DE973054C

DE973054C - Arrangement with transmitter and overlay receiver for measuring and testing purposes

Info

Publication number: DE973054C
Application number: DES52476A
Authority: DE
Inventors: Karl Kuehnemann; Carl Erik Von Dr-Ing Pfaler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1959-11-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit Sender und Überlagerungsempfänger für Meß- und Prüfzwecke, z. B. für die Dämpfungsmessung an Vierpolen. Bei solchen Meßanordnungen wird außer der Sendespannung einstellbarer Frequenz eine weitere, um einen über den ganzen Frequenzbereich des Senders konstanten Betrag in ihrer Frequenz abweichende, durch Überlagerung erzeugte Hilfsspannung verwendet. Zur Unterdrückung eines der beiden dabei entstehenden Seitenbänder wird die Hilfsspannung durch Zusammenfügen zweier Spannungen, die durch Überlagerung zweier um 90⁰ gegeneinander verschobener Sendespannungen mit zwei ebenfalls um 90⁰ in der Phase gegeneinander verschobenen Spannungen fester Frequenz erzeugt sind, gewonnen. Derartige Anordnungen sind bekannt. Die Unterdrückung eines Seitenbandes bereitet hierbei insofern Schwierigkeiten, als Phasendreher erforderlich werden, die über einen größeren Frequenzbereich eine konstante Phasendrehung und eine angenähert konstante Ausgangsspannung liefern.The invention relates to an arrangement with a transmitter and heterodyne receiver for measuring and testing purposes, for. B. for the attenuation measurement on quadrupoles. In such measuring arrangements, in addition to the frequency of the adjustable frequency, an additional auxiliary voltage generated by superimposition is used, which differs in frequency by an amount that is constant over the entire frequency range of the transmitter. In order to suppress one of the two sidebands resulting is the auxiliary voltage of two by combining voltages, which are also produced by the superimposition of two to 90 ⁰ to today shifted transmit voltages with two 90 ⁰ fixed in phase mutually shifted voltages Frequency recovered. Such arrangements are known. The suppression of a sideband causes difficulties insofar as phase rotators are required which deliver a constant phase rotation and an approximately constant output voltage over a larger frequency range.

Durch die Erfindung werden die Schwierigkeiten bekannter Anordnungen dadurch vermieden, daß die erforderliche Phasenverschiebung der Sendespannung durch einen an sich bekannten brückenstabilisierten ÄC-Generator vorgenommen ist, derart, daß die phasenverschobene Spannung an dem phasendrehenden Netzwerk des ÄC-Senders abgenommen ist. Insbesondere wird dabei als phasendrehendes Netzwerk eine Wien-Robinson-Brücke verwendet.The invention avoids the difficulties of known arrangements in that the required phase shift of the transmission voltage by a bridge-stabilized one known per se ÄC generator is made such that the phase-shifted voltage at the phase-rotating Network of the ÄC transmitter has been removed. In particular, it is used as a phase-rotating network a Vienna-Robinson bridge was used.

Ein i?C-Sender besteht allgemein aus einem aperiodischen Verstärker, dessen Eingang und Ausgang über ein phasendrehendes Netzwerk aus Widerständen und Kondensatoren verbunden sind. DieAn i? C transmitter generally consists of an aperiodic amplifier, its input and output are connected via a phase-rotating network of resistors and capacitors. the

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einzelnen Glieder dieses Netzwerkes werden auf die jeweilige Frequenz abgestimmt. Es erregt sich in einer solchen Anordnung stets die Frequenz, für die der gesamte Phasenwinkel, d. h. der Winkel zwischen den Spannungsvektoren am Eingang des Verstärkers und am Ausgang des phasendrehenden Netzwerks gleich Null wird. Denn nur dann kommt die aus dem Verstärker austretende Energie, die über das Netzwerk wieder seinem Eingang zugeführt wird, dort in derindividual members of this network are matched to the respective frequency. It excites in such an arrangement always the frequency for which the total phase angle, i. H. the angle between the voltage vectors at the input of the amplifier and at the output of the phase-rotating network becomes zero. Because only then does the energy emerging from the amplifier come through the network is fed back to its entrance, there in the

ίο zur Selbsterregung geeigneten Weise an. Sorgt man durch entsprechende Bemessung der Kopplungsglieder des aperiodischen Verstärkers, also z. B. der Kopplungskondensatoren und -widerstände zwischen den einzelnen Verstärkerstufen, dafür, daß im gewünschten Frequenzgebiet der Phasenwinkel zwischen Eingang und Ausgang des Verstärkers konstant bleibt, so bleibt auch der Phasenwinkel zwischen Eingang und Ausgang des phasendrehenden Netzwerks konstant. Nach der Erfindung verwendet man nun eine der Spannungen über einem oder mehreren der Glieder des Netzwerks als gegenüber der Spannung am Verstärkerausgang gedrehte Spannung, denn auch die Phasenwinkel über diese Einzelglieder, d. h. also die Winkel zwischen den Spannungsvektoren jeweils vorίο in a manner suitable for self-excitement. One cares by appropriate dimensioning of the coupling elements of the aperiodic amplifier, so z. B. the coupling capacitors and resistors between the individual Amplifier stages, ensuring that the phase angle between the input in the desired frequency range and the output of the amplifier remains constant, the phase angle between input and Output of the phase-shifting network constant. According to the invention you now use one of the Tensions across one or more of the links in the network than relative to the voltage on Amplifier output rotated voltage, because also the phase angle over these individual elements, i. H. so the Angle between the voltage vectors in each case

as und hinter einem solchen Glied, müssen im geschilderten Fall ja konstant bleiben.as and behind such a link must be in what is described If yes, stay constant.

Will man aus einem solchen 2?C-Sender nicht nur um 90°, sondern um beliebige, aber über den Frequenzbereich konstante Phasenwinkel verdrehte Spannungen herausnehmen, so kann man an die veränderlichen Glieder des Netzwerks ein weiteres Phasenglied anschließen, das einen Zweig einer Brückenschaltung bildet und mechanisch mit den Abstimmelementen der phasendrehenden Glieder des Senders gekuppelt ist. Eine spezielle Ausführung dieser Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt und wird nachher näher erläutert. Die beiden in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Anordnungen sind insofern bereits spezialisierte Ausführungsformen, als bei ihnen das phasendrehende Netzwerk als Wien-Robinson-Brücke ausgeführt ist. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung zeigt einen zweistufigen Verstärker, der die Schwingungen in der Brücke über die Röhre Ao₁ verstärkt, über den Kopplungskondensator Ck dem Gitter der Röhre Ro₂ If you want to remove voltages that are twisted by any phase angle that is constant over the frequency range, not just by 90 °, then you can connect a further phase element to the variable elements of the network, which forms a branch of a bridge circuit and is mechanically coupled to the tuning elements of the phase rotating members of the transmitter. A special embodiment of this arrangement is shown in FIG. 4 and will be explained in more detail below. The two arrangements shown in FIGS. 1 to 3 are already specialized embodiments insofar as the phase-rotating network is designed as a Wien-Robinson bridge in them. The circuit shown in FIG. 1 shows a two-stage amplifier which amplifies the oscillations in the bridge via the tube Ao ₁ , via the coupling capacitor Ck to the grid of the tube Ro ₂

zuführt und von dieser über den Übertrager Ü zur Wien-Robinson-Brücke zurückleitet. Die Brücke selbst besteht aus zwei Zweigen, von denen der erste aus den Ohmschen Widerständen R₁ und R₂, der zweite aus den komplexen Widerständen St₃ und 9t₄ besteht.feeds and returns from this via the transformer Ü to the Vienna-Robinson bridge. The bridge itself consists of two branches, the first of which consists of the ohmic resistances R ₁ and R ₂ , and the second of the complex resistances St ₃ and 9t ₄ .

JR₄ ist zusammengesetzt aus einem abstimmbaren Kondensator C₄ und einem Ohmschen Widerstand 2?₄ in Parallelschaltung, 3Ϊ₃ aus einem Kondensator C₃ und einem Ohmschen Widerstand R₃ in Reihenschaltung. Die Bemessung dieser Schaltelemente ist so, daß R₃ · C₃ = i?₄ · C₄ ist, wobei C₃ und C₄ gleichlaufend verändert werden. (Das gleiche ließe sich mit festen Kondensatoren und gleichlaufend veränderten Widerständen R₃ und i?₄ erreichen.) Für die normalen Hochfrequenzbereiche kann man die Phasendrehung durch den Verstärker selbst vernachlässigen. Für die durch die Rückkopplung über die Brücke zustande kommende Schwingung muß also weiterhin die Forderung erfüllt sein, daß die Spannungen über allen Brückenzweigen in Phase sind. Diese Gleichphasigkeit der Brückenspannungen ist, wenn man R₃ = i?₄ = R und C₃ = C_t = C macht, für | St₃ 1 = R j/2 und ID^₄I = Rjfz gegeben. Da in diesem Fall also I dt₃ 1 = 2 j 9i₄1 ist, so wird die Spannung am Brückenzweig mit dem Widerstand 9i_s doppelt so groß wie die am Brückenzweig mit dem Widerstand 5R₄. Das Spannungsdiagramm dafür ist in Fig. 2 gezeichnet. Aus der vorstehend dargelegten Bedingung ergibt sich für die Spannungen über den Brückenzweigen bei der sich erregenden Frequenz ebenfalls ein Verhältnis U_ae '■ Übe = 2:1, und wegen der Bedingungen ι = wC₃R₃ und ι = CoC₁R₁ für die Gleichphasigkeit der Brückenspannungen ist die Spannung Uc₃ am Kondensator in iR₃ gegenüber der Spannung an der Brückendiagonale [U₀J)) um 45⁰ verschoben. Diese Spannung wird am Punkt e der Brücke (Fig. 1) abgegriffen und der rechts gezeichneten Wicklung des Übertragers Ü zugeführt. Diese Wicklung ist so bemessen und geschaltet, daß mit ihrer Hilfe zu der Spannung Uc₃ die Spannung Uk zugesetzt wird, die gegenüber U_ab um i8o° verdreht und deren Größe Uabl3 ist. Aus Fig. 2 sieht man leicht, daß hierdurch eine gegenüber £7_a& um go° verschobene Spannung ZJ₉₀ entsteht, und zwar für jede Frequenz, die durch Abstimmung der Brücke mittels der Kondensatoren C₃ und C₄ eingestellt wird. Diese Spannung wird dem Gitter der Röhre Ro₃ zugeführt und über deren Anodenkreis der weiteren Verwertung zugeleitet. Dies erfolgt, um die Rückwirkung des Spannungsabgriffs am Punkt e der Brücke auf deren Widerstandsverhältnisse möglichst Idein zu halten.JR ₄ is composed of a tunable capacitor C ₄ and an ohmic resistor 2? ₄ in parallel, 3Ϊ ₃ from a capacitor C ₃ and an ohmic resistor R ₃ in series. The dimensioning of these switching elements is such that R ₃ · C ₃ = i? ₄ · C ₄ , where C ₃ and C _{4 are} changed simultaneously. (The same can be achieved with fixed capacitors and resistors R ₃ and i? ₄ that are changed in the same direction.) For the normal high-frequency ranges, the phase shift caused by the amplifier itself can be neglected. For the oscillation resulting from the feedback via the bridge, the requirement must still be met that the voltages across all the branches of the bridge are in phase. This equiphase of the bridge voltages is, if one has R ₃ = i? ₄ = R and C ₃ = C _{makes t} = C, for | St ₃ 1 = R j / 2 and ID ^ ₄ I = Rjfz given. Since I dt ₃ 1 = 2 j 9i ₄ 1 in this case, the voltage on the bridge branch with the resistor 9i _{s is} twice as large as that on the bridge branch with the resistor 5R ₄ . The voltage diagram for this is drawn in FIG. From the condition set out above, there is also a ratio U _ae '■ Übe = 2: 1 for the voltages across the bridge branches at the frequency being excited, and because of the conditions ι = wC ₃ R ₃ and ι = CoC ₁ R ₁ for the If the bridge voltages are in-phase, the voltage Uc ₃ on the capacitor in iR _{3 is} shifted by 45 ⁰ compared to the voltage on the bridge diagonal [U ₀ J)). This voltage is tapped at point e of the bridge (Fig. 1) and fed to the winding of the transformer U shown on the right. This winding is dimensioned and connected in such a way that, with its help, the voltage Uk is _{added to the voltage Uc 3} , which is rotated by 180 ° with respect to U _a b and whose size is Uabl3 . From Fig. 2 it can easily be seen that this _{results in a voltage ZJ 90} shifted by go ° _{compared to £ 7 a} &, for each frequency that is set by tuning the bridge by means of capacitors C ₃ and C ₄ . This voltage is fed to the grid of the tube Ro ₃ and passed on for further use via its anode circuit. This is done in order to keep the reaction of the voltage tap at point e of the bridge on its resistance ratios as idein as possible.

Bei der in Fig. 3 schließlich noch gezeigten Ausführungsform, in welcher an einen zweistufigen Verstärker ebenfalls eine Wien-Robinson-Brücke angeschlossen ist, wird die phasenverschobene Spannung an der brückenseitigen Wicklung des Übertragers Ü unmittelbar abgenommen. Die Brücke ist zu diesem Zweck etwas anders geschaltet, wie im einzelnen aus der Fig. 3 entnommen werden kann, deren Bezeichnungen denen der Fig. 1 entsprechen. Der Punkt e, an dem die phasenverschobene Spannung abgegriffen wird, liegt unmittelbar an der zweiten Wicklung des Übertragers Ü, so daß die dritte Wicklung, die bei der Anordnung nach Fig. 1 notwendig ist, wegfallen kann.In the embodiment shown in FIG. 3, in which a Wien-Robinson bridge is also connected to a two-stage amplifier, the phase-shifted voltage on the bridge-side winding of the transformer U is taken directly. For this purpose, the bridge is connected somewhat differently, as can be seen in detail from FIG. 3, the designations of which correspond to those of FIG. The point e, at which the phase-shifted voltage is tapped, lies directly on the second winding of the transformer U, so that the third winding, which is necessary in the arrangement according to FIG. 1, can be omitted.

In Fig. 4 ist schließlich die bereits erwähnte An-Ordnung mit einem weiteren phasendrehenden Glied gezeichnet, das in dieser speziellen Ausführungsform an den Übertrager Ü der in Fig. 3 dargestellten Anordnung angekoppelt wird. Der Kondensator C₅ ist mechanisch mit den Kondensatoren C₃ und C₄ gekuppelt, und an dem veränderlichen Widerstand R₅ kann die Phase der abgenommenen und mit der Röhre Ro₃ verstärkbaren Spannung nach Belieben eingestellt werden.Finally, in FIG. 4 the already mentioned on-arrangement is drawn with a further phase-rotating element which, in this special embodiment, is coupled to the transformer U of the arrangement shown in FIG. The capacitor C ₅ is mechanically coupled to the capacitors C ₃ and C ₄ , and the phase of the voltage that is drawn off and can be amplified with the tube Ro ₃ can be adjusted as desired at the variable resistor R _5.

Claims

Patent claims:

i. Arrangement with transmitter and superimposition receiver for measuring and testing purposes, with the except the transmission voltage adjustable frequency by one more over the entire frequency range

the transmitter constant amount different in frequency, obtained by superimposing the auxiliary voltage is used, the two for suppressing a side band by combining voltages, the two by 90 ° to each other shifted in phase transmit voltages with two likewise in phase mutually shifted by superimposing 90 ⁰ Fixed-frequency voltages are generated, characterized in that the required phase shift of the transmission voltage is carried out by an ÄC generator, the phase-shifted voltage is taken from the phase-rotating network.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that a Wien-Robinson bridge is used as a phase-shifting network.

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the fed back output voltage of the iüC generator is fed to one diagonal (ab) of the Wien-Robinson bridge, while the input voltage of the ÄC generator from the other diagonal (cd) the bridge is removed, and that as at 90 ⁰ shifted against the output voltage (Uab) of the i? C-generator voltage (U ₉₀₎ with an opposite phase lying to the output voltage (U _a B), (from this obtained by transforming voltage Uk ) composite voltage (CZc ₃ ) is used on the series _{capacitor (C 3} ) of the bridge.

4. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the phase-shifted voltage at the tap (e) of the bridge-side winding of the transformer (U ") is removed (Fig. 3).

5. Arrangement according to claim 1 and following, characterized in that a further phase element is connected to the phase-rotating network whose tuning element (C ₅ ) is mechanically coupled to the tuning elements (C ₃ , C ₄ ) of the network and which has a further tuning element ( R ₅ ) for setting the phase angle of the drawn voltage.

Considered publications:
German patent specifications No. 657 166, 675 417,
130;

"Electrical Engineering" Berlin, Vol. 1, Issue No. 5, November 1947, pp. 129 to 138;

"Electrical communications engineering" (ENT), Vol. 19, (1942), Issue 11 (November), pp. 228 to 234;
Electronics, August 1939, p. 38.

1 sheet of drawings