DE885895C

DE885895C - Device for measuring power with centimeter waves

Info

Publication number: DE885895C
Application number: DES11505D
Authority: DE
Inventors: Otto Eisenschmid; Herbert Dr Phil Habil Koenig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-09-26
Filing date: 1944-09-26
Publication date: 1953-08-10

Description

Einrichtung zur Leistungsmessung bei Zentimeterwellen Es ist bekannt, zur Leistungsmessung im Gebiete der Zentimeterwellen glühlampen zu benutzen, die, an eine geeignete Stelle einer Energieleitung gebracht, aufleuchten, wobei die der Lichtstärke entsprechende Leistung photometrisch auf Grund einer Eichung mit Gleichstrom ermittelt werden kann. Dieses Verfahren ist zwar an sich einfach und anschaulich, doch hat es verschiedene Nachteile, die seine Anwendung erschweren und in vielen Fällen auch zu ungenauen Meßergebnissen führen, Es fst zunächst in der Regel schwierig, den Lampenwiderstand an den inneren Widerstand des Generators anzupassen, und man braucht, um dies zu erreichen, Übertragungsglieder mit mehreren Einstellmöglichkeiten. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die Dimensionen der Glülikörper meist schon in der Größenordnung der Wellenlänge liegen, da, durch tritt leicht eline ungleichmäßige, häufig punktförmige Erhitzung des glühfadens auf, wodurch das Meßergebnis verfälscht wird.Device for measuring power with centimeter waves It is known, to use incandescent lamps for power measurement in the area of centimeter waves, which, brought to a suitable place on a power line, light up, the Luminous intensity corresponding power photometrically on the basis of a calibration with direct current can be determined. This procedure is simple and clear in itself, however, it has various disadvantages that make it difficult to use and many In some cases it can also lead to inaccurate measurement results. At first it is usually difficult to adapt the lamp resistance to the internal resistance of the generator, and man needs to achieve this, transmission links with several setting options. Another difficulty is that the dimensions of the Glülikkörper mostly are already in the order of magnitude of the wavelength, because eline easily passes through uneven, often punctiform heating of the filament, causing the measurement result is adulterated.

Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zur Leistungsmessung in Zentimeterwellenkreisen, welche diesen Nachteil nicht besitzt. Erfindungsgemäß besteht diese Einrichtung aus einem ringförmigen, insbesondere metallischen Widerstand, der, vorzugsweise in ein Vakuumgefäß eingeschlossen, so in einen durch die Hochfrequenz erregten Hohlraum (Hohlreumschwingkreis oder Hohl- leiter) eingebracht wird, daß er von dem magnetischen Kraftfluß durchsetzt wird. Im einfachsten Falle kann hierfür ein geschlossener Metallring (Ring aus Metalldraht) verwendet werden. Das hochfrequente Magnetfeld induziert in dem Ring eine Spannung und bringt ihn zum Glühen. Auf Grund einer Eichung mit Gleichstrom kann man aus der Glühtemperatur des Ringes auf die Leistung schließen. Die Glühtemperatur kalnnl z. B. durch eine geeignete Öffnung des Hohlraumes hindurch photometrisch bestimmt werden. The invention now relates to a device for measuring power in centimeter wave circles, which does not have this disadvantage. According to the invention this device consists of a ring-shaped, in particular metallic resistor, which, preferably enclosed in a vacuum vessel, so in one by the high frequency excited cavity (cavity oscillating circuit or hollow head) becomes that it is penetrated by the magnetic flux. In the simplest case a closed metal ring (ring made of metal wire) can be used for this. The high-frequency magnetic field induces a voltage in the ring and brings it down to glow. On the basis of a calibration with direct current, one can derive from the annealing temperature of the ring close to the achievement. The annealing temperature kalnnl z. B. by a suitable opening of the cavity through it can be determined photometrically.

Die exakteste Messung erhält man dann, wenn der Widerstandsring so in das elektromagnetische Feld des Hohlraumes gelegt wird, daß die elektrischen Feldlinien möglichst in der Richtung seines Leitungspfades liegen und die elektrische Feldstärke längs desselben möglichst konstant ist. The most exact measurement is obtained when the resistance ring is like this is placed in the electromagnetic field of the cavity that the electrical Field lines are as possible in the direction of its conduction path and the electrical Field strength along the same is as constant as possible.

Dies läßt sich beispielsweise folgendermaßen durchführen. Man legt den glühkörper in einen Hohlleiter, der in einer solchen Weise zum Schwingen angeregt ist, daß in ihm eine Schwingungsform gemäß Fig. I angeregt wird. In dieser bedeutet I die Hohlleiterwandung aus Metall. Die elektrischen Feldlinien, sind kreisförmige, geschlossene Bahnon 2, während die magnetischen Kraftlinien die durch die Linien 3 gekennzeichnete Gestalt haben.This can be done, for example, as follows. One lays the incandescent body into a waveguide, which is stimulated to vibrate in such a way is that a waveform according to FIG. I is excited in it. In this means I the metal waveguide wall. The electric field lines are circular, closed orbiton 2, while the magnetic lines of force pass through the lines 3 have marked shape.

Nun wird der Widerstand 4 derart in den Hohlleiter eingebracht, daß er in die Richtung der zirkularen elektrischen Feldlinien kommt. Dadurch erreicht man eine praktisch vollkommen gleichmäßige Spannungsverteilung längs des ringförmigen Leiters 4. Diese Gleichmäßigkeit bleibt im wesentlichen auch dann noch erhalten, wenn z. B. an Stelle eines glatten Drahtes als Heizer ein gewendelter Draht verwendet wird, solange der Wendeldurchmesser gegenüber #/4 klein bleibt. Um die optimale Anpassung des Lastwiderstandes@an die Leistungsquelle bzw. die Leitung durchzuführen, kann der Heizer 4 längs der Achse des Hohlleiters verschoben oder auch, z. B. in die Stellung 5, verdreht werden. Um die Anpassung optimal durchzuführen und daanit die volle Leistung ersichtlich zu machen, muß der Widerstand des Drahtringes, d. h. sein Werkstoff, Durchmesser und die Drahtstärke, so gewählt werden, daß das Maximum der Leistungsaufnahme des Heizers möglichst nicht gerade an derjenigen Stelle auN-tritt, an der die elektrische@ Feldstärke im Hohlraum ein Maximum besitzt. In einem solchen Falle kann es nämlich leicht zur Ausbildung eines Scheinmaximums kommen, bei dem aber die beste Leistungsanpassung in Wirklichkeit gar nicht erzielt wird.Now the resistor 4 is introduced into the waveguide in such a way that it comes in the direction of the circular electric field lines. Achieved thereby one has a practically perfectly uniform stress distribution along the ring-shaped Ladder 4. This evenness is still essentially preserved, if z. B. used instead of a smooth wire as a heater, a coiled wire as long as the helix diameter remains small compared to # / 4. To the optimal Adapt the load resistance @ to the power source or the line, the heater 4 can be moved along the axis of the waveguide or, for. Am position 5, can be rotated. In order to carry out the adjustment optimally and there To make the full power visible, the resistance of the wire ring, d. H. its material, diameter and wire thickness are chosen so that the maximum the power consumption of the heater does not appear at the point where it at which the electric @ field strength in the cavity has a maximum. In such a Case it can easily come to the formation of an apparent maximum in which but in reality the best performance match is not achieved at all.

Zur Messung der durch die Hochfrequenz erzeugten Temperatur des Heizers kann man sich verschiedener Methoden bedienen. Man kann z. B. photometrisch durch Vergleich der Temperatur des mit Hochfrequenz geheizten Drahtes mit der eines mit Gleichstrom geheizten Drahtes die Leistung ermitteln. Ferner hat man auch die Möglichkeit, die Erwärmung des drahtes aus der Widerstandserhöhung zu ermitteln. Hierzu geeignete Anordnungen sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Inc Fig 2 bedeutet 6 den, Hohlraum (Hohlleiter), 7 die Drahtschleife, die an, einer Stelle offenl, aber durch die beiden Kondensatorplatten 8 und g bezüglich der Hochfrequenz kurzgeschlossen ist. Ei nie verdrillte Doppelleitung 10 führt zu einer Widerstandsmeßbrücke 11. Allgemein müssen. bei den, Anordnungen nach der Erfindung alle Zuleitungen zum Meßwiderstand 4, 7 so angeoirdnet werden, daß das Feld im Hohlraaim gegenüber diesen Zuleitungen möglichst weitgehend entkoppelt ist, d. h. daß in der Zuleitung keine zusätzlichen Spannungen induziert werden. For measuring the heater temperature generated by the high frequency different methods can be used. You can z. B. photometrically Comparison of the temperature of the wire heated with high frequency with that of one with Direct current heated wire determine the power. You also have the option of determine the heating of the wire from the increase in resistance. Suitable for this Arrangements are shown in Figs. Inc Fig 2 means 6 den, cavity (Waveguide), 7 the wire loop that is open at one point, but through the two Capacitor plates 8 and g is short-circuited with respect to the high frequency. Never Twisted double line 10 leads to a resistance measuring bridge 11. Generally must. in the, arrangements according to the invention all leads to the measuring resistor 4, 7 be arranged in such a way that the field in the hollow space is as close as possible to these supply lines is largely decoupled, d. H. that there are no additional voltages in the supply line be induced.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind die Enden des Lastwiderstandes I3 aus dem Hohlraum I2 mit Hilfe einer Doppelleitung an die Widerstandsmeßbrücke 14 gelegt. Die Doppelleitung 15 kann in einem Abstand von #/2 (bzw. einem ganzzahligen Vielfachen davon) von ihrer Anschluß stelle an den Widerstandsdraht kapazitiv durch einen Schieber oder Bügel kurzgeschlossen werden, so daß der Leiter 13 einen geschlossenen Hochfrequenzweg bildet, während die Doppelleitung 15 und damit die Brücke 14 gegen die Hochfrequenz abgeriegelt sind. In the arrangement of FIG. 3, the ends of the load resistor are I3 from the cavity I2 with the help of a double line to the resistance measuring bridge 14 placed. The double line 15 can be spaced at a distance of # / 2 (or an integer Multiples of it) of their connection put through capacitive to the resistance wire a slide or bracket are short-circuited, so that the conductor 13 is a closed High frequency path forms, while the double line 15 and thus the bridge 14 against the high frequency are sealed off.

Man kann die Erwärmung des. Widerstandes. auch noch anders, z. B. thermostatisch, messen'. Im letzteuren Falle setzt man den Hohlraumschwingkreis (Hohlleiterteil), der den Widerstand enthält, in eine mit einer guten Wärmeisolation versehene Kammer ein. Die Erwärmung einer in dieser Kammer befindlichen Luft- oder Flüssigkeitsmenge innerhalb einer bestimmten, Zeit kann als-Leistungsmaß dienen. Es ist ferner auch möglich, durch die Kammer mit bestimmter Geschwindigkeit einen Kühlstrom, insbesondere Luftstrom, hindurchzubla,sen, die Temp ratur des Luftstromes beim Eintritt in die Kammer und beim Austritt aus dieser zu messen und aus dem Temperaturunterschied bei gegeben er Strömungsgeschwindigkeit die Leistung zu ermitteln. One can see the heating of the resistance. also different, z. B. thermostatically 'measure'. In the latter case, the cavity resonance circuit is set (Waveguide part), which contains the resistor, into one with good thermal insulation provided chamber. The heating of an air or air located in this chamber The amount of fluid within a certain time can serve as a measure of performance. It is also possible to move through the chamber at a certain speed Cooling flow, in particular air flow, blow through, the temperature of the air flow to be measured when entering and exiting the chamber and from the temperature difference to determine the power at a given flow rate.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Device for measuring performance in the gel, the shortest electrical waves, especially the centimeter waves, thereby characterized in that an annular, in particular metallic resistor in one Resonant cavity circuit or waveguide excited by the high frequency energy arranged in this way is that he is from. the magnetic flux is penetrated.

2. Device -according to claim I, characterized in that the Resistance enclosed in an evacuated or gas-filled vessel made of insulating material (glass) is.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance is attached rotatably or displaceably within the cavity is.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the resistor has two high-frequency short-circuited tapping points from which lines lead to a resistance bridge.

5. Device according to claim 1 and one or more of the following Claims, characterized in that the resistance is so in. The cavity, that the electric field strength as possible everywhere essentially ip the direction of resistance; wire runs and is constant along the wire.

6. Device according to claim 5, characterized in that the ring-shaped conductors inside the hall, a waveguide which is caused by the high frequency to vibration in a magnetic vibration type with circular electrical Field is excited.

7. Device according to claim I to 6, characterized in that diaß the cavity containing the resistor into one through which a coolant flows Chamber is inserted and that means are provided to the rate of passage and measure the change in temperature of the coolant.