DE926436C

DE926436C - Measuring device for determining the quality of resonant networks, coils, capacitors and the loss angle of high-frequency building materials, especially in the case of ultra-short waves

Info

Publication number: DE926436C
Application number: DER8833A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Eichacker; Lothar Dr Rohde
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1952-04-17
Filing date: 1952-04-17
Publication date: 1955-04-18

Description

Meßgerät zur Bestimmung der Güte von resonanzfähligen Netzwerken, Spulen, Kondensatoren und des Veriustwinkels von Hochfrequenzbaustoffen, insbesondere bei ulirakurzen Wellen Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Bestimmung der Güte von resonanzfähigen Netzwerken, Spulen, Kondensatoren und der Verlustwinkel permeabler und dielektrischer Hochfrequenzbaustoffe unter besonderer Berücksichtigung der brei ultrakurzen Wellen gegebenen nicht quasistationären Stromspannungsverhältnisse.Measuring device for determining the quality of networks capable of resonance, Coils, capacitors and the angle of deflection of high-frequency building materials, in particular with short waves The invention relates to a measuring arrangement for determining the Quality of networks capable of resonance, coils, capacitors and the loss angle permeable and dielectric high-frequency building materials with special consideration The non-quasi-stationary current-voltage conditions given by the pulpy ultrashort waves.

Bekannt sind Anordnungen zur Bestimmung der Güte aus der Resonanzüberhöhung einer in den Meßkreis eingekoppelten konstanten Meßspannung oder aus der Halbwertsbreite der Resonanzkurve, wobei das Meßobjekt unmittelbar am Meßgerät selbst angeschlossen wird. Zur ~Beurteilung der Leistungsfähigkeit hochfrequenter Kreise im Bereich sehr hoher lFreguenzen genügt ,jedoch im allgemeinen nicht die Güte einzelner Bauelemente, da sich weder die im Verwendungszustand herrschenden Bedingungen, wie Anschlußstreufelder und Stromspannungsverteilung, bei Anschluß an die Meßgeräteklemmen reproduzieren lassen, noch der Einfluß der elektronischen Röhrenwiderstände berücksichtigt wird. Arrangements for determining the quality from the resonance increase are known a constant measuring voltage coupled into the measuring circuit or from the half-width the resonance curve, with the test object connected directly to the measuring device itself will. To assess the performance of high-frequency circuits in the very area high frequencies are sufficient, but generally not the quality of individual components, because neither the conditions prevailing in the state of use, such as connection stray fields and voltage distribution, reproduce when connected to the meter terminals let the influence of the electronic tube resistances be taken into account.

Das erfindungsgemäße, direkt zeigende Gütemeßgerät nach dem Halbwertsbreitenverfahren trägt diesen Umständen dadurch Rechnung, daß eine modulierte Senderspannung einem Tastkopf zugeführt wird, der je eine einstellbare Kapazität zur Stromeinspeisung und zur Spannungskopplung unter zwangläufigermechanischer Kopplung der beiden Kapazitäten sowie einen Meßgleichrichter mit nachfolgendem Tiefnaßfilter enthält. The directly pointing quality measuring device according to the invention based on the half-width method takes these circumstances into account that a modulated transmitter voltage a Probe head is supplied, each of which has an adjustable capacity for power supply and for voltage coupling with inevitable mechanical coupling of the two capacitances as well as a measuring rectifier with subsequent deep wet filter.

Es ist somit möglich, die zu untersuchende Anordnung, wie Empfänger- oder Verstärkerkreise, im Betriebszustand zu messen und außer den eigentlichen Kreisgüten z. B. auch die Eingangswiderstände angeschlossener Röhren aus den Gütedifferenzen bei geheizter bzw. ungeheizter Röhre zu ermitteln. It is thus possible to determine the arrangement to be examined, such as the receiver or amplifier circuits, to be measured in the operating state and in addition to the actual circuit qualities z. B. also the input resistances of connected tubes from the quality differences to be determined with a heated or unheated tube.

Fig. I der Zeichnung dient zur Erläuterung des Erfindungsgedankens. Die von der Ankoppelspule La aus dem Senderschwingkreis ausgekoppelte Spannung wird über ein Kabel K mit einem Innenleiter I und einer metallischen Außenhülle 2 dem Tastkopf T so zugeführt, daß auf dem Kabel nur fortschreitende Wellen entstehen können. Zu diesem Zweck ist das Kabels, 2 mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen. Der Wellenwiderstand ist so hoch wie möglich zu wählen, damit am Tastkopf genügend Spannung zur. Fig. I of the drawing serves to explain the inventive concept. The voltage decoupled from the transmitter oscillating circuit by the coupling coil La is Via a cable K with an inner conductor I and a metallic outer shell 2 dem Probe T fed in such a way that only progressive waves arise on the cable can. For this purpose, the cable 2 is terminated with its characteristic impedance. The wave resistance should be selected as high as possible so that it is sufficient at the probe Tension to.

Verfügung steht. Von der Güte der Anpassung am Kabelende ist maßgeblich die Konstanz der Tastkopf spannung bei Frequenzänderungen abhängig. Die am Widerstand, R1 liegende Spannung wird über die kleine veränderbare Kapazität C2 in das Meßobjekt eingekoppelt, wo sie für einen dessen Scheinwiderstand proportionalen Spannungsabfall erzeugt. Diese Spannung wird über eine zweite kleine variable Kapazität C3 so an eine DiodeD gelegt, daß der über den- Kondensator-C3 transformierte Diodenwiderstand stets sehr groß gegen den Resonanzwiderstand bleibt.Available. The constancy of the probe head voltage in the event of frequency changes is largely dependent on the quality of the adaptation at the end of the cable. The voltage across the resistor R1 is coupled into the DUT via the small variable capacitance C2, where it is used for produces a voltage drop proportional to its impedance. This voltage is applied to a diode D via a second small variable capacitance C3 in such a way that the diode resistance transformed via the capacitor C3 always remains very high compared to the resonance resistance.

Da die Diodenspannung sehr klein ist, wird der Sender mittels einer Einrichtung M moduliert und die in der DiodeD erhaltene Modulationsspannung anschließend in einem Resonanzverstärker V verstärkt, der für die bezogenen Spannungswerte I und o auf dem Ausgangsinstrument geeicht ist. Aus Gründen geringer Frequenzverwerfung ist hier Rechteckmodulation angebracht. Das zwischen der Diode und einer NF-Kabelleitung 3 -geschaltete Tiefpaßfilter TP, bestehend aüs Widerständen R und Festkondensatoren Cx, entkoppelt die- Diqde von hoch frequenten kabelseitigen Störspannungen. Die NF-Kabelleitung 3 ist ihrerseits noch einmal durch ein Koaxialgeflecht 4 geschirmt. Since the diode voltage is very small, the transmitter is controlled by means of a Means M modulated and then the modulation voltage obtained in the DiodeD amplified in a resonance amplifier V, which is used for the related voltage values I. and o is calibrated on the original instrument. For reasons of low frequency rejection rectangular modulation is appropriate here. That between the diode and a NF cable line 3 -switched low-pass filter TP, consisting of resistors R and fixed capacitors Cx, decouples the Diqde from high-frequency interference voltages on the cable side. the LF cable 3 is in turn shielded again by a coaxial braid 4.

Je nach Höhe der Güte und damit des Resonanzwiderstandes des zu messenden Kreises müssen die Kondensatoren C2 und Ca von Fall zu Fall so geregelt werden, - daß- einerseits keine Kreisbedämpfung erfolgt, andererseits genügend Spannung an die. Diode gelangt. Entsprechend dem Frequenzgang des Spannungsbedarfs der Diode werden die Kondensatoren Ca und Ca mechanisch so miteinander gekoppelt, daß diese Bedingungen stets gleichzeitig erfüllt sind. ..Erachtet man z. B. - für die Einkoppel- und Auskoppeldämpfung einen Wert von 35 db als ausreichend und liegt darauf die Marke 82 bezogene Spannungsbedarf des aus Diode und Verstärker Y bestehenden Empfängers mehr als 70 db unter der an R1 abfallenden Tastkopfoberspaunung, so genügt es, C2 und C8 jeweils so klein zu machen, daß das Anzeigeinstrument bei Resonanz des Meßkreises auf die Marke X zu stehen kommt. Die durch Ein- und Auskopplung erzeugten Rückwirkungen bleiben dann jedenfalls -innerhalb der durch die Koppeldämpfungen definierten Fehlergrenzen. Depending on the level of quality and thus the resonance resistance of the to be measured Circuit, the capacitors C2 and Ca must be regulated on a case-by-case basis so that - that on the one hand there is no circular damping, on the other hand there is enough tension to the. Diode arrives. According to the frequency response of the voltage requirement of the diode the capacitors Ca and Ca are mechanically coupled to one another so that these Conditions are always met at the same time. .. If you think z. B. - for the coupling and coupling-out attenuation a value of 35 db is sufficient and is on top of that Brand 82 related voltage requirement of the receiver consisting of diode and amplifier Y if more than 70 db below the probe head voltage dropping at R1, it is sufficient to use C2 and to make C8 so small that the display instrument at resonance of the measuring circuit comes to stand on the brand X. The repercussions generated by coupling and decoupling then in any case remain within the error limits defined by the coupling losses.

Zur Realisierung der direkten Güteanzeige werden unter Anwendung des Erfindungsgedankens zwei Wege vorgeschlagen: a) Die Betriebsfrequenz wird in der üblichen Weise mittels Drehkondensator C1 eingestellt. Die Frequenzfeinverstimmung erfolgt durch Variation der Induktivität L1. b) Die Betriebsfrequenz wird durch induktive Abstimmung eingestellt, die Frequenzfeinverstimmung erfolgt durch Variation der Schwingkreiskapazität C1. To implement the direct quality display, of the inventive idea two ways are proposed: a) The operating frequency is in adjusted in the usual way by means of variable capacitor C1. The frequency fine tuning takes place by varying the inductance L1. b) The operating frequency is through Inductive tuning is set, the frequency fine tuning is done by variation the resonant circuit capacitance C1.

Beiden Meßarten liegt der Gedanke zugrunde, Halbwertsverstimmung und Grundfrequenzeinstellung voneinander zu trennen. Dementsprechend muß bei Einstellung der Grundfrequenz mit einem der beiden Reaktanzelemente das der Feinverstimmung dienende zweite Reaktanzelement vollkommen konstant bleiben, da sonst die relative Frequenzfeinverstimmung für eine vorgegebene Reaktanzvariation eine Funktion der Frequenz und damit eine frequenzunabhängige Güteeichung in Frage gestellt wird. Both types of measurement are based on the idea of half-value imbalance and fundamental frequency setting from each other. Accordingly, when hiring the fundamental frequency with one of the two reactance elements that of the fine detuning serving second reactance element remain completely constant, otherwise the relative Frequency fine tuning for a given reactance variation is a function of Frequency and thus a frequency-independent quality calibration is called into question.

Ein Ausführungsbeispiel der in a) vorgeschlagenen Anordnung zeigt die Fig. 2 der Zeichnung. über dem auf einer Isolierplatte I aufgebauten, für einen größeren Frequenzbereich vorgesehenen Spulensatz (Spulenrevplver) bewege sich frei von Verdrehung und planparallel- zu dieser eine Isolierplatte 2, die axial zu den Senderkreisspulen 4 angeordnete Stifte 3 aus ferromagnetischem oder nicht ferromagnetischem metallischem Werkstoff trägt. Bei achsparalleler Annäherung der Platte 2 an die Spulen erfolgt so eine Änderung des magnetischen Kraftflusses und damit der Induktivität. Um die gleichzeitige Änderung der Spulenkapazität klein zu halten, werden die Metallkerne auf der Seite des geringeren HF-Potentials, d. h. auf der- Gitterseite der Spule eingeführt und eventuell durch kapazitive Schirmung zwischen Spule und Stift weiter vom elektrischen Feld der Spule entkoppelt. Durch geeignete Formen dieser Metallkerne kann die Induktivitätsänderung abhängig von der Kerneintauchtiefe so beeinflußt werden, daß sich ein gewünschter Gang der Güteeichkurve ergibt. An exemplary embodiment of the arrangement proposed in a) is shown Fig. 2 of the drawing. above that built on an insulating plate I, for one The coil set (coil inverter) provided for a larger frequency range can move freely of rotation and plane-parallel to this an insulating plate 2, which is axially to the Transmitter circuit coils 4 arranged pins 3 made of ferromagnetic or non-ferromagnetic metallic material. With axially parallel approach of the plate 2 to the Coils there is a change in the magnetic flux and thus the inductance. In order to keep the simultaneous change in the coil capacity small, the metal cores on the side of the lower HF potential, d. H. on the lattice side of the coil introduced and possibly further through capacitive shielding between coil and pin decoupled from the electrical field of the coil. By suitable shapes of these metal cores the change in inductance can be influenced depending on the core immersion depth that a desired course of the quality calibration curve results.

Eine weitere sehr einfache Anordnung zur direkten Bestimmung der Resonanzwiderstände angeschlossener Kreise ergibt sich in Weiterbildung des Erfindungsgedankens durch Variation der Kapazität der Tastspitze. Zur Erläuterung dieses Vorschlages diene wieder die Fig. I. Parallel zur Eigenkapazität der Tastspitze liege der veränderbare Zusatzkondensator Cz, der- in der Ausgangsstellung seinen Kleinstwert besitzt. - Zur Bestimmung des Resonanzwiderstandes wird zunächst die Resonanzfrequenz des angeschlossenen Schwingkreises -aufgesucht und das Anzeigeinstrument auf die Marke 82 gestellt, Vergrößert man nun den Kondensator Cß so lange, bis die Spannung auf- den Wert I gesunken ist, so ist Rres = Ca d. h. für eine bestimmte Freqenz fN kann der Kondensator C, unmittelbar in. Widerstandseinheiten Rfe geeicht werden. Für eine von der Frequenz fN abweichende Frequenz ergibt sich der Widerstand Rres jeweils zu Another very simple arrangement for the direct determination of the resonance resistances of connected circuits results in a further development of the inventive concept by varying the capacitance of the probe tip. To explain this suggestion, FIG. I is again used. The variable additional capacitor Cz, which has its lowest value in the starting position, lies parallel to the self-capacitance of the probe tip. - To determine the resonance resistance, the resonance frequency of the connected oscillating circuit is first sought and the display instrument is set to the mark 82. If the capacitor Cß is now increased until the voltage has dropped to the value I, Rres = Ca ie for a certain frequency fN, the capacitor C, can be calibrated directly in resistance units Rfe. For a frequency deviating from the frequency fN, the resistance Rres results in each case as

Claims

PATENT CLAIMS: I. Measuring device for determining the quality of resonance capable Networks, coils, capacitors and the loss angle of high frequency building materials according to the half-width method, especially in the case of ultra-short waves characterized in that a modulated transmitter voltage is fed to a probe head, which each have an adjustable capacity for current feed (Ca) and for voltage decoupling (Ca) with inevitable mechanical coupling of the two capacities as well as one Includes measuring rectifier with subsequent low-pass filter.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the for Quality determination necessary frequency fine tuning 2 d f by changing the transmitter oscillating circuit inductance, the setting of the measuring frequency f, however, by changing the transmitter circuit capacitance is made.

3. Measuring device according to claim I, characterized in that the for Quality determination necessary frequency fine tuning 2 d f by changing the transmitter circuit capacity, the setting of the measuring frequency f, however, by changing the transmitter circuit inductance is made.

4. Measuring device according to claim 2, characterized in that the for A set of coils required for a larger frequency range on an insulating circular disk constructed and parallel to this a second insulating plate that can be moved parallel to the axis is arranged and that located on the latter plate pins made of ferromagnetic or non-ferromagnetic metallic material with parallel displacement in immerse the coils and thus lead to the desired change in inductance.

5. Measuring device according to claim 4, characterized in that the pins are shaped in such a way that a specific, desired quality calibration curve results.

6. Measuring device according to claim I, characterized in that the self-capacitance the probe tip by a changeable, calibratable in units of the resonance resistance Additional capacity is added.

Referenced publications: German Patent No. 826 031.