DE947251C - Verfahren zur Phasenmessung - Google Patents

Verfahren zur Phasenmessung

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Publication number
DE947251C
DE947251C DEF14947A DEF0014947A DE947251C DE 947251 C DE947251 C DE 947251C DE F14947 A DEF14947 A DE F14947A DE F0014947 A DEF0014947 A DE F0014947A DE 947251 C DE947251 C DE 947251C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
frequency
zero
tube
deflection
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Expired
Application number
DEF14947A
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Kotschenreuther
Ewald Oberlaender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Felten and Guilleaume AG
Original Assignee
Felten and Guilleaume AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Felten and Guilleaume AG filed Critical Felten and Guilleaume AG
Priority to DEF14947A priority Critical patent/DE947251C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE947251C publication Critical patent/DE947251C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)

Description

  • Verfahren zur Phasenmessung In der Hochfrequenztechnik spielt die Bestimmung der Phase zwischen zwei Vorgängen gleicher Frequenz bei der Wellenübertragung über Netzwerke, Verstärker, Kabel sowie bei der Wellenverbreitung und dem Empfang eine große Rolle.
  • Besonders bei den experimentellen Untersuchungen von Fernsehübertragungssystemen, bei denen die durch die nichtlineare Frequenzabhängigkeit des Phasenmaßes auf dem übertragungsweg hervorgerufenen Phasenvetzerrungen die Bildgüte erheblich beeinflussen, gewinnen Phasenmeßgeräte steigende Bedeutung.
  • Es sind bereits mehrere Verfahren und Geräte zur Phasenmessung bekanntgeworden. F. Vii b i g gibt in seinem Werk »Hochfrequenzmeßtechnik«, I953, einen zusammenfassenden überblick über den gesamten Stand der Technik auf diesem Gebiet.
  • Meßverfahren und Meßgeräte zur Phasenmessung mit Braunscher Röhre als Anzeigegerät und sogenanntem Nullimpulsgenerntor sind außerdem in der Zeitschrift ATM (Archiv für technisches Messen), März I953, unterden Nummern V 3631 - 1 bis 4, insbesondere V 363I -3, eingehend behandelt und beschrieben.
  • Fast alle diese bekannten Verfahren und Anordnungen sind aber offensichtlich nur für spezielle Zwecke entwickelt worden und jeweils nur für eine Frequenz oder nur für einen bestimmten, verhält- nismäß ig kleinen Frequenzbereich brauchbar. Außerdem läßt sich bei den meisten dieser Verfahren und Anordnungen das Ergebnis der Messung nicht unmittelbar angeben oder ablesen, sondern muß erst durch mehr oder minder umständliche Berechnungen aus den Meßwerten ermittelt werden, wobei das Vorzeichen derPhasendifferenz meist erst durch weitere Messungen oder Überlegungen festgestellt werden muß. 'Ferner setzen die meisten der bekannten Verfahren Amplitudengleichheit der miteinander zu vergleichenden Schwingungen am Meßobjekt voraus. Zur Herstellung der Amplitudengleichheit; am Meßobjekt werden daher KorrekturgLieder, wie Eichleitungen oder Verstärker, benötigt; dere, Phasenfehler' aber in die Messung mit eingehen, wodurch die Meßgenauigkeit dieser Anordnungen erheblich heraibgesetzt wird. Meßverfahren mit Braunscher Röhre zur direkten Anzeige sind von den Amplituden der Meßspannungen dadurch unabhängig, dnß ein sogenanntes Nullimpulsgerät beim Nulldurchgang der ihm zugeführten Spannungen einen scharfen Impuls erzeugt und dieser als Zacken auf einer kreisförmig abgebildeten Zeitbasis markiert wird. Ein solches Impuisgerät erzeugt in mindestens drei Röhrenstufen aus den sinusförmigen Eingangsspannungen die Impulszacken.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Phasenmessung, bei dem der Zeitunterschied der Nulldurchgänge zweier oder mehrerer gleiahfrequenter Schwingungsvorgänge durch Nullimpulse bestimmt wird. Erfindungsgemäß werden die Nullimpulse mittels einer Strahlablenkröhre ohne Bildschirm erzeugt, bei der ein mit nur einem Ablenkplattenpaar senkrecht zu-seiner Ebene abgelenkter bandförmiger Elektronenstrahl nur im Nulldurchgang der Ablenkspannung durch einen Schlitz in einer vor der Anode angeordneten Elektrode auf die Anode treffen kann.
  • In Abb. I ist eine solche Röhre schematiseh im Querschnitt dargestellt. Ihre Wirkungsweise ist folgende: Die Elektronen, die von der Kathode K ausgehen, werden von den zwei miteinander verbundenen Elektroden g1 und den geschlitzten Elek- -troden g2 und g3 gebündelt, so daß ein bandförmiger Elektronenstrahl entsteht. Die Elektrodengl steuern außerdem den Röhrenstrom, während die Elektrode g2 erforderlichenfalls zur Unterdrückung des Elektronenstrahls verwendet werden kann. Die geschlitzte Elektrode g4 fängt den Strahl ab, wenn eine Ablenkspannung an die Platten d gelegt wird; Die Röhre enthält ferner ein Fanggitter g, das die auf die Anode a auftreffenden Elektronen sowie frei werdende Sekundärelektronen davon abhält, zum Schirmgitter g4 zurückzukehren. Wenn nun der Elektronenstrahl durch eine Wechselspannung an d rasch über den Schlitz der Elektrodeg4 geführt wird, kann nur während eines sehr kurzen Augenblicks ein Strom zur Anode fließen. Bei symmetrischer Ablenkung wird daher von einer sinusförmigen Ablenkspannung bei jedem Nulldurchgang ein scharfer Impuls erzeugt. Die Zeitdauer desselben hängt außer von der Frequenz auch von der Amplitude der ablenkenden Spannung ab, da bei gleicher Frequenz das Zeitintervall; in dem der Strahl zur Anode gelangen kann, mit zunehmender Amplitudeimmer kleiner wird.
  • In an sich bekannter Weise werden dieser Röhre nun die beiden in der Phase zu vergleichenden Schwingungen abwechselnd zugeführt und aus ihnen bei den jeweiligen Nulldurchgängen kurze Zeitimpulse herausgeschnitten, die auf der auf einer Braunschen Röhre abgebildeten Zeitbasis entsprechende Helligkeitssteuerungen hervorrufen. Die Abstände dieser Hellsteuerung liefern im Winkelmaß direkt den Wert des zu bestimmenden Phasenunterschiedes.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend' an Hand der Zeichnung im einzelnen näher beschrieben - und erläutert. Abb. 2 zeigt schematisch die zur Anwendung des neuen Verfahrens erforderliche Meßanordnung. In dieser ist mit M das Meßobjekt bezeichnet, dessen Phasengang untersucht werden soll. Die zu vergleichenden Meßspannungen werden in bekannter Weise nach dem tSberlagerungsprinzip in eine relativ niedrigeFrequenzlage umgesetzt. Die erforderlichen Wechselspannungen für Signal und Träger liefert der Sendeteil S in einer Schaltung, die ohne Gleiohlauffehler' die Signalspannung über einen weiten Frequenzbereich zu verändern gestattet. Zwei quarzgesteuerte Sender G1, G2 mit einem Frequenzunterschied, der der späteren Zwischenfrequenz ZF entspricht, liefern Hochfrequenzschwingungen an die -Mischstufen SMt bzw. SM2, denen außerdem die Frequenz eines stetig veränderbaren Generators G zugeführt wird. Nach der Umsetzung, Siebung und Verstärkung wird aus fv-fi die im weiten Frequenzbereich veränderliche Signalspannung Si und aus fv-J2 die sich von Si. stets nur um die Zwischenfrequenz ZF unterscheidende Trägersp annung 'lr gewonnen. Die Signalspannung Si durchläuft nun einerseits das Meßobjekt N und verläßt dieses nach einer Phasenverschiebung als So, die iii der Empfängermischstufe EM1 mit derTrägerspannung Tr zu ZF umgesetzt wird. Andererseits wird sie einer zweiten Mischstufe EM2 zugeführt und mit demselben Träger Tr in die Zwischenfrequenz ZF' umgesetzt. ZF und ZF' unterscheiden sich um die durch das Meß objekt erzeugte Phasenverschiebung und Dämpfung.
  • Die Meßan(zeige auf dem Bildschirm der Braunschen Röhre ist, wie bereits erwähnt, unabhängig vom Pegelunterschied der Eingangsspannungen.
  • Um jedoch für Messungen, bei denen es erforderlich ist, auch die absolute Größe der Eingangsspannungen zu kennen und meßbar auf gleiche Werte einstellen zu können, sind an den Modulatoreingängen Tastköpfe T1, T2 mit praktisch phasenrein arbeitenden kapazitiven Spannungsteilern vorgesehen.
  • Auf die Mischstufen folgt ein Umschalter U, der im raschen Wechsel ZF und ZF' üb'er BandfilterBF und Verstärker V an die Impulsstufe gibt, die die beschriebeneStrahlablenkröhre enthält. Die Impulsstufe erzeugt nun bei jedem Nulldurchgang der abwechselnd ankommenden Sinusschwingungen einen Stromstoß, der verstärkt wird. Diese Impulse steuern die Bildröhre und tasten sie in den ihrer Phasenlage entsprechenden Zeitpunkten hell.
  • Die Zeitbasis für die Phasenmessung auf der Braunschen Röhre ist kreisförmig. Die Strahlablenkspannungen werden in der üblichen go °-Schaltung aus der Meßspannung gewonnen. In der beschriebenen Anordnung entstehen für die beiden Spannungen A und- B zwei konzentrische Kreise, da für die Zeitspanne, in der der Umschalter am KontalrtB liegt, die Ausgangsspannung des B-Zweiges zusätzlich durch den Eingang des Impulsverstärkerzweiges belastet wird und damit etwas absinkt. Auf die Möglichkeit einer Kompensation dieses Effektes wurde bewußt verzichtet, denn es wird so - wie in Abb. 3 veranschaulicht - a:uf dem äußeren Kreis stets die Phase der Spannung durch einen hellen Punkt markiert und auf einem zweiten, etwas kleineren Kreis eine entsprechende Marke für die Spannung B.

Claims (5)

  1. Das Gerät eignet sich für alle Messungen von Plhasenvçinkeln an eleltrisehen Vierpolen, vonNetzwerken, von Fernseliübertragung und zur Aufnahme von Nyquistdiagrammen gegengekoppelter Breitbandverstärker in Frequenzbereichen bis zur Grö-Senordnung von IOO MHz: PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Phasenmessung, bei dem der Zeitunterschied der Nulldurchgänge zweier oder mehrerer gleichfrequenter Schwingungsvorgänge dadurch Nullimpulse bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullimpulse mittels einer Strahlablenkröhre ohne Bildschirm erzeugt werden, bei der ein mit nur einem Ablenkplattenpaar senkrecht zu seiner Ebene abgelenkter bandförmiger Elektronenstrahl nur im Nulldurchgang derAblenkspannung durch einen Schlitz in einer vor der Anode angeordneten Elektrode auf die Anode treffen kann.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Null durchgängen durch die Strahlablenkröhre erzeugten Impulse zur Helligkeitssteuerung von einer auf einer Braunsehen Röhre abgebildeten kreisförmigen Zeitbasis benutzt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch die Kombination mit der Frequenzüberlagerungsmethode zur Frequenzbereicherwei terung.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der stets den gleichen Frequenzunterschied aufweisenden Schwingungen quarzgesteuerte Sender (Gj, G2) vorgesehen sind, deren feste Frequenzen (f1, f2) in je einer Mischstufe den Schwingungen (fv) eines veränderbaren dritten Senders (G) überlagert werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anzeige der Phase auf der Bildröhre erscheinenden Leuchtpnnkte auf getrennten, den einzelnen Phasen zugeordneten konzentrischen Kreisen als Zeitbasis. abgebildet werden.
    In BetrachL gezogene Druckschriften: Kritische Patentschrift Nr 628 6I5.
DEF14947A 1954-06-13 1954-06-13 Verfahren zur Phasenmessung Expired DE947251C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB628615A (en) * 1946-12-23 1949-09-01 Gen Electric Co Ltd Improvements in and relating to the measurement of phase distortion in electrical circuits

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB628615A (en) * 1946-12-23 1949-09-01 Gen Electric Co Ltd Improvements in and relating to the measurement of phase distortion in electrical circuits

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