DE889802C

DE889802C - Device for measuring the mismatch of ultrashort wave resistors

Info

Publication number: DE889802C
Application number: DET901D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Meinke
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1943-01-26
Filing date: 1943-01-26
Publication date: 1953-09-14

Description

Einrichtung zur Messung der Fehlanpassung von Ultrakurzwellenwiderständen Zur Messung von Widerständen im Ultrakurzwellengebiet bzw. Dezimeterwellengebiet bedient man sich häufig einer Meßleitung, an deren eines Ende der zu messende Widerstand und an deren anderes Ende eine Spannung der Arbeitsfrequenz angelegt wird und auf der die entstehende Spannungsverteilung ausgemessen wird. Die Spannungsverteilung ist konstant, wenn der zu messende Widerstand gleich dem Wellenwiderstand der Meßleitung ist. Jede Abweichung von diesem Wert äußert sich in einer entsprechend großen Welligkeit der Spannungsverteilung. Das Verhältnis der größten Spannung zur kleinsten Spannung auf der Leitung ist ein Maß für die Fehlanpassung. Häufig ist nicht die Feststellung des absoluten Wertes des zu messenden Widerstandes wichtig, sondern nur eine Prüfung daraufhin, daß der Widerstandswert von dem Sollwert, der gleich dem Wellenwiderstand der Meßleitung ist, um nicht mehr als z. B. 5 01o abweicht.Device for measuring the mismatch of ultrashort wave resistances To the Measurement of resistances in the ultra-short wave area or decimeter wave area one is often a measuring line, at one end of which the resistance to be measured and at the other end of which a voltage of the working frequency is applied and on which the resulting stress distribution is measured. The stress distribution is constant if the resistance to be measured is equal to the characteristic impedance of the measuring line is. Any deviation from this value is expressed in a correspondingly large ripple the stress distribution. The ratio of the greatest tension to the smallest tension on the line is a measure of the mismatch. Often this is not the case the absolute value of the resistance to be measured is important, just a test thereupon that the resistance value of the nominal value, which equals the characteristic impedance the measuring line is to be no more than z. B. 5 01o deviates.

Falls größere Fehler gemessen werden, muß festgestellt werden, in welcher Richtung der Fehler liegt.If larger errors are measured, it must be determined in which direction the error is.

Die Erfindung geht nun von folgenden Verhältnissen aus: Es sollen Ultrakurzwellenwiderstände daraufhin geprüft werden, ob sie von einem vorgeschriebenen Sollwert von z. B. 60 Ohm nicht allzuweit abweichen. The invention is based on the following relationships: It should Ultrashort wave resistors are checked to see whether they are prescribed by a Setpoint of z. B. 60 ohms do not differ too far.

Man wird zunächst annehmen, daß man dazu eine-Meßleitung vom Wellenwiderstand 60 Ohm benötigt.One will initially assume that a measuring line from the wave impedance is used for this purpose 60 ohms required.

Die vorliegende Erfindung gibt jedoch eineMöglichkeit an, wie man die Messung auch mit einer Meßleitung durchführen kann, die für einen anderen Sollwert von z. B. 70 Ohm gebaut worden ist.However, the present invention provides one way how to the measurement also with a test lead can perform that for another setpoint of z. B. 70 ohms has been built.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß, wie Abb. I-schematisch zeigt, bei einem vom Wellenwiderstand Z0 der Meßleitung M abweichenden Sollwert WO ein Übertrager U zwischen dem zu messenden Ultrakurzwellenwiderstand W und der Meßleitung (ein aus Leitungsabschnitten zusammengesetzter Vierpol) von solchen Eigenschaften eingeschaltet ist, daß I. der Sollwert WO auf den Wellenwiderstand Z0 der Meßleitung übersetzt wird und daß 2. reine Wirkwiderstandsabweichungen vom Sollwert in reine Wirkwiderstandsabweichungen und reine Blindwiderstandsabweichungen in reine Blindwiderstandsabweichungen, und zwar unter Beibehaltung des Abweichungssinnes übersetzt werden. This is achieved according to the invention in that, as shown schematically in FIG shows, in the case of a nominal value deviating from the characteristic impedance Z0 of the measuring line M. WO a transformer U between the ultrashort wave resistance W to be measured and the Measuring line (a quadrupole made up of line sections) with such properties is switched on, that I. the setpoint WO on the characteristic impedance Z0 of the measuring line is translated and that 2. pure resistance deviations from the setpoint in pure Active resistance deviations and pure reactance deviations in pure reactance deviations, be translated while maintaining the sense of deviation.

Hat dann der zu messende Widerstand W den Sollwert WO von z. B. 60 Ohm, so ist die MeßleitungM mit ihrem Wellenwiderstand Z0 von z. B. 70 Ohm abgeschlossen, und der längs der Leitung verschiebbare Gleichrichter G mit dem Instrument J mißt konstante Spannungsverteilung, also Fehlanpassung Null. Ein Abweichen des Wertes W von WO hat eine wellige Spannungsverteilung zur Folge. If the resistance W to be measured then has the desired value WO of z. B. 60 Ohm, the measuring line M with its characteristic impedance Z0 of z. B. 70 ohms terminated, and the rectifier G, which can be displaced along the line, measures with the instrument J. constant stress distribution, i.e. zero mismatch. A deviation in the value W of WO results in a wavy stress distribution.

Man könnte zunächst daran denken, als ÜbertragerU z. B. eine A/4-Transformationsleitung zu verwenden, deren Wellenwiderstand zur Erzielung der gewünschten Übersetzung bekanntlich gleich dem geometrischen Mittel zwischen Z0 und WO sein müßte. Dann würde jedoch eine Abweichung von W gegenüber WO nach oben, also im Sinne eines zwar reellen, aber zu großen Wertes, keine entsprechende Abweichung des übertragenen Widerstandes W' gegenüber ZO ergeben, da eine A/4-Transformationsleitung entsprechend der gestrichelten Kurve in Abb. 2 reziprok transformiert. One could first think of using as a transformer U z. B. an A / 4 transform line to use whose wave resistance is known to achieve the desired translation should be equal to the geometric mean between Z0 and WO. Then however would an upward deviation of W compared to WO, i.e. in the sense of a real, but too high a value, no corresponding deviation in the resistance transmitted W 'result in relation to ZO, since an A / 4 transformation line corresponding to the dashed line Curve in Fig. 2 transformed reciprocally.

Ein zu großer Widerstand erscheint also als zu klein, ein zu kleiner als zu groß. Dementsprechend erscheint ein kapazitiver Fehler als induktiver Fehler, und umgekehrt. Überdies besteht keine Proportionalität der Abweichungen.Too great a resistance appears to be too small, too small than too big. Accordingly, a capacitive fault appears as an inductive fault, and vice versa. Furthermore, there is no proportionality of the deviations.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird daher der Übertrager U so ausgebildet, daß der Abweichungssinn erhalten bleibt, insbesondere derart, daß der Übertrager in einem breiten Frequenzbereich in der Umgebung von WO bzw. Z0 ein kohstantes reelles Übersetzungsverhältnis besitzt, daß also in diesem Bereich die Beziehung gilt: w,-z ~ w-w, z w, wobei W' der transformierte Widerstand ist. Ist dann das Instrument J in der Fehlanpassung geeicht, so gilt die Eichung auch nunmehr für die für den Sollwert W statt für den Sollwert Z0 durchgeführte Messung. According to a further development of the inventive concept, the Transformer U designed so that the sense of deviation is retained, in particular such that the transmitter operates in a wide frequency range in the vicinity of WO or Z0 has a constant real gear ratio, that is, in this one Area the relationship applies: w, -z ~ w-w, z w, where W 'is the transformed resistance is. If the instrument J is then calibrated in the mismatch, the calibration applies also now for those carried out for the setpoint W instead of for the setpoint Z0 Measurement.

Auch die Phasenlage des Fehlers bleibt erhalten.The phase position of the fault is also retained.

Dieses konstante reelle Übersetzungsverhältnis wird insbesondere dadurch erzielt, daß als Übertrager U ein Vierpol dient, der aus zwei Leitungsabschnitten L1, L2 und einem dazwischengeschalteten weiteren Vierpol V, vorzugsweise in Form eines Widerstandes R oder einer Stichleitung zusammengesetzt ist, und daß die Längen1, d2 und der gemeinsame Wellenwiderstand Z der beiden Leitungsabschnitte L,, L2 und der dazwischengeschaltete Vierpol V derart gewählt sind, daß der Sollwert WO auf den Wellenwiderstand ZO der Meßleitung transformiert wird. Es läßt sich zeigen, daß man durch Verfügung über drei oder vier Freiheitsgrade, die durch die vier frei zu wählenden Größen1, d2, Z und R gegeben sind, ein beliebiges reelles Übersetzungsverhältnis in einer breiten Umgebung von WO bzw. ZO erzeugen kann. Es ist sogar möglich, Z irgendwie fest zu wählen, z. B. ZO, und jedes beliebige Übersetzungsverhältnis durch passende Wahl von dl, d2 und R in einem breiten Widerstandsbereich zu erzeugen. Um diese Meßeinrichtung für beliebige Sollwerte brauchbar zu machen, kann man dl, d2 und R einstellbar machen. Eine derartige Anordnung zeigt Abb. 3 für den Fall koaxialer Leitungen. Die Längenänderung wird in bekannter Weise durch posaunenartige Ausbildung der Leitungsabschnitte für L1', L2' erzielt. Der Widerstand R wird durch eine Stichleitung S dargestellt und sein Wert durch Verschiebung des Kurzschlußschiebers K, also durch Wahl der wirksamen Länge d3 der Stichleitung, eingestellt. This constant real gear ratio is in particular achieved in that a quadrupole is used as the transformer U, which consists of two line sections L1, L2 and a further quadrupole V connected in between, preferably in the form a resistor R or a stub line, and that the lengths 1, d2 and the common characteristic impedance Z of the two line sections L ,, L2 and the interposed four-pole V are selected such that the setpoint WO on the characteristic impedance ZO of the measuring line is transformed. It can be shown that one is free by having three or four degrees of freedom that are given by the four The variables 1, d2, Z and R to be selected are given, any real transmission ratio can generate in a wide area of WO or ZO. It is even possible to use Z to choose somehow fixed, e.g. B. ZO, and any gear ratio through to produce suitable choices of dl, d2 and R in a wide resistance range. In order to make this measuring device useful for any desired value, one can dl, Make d2 and R adjustable. Such an arrangement is shown in Fig. 3 for the case coaxial lines. The change in length is in a known manner by trombone-like Formation of the line sections for L1 ', L2' achieved. The resistance R is through a stub S is shown and its value by moving the short-circuit slide K, i.e. by choosing the effective length d3 of the stub line.

Der Vierpol V kann auch durch einen Längswiderstand bzw. eine zweipolig in Reihe geschaltete Leitung oder auch durch eine vierpolig in Reihe mit L1 und L2 geschaltete Leitung oder dergleichen dargestelltwerden. The four-pole V can also have a series resistance or a two-pole line connected in series or by a four-pole line in series with L1 and L2 switched line or the like can be shown.

Im zuletzt erwähnten Fall muß natürlich der Wellenwiderstand des mittleren Leitungsabschnittes von Z abweichen, um ein von I verschiedenes reelles Übersetzungsverhältnis zu erzeugen.In the last-mentioned case, of course, the wave resistance of the middle Line section deviate from Z to a real transmission ratio different from I. to create.

Während bisher angenommen war, daß der von ZO abweichende Sollwert WO ebenso wie ZO selbst ein reiner Wirkwiderstand, also reell ist, kann unter Umständen der Sollwert WO auch ein beliebiger komplexer Widerstand sein. Dies trifft z. B. dann zu, wenn die Abweichungen des Eingangswiderstandes von Dezimeterwellenröhren von einem gewissen Normalwert, der sowohl einen Wirk- als auch einen Blindanteil enthält, gemessen werden sollen. In diesem Fall ist zu fordern, daß der Widerstand WO in ZO transformiert wird und daß gleichzeitig in der komplexen Umgebung (vgl. Abb. 4) die Achsenlage ohne Drehung übertragen wird, d. h. es muß eine Abweichung Von WO im Sinne einer Zunahme des Wirkanteils bei konstantem Blindanteil eine ebenfalls reine Zunahme des Wirkanteils des transformiertenWiderstandes W' gegenüberZO ergeben, eine reine Zunahme des Blindanteilswiederum eine reine Zunahme des Blindanteils. Die Punkte 1, 2, 3 und 4 (Abb. 4) müssen also in die entsprechenden Punkte 1', 2', 3' bzw. 4' übergehen. Dann kann aus der Art des Fehlers bei ZO auf die Art des Fehlers bei WO unmittelbar geschlossen werden. Der Übertrager muß also so ausgebildet sein, daß er eine derartige nicht verdrehende Transformation bewirkt. While it was previously assumed that the setpoint deviating from ZO Where, like ZO itself, is a pure effective resistance, i.e. real, can under certain circumstances the setpoint WO can also be any complex resistor. This applies e.g. B. then to when the deviations in the input resistance of decimeter wave tubes of a certain normal value, which has both an active and a reactive component should be measured. In this case it is necessary to demand that the resistance WHERE is transformed into ZO and that at the same time in the complex environment (cf. Fig. 4) the axis position is transmitted without rotation, d. H. there must be some deviation From WO in the sense of an increase in the active component with a constant reactive component, there is also one result in a pure increase in the active component of the transformed resistance W 'compared to ZO, a pure increase in the reactive proportion, in turn, a pure increase in the reactive proportion. The points 1, 2, 3 and 4 (Fig. 4) must therefore be in the corresponding points 1 ', 2', Skip 3 'or 4'. Then from the type of error at ZO to the type of error be closed immediately at WO. The transformer must therefore be designed in such a way that that it effects such a non-twisting transformation.

Die Bedingungen, daß WO in ZO übergeht und keine Verdrehung stattfindet, stellen drei Bedingungsgleichungen dar, die z. B. mit den drei Freiheitsgraden dl, d2, d3 (Abb. 3) erfüllt werden können. Im allgemeinen wird allerdings dann im Fall eines komplexen WO noch keine genau proportionale Übertragung vorhanden sein. Durch Wahl des vierten Freiheitsgrades z. B. vor Z kann man jedoch auch dies in genügender Annäherung erreichen, so daß eine Io0i0ige Fehl- anpassung auch angenähert als Io°/Oige Fehlanpassung an der Meßleitung erscheint. The conditions that WO merges into ZO and no rotation takes place, represent three conditional equations, e.g. B. with the three degrees of freedom dl, d2, d3 (Fig. 3) can be met. In general, however, in the case of a complex WO, an exactly proportional transmission may not yet exist. By Choice of the fourth degree of freedom z. B. in front of Z, however, you can do this to a sufficient extent Approach, so that a Io0i0ige incorrect adaptation too appears approximately as Io ° / Oige mismatch on the measuring line.

Gegebenenfalls können auch die Wellenwiderstände der Leitungen L1 und L2 verschieden gewählt werden. If necessary, the wave resistances of the lines L1 and L2 can be chosen differently.

Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet zur Messung der Fehler sehr großer oder sehr kleiner Widerstände, die mit üblichen Mitteln nur schwer erfaßt werden können, z. B. Röhrenkapazitäten oder Verluste. The arrangement according to the present invention is particularly suitable to measure the error of very large or very small resistances with usual Funds can only be recorded with difficulty, e.g. B. tube capacities or losses.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring the mismatch of Ultrashort wave resistances compared to a nominal value by measuring the voltage distribution on a connected measuring line, characterized in that at a setpoint value (Wo) which differs from the characteristic impedance (Z0) of the measuring line (M) Transmitter (U) between the ultrashort wave resistance (W) to be measured and the measuring line (a quadrupole composed of line sections) of such properties is switched on, that I. the nominal value (WO) on the characteristic impedance (ZO) of the measuring line is translated and that 2. pure resistance deviations from the setpoint in pure Active resistance deviations and pure reactance deviations in pure reactance deviations are translated while retaining the meaning of the deviation.

2. Device according to claim I, characterized in that with real Setpoint (WO) a transformer is used that has a wide resistance range has a constant real gear ratio.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that a four-pole connector is used as the transformer (U), which consists of two line sections (L1, L2) and a further pool of four (1 ') connected in between, preferably in the form of one Resistance (R in Fig. I) or a stub line (S in Fig. 3) is, and that the lengths (dl, d2) and the common characteristic impedance (Z) of the two Line sections (L1, L2) and the intervening four-pole (V) selected appropriately are.

4. Device according to claim 3, characterized in that the lengths of the two line sections (L1, L2 in Fig. 3) and the one as an intermediate Four-pole branch line (S) are adjustable.