DE959390C - Anpassungsmesser fuer sehr hohe Frequenzen - Google Patents

Anpassungsmesser fuer sehr hohe Frequenzen

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DE959390C
DE959390C DES36686A DES0036686A DE959390C DE 959390 C DE959390 C DE 959390C DE S36686 A DES36686 A DE S36686A DE S0036686 A DES0036686 A DE S0036686A DE 959390 C DE959390 C DE 959390C
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DE
Germany
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signal
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electron
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Expired
Application number
DES36686A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Werner Eichin
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.)
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
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
    • G01R27/32Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Description

  • Anpassungsmesser für sehr hohe Frequenzen Zur Messung von Anpassungen im Gebiet sehr hoher Frequenzen werden vielfach Meßleitungen benutzt, deren Genauigkeit vorwiegend von den mechanischen Herstellungstoleranzen abhängt, so daß der Meßgenauigkeit hierdurch eine Grenze gesetzt ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßmethode und damit auch eine Meßanordnung zu schaffen, bei der die Nachteile der Verwendung von Meßleitungen bei Anpassungsmessungen in Wegfall kommt. Außerdem soll die Erfindung eine Verbesserung der Meßgenauigkeit und eine Verkürzung der Meßzeit bewirken.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Anpassungen im Gebiet sehr hoher Frequenzen durch Ermitteln der Reflexion am Meßobjekt. Erfindungsgemäß ist im Zuge der Leitung von der Hochfrequenzquelle zum Meßobjekt zwischen diesem und dem Anschluß der Anzeigeeinrichtung eine Modulatoranordnung eingeschaltet, die eine Modulation des unreflektierten Meßsignals bewirkt, vom reflektierten, modulierten Signal jedoch ohne irgendwelche nennenswerte Beeinflussung durchlaufen wird, und es gelangt in der Anzeigeeinrichtung nur das modulierte Signal zur Anzeige.
  • Weitere Merkmale der Erfindung. sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
  • In Fig. I ist ein allgemeiner Prinzip aufbau einer Meßeinrichtung nach der Erfindung dargestellt.
  • Von einem Höchstfrequenzgenerator I, der Frequenzen von 4000 MHz und darüber erzeugt, wird über eine Leitung 2, die beispielsweise eine Koaxial-oder Hohlrohrleitung sein kann, ein Meßsignal an das am Ende der Leitung befindliche Meßobjekt 3 gegeben. Bei der Meßeinrichtung nach der Erfindung wird nicht mehr, wie sonst üblich, die Meßsonde bewegt und dabei längs einer stehenden elektrischen Welle deren augenblickliche Spannungswerte abgetastet, vielmehr steht zumindest während der Messung die Meßsonde fest. So befindet sich der Anschlußpunkt einer Ho chfrequenzanzeigevon richtung, die beispielsweise einen Knstalldetektor 4 enthält, an einer festen Stelle der Leitung 2, wobei hinter dem Anschluß der Meßanzeigevorrichtung im Leitungszug eine Modulatoranordnung 5 vorgesehen ist. Die Modulatoranordnung bewirkt eine Ampli tudenmodulation des Hochfrequenzsignals im Takt einer vorzugsweise sinusförmigen Wechselspannung.
  • Diese Wechselsp,annung kann niederfrequent sein und in einfachen Fällen soHz betragen, d. h. diem Wechselstroiniietz entnommen werden Das unmodulierte Signal ist in der schematischen Darstellung durch geradlinige Pfeile 6 veranschaulicht, während die danach erfolgte Modulation durch die Pfeile 7 in geschwungener Form versinnbildlicht ist. Das eigentliche Meßsignal, also nunmehr ein moduliertes Hochfrequenzsignal, wird nun an dem Meß objekt3 je nach der Größe der Anpassung mehr oder weniger reflektiert und gelangt über die Anordnung 5, ohne dort nennenswert bedämpft oder nochmals moduliert oder sonst irgendwie nennenswert beeinflußt zu werden, zurück an die Anzeigevorrichtung mit Detektor 4 und nachgeschalietem Verstärker 8 sowie Anzeigegerät 9. Der W,echselspannungsverstärker 8 kann als Resonanzverstärker für die Modulationsfrequenz, also beispielsweise für soHz, ausgebildet sein. Als Anzeigegerät kann ein geeignetes Meßinstmment, eine Anzeigeröhre od. dgl, oder auch ein Braunschies Rohr verwendet werden. Dabei wird dann nur das reflektierte modulierte Signal angezeigt.
  • Es kommt bei diesem Meßprinzip vor allem darauf an, daß die Modulatoranordnung 5 so arbeitet, daß sie die zum Meßobjekt gerichteten Signale moduliert, während sie vom reflektierten, modulierten Signal jedoch ohne irgendwelche nennenswerte Beeinflussung durchlaufen wird. Dies ist mit verhältnistnäßig einfachen Mitteln realisierbar und kann in weiterer Ausgestaltung der Erdung durch eine Modulatoranordnung mit einer Elektrontenröhre bewirkt werden, in der nach Art einer Wanderfeldröhre das H ocbfrequenzsignal eine Ver. zögerungsleitung derart durchläuft, daß eine Wechselwirkung zwischen den Feldern der längs der Verzögerungsleitung fortschr,eitenden elektro -magnetischen Welle einerseits und einer oder mehreren Elektronen strömungen andererseits stattfindet.
  • Bei einer Wanderfeldröhre, bei der der Wellenleiter beispielsweise in Form einer wendelförmigen Verzögeruingsleitung ausgebildet ist, findet eine Wechselwirkung zwischen Eiektronenströmung und den elektrischen Feldern der längs der Wendel fortschreitenden elektromagnetischen Welle nur dann statt, wenn der Elektronenstrahl !entweder etwas rascher oder aber um einen geringen Betrag langsamer ist als das Axialfeld der Wendel. Wenn die Phasenges chwindigkeit der fortschreitendlen Welle auf der Wendel geringer ist als die Elektronengeschwindigkeit, so tritt eine Verstärkung ein, während im anderen Falle die fortsohreitende Welle gedämpft wird. Für beide Fälle gibt es ein Optimum der Wechselwirkung, was tdurchdie Darstellung in Fig. 2 veranschaulicht werden soll. Da. bei ist als Abszisse die ElektTonengeschwindigkeft V, die z. B. vom Potential an der Verzögerungs. leitung abhängt, aufgetragen, während als Ordinate die Verstärkung +G bzw. die Dämpfung als negative Verstärkung -G angegeben ist. Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, daß nur für einen bestimmten Bereich der Elektronengeschwindigkeit bzw. Beschleunigungsspannung eine Verstärkung oder Dämpfung der Wanderfeldröhre stattfindet, und daß innerhalb dieses Bereiches ebenfalls nur für eine ganz b estimmte Elektronenges chwindigkeit Verstärkung oder Dämpfung maximal ist.
  • An Hand der Fig. 3 soll nun die Wirkungsweise der Modulatoranordnung erläutert werden. Das in Richtung des Pfeiles 10 die Leitung 2 durchlaufende Hochfrequenzsignal wird an den Eingang einer Wanderfeldröhre mit einer wendelförmigen Verzögerungsleitung II gegeben. Die Röhre, von der schematisch eine Kathode 12 und ein Auffänger 13 veranschaulicht ist, zwischen welchen Elektroden die Elektronenströmung I4 verläuft, wird so betrieben, daß das Hochfrequenzsignal ientwleder verstärkt oder gedämpft am Ausgang 15 erscheint. Die an die Wendel übler die Hochfrequenzsperre 20 angelegte Gleichspannung wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer W'echselspannung von beispielsweise 50 Hz überlagert. Zu diesem Zweck ist in Reihe mit der Gleichspannungsqwellle I6 ,eine Wechselspannungsquelle 17 gelegt. Entsprechend des in Fig. 2 angegebenen Verhaltens der Wanderfeidröhre wird bei entsprechender Wahl der Gleich-bzw Wechselspannung das A,usgangssignal mit der Wechselfrequenz mehr oder weniger verstärkt bzw. gedämpft. Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Höhe der Wendelspannung bei der Modulation verändert wird, ist ses auch durchaus möglich, andere Methoden der Modulation anzuwenden, beispielsweise durch eine ?.usätzliche Elektrode die Geschwindigkeit der Elektronenströmung zu beeinflussen. Schließlich ist es auch denkbar, die Intensität der Elelktronenströmung zu verändern und dadurch ebenfalls eine Amplitudtenmodulation herbeizuführen.
  • Das auf irgendeine der geschilderten Weisen amplitudenmodulierte Hochfreuqenzsignal wird nun über eine Leitung I8, z. B. eine 60-Ohm-Koaxialleitung, dem Meßobjekt 3 zugeführt. Dort wird das Signal entsprechend der Anpassung des Meßobjekts an die 6o-Ohm-Leitu'ng mehr oder weniger stark reflektiert und gelangt wieder über die wendelförmige Verzögerungsleitung I I der Wanderfeldröhre zurück in die Leitung 2. Dort befindet sich eine Hochfrequenzanzeigevorrichtung, z. B. ein Detektorkristall 4 mit nachgeschaltetem WJechsel- spannungsverstärker 8. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers wird an die senkrechten Abienkplattenpaare einer E1ektronenstrahlröhpre 9 angelegt.
  • Die der Gleichspannung überlagerte Wechsel-spannung von beispielsweise 50 dz wird über den veränderbaren Widerstand 19 den Zeitablenkplatten, gegebenenfalls über -einen Verstärker, zugeführt.
  • Die Einrichtung arbeitet so, daß nur im Falle einer Reflexion des Hochfrequenzsignals am MeB-objekt auf dem Leuchtschirm der Brauns-chen Röhre eine Ablenkung sichtbar wird. Die Messung geht dann so vonstatten, daß das Meßobjekt 3 nach Betrag und Phase so lange geändert wird, bis auf dem Bratmschen Rohr nur noch ein Strich erscheint. Dies bedeutet dann, daß die Anpassung richtig ist. Die in der Modulationsanordnung 5 verwendet Wanderfeldröhre kann im Gegensatz zu den für Verstärkungszwecke üblichen Röhren dieser Art besonders klein und in ihrer Länge ve hältnismäßig kurz gehalten werden, da für diese Zwecke eine Verstärkung des Signals nicht notwendig ist.
  • Es ist weiterhin auch vollkommen ausreichend, wenn das Signal gerade nur so stark amplitudenmoduliert ist, daß die Anzeigeeinrichtung darauf anspricht. Man kann also mit außerordentlich schwach er Amplitudenmodulation arbeiten. Weiterhin kann mit außerordentlich geringen Elektronenströmungen gearbeitet werden, so daß aus allen diesen Gründen die Wanderfeldröhre leinen besonders einfachen Aufbau erhalten kann und sich gegebenenfalls ein bündelndes Magnetfeld überhaupt erübrigt.
  • Während man bei Wanderfeidverstärkerröhren sonst auf eine hohe Verstärkung bedacht ist und Mittel anwenden muß, um leine Selbsterregung zu vermeiden, was im allgemeinen mit Hilfe künstlicher Dämpfungen bewirkt wird, so bemüht man sich im vorliegenden Falle, die Eigendämpfung längs der Wendel so klein zu halten, daß das reflektierte Hochfrequenzsignal möglichst wenig gedämpft wird. Um Selbs't'erregungen der Röhre zu ver meiden, kann die Verstärkung, z. B. durch einen entsprechend kleinen Elektronenstrom, so gewählt werden, daß das reflektierte Signal nicht größer ist als das ursprüngliche Signal am Eingang. Außerdem ist es möglich, durch geeignete Wahl der Wlendel-Gleich- bzw. Wechselspannungen einen solchen Verstärkungsbereich zu wählen, für den die Anfachungsbedingungen zur Selbsterregung besonders ungünstig liegen. Wird für die Amplitudenmodulation der Dämpfungsbereich der Wanderfeldröhre gewählt, dann ist eine Selbsterregung von vornherein ausgeschaltet.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur Messung von Anpassungen im Gebiet sehr hoher Frequenzen durch Ermitteln der Reflexion am Meßobjekt, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Leitung von der Hochfrequenzquelle zum Meßobjekt zwischen diesem und dem Ans-chluß- der Anzeigeeinrichtung eine Modulatoranordnung eingeschaltet ist, die eine Modulation des unr,efllektierten Meßsignals bewirkt, vom reflektierten, modulierten Signal jedoch ohne irgendwelche nennenswerte Beeinflussung durchlaufen wird, und daß in der Anzeigeeinrichtung nur das moduli,ert,e Signal zur Anzeige gelangt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoranordnung durch eine Elektronenröhre gebildet ist, in der nach Art einer Wanderfeidröhre das Hochfrequenzsignal eine Verzögerungsleitung derart durchläuft, daß eine Wechselwirkung zwischen den Feldern der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden ,e1ektromagnetischten Welle und einer oder mehreren E1ektronlenströmungen stattfindet.
DES36686A 1953-12-11 1953-12-11 Anpassungsmesser fuer sehr hohe Frequenzen Expired DE959390C (de)

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