-
Verfahren: zur Ableitung von Frequenzmarken bei der ,Aufnahme und
Ausmessung von. Frequenzcharakteristiken mittels oszillographischer Resonanzkurvenaufzeichnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kennfrequenzen bzw. Frequenzmarken
aus einer vorgegebenen Hochfrequenzspannung, insbesondere im Bereich sehr- kurzer
elektromagnetischer Wellen. Die Frequenzmarken sind für die Aufnahme und Ausmessung
von Frequenzcharakteristiken, z. B. von HdhIraumresonatoren ihoher Kreisgüte, mittels
oszillographischer Resonanzkurvenaufzeichnung bestimmt.
-
Frequenzmarken bzw. Kennfrequenzen wurden bisher meist in der Weise
gewonnen, daß beispielsweise zur Messung der Kreisgüte eines Hohlraumresonators
ein besonderer Meßempfänger mit sehr geringer Bandbreite an die dem MeBobjekt die
Hochfrequenzspannung zuführende HochfrequenzqueTle angeschaltet wird, so daB bei
Durchlaufen der Empfangsfrequenz des MeBempfängers am MeBempfängerausgang eine Spannung
auftritt; die der Anzeige als Frequenzmarke bzw. Kennfrequenz zugeführt werden kann.
-
Die Grenzen für die Anwendung dieses bekannten Verfahrens zur Ausmessung
beispielsweise sehr schmaler Resonanzkurven sind einmal durch die Stabilität des
Hochfrequenzgenerators und des MeBempfängers bestimmt, andererseits wird- die
Hölhe
der meßbaren Kreisgüte bei dynamischer Messung mittels oszi.llographischer Aufzeichnung
der Resonanzkurve, in die Frequenzmarken eingezeichnet werden, durch den Meßempfänger
selbst begrenzt. Dies ist einleuchtend, denn je geringer die Bandbreite des Meßempfängers
ist, um so größer wird seine Einschwingzeit, so daß bei schnellem Durchlaufen des
Empfangsbereiches des Meßempfängers die Anzeige für die augenblickliche Frequenz
zu spät oder unter Umständen überhaupt nicht erfolgt. Außerdem stören noch die durch
den Meßempfänger hervorgerufenen Ein-und Ausschwingvorgänge vor allem bei oszillographischer
Anzeige sehr wesentlich, da diese ein Verwaschen der Frequenzmarken verursachen.
Aus diesen Gründen ist das bekannte Verfahren - im Bereich kürzester Wellen und
dort vor allem für die Messung sehr ;hoher Kreisgüten von Resonanzkreisen praktisch
nicht mehr brauchbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der
es ermöglicht, diese Schwierigkeiten zu umgehen. Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren gerade im Bereich der kürzesten
Wellen Frequenzmarken verhältnismäßig geringen Frequenzabstandes und. sehr hoher
Genauigkeit zu erzeugen. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dem Meßobjekt
ein Frequenzspektrum in Form einer amplitudenmodulierten Trägerfrequenz zugeführt
wird, das in seiner Frequenzlage im Sinne einer Überstreichung der Frequenzdharakteristik
des Meßobjekts periodisch verschoben wird und bei .dem der Frequenzabstand zwischen
der Trägerfrequenz und dem ersten Seitenband gleich dem halben Frequenzabstand zwischen
den Frequenzmarken ist, und daß die Summenspannung des Frequenzspektrums am Meßobjekt
ausgekoppelt und nach Gleichrichtung der oszillographischen Anzeigevorrichtung zugeführt
wird.
-
Es ist an sich bekannt, zur Ausmessung von Frequenzcharakteristiken
ein Frequenzspektrum zu verwenden, doch werden nach dem bisher bekannten Verfahren
die Frequenzmarken mittels eines besonderen, stark selektiven Kanals erzeugt, der
vom eigentlichen M eßkana1 völlig getrennt ist und nicht, wie nach der Lehre der
Erfindung, am Meßobjekt selbst gewonnen. Das bekannte Verfahren erfordert daher
'zu seiner Ausübung einen sehr großen Aufwand. Außerdem ist es hiermit nicht möglich,
beispielsweise Hohlraumresonatoren sehr )hoher Kreisgüte zu messen, denn Einschwingzeiten
in dem gesonderten Kanal für die Gewinnung der Frequenzmarken stören hier ebenso
wie bei dem einleitend erwähnten bekannten Verfahren. Demgegenüber ermöglicht es
das Verfahren nach der Lehre der Erfindung,-gerade Hohlraumresonatoren sehr hoher
Kreisgüte in ihrer Frequenzcharakteristik mittels Frequenzmarken auszumessen bzw.
aufzunehmen.
-
Es ist außerdem an sich bekannt, zum Zwecke der Frequenzkurvenaufschreibung
von Verstärkern, insbesondere für Rundfunk- und Fernsehempfänger, einen die Meßspannung
liefernden Generator gleichzeitig derart in der Frequenz oder Amplitude zu modulieren,
daß die Frequenz der Amplitudenmodulation höher liegt als die der Frequenzmodulation.
Bei diesem bekannten Verfahren dient indes die Amphtudenmodulation nicht dazu, um
Seitenbänder für die Gewinnung von Frequenzmarken zu erzielen, sondern um in der
Ausgangsspannung des zu untersuchenden Gerätes nach Gleichrichtung eine Frequenz
zu 'erhalten, nämlich .die der Amplitudenmodulation, die dann in einem Resonanzverstärker
in beliebiger Weise verstärkt werden kann. Diesem bekannten Verfahren lieg daher
weder die Aufgabe der Gewinnung von Frequenzmarken zugrunde;, noch ist dort eine
Lösung zur Gewinnung von Frequenzmarken aufgezeigt.
-
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
-
An Hand des in Abb. z dargestellten übers.ichtsschaItbildes soll die
Erfindung in ihrer einfachsten Ausführungsform näher erklärt werden. Der Hochfrequenzgenerator
i wird über den Modulator 2 mit einer Spannung verhältnismäßig niedriger Frequenz,
beispielsweise 5o Hz, in seiner Frequenz moduliert. Der Modulator speist dabei gleichzeitig
einePhasenschiebereinrichtung und die Rücklaufverdunklungseinridhtu.ng sowie die
Ablenkspannungserzeugung des Oszillographen r2. Der Phasenschieber dient der Herstellung
einer bestimmten Phasenlage zwischen dem Frequenzhub des Generators und der Ablenkspannung
des Oszillographen. Diese gesamte vom Modulator 2 gespeiste Einrichtung ist mit
2' bezeichnet. Ein weiterer Modulätor q. liefert eine sinusförmig verlaufende Spannung
für die Amplitudenmodulation der niederfrequent modulierten Hochfrequenzspannung-
des Generators ;, wobei diese Modulationsspannung eine verhältnismäßig hohe Frequenz
aufweist, die gerade so groß gewählt ist, daß sie dem halben gewünschten Frequenzabstand
der Frequenzmarken entspricht. Vorteilhaft ist es, die Frequenz des Modulators q.
veränderbar zu machen, beispielsweise im Bereich von o, i bis 2 MHz. Auf diese Weise
läßt sich der Abstand der Frequenz marken beliebig im Bereich zwischen Zoo kHz und
q. MHz einstellen. Diese zurAmplitudenmodulation bestimmte Spannung des Modulators
.4 wird über die Mödulationsstufe 3 der frequenzmodulierten Hochfrequenzspannung
des Generators i aufgedrückt. Eine direkte Modulation des Generators i mittels Modulator
4. wurde vermieden, um Rückwirkungen zwischen den beiden Bauteilen, die bei Impedanzänderungen
an. den Ausgangsklemmen des Generators auftreten können, zu beseitigen; denn dies
könnte eine weitere, im vorliegenden Fall jedoch unerwünschte Frequenzmodulation
zur Folge haben.
-
Die aus der Modulationsstufe 3 austretende, zweifach modulierte Hochfrequenzspannung
wird über eine im Zentimeterwellenbereich übliche Meßanordnung, bestehend aus dem
Wellenmesser 5. dem Dämpfungsglied 6 und der 1VIeßleitung 7, dem Meßobjekt 8 - im
vorliegenden Fall ein Hohlraumresonator
- zugeführt. Im Anzeigedetektor
der Meßleitung 7 wird die zweifach modulierte Hochfrequenzspannung demoduliert und
über den Verstärker i z den vertikalen Ablenkplatten des Oszillographen 12 zugeführt.
-
Der We'hneltzylinder 1q. der Oszillographenröhre erhält von der Rücklaufverdunklungseinrichtung2'
in der richtigen Phase einen derartigen Steuerimpuls, daß das Bild auf dem Schirm
nur einmal erscheint. Die Resonanzanzeige des Wellenmessers 5 wird verstärkt und
versteilert in dem Bauteil 9 und über die Mischstufe io ebenfalls dem Wehneltzylinder
der Osz.illographenröhre 12 zugeführt, und zwar in solcher Phase, @daß der Resonanzimpuls
in an sich bekannter Weise als scharfeDunkelmarke auf demBildschirm erscheint. Über
die Betriebsspannungsquelle 13 wetden die einzelnen Teile der Anordnung mit ihren
Betriebsspannungen versorgt.
-
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt. Betrachtet man eine
mit einer niedrigen Fre-_ quenz in ihrer Frequenz modulierte Hochfrequenzspannung,
so ist sie eigentlich nichts anderes als die Ausgangsspannung eines Hochfrequenzgenerators,
dessen Frequenz sehr langsam, beispielsweise von Hand, geändert bzw. durchgedreht
wird. Moduliert man die Hochfrequenzspannung des Generators mit einer rein sinusförmigen
Spannung in ihrer Amplitude, deren Frequenz zwischen der der Frequenzmodulation
und der des Trägers liegt, so entsteht in an sich bekannter Weise oberhalb und.
unterhalb derTrägerschwingung je ein Seitenband, dessen Abstand von der Trägerschwingung
jeweils gleich der Modularionsfrequenz ist. Bei gleichzeitiger Frequenz- undAmplitudenmodullation
wird also ein Hochfrequenzträger gebildet, der sich einmal in. seiner - -'requenz
mit niederfrequentem Rhythmus ändert und andererseits bei jeder Frequenz innerhalb
seines Änderungsbereiches zwei Seitenbänder jeweils im Abstand der Amplitudenmodulationsfreqüenz
aufweist. Gibt man eine derart modulierte Hochfrequenzspannung auf den Eingang eines
Blindwiderstandes vorgegebener kesonanzkurve, beispielsweise einen Ho-hlraumresonator,
so regt die Hochfrequenzspannung beim Durchlaufen des Resonanzbereiches des Hohlraurriresonators
diesen zuerst mit ihrem einen Seitenband, dann mit ihrem Träger und schließlich
mit ihrem anderen Seitenband an, wobei die Resonanz jeweils auf übliche Weise angezeigt
werden kann. Der Nachteil der bekannten Anordnungen, daß für die Resonanzkurvenanzeige
und für die Frequenzmarkenerzeugung Gebilde verschiedener Übertragungseigenschaften
verwendet werden, tritt also nicht mehr auf.
-
Die auf die vorstehend geschilderte Weise erzeugten beiden Frequenzmarken
lassen sich dann in einfacher Weise zur Bestimmung der Halbwertsbreite der Resonanzkurve
benutzen. Gegebenenfalls empfiehlt es snoh, dies in der Weise vorzunehmen,-"daß
die Frequenzmarken durch Veränderung der Frequenz der Amplitudenmodulationsspannung
derart eingestellt werden, daß sie auf dem Anzeigeschirm die Frequenzmarken für
die Halbwertsbreite der Resonanzkurve. festlegen. -An Stellte der sinusförmigen
Amplitudenrimodulation kann man zur Erzeugung von mehr als zwei Frequenzmarken auch
eine Spannung verwenden, die außer der Grundwelle der Sinusschwingung noch Oberwellen
derselben enthält. Besonders vorteilhaft ist hierfür die Verwendung einer rechteckförmigen
Modulationsspannung.
-
In Abb. 2 ist hierfür ein Schaltungsbeispiel zur . Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Der Unterschied zwischen der Anordnung
nach Abb. i und der nach Abb. 2 besteht lediglich- darin, daß bei letzterer Anordnung
die Modulationsspannung für die Amplitude nmodulation dem Hochfrequenzgenerator
i unmittelbar zugeführt ist, so daß die Modulationsstufe 3 der Anordnung nach Abb.
i entfällt. Dies ist möglich, weil bei Verwendung einer Rechteckimpulsspannung,
insbesondere mit- einem Tastverhältnis i : i, Frequenzverwerfungen des Generators
i, die durch den Modulator q. verursacht werden können, praktisch nicht auftreten:
Die übrigen Teile der Schaltungsanordnung arbeiten ebenso wie die entsprechenden
Teile der Anordnung nach Abb. i, so däß sich ein weiteres Eingehen auf ihre Wirkungsweise
erübrigt.