DE918583C

DE918583C - Power meter for very short electrical waves

Info

Publication number: DE918583C
Application number: DES22165D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Elisa Philipp-Rutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1945-04-05
Filing date: 1945-04-05
Publication date: 1954-09-30

Description

Leistungsmesser für sehr kurze elektrische Wellen Für die Messung .der Leistung bei sehr kurzen elektrischen Welpen, insbesondere Zentimeterwellen, verwendet man entweder Widerstände, deren Widerstandswert sch nach Maßgabe der ihnen zugeführten Leistung ändert, oder Lämpchen, aus deren Helligkeitsgrad man durch optischen Vergleich und Eichung die Leistung ermitteln kann. Um die maximale Leistung aus dem Generator auszukoppeln, ist es notwendig, den Belastungswiderstand nach Betrag und Phase dem konjugiert komplexen Ausgangswiderstand dos Generators, dessen Leistung gemessen werden soll, anzupassen. Die Anpassung erreicht man besonders gut mit Hilfe von veränderbaren, Leitungsstücken, die in geeigneter Weise zmischen den Generator und den Belastungswiderstand eingeschaltet werden, und durch Änderungen des übersetzumgsverhälträSses zwischen Generator und den veränderbaren Leitungsstücken. Durch Änderung der Abmessungen der veränderbaren Leitungsstücke und des übersetzungsverhältnisses ist :man also in der Lage, jeden beliebigen Widerstand nach Betrag und Phase einzustellen.Power meter for very short electrical waves For measurement .the performance in very short electric puppies, especially centimeter waves, either resistors are used, the resistance value of which depends on them supplied power changes, or lamps, from whose degree of brightness you can see through optical comparison and calibration can determine the performance. To get the maximum performance decoupling from the generator, it is necessary to adjust the load resistance after Amount and phase of the conjugate complex output resistance dos generator, whose Performance to be measured should be adjusted. Adaptation is especially achieved well with the help of changeable, pipe pieces that mix in a suitable way the generator and the load resistor are switched on, and by changes of the translation ratio between the generator and the changeable line sections. By changing the dimensions of the changeable line sections and the transmission ratio is: you are able to adjust any resistance according to amount and phase.

Die Belastungswiderstände für die Leistungsmessung wurden bisher vorzugsweise als Schichtwiderstand oder als Lampen ausgebildet. Die Ausbildung geeigneter Schichtwiderstände für die Leistungsmessung, bei kurzen Wellten ist besonders im Gebiet von Wellienlängen von wenigen Zentimetern und bei kleinen Leistungen mit sehr großen SehwierIgkeiten verbunden, so daß diese Widerstände keine vollkommene Lösung der vorliegenden Aufgabe darstellen. Brei der Verwendung von Belastungslampen tritt wiederum die Schwierigkeit auf, daß Drahtlängen für den Leuchtkörper und die Zuführung erforderlich sind, welche mit der Wellenlänge vergleichbar werden, so daß eine ungleichmäßige Bielasturig des Widerstandes eintritt, welche das Meßergebris verfälschen kann. Der Zweck der Erfindung ist daher, einten Leistungsmesser so auszubilden, daß er im Gebiet sehr kurzer Wellenlängen, wenn irgend möglich in einem verhältnismäßig großen Wellenbereich, z. B. zwischen 2 und 2o cm, brauchbar isst, eine einfache konstruktive Ausführung erlaubt und gleichzeitig auch bei kürzesten Wellen noch eine sichere Anzeige angibt.The load resistors for power measurement have previously been preferred designed as a sheet resistor or as lamps. The formation of suitable sheet resistors for performance measurement, with short corrugations is especially in the area of corrugation lengths of a few centimeters and for small services with very great visual difficulties connected, so these resistors are not a perfect solution to the problem at hand represent. Porridge the use of stress lamps occurs again the difficulty that wire lengths are required for the filament and the feed are which are comparable with the wavelength, so that a non-uniform Bielasturig of the resistance occurs, which can falsify the measurement result. The purpose of the invention is therefore to make a power meter so that it in the very short wavelength region, if at all possible in a proportionate way large wave range, e.g. B. between 2 and 20 cm, useful eats, a simple one structural design allowed and at the same time even with the shortest shafts indicates a safe indication.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Widerstandsdrähte, welche zur Leistungsmessung dienen, zwischen den beiden Leitern einer konzentrischen Kurzwellenleitung derart angeordnet sind, daß sie im wesentlchen in der Richtung der Linien .des elektrischen Feldes verlaufen. Auf diesem Wege erreicht man, daß die Feldstärke, solange in der konzentrischen Leitung die elektrischen Feldlinien radial, die magnetischen Feldlinien zirkular verlaufen, auch bei verhältnismäßig großem Innendurchmesser des Außerleiters der konzentrischen Leitung sich ;nicht wesentlich über die Länge der Feldlinien ändert, so daß die Widerstandsdrähte gleichmäßig belastet werden. Außerdem kaum der Widerstand des Belastungswiderstandes und dessen Belastbarkeit durch entsprechende Wahl des Querschnittes des Widerstandsdrahtes und durch Parallelschaltung :einer entsprechenden Anzahl von Widerstandsdrähten in weiten Grenzen verändert werden, so daßeine Lastanpassung leichter möglich ist. Um stehende Wellen auf der Leitung zu vermeiden, durch die bei nicht ganz verlustfreien Leitungen Leistungsverluste auftreten, ist es vorteilhaft, den Gesamtwiderstand der Widerstandsdrähte gleich oder wenigstens annähernd gleich dem Wellenwiderstand der konzentrischen Leitung zu machen. Gegebenenfalls kann man auch :die Widerstandsdrähte wendeln, wenn sie in. radial gespannter Fadenform bei einem eventuell hohem Wellenwiderstand .der konzentrischen Leitung nicht mehr angepaßt werden können. Alps Widerstandsdrähte werden vorzugsweise Wollastond'rähte vexwendet.According to the invention this object is achieved in that resistance wires, which are used for power measurement, between the two conductors a concentric Shortwave line are arranged such that they are essentially in the direction of the lines of the electric field. In this way one achieves that the field strength as long as the electric field lines in the concentric line radial, the magnetic field lines are circular, even when relatively large inner diameter of the outer conductor of the concentric line; not changes substantially over the length of the field lines, so that the resistance wires are uniform be charged. In addition, hardly the resistance of the load resistance and its Resilience through appropriate choice of the cross section of the resistance wire and by connecting in parallel: a corresponding number of resistance wires can be changed within wide limits, so that a load adjustment is more easily possible. In order to avoid standing waves on the line, caused by the not completely lossless Lines power losses occur, it is beneficial to reduce the total resistance of the resistance wires is equal to or at least approximately equal to the wave resistance to make the concentric line. If necessary, you can also use: the resistance wires spiral when they are in a radially tensioned thread shape with a possibly high wave resistance . Can no longer be adapted to the concentric line. Alps resistance wires Wollastond wires are preferably used.

An Hand der Fig. i bis 3 sei die Erfindung näher erläutert. In Fig. i bedeutet i den Innenleiter, 2 den Außenleiter einer konzentrischen Leitung. In dieser gleitet ein am Rohr 9 gehalterter Stempel 3 aus Isollermaterial. Die Konstruktion dieser Teile des Leistumgsmessers ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich. An. dem isolierenden Stempe13 sitzen Halterungen 5 und 6, welche die Widerstandsdrähte q. tragen.. De Halterungen. 5 sind mit einem federnden Kontakt 7 verbunden, z. B. verlötet, der am besten aus einer ringförmig zusammengebogenen Drahtwendel besteht und die Verbindung der Halterungen 5 mit dem Innenleiter i vermittelt. Die Halterungen 6 stehen in Verbindung mit einem Kontaktkranz, der .aus einer größeren Anzahl von elastischen Blechfahnen 8 besteht und innerhalb des Außenleiters z gleitet. Ferner ist noch ein verschiebbarer Kurzschlußbügel io vorgesehen, der innerhalb des Rohrs 9 gleitet. Eine weitere Verstellmögl'ichkeit wird durch einen rohrförmigen, Ansatz i i gegeben, innerhalb dessen ein Innenleiter 12 angebracht ist, der mit dem Innenleiter i in Verbindung steht. Der Kurzschlußbügel 1 o wird so eingestellt, daß das dadurch kurzgeschlossene Leitungsstück mit der durch die Drähte q. des Belastungswiderstand,es hervorgerufenen Induktivität als P.aralllelschwingkreis wirkt. Das dem Rohr 9 bzw. dem Belastungswiderstand bis zur Verbindungsstelle der kmenleiter i und 12 vorgelagerte, als Transformator wirkende Leitungsstück muß dabei so bemessen sein, daß an der Verbindungsstelle der Innenleiter i und 12 ein solcher Widerstand vorhanden ist, daß durch die weitere konstante Transformatorleitung, die sich zwischen. der Verbindungsstelle der Innenleiter i und 12 und .einer Koppelschleife 1 ¢ befindet, eine Anpassung des Betrages des Leistungsmessers an den Innenwiderstand des Hochfrequenzgenerators erfolgt. Zwischen den Leiterteilen i i und 12 kann ein Kurzschlußbüggel 13 gleiten, der es gestattet, die Leitungslänge des rohrförmigen Ansatzes i i so zu verändern, daß der Blindanteil des Generators, dessen Hochfnequenzene b e aus dem Generator bzw. einer Zwischenleitung, einem Hohlraumres-onator usw. mittels einer Koppelschleife 14. ausgekoppelt werden kann, die mit dem Innenleiter i und dem Außenleiter 2 verbunden ist, kompensiert wird. Durch Dnsteilung des Karzschl@wßbügels 13 läßt sich also der Leistungsmesser der Phase nach an .den Innenwiderstand des Generators anpassen. Die Wahl des Widerstandsdrahtes des. Belastungswiderstandes -kann so erfolgen, daß die Drähte des Belastungswiderstandes zu ,glühen. beginnen. Damit bietet :sich die Möglichkeit, wenn in dem rohrförmigen Leiter eine öffnung vorgesehen ist, durch welche die Drähte -des Belastungswiderstandes beobachtet werden können, ihnen Helligkeitsgrad zu messen und daraus die Leistung zu bestimmen. Für diesen. Zweck ist es vorteilhaft, die Widerstandsdrähte in einem evakuierten Isoliergefäß unterzubringen. Anstatt die Helligkeit der Drähte des Belastungswiderstandes zu beobachten und als Maß für die Leistung zu nehmen, kann man auch die Widerstandsänderungen der Widerstandsdrähte zur Beurteilung der aufgenommenen Leistung benutzen, wenn man beispielsweise die Enden 5 und 6 der Widerstandsdrähte mit einer Widerstandsmeßbrücke verbindet.The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. In Fig. i means i the inner conductor, 2 the outer conductor of a concentric line. In this slides a stamp 3 held on the tube 9 and made of insulating material. The construction these parts of the Leistumgsmessers can be seen from FIGS. At. to the insulating Stempe13 sit brackets 5 and 6, which the resistance wires q. wear .. De mounts. 5 are connected to a resilient contact 7, e.g. B. soldered, which best consists of a wire spiral bent together in a ring and the Connection of the brackets 5 with the inner conductor i mediated. The brackets 6 are in connection with a contact ring, the .from a larger number of elastic sheet metal lugs 8 and slides within the outer conductor z. Further a displaceable short-circuit clip io is also provided, which is inside the tube 9 slides. A further adjustment option is provided by a tubular extension i i given, within which an inner conductor 12 is attached to the inner conductor i communicates. The shorting bar 1 o is set so that this short-circuited piece of line with the through the wires q. of the load resistance, it induced inductance acts as a parallel resonant circuit. The pipe 9 resp. the load resistance up to the junction of the kmenleiter i and 12, acting as a transformer line piece must be dimensioned so that at the Connection point of the inner conductors i and 12 there is such a resistance, that through the further constant transformer line, which is between. the connection point the inner conductor i and 12 and .ein coupling loop 1 ¢ is an adaptation the amount of the power meter to the internal resistance of the high frequency generator he follows. A short-circuit bow 13 can slide between the conductor parts i i and 12, which makes it possible to change the line length of the tubular extension i i so that that the reactive component of the generator, its high frequency b e from the generator or an intermediate line, a cavity resonator, etc. by means of a coupling loop 14. Can be decoupled, which is connected to the inner conductor i and the outer conductor 2 is, is compensated. By thinning the Karzschl @ wßbügel 13 can be adjust the power meter according to the phase to the internal resistance of the generator. The choice of the resistance wire of the load resistor can be made so that the wires of the load resistor to glow. kick off. This offers: the Possibility of providing an opening in the tubular conductor through which the wires of the load resistor can be observed, their degree of brightness to measure and to determine the performance from it. For this. Purpose is beneficial to accommodate the resistance wires in an evacuated insulating vessel. Instead of to observe the brightness of the wires of the load resistor and as a measure of To take the power, one can also see the changes in resistance of the resistance wires to assess the power consumed, for example if you use the Connects ends 5 and 6 of the resistance wires to a resistance bridge.

Umeine möglichst gleichmäßige Belastung aller Widerstandsdrähte zu erhalten, empfiehlt es sich, diese und die kontaktgebenden Teile möglichst axialsymmietrisch anzuordnein.In order to ensure that all resistance wires are loaded as evenly as possible received, it is advisable to have this and the contact-making parts as axially symmetrical as possible to be arranged.

Die Ausführung des Leistungsmessers als konzentrische Leitung in. der beschriebenen Form hat außer dem bereits .geschilderten Vorteil noch den weiteren Vorzug, daß für den praktisch in Frage kommenden Wellenbereich die Abmessungen der Leitung verhältnismäßig klein bleiben im Gegensatz zu Hohlleitern, bei welchen nie Gmnm vellenlänge bei nicht sehr kurzen Wellen schon einen verhältnismäßig großen Durchmesser verlangt. Die Empfindlichkeit des Leistungsmessers ist ziemlich groß, man kann Leistungen von einigen Milliwatt bis zu einigen Watt mit ihm messen.The design of the power meter as a concentric line in. In addition to the already described advantage, the described form also has the further advantage The advantage that for the wave range in question practically the dimensions of Lines remain relatively small in contrast to waveguides, which never If the waves are not very short, the Gmnm wave length is already a relatively large one Diameter required. The sensitivity of the power meter is quite large, man can power from a few milliwatts up to a few watts measure him.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Power meter for very short electrical waves (centimeter waves), with which the power is determined from the sanctity or the change in resistance of a wire heated by the high-frequency energy, characterized in that the resistance wires are housed within a concentric line and run essentially in the direction of the electrical field linden trees .

2. Power meter according to claim i, characterized in that the resistance wires between the inner and outer conductors of the concentric line in the radial direction are attached.

3. Power meter according to claim i or 2, characterized in that that the resistance wires are attached to a support that is placed between the outer and the inner conductor of the concentric line is attached and with contact parts is provided, which the conductive connection of the resistance wires on the one hand with cause the inner conductor, on the other hand with the outer conductor. q .. power meter according to claim 1, 2 or 3, characterized in that for making contact with the inner conductor a helical wire bent to form a contact ring is provided. 5. Power meter according to claim i or one or more of the following claims, characterized in that da.ß for making contact, a number of contact lugs are provided with the outer conductor is, which consist of an elastic sheet metal and are arranged in a ring. 6th Power meter according to claim 'i or one or more of the following claims, characterized by an axially symmetrical arrangement of the resistance wires and of the contacting parts. 7. Power meter according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that the one carrying the resistance wires Insulating body on a tube sliding on the outer conductor of the concentric line is attached. B. Power meter according to claim i and one or more of the following Claims, characterized by a displaceable Kurzsc'hlu.ßstenipel by whose. Shift the length of the concentric line can be changed. 9. Power meter according to claim i and one or more of the following claims, characterized by a second concentric one attached to the concentric line Line, its inner conductor with the inward conductor of the measuring line and its outer conductor is connected to the outer conductor of the Meßleitunng and its length by an adjustable Short-circuit bar is changeable. ok Power meter according to claim i and one or several of the following claims, characterized by the use of wollaston wires as resistance wires. i i. Power meter according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that the resistance wires are coiled are.