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Schaltungsanordnung zur Registrierung der Frequenzabhängigkeit von-
Kombinationstönen höherer Ordnung-in Prüfobjekten Nichtlineare Verzerrungen treten
auf, wenn bei der Übertragung über ein nichtlineares Übertragungsglied zur ursprünglich
vorhandenen reinen Sinus schwingung hinzu höhere Teilschwingungen entstehen. Wenn
mehrere Schwingungen ein nichtlineares Übertragungsglied durchlaufen, so entstehen
außer den Oberschwingungen auch noch Kombinationstöne, die die Übertragungsgüte
meist stärker als die Oberschwingungen beeinträchtigen.
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Der wesentlichste Anteil sind Differenz- und Summentöne erster und
zweiter Ordnung, die unter der Bezeichnung quadratische bzw. kubische Verzerrungen
bekannt sind.
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Zur Messung nichtlinearer Verzerrungen von Prüfobjekten ist es bereits
bekannt, eine konstante, zur Anzeige der nichtlinearen Verzerrungen dienende Differenzfrequenz
höherer Ordnung aus zwei das in Betracht kommende Frequenzgebiet durchlaufenden
Meßfrequenzen zu bilden. Hierbei entstehende Kombinationsdifferenztöne haben zueinander
eine unbekannte Phase, so daß nur die Resultierende der Spannungen dieser Kombinationstöne,
die kleiner als die Einzelspannungen der Kombinationsdifferenztöne sein kann, gemessen
wird.
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Zur Messung nichtlinearer Verzerrungen ist es ebenfalls bekannt,
einen Doppelschwebungssummer, der die Bedingung ft2 = const erfüllt, zu verwenden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zurRegistrierung
der Frequen,zabhängigkeit von Kombinationstönen höherer Ordnung un-
ter
Verwendung eines aus zwei festen und einer veränderbaren Frequenz zwei in einem
festen Abstand voneinander befindliche, veränderbare Frequenzen erzeugenden Doppleschwebungssummers
vor dem Prüfobjekt und eines festen Filters zusammen mit einer Registriereinrichtung
nach dem Prüfobjekt. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine der festen Frequenzen
mit einem Vielfachen oder einem Bruchteil der veränderbaren Frequenz in einer hierfür
vorgesehenen Einrichtung gemischt, so daß bei entsprechender Wahl der festen Frequenzen
ein Kombinationston beliebiger Ordnung einstellbar ist.
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Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, daß die beiden die
Vervielfachung der veränderbaren Hochfrequenz bestimmenden Multiplikatoren sich
umgekehrt wie die Ordnungszahlen des zu messenden Kombinationstones verhalten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zweite
der festen Hochfrequenzen in Abhängigkeit von der ersten festen Hochfrequenz so
gewählt ist, daß sie der Bedingung h2 = f + mh1 n genügt, wobei h1 und h2 die festen
Hochfrequenzen, f eine konstante Frequenz und m und n die Ordnungszahlen der Kombinationstöne
bedeuten.
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Die Erfindung wird an Hand zweier in den Fig. I und 2 dargestellter,
als Ausführungsbeispiel zu wertender Schaltungsanordnungen noch näher erläutert.
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In Fig. 1 ist der schematische Aufbau der Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung zur Registrierung der Frequenzabhängigkeit nichtlinearer Verzerrungen
zu ersehen. Vor dem Prüfobjekt X ist der die beiden veränderbaren Frequenzen fi
und 2 liefernde, die Bedingung mf1 # nf2 = f erfüllende Doppelschwebungssummer S1S2
angeordnet, während nach dem Prüfobjekt nur ein festes und schmales Bandfilter F
mit nachgeordneter Registriereinrichtung R Verwendung findet, die die von dem Prüfobjekt
hervorgerufenen Kombinationstöne in Abhängigkeit von einer der veränderbaren Frequenzen,
wozu in diesem Ausführungsbeispiel f1 gewählt wurde, aufzeichnet.
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Der verwendete Doppelschwebungssummer ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Der nur eine veränderbare Frequenz h erzeugende Generator Gh bildet zusammen mit
den von den Generatoren G1 und G2 abgegebenen Frequenzen h1 und h2 nach dem Überlagerungsprinzip
in den Modulatoren M1 und M2 die Frequenzen f, und 2. Die Tiefpässe P1 und P2 halten
die Frequenzen h, hi und h2 und höhere Frequenzen von den Ausgängen des Doppelschwebungssummers
fern. Zwischen dem Generator Gh und den Modulatoren M1 bzw. M2 sind zwei Frequenzvervielfacher
bzw. -teiler V1 und V2 angeordnet, um die Bedingung mf1 # nf2 = f erfüllen zu können.
Sie können mittels der Tastet bzw. T2 wahlweise kurzgeschlossen werden.
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An Hand der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Frequenzdiagramme werden
die Frequenzverhältnisse bei der Registrierung der quadratischen und kubischen Verzerrungen
noch näher erläutert.
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Bei der Registrierung der quadratischen Differenztöne lautet die
einzuhaltende Bedingung f,-f, = f. Gemäß Ausführung der Erfindung liegt hierbei
die veränderbare Frequenz h, wie aus dem Diagramm nach Fig. 3 zu ersehen ist, außerhalb
der festen, einen Abstand f voneinander besitzenden Frequenzen h1 und h2, so daß
die von den Modulatoren M1 und M2 abgegebenen veränderseren Frequenzen fi und daraufhin
einen festen Differenzton'f aufweisen.
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Bei der Registrierung der quadratischen Summentöne lautet die einzuhaltende
Bedingung f1+f2=f. Gemäß der Ausführung der Erfindung liegt hierbei die veränderbare
Frequenz h, wie aus dem Diagramm nach Fig. 4 zu ersehen ist, innerhalb der festen,
einen Abstandf voneinander besitzenden Frequenzen h1 und h2, so daß die von den
Modulatoren M1 und M2 abgegebenen veränderbaren Frequenzentl und 2 daraufhin einen
festen Summentonf aufweisen.
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Bei der Registrierung des kubischen Differenztones lautet die einzuhaltende
Bedingung 2f1 - f2 = f. Hierbei ist die veränderbare Frequenz h, wie aus dem Diagramm
nach Fig. 5 zu ersehen ist, größer als die feste Frequenz h1 gewählt. Auch die in
dem Frequenzvervielfacher V2 gebildete Frequenz 2h muß dann größer als die feste
Frequenz h2 sein. h2 muß nun um f größer als 2h1 gemacht werden, daß heißt h2 =
2h1 + f. Damit wird die zur Messung verwendete Schwebungsfrequenz f2=2h-h2=2h-(2h1+f)=2(h-h1)-f
=2f1-f, so daß die von den Modulatoren M1 und M2 abgegebenen veränderbaren Frequenzen
2[i und 2 einen festen Differenzton f aufweisen.
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Bei der Registrierung des kubischen Summationstones lautet die einzuhaltende
Bedingung 2f1+f2=f. Hierbei ist die veränderbare Frequenz h, wie aus dem Diagramm
nach Fig. 6 zu ersehen ist, größer als die feste Frequenz h1 gewählt. Die in dem
Frequenzvervielfacher V2 gebildete Frequenz 2 h muß dann kleiner als die feste Frequenz
h2, aber größer als 2ht sein, wobei der Abstand zwischen 2 h1 und h2 gleich der
festen Frequenz f ist, so daß die von den Modulatoren M1 und M2 abgegebenen veränderbaren
Frequenzen 2fg + f2. einen festen Summentont aufweisen.
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Im allgemeinen wird man sich mit diesen vier Möglichkeiten begnügen
können. Prinzipiell kann man jedoch allgemein die Bedingung mf, l nf2 = f erfüllen.
Hierzu macht man f1=ph-h1 und f2=q h-h2, wobei p und q ganze noch zu bestimmende
Zahlen sind, und zwischen h2 und h1 nun die Beziehung mph-mh1#(# nqh # nh2) = f
besteht. Das obere Vorzeichen gilt für die Messung der Summationstöne, das untere
für die Differenztöne. Falls bei dem für die Erzeugung der Frequenz f1 erforderlichen
Summer S1 die variable Frequenz h1 liegt, muß bei der Differenztonmessung bei dem
für die Erzeugung der Frequenz 2 er-
forderlichen Summer S2 ebenfalls
die veränderbare Hochfrequenz oberhalb der festen Frequenz h2 liegen, während zur
Registrierung der Summationstöne bei dem Summer S2 die veränderbare Hochfrequenz
unterhalb der festen Frequenz h2 liegen muß.