DE892310C - Verfahren zur Phasenmessung von Spannungen sehr hoher Frequenz - Google Patents

Verfahren zur Phasenmessung von Spannungen sehr hoher Frequenz

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DE892310C
DE892310C DEK6909D DEK0006909D DE892310C DE 892310 C DE892310 C DE 892310C DE K6909 D DEK6909 D DE K6909D DE K0006909 D DEK0006909 D DE K0006909D DE 892310 C DE892310 C DE 892310C
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Germany
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alternating voltages
voltages
tubes
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Expired
Application number
DEK6909D
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Inventor
Hermann Dr Kimmel
Eduard Roeschenthaler
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Verfahren zur Phasenmessung von Spannungen sehr hoher Frequenz Zur Messung der Phasenvenschiebung zweier Wechselspannungen ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchen die Ohasenverschiebung dadurch bestimmt wird, daß aus den Meßwechselspannungen die vektorielle Summen und Differenzspannung wird. Falls die beiden Meßwechselspannungen gleich groß sind, ist das Amplitudenverhältnis von Summensopannung zu Differenzspannung ein Maß für die Phasenverschiebung.
  • Fig. 1 dient zur Erklärung dieses Meßverfahrens.
  • Die beiden Meßwechselspannungen werden an die Klemmen 1, 2 und 3, 4 angelegt und den beiden benachbarten Seiten einer Brückenschaltung, die aus vier gleichen Scheinwiderständen 5, 6, 7 und 8 besteht, zugeführt. Wie gezeigt werden kann, entsteht dann an den Klemmen 9, 10 und 11, 12, die jeweils mit gegenüberliegenden Punkten der Brücke verbunden sind, die vektorielle Summe (z. B. bei 9, 10) und die vektorielle Differenz (z. B. bei 11, 12) der Meßwechselspannungen. Ihr Amplitudenverhältnis ist ein Maß für die Phasenverschiebung der Meßwechselspannungen.
  • Fig. 2 zeigt eine andere bekannte Schaltung mit welcher das Verfahren verwirklicht werden kann.
  • Die Meßwechselspannungen werden an die Klemmen 13, 14 und 15, 16 angelegt und den Übertragern 17, 18, 19 und 20 zugeführt. Dabei sind die Übertrager 17 und 19 auf der linken Seite parallel geschaltet und mit den Klemmen 13, 14 verbunden; die Übertrager 18 und 20 sind ebenfalls auf der linken Seite parallel geschaltet und mit den Klemmen I5, 16 verbunden. Auf der reahten Seite der Übertrager entsteht dann, wie leicht gezeigt werden kann, an den Klemmen 21, 22 und 23, 24 wiederum vektorielle Summe und Differenz der Meßwechselspannungen, wobei die Übertrager 17 und 18 und die Übertrager 19 und 20 rechtsseitig mit richtiger Polung hintereinandergeschaltet sein müssen.
  • Wenn die Schaltungen Fig. 1 und Fig. 2 zur Phasenmessung von Spannungen sehr hoher Frequenz verwendet werden, sind sie nicht brauchbar.
  • Wie die Erfahrung nämlich zeigt, gelingt es nicht mehr, störende Kapazitäten der Zuleitungen zu der Brücke (Fig. 1) zu vermeiden, auch wird ein genügend kapazitäts-symmetrischer Aufbau der Brücke (Fig. 1) unmöglich, oder die Meßwechselspannungen beeinflussen sich gegenseitig über störende Kapazitäten der Brücke (Fig. 1) und der Übertrager (Fig. 2). Die Störkapazitäten verursachen in jedem Fall eine nicht mehr phasenrichtige Addition und Subtraktion der Meßwechselspannungen, so daß die aus dem Amplitudenverhältnis ermittelte Phasenverschiebung nicht mit der wahren Phasenverschiebung übereinstimmt.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Fehler.
  • Erfindungsgemäß werden die Meßwechselspannungen den Gittern von vier Röhren zugeführt, wobei jeweils zwei der Röhren zusammengehören und so gepolte Meßwechselspannungen an ihre Gitter erhalten, daß mittels des einen Röhrenpaares an den zusammengeschalteten. Anoden die vektorielle Summe der Meßwechselspannungen und an den Anoden des anderen Röhrenpaares die vektorielle Differenz entsteht. Um zu einfacherten Anordnungen zu gelangen und um störende Ungleichheiten der Röhren innerhalb eines Röhrenpaares zu vermeiden, kann die Summen- und Differenzbildung erfindungsgemäß auch mit sogenannten Doppelröhren, das sind Röhren mit einer gemeinschaftlichen Kathode, an welche zwei getrennte normale Röhrensysteme mit Gittern, Anoden usw. angeschlossen sind, verwirklicht werden Dabei werden den Gittern der Doppelröhren die Meßwechselspannungen derart zugeführt, daßm an den zusammengeschalteten Anoden der einen Doppelröhre wieder die vektorielle Summe und an den Anoden der anderen Doppelröhre die vektorielle Differenz der Meßwechselspannungen entsteht. Da die Gitter der Röhrenspaare bzw. der Doppelröhren gegeneinander eine sehr kleine Kapazität haben, wird hierdurch vermieden, daß eine Meßwechselspannung die andere beeinflußt.
  • Um auch zu vermeiden, daß die Kapazitäten der Leitungen zu den Gittern einen Meßfehler verursachen, werden in Durchführung des Erfindungsgedankens die Gittern zugeführten Meßwechselspannungen von zwei Schwingkreisen abgegriffen, wobei wenigstens einer der Schwingkreise zwecks Erzeugung von genau um 180° verschobenen Wechselspannungen einen Mittelabgriff besitzen kann. Die störenden Kapazitäten der Zuleitungen addieren sich dann zu den Abstimmkapazitäten der Schwingkreise und bleiben ohne Einfluß auf die Messung. Um die Phasenmessung auch noch bei höchsten Frequenzen (im Dezimeterwellengebiet) zu ermöglichen, sieht die Erfindung die Frequenztransponierung der Meßwechselspannungen mittels des Überlagerungsprinzips vor. Den, beiden Meßwechselspannungen wind dabei in nichtlinearen Schaltelementen eine gemeinschaftliche Hilfsschwingung in bekannter Weise überlagert. Die bei dieser Mischung entstehenden Spannungen tieferer Frequenz besitzen dann bekanntlich dieselbe Phasenverschiebung wie die Meßwechselspannungen und werden zur Bildung von vektorieller Summe und Differenz benutzt.
  • Fig. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel zur Erfindung eine vereinfachte Schaltung, an welcher auch erklärt wird, wie in bekannter Weise die Phasenmessung bzw. die Messung des Amplitudenverhältnisses erfolgt. An die Klemmen 25 und 26 werden die Spannungen sehr hoher Frequenz, deren Phasenverschiebung gemessen werden soll, angelegt und den Steuergittern der Mischröhren 27 und 2,8 zugeführt. Mittels dies Hilfssenders 29 wird eine in der Frequenz den Meßwechselspannunge benachbarte Spannung erzeugt und dem Zerthackergittern der Mischröhren 27 und 28 zugeführt. Die hierbei in den Mischröhren entstehenden Spannungen tieferer Frequenz (Zwischenfrequenz), deren Phasenverschiebung der Phasenverschiebung der Meßwechselspannungen entspricht, werden mit den Schwingkreisen 30 und 31 herausgesiebt und den Verstärkerröhren 32 und 33 zugeführt. Die am Schwingkreis 35 entstehende Zwischenfrequnezspannung wird je einem Steuergitter der Doppelröhren 36 und 27 zugeführt. Der Schwingkreis 34 besitzt eine Mittelanzapfung, so daß an den Enden der Schwingkreisspule genau um 1800 in! der Phase verschobene Spannungen vorhanden sind, von denen die eine dem zweiten Steuergitter der Doppelröhre 36 und die andere dem der Doppelröhre 37 zugeführt wird. In der Doppelröhre 36 addieren sich z. B. vektoriell die von den Röhren 32 und 33 herrührenden Zwischenfrequnzspannungen, während sie sich in der Doppelröhre 37 subtrahieren. Am Schwingkreis 38 entsteht also die verstärkte Summenspannung, am Schwingkreis 39 die Differenzspannung. Wie nun aus dem Vektordiagramm hervorgeht, besitzen bei vektorieller Addition und Subtraktion zweier gleich großer Spannungen die Summen- und die Differenzspannung immer 90° Phasenverschiebung. Da später bei der Anzeige des Amplitudenverhältnisses von Summen- und Differenzspannung gleichphasige Spannungen gebraucht werden, sind die Schwingkreise 38 und 39 etwas verstimmt. Der Schwingkreis 38 ist nicht genau in Resonanz mit der Zwischenfrequenz und wirkt deshalb nicht als reeler Außenwiderstand der Röhre 36, sondern hat z. B. noch eine kapazitive Scheinwiderstandskomponente, während der Schwingkreis 39 eine induktive Scheinwiderstandskomponente beistzt.
  • Summen- und Differenzspannung an den Schwingkreisen 38 und 39, die eigentlich 90° Phasenverschiebung gegeneinander hätten, werden so gleich- phasig gemacht und den Verstärkerröhren 40 und 41 zugeführt. Sie werden verstärkt an den Schwingkreisen 42 und 43 abgegriffen und den Plattenpaaren 44 und 45 eier Braunschen Röhre 46 zugeführt. damit die gegenseitige Kapazität der nicht an Masse angelegten Platten der Braunschen Röhre nicht stört, wird sie bei Anwendung höherer Zwischenfrequenzen mittels der Kondensatoren 47 und 48 neutralisiert. Als Anzeige auf dem Schirm der Braunschen Röhre erscheint dann ein Strich, da Summen- und Differenszpannung gleichphasig gemacht worden sind. Entsprechend dem Amplitundenverhältnis von Summen- zu Differenzspannung, d. h. also entsprechend der Phasenverschiebung der Meßwechselspannungen, ändert sich der Winkel des Strichs gegenüber dem gestrichelt gezeichneten Koordinatensystem. Es läßt sich zeigen, daß der Winkel proportional dem zu messenden Phasenverschiebungswinkel ist.
  • Wenn die Phasenverschiebung von sehr kurzzeitig vorhandenen impulsähnlichen Spannungen hohler Frequenz gemessen werden soll, ist es, um eine einwandfreie Strichanzeige zu erhalten, erforderlich, die Einschwig- bzw. Ausschiwingzeiten beider aus den Röhren 27, 32, 36, 40 und 28, 33, 37, 41 gebildeten Kanäle genau untereinander gleichzumachen. Die Erfindung sieht deshalb die Anwendung von die Dämpfung der Kanäle regelnden veränderlichen schaltelementen, wie sie z. B. durch die veränderlichen Widerstände 49 und 50 verwirklicht werden können vor.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Phasenmessung von Spannungen sehr hoher Frequnez, bei welcher mittels vektorieller Addition und Subtraktion der Meßwechselspannungen aus dem Amplitudenverhältnis von Summen- zu Differenzspannung die Phasenverschiebung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwechselspannungen den Gittern von vier Röhren zugeführt werden, wobei jeweils zwei der Röhren zusammengehören und so gepolte Meßwechselspannungen an ihre Gitter erhalten, daß mittels des einen Röhrenpaares an den zusammengeschalteten Anoden die vektorielle Summe der Meßwechselspannungen und an den Anoden des anderen Röhrenpaares die vektorielle Differenz entsteht.
  2. 2. Verfahren zur Phasenmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwechselspannungen den Gittern von zwei Doppelröhren derart gepolt zugeführt werden, daß an den zusammengeschalteten Anoden der einen Doppelröhre die vektorielle Summe der Meßwechselspannungen und an den Anoden der anderen Doppelröhre die vektorielle Differenz entsteht.
  3. 3. Verfahren zur Phasenmessung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gittern der Röhren zugeführten Meßwechselspannungen von zwei Schwingkreisen abgegriffen werden, von denen. wenigstens einer zur Erzeugung genau gegenphasiger Spannungen einen Mittelabgriff besitzen kann.
  4. 4. Verfahren zur Phasenmessung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwechselspannungen vor der Bildung von vektorieller Summe und Differenz mittels Überlagerung mit einem Hilfssender und nichtlinearen Mischelementen in. der Frequenz unter Erhaltung ihrer gegenseitigen Phasenverschiebung transponiert bzw. herabgesetzt werden.
DEK6909D 1942-02-27 1942-02-27 Verfahren zur Phasenmessung von Spannungen sehr hoher Frequenz Expired DE892310C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1268737B (de) * 1959-04-04 1968-05-22 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zur Erzeugung einer Richtspannung, die eine Funktion der Phasendifferenz zweier Wechselspannungen ist

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1268737B (de) * 1959-04-04 1968-05-22 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zur Erzeugung einer Richtspannung, die eine Funktion der Phasendifferenz zweier Wechselspannungen ist

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