-
Verfahren zur Resonanzkurvenmessung, vorzugsweise für ultrakurze Wellen
Die Resonanzkurve eines Schwinggebildes kann man bekanntlich so messen, daß man
den zu untersuchenden Schwingkreis durch die Schwingung eines Meßsenders erregt,
die Frequenz des Meßsenders Punkt für Punkt bzw. stetig über den zu übertragenden
Bereich ändert und den Spannungs- oder Stromamplitudenverlauf des Schwingkreises
in Abhängigkeit von der Frequenz aufträgt. Es liegt auch auf der Hand, die Resonanzkurve
dadurch unmittelbar sichtbar zu machen, daß man die Frequenz periodisch ändert und
den Amplitudenverlauf auf dem Schirm einer Braunschen Röhre aufzeichnet. Dabei wird
die Erregungsamplitude etwa nach Gleichrichtung dem einen Plattenpaar zugeführt,
während dem anderen Plattenpaar eine Zeitablenkspannung zugeführt wird, die mit
der Frequenzänderung synchronisiert ist.
-
Auf der Zeitablenkungsachse kann die Frequenz aufgetragen werden,
so daß Resonanzkurvenform, Bandbreite und Eigenfrequenz unmittelbar abgelesen werden
können. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist allerdings dadurch begrenzt, daß die
jeweilige Frequenz des frequenzgewobbelten Meßsenders, der j a nicht quarzgesteuert
sein kann, nicht völlig festliegt. Man ist nicht einmal sicher, daß die Änderung
der Frequenz mit der Zeit linear
erfolgt. Dies gilt vor allem bei
sehr kurzen Wellen, bei denen die Frequenz eines Senders bekanntlich sehr stark
von unbestimmten Einflüssen abhängt.
-
Gemäß der Erfindung wird eine sichere Auswertung der Resonanzkurve
dadurch ermöglicht, daß die Meßfrequenz nicht nur dem zu untersuchenden Schwingkreis,
sondern auch gleichzeitig einem trennscharfen Eichkreis zugeführt wird. Nun wird
sowohl der Amplitudenverlauf der Erregung des zu untersuchenden Schwingkreises als
auch der entsprechende Amplitüdenverlauf des Echkreises mittels eines Oszillographen,
z. B. einer Braunschen Röhre, sichtbar gemacht. DerEichkreiskann wesentlieh frequenzkonstanter
gemacht werden als der Meßsender, so daß seine verhältnismäßig schmale Resonanzkurve
als Eichmarke für die Resonanzkurve des- zu untersuchenden Schwingkreises dienen
kann. Zweckmäßig ist der Eichkreis abstimmbar und mit einer geeichten Skala versehen.
Dann kann man mittels des Eichkreises die Resonanzkurve Punkt für Punkt nachmessen;
insbesondere die Frequenzen der genauen Resonanz sowie des halben Resonanzwertes
leicht genau bestimmen.
-
Die Erfindung läßt sich so: durchführen, daß man gemäß Abb. r und
2 sowohl die Resonanzkurve I (Erregungsamplitude in Abhängigkeit von -der Frequenz
bzw. der Zeit) -des zu untersuchenden Schwingkreises S als auch die Resonanzkurve
II a des trennscharfen frequenzkonstanten Eichkreises E auf dem Schirm der Braunschen
Röhre B sichtbar macht. Die beiden Kreise werden :gleichzeitig durch den Meßsender
M erregt, dessen Frequenz .durch den Wobbelsender W periodisch geändert wird. Die
induzierten Ströme werden :durch angekoppelte Gleichrichter G1, G2 gleichgerichtet
und die erzeugten, von der Jeweiligen Frequenz des Meß-Benders abhängigen Gleichspannungen
entweder gleichzeitig unter Verwendung eines Doppeloszillographen auf dem Schirm
der Braunschen Röhre B sichtbar gemacht, oder es wird ein Umschalter U vorgesehen,
:der während der einen Wobbelperiode die vom Schwingkreis S erzeugte Spannung; während
der nächsten Wobbelperiode die vom Eichkreis E erzeugte Spannung üsw. abwechselnd
an das eine Plattenpaar der Braunschen Röhre legt. Hängt der Betrag dieser Ablenkspannung
linear von der Wellenlänge ab (z. B. wenn man sie von einem Rieggerkreis abnimmt),
so werden auf dem Braunschen Rdhr,die beiden Resonanzkurven direkt in der an sich
bekannten Weise (Schwingamplitude als Funktion der Wellenlänge) aufgezeichnet.
-
Ändert man langsam von Hand die Frequenz des Eichkreises; so wandert
die dieser zugehörige Resonanzkurve II von der Stellung Ha in die Stellungen 1I
b und II c. An der geeichten Skala des Eichkreises läßt sich nunmehr unabhängig
von der Frequenz-des Meßsenders sehr genau die Resonanzfrequenz (Stellung II b)
oder die Bandbreite (Differenz der Stellungen II a und II c) ablesen.
-
Die Genauigkeit dieser Ablesung hängt davon ab, wie genau etwa die
Stellung eingestellt werden kann, in der sich die, beiden Resonanzkurven in halber
Höhe 'schneiden. Diese Stellung ist insbesondere dann nicht genau einzustellen,
wenn die Kurve r nicht sehr viel breiter ist als die Kurve II, da sich dann die
Kurven unter einem sehr kleinen Winkel schneiden. Eine wesentlich höhere Genauigkeit
läßt sich gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erzielen, daß gemäß
Abb. 3 und q. die jeweilige Erregungsamplitude des zu untersuchenden Schwingkreises
S inAbhänggkeitvonder jeweiligen Erregungsamplitude des Eichkreises E :durch den
Oszillographen B sichtbar gemacht wird. Die Erregungsamplitude des Meßkreises S
bewirkt dabei eine Ablenkung nach oben, die des Eichkreises eine Ablenkung nach
links. Liegen die Resonanzkurven zueinander wie Ha und I in Abb. i, so entsteht
auf dem Schirm -das Bild nach Abb. 3 a, bei Übereinstimmung der Resonanzfrequenzen
(vgl. Abb. i b) das Bild nach Abb. 3 b, im dritten Fall (Abb. i c) das Bild nach
Abb. 3 c, das dem nach Abb. 3 a im wesentlichen entspricht, jedoch im umgekehrten
Sinn durchlaufen wird. Die Zeit'bzw. die Frequenz erscheinen bei dieser Aufzeichnungsweise
lediglich als Parameter. Die Kurvenformen hängen mithin im Gegensatz zu den Kurven
gemäß Abb. i nicht davon ab, ob die Frequenz sich mit: der Zeit linear oder irgendwie
anders ändert. Da die beiden Erregungsamplituden senkrecht zueinander aufgetragen
wenden, ist die Stellung der Resonanzabstimmung oder die,des halben Wertes sehr
genau einzustellen. Die Zuführung der Wobbelfrequenz zur Braunschen Röhre und der
Umschalter U der Anordnung nach Abb. 2. kommen in Fortfall.
-
Die Genauigkeit läßt sich noch weiter dadurch steigern; ,daß zwischen
dem Gleichrichter G2 des Eichkreises und dem zugehörigen Ablenkplattenpaar der Braunschen
Röhre ein Impulsverstärker eingeschaltet ist, der den der Resonanzkurve des Eichkreises
entsprechenden Impuls wesentlich verschärft bzw. steigert. Dieser Impulsverstärker
besteht nach Abb. 5 zweckmäßig, abgesehen von Vorverstärkerstufen, aus einer Audionstufe,
welcher der ursprüngliche Impuls (Abb. 6a) mit solcher Größe zugeführt wird, daß
un=wesentlichen nur der obere Teil des Impulses unter gleichzeitiger Abkappung der
Spitze übrigbleibt. Dieses Ausschneiden .des Oberteiles ist weitgehend unabhängig
von der Impulsamplitude, da die selbsttätige Gittervorspannung des Audions bewirkt,
daß jeweils nur die Spitzen des Impulses in das Gitterstromgebiet I, eintauchen.
Die Zeitkonstante des am Gitter liegenden Widerstandskondensatorgliedes (Ladekondensator
und Ableitwiderstand) muß dabei groß sein gegenüber einer Wobbelperiode, also z.
B. gegenüber einer Fünfzigstelsekunde, wenn die Wobbelfrequenz So Hz beträgt.
-
An die Audionstufe schließt sich ein Transformator oder ein Widerstandskondensatorglied
RC an, welches den Impuls nach Abb.6b differenziert, so daß sich der Doppelimpuls
nach Abb. 6 c ergibt. Der positive Teilimpuls kann wiederum durch Abschneiden, etwa
durcheineDiodeD, entfernt werden, so daß schließlich der Impuls nach Abb. 6 d allein
übrigbleibt (Nadelimpuls), welcher zur Querablenkung dient und erheblich schmaler
ist als der
ursprüngliche Inpuls nach Abb. 6 a. Da er nicht mehr
symmetrisch ist, vielmehr einen steilen linearen Anstieg und einen flacheren exponentiellen
Abstieg besitzt, können die beiden Frequenzlagen ca und c im Gegensatz zu der Anordnung
nach Abb. 3 und .4 sauber voneinander unterschieden werden (vgl. Abb. 7).
-
Abb. 8 zeigt schließlich eine Anordnung, bei der der EichkreisE als
koaxialeResonanzleitung (Topfschwinger) mit verschiebbarem Kurzschlußschieber 1Z
mit Eichskala ausgebildet ist. Die Ausgangsspannung des an den Eichkreis angekoppelten
Gleichrichters G2 führt über den etwa nach Abb. 5 ausgebildeten Impulsverstärker
zum Ouerablenkplattenpaar der Braunschen Röhre B, die Ausgangsspannung des an den
Schwingkreis S angekoppelten Gleichrichters G1 an das Längsablenkplattenpaar. Bei
Übergang auf einen anderen Meßbereich können die Gleichrichter G1, G2, der Impulsverstärker
und die Braunsche Röhre auf jeden Fall erhalten bleiben.