies mit sich,
daß die Messungen von Zwischenmodulationsprodukten verschiedener Ordnung nicht ohne
weiteres miteinander verglichen werden dürfen.
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Diese Nachteile werden bei der Meßschaltung gemäß der Erfindung vermieden,
weil die Frequenz des einen Meßsignals einen festen Wert hat und nur die Frequenz
des.-anderen Meßsignals veränderlich ist.
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Die feste Frequenz kann dabei entsprechend einer für das Meßobjekt
im Zusammenhang mit Zwischenmodulation kritischen Frequenz gewählt werden.
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Bei pupinisierten Kreisen, mit Transformatoren versehenen Verstärkern
u. dgl.,. sind häufig die niedrigsten zu übertragenden Frequenzen die kritischen
und wird beispielsweise die feste Frequenz in der Nähe von 3o Hz gewählt. . .
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Bei anderen Meßobjekten, z. B. bei eisenlosen Verstärkern mit einer
frequenzabhängigen Gegenkopplung sind die Grenzfrequenzen des Gegenkopplungskreises
gewöhnlich kritisch im Zusammenhang mit Zwischenmodulation.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform .einer Meßschaltung gemäß der Erfindung dargestellt
ist.
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Die dargestellte Meßschaltung weist vier Hochfrequenzgeneratoren i,
2, 3 und q. auf, nämlich zwei auf eine bestimmte feste Frequenz f1 bzw. f4 abgestimmte
Hilfssignalgeneratoren i und q, zwei Hilfssignalgeneratoren 2 und 3, die zur Erzeugung
frequenzveränderlicher Hilfssignale f2 bzw. f3 dienen, und schließlich einen
fünften Generator 5, der das erforderliche Meßsignal mit fester Frequenz F liefert.
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Die Generatoren i, 2, 3 und q: werden zur Erhaltung des frequenzveränderlichen
Meßsignals P und des gleichfalls fr equenzveränderlichen Hüfsmeßsignals q benutzt.
Die Hilfssignale f2 und f3 werden zu diesem Zweck mit den Hilfssignalen f1 bzw.
f4 in Mischstufen 6 bzw. 7 gemischt. Die dabei entstandenen Differenzfrequenzen
erster Ordnung, welche die Meßsignale p und q 'bilden, werden mittels Tiefpaßfilter
8 und g von anderen Kombinationsfrequenzen getrennt und können somit dem Ausgangskreis
dieser Filter entnommen werden, Um aus den im vorstehenden bereits erwähnten Gründen
dafür Sorge zu tragen, daß die Meßsignale P und q in der Frequenz derart veränderbar
sind, daß eine Kombinationsfrequenz dieser Signale (q iL np) einen konstanten
Wert besitzt, sind die Generatoren 2 und 3 mittels eines gemeinsamen Bedienungsorgans
=o abstimmbar, und zwar derart, daß f 3 immer ein ganzzahliges Vielfaches von f2
ist oder umgekehrt, d. h. f3=n- f2.
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Der erforderliche harmonische Zusammenhang zwischen f2 und f3 kann
gewünschtenfalls durch gegenseitige Synchronisierung der Generatoren 2 und 3 straff
aufrechterhalten werden.
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Falls zwischen f2 und f3 der erwähnte Zusammenhang besteht, ist q
- f4 - f3
UP = n (fi - f2) = nfi
- f3
und somit (q - np) = (f4- n f1).
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Die Differenzfrequenz (q - np) hat also einen konstanten Wert,
der sich bei Ändrung der Frequenzen der Signale P und q durch Bedienung des Bedienungsorgans
=o nicht ändert, da sowohl f1 als auch f4 ungeändert bleiben.
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Es ist ebenfalls möglich, anstatt einer beliebig zu wählenden Differenzfrequenz,
einer beliebigen Summenfrequenz einen konstanten Wert zu geben. Das erste ist der
Fall, wenn f3 < f1 und f3 < f4, das zweite, wenn f1
> f 3 > f4.
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Das frequenzveränderliche Meßsignal P wird zusammen mit dem in der
Frequenz in erster Linie unveränderlichen Meßsignal F den Eingangsklemmen eines
Meßobjektes =i zugeführt, wobei infolge von Zwischenmodulationserscheinungen im
Ausgangskreis des Meßobjektes beliebige ,Zwischenmodulationsprodukte mit einer Frequenz
(xp -# mF) auftreten werden (n und m sind Ordnungskoeffizienten).
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Um die Amplitude dieses Zwischenmodulationsproduktes mit Hilfe eines
fest abgestimmten, scharf selektiven Voltmessers messen zu können, werden sie in
einer Mischstufe 12 mit dem Hilfsmeßsignal q gemischt. Der Mischstufe kann nun ein
Signal mit der Differenzfrequenz [q - (np ± ntF)] entnommen werden. Die Frequenz
des letzteren Signals ändert sich bei Änderung der Frequenzen P und q nicht, wenn
nur die dieser Differenzfrequenz entsprechende Differenzfrequenz der Signale P und
q, nämlich (q - np), unabhängig von den Frequenzen P und q ist, was bei der
dargestellten Schaltung, wie im vorstehenden erörtert wurde, der Fall ist.
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Da (q - np) = (f4 - n f1), beträgt die Frequenz des
der Mischstufe i2 entnommenen Signals [(q - (np ± mF)] = (f4 - nfl
± mF).
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Dieses Signal konstanter Frequenz wird nach Verstärkung über einen
scharf selektiven, fest
abgestimmten Verstärker i3 einem Voltmeter
zugeführt.
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Um zu verhindern, daß bei einer Änderung der Wahl des Ordnungskoeffizienten
n die Abstimmfrequenz des Verstärkers 13 geändert werden muß, kann man durch entsprechende
Änderung von f1 erreichen, daß bei Änderung von yz das Produkt n f, denselben Wert
behält. Da, wie bereits erwähnt wurde, stets gelten soll lt f2 = f3
und somit
bei Änderung von n gleichfalls die Frequenz f2 derart zu ändern ist, daß das Produkt
n f, denselben Wert behält, können im Hinblick darauf auch die Generatoren i und
2 mittels eines gemeinsamen Bedienungsorgans umschaltbar gemacht werden.
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Es sei hier bemerkt, daß, wenn die Meßschaltung gemäß der Erfindung
nur für Messungen bei einem Ordnungskoeffizienten n = i entworfen wird, die obenerwähnte
Umschaltung naturgemäß unterbleiben kann; da in diesem Fall außerdem f2
- f3, genügt ein einziger abstimmbarer Generator anstatt der zwei mechanisch
und elektrisch gekoppelten abstimmbaren Generatoren 2 und 3, was eine wesentliche
Vereinfachung der erforderlichen Apparatur ermöglicht.
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Um zu verhindern, daß bei Änderung der Wahl des Ordnungskoeffizienten
m die Abstimmfrequenz des Verstärkers 13 geändert werden muß, kann mit der Veränderung
des Koeffizienten m entweder die Frequenz (n f,) oder die Frequenz f4 um einen entsprechenden
Betrag geändert werden, beispielsweise mittels einer Anzahl von zu diesem Zweck
im betreffenden Generator vorgesehenen, beliebig einschaltbaren Trimmerkondensatoren.
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Die Frequenz des Meßsignals p ist vorzugsweise an einer mit dem Bedienungsorgan
io zusammenwirkenden Skala ablesbar. Da diese Skala bei Verstimmung des Generators
i um Beträge inF geändert werden müßte, wird vorzugsweise die Frequenz f4 des Generators
q. stufenweise um einen der Frequenz des festen Meßsignals F oder einem Vielfachen
dieser Frequenz entsprechenden Betrag veränderbar gemacht.
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Die dargestellte Meßschaltung kann auf einfache Weise zur Bestimmung
von Verzerrungen eingerichtet werden, die durch Harmonische des Meßsignals p entstehen,
indem der Generator 5, z. B. mittels eines Schalters 15, ausgeschaltet wird.