DEP0010797DA - Leistungsmesser für Hochfrequenz - Google Patents

Description

Für zahlreiche industrielle und medizinische Anwendungen der Hochfrequenz besteht das Bedürfnis nach einer einfachen Einrichtung zur Messung der von dem Hochfrequenzgenerator abgegebenen Hochfrequenzleistung. Die Einrichtung darf nicht zu teuer sein und soll in die Generatoren eingebaut werden. Die bisher bekannten Methoden zur Messung der Hochfrequenzleistung eignen sich nicht zur Anwendung bei einem Gerät, das von ungeschulten Personen zu bedienen ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe für diejenigen Hochfrequenzgeneratoren, die zwangsläufig mit cos = 1 arbeiten, z.B. für selbsterregte Hochfrequenzgeneratoren mit Wellenlängen über einigen Metern. Dieses Gebiet ist das der zahlreichen industriellen und medizinischen Anwendungen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es auf wichtigen Anwendungsgebieten Röhrengeneratoren gibt, die zwangsläufig mit cos = 1 arbeiten. Für selbsterregte Röhrengeneratoren ergibt sich dies aus der folgenden Überlegung: Bei Frequenzen, die Wellenlängen über einigen Metern entsprechen, erhält der selbsterregte Röhrengenerator eine sogenannte phasenreine Rückkopplung, also eine Verschiebung der Rückkopplungsspannung gegenüber der Anodenspannung um praktisch genau 180°. Die Grundwelle des Hochfrequenz-Wechselstromes der Generatorröhre ist dann mit der Hochfrequenzspannung in Phase. Unabhängig von dem jeweiligen Wert des Leistungsfaktors im Schwingungskreis arbeitet daher somit ein solcher Röhrengenerator immer mit cos = 1. Dementsprechend ist bei der neuen Messeinrichtung als Messwerk ein dynamometrisches Messystem verwendet, und dieses wird derart an den Generator angeschlossen, dass in der einen Spule dieses Messystems ein dem Hochfrequenzstrom der Generatorröhre proportionaler Gleichstrom und in der anderen Spule des Messystems ein der Hochfrequenzspannung an der Generatorröhre proportionaler Gleichstrom fliesst.

Vorzugsweise wird die eine Spule des Messystems über einen Gleichrichter und einen kapazitiven Spannungsteiler an die Spannung und die zweite Spule über einen Gleichrichter und einen Stromwandler an den Strom angeschlossen.

Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, misst die neue Messeinrichtung eigentlich die Scheinleistung, da ein Winkel zwischen Strom und Spannung auf der Hochfrequenzseite nach der Gleichrichtung keinen Einfluss auf das Messergebnis haben kann. Unter den oben genannten Voraussetzungen ist ein solcher Winkel aber nicht vorhanden und die Scheinleistung gleich der vom Generator abgegebenen Wirkleistung. Gewisse Fehlerquellen sind zwar vorhanden, können aber für die meisten Zwecke vernachlässigt oder bei der Eichung annähernd berücksichtigt werden. So enthält der Generatorstrom, wenn man keine Gegentaktschaltung anwendet, verhältnismässig starke Oberwellen. Diese Oberwellen erzeugen im Verbraucherkreis praktisch keine Leistung, da in Schwingkreisen, wo die Blindleistung ein Vielfaches der Wirkleistung ist, die Verbraucherspannung praktisch rein sinusförmig ist. Das Produkt von Oberwellenströmen mit einer oberwellenfreien Spannung ergibt aber keine Leistungsübertragung. Bei der Gleichrichtung des Stromes in einem Gleichrichter mit linearer Kennlinie erscheinen die geradzahligen Oberwellen überhaupt nicht und die ungeradzahligen nur als Bruchteil, geteilt durch ihre Ordnungszahl. Im Messystem haben also die Stromoberwellen auch nur eine sehr abgeschwächte Wirkung. Die Gitterverluste der Generatorröhre, die Verluste in der Schwingspule und den Leitungen werden durch die beschriebene Messeinrichtung mitgemessen. Das kann aber im allgemeinen hingenommen werden.

Fig. 1 zeigt zunächst die Schaltung eines bekannten selbsterregten Hochfrequenzgenerators, der einen Behandlungskondensator zur dielektrischen Erwärmung des Behandlungsgutes speist, und der mit einer Messeinrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist. 1 ist die Generatorröhre, deren Anode über eine Anodendrossel 2 mit der nicht gezeichneten Stromquelle und über einen Blockkondensator 3 mit der Schwingspule 4 verbunden ist. 5 ist der zu letzterer parallel liegende Behandlungskondensator. Die Selbsterregung wird durch Rückkopplung von einem Teil der Schwingspule über einen Rückkopplungskondensator 6 bewirkt.

Die Messung der Leistung erfolgt einerseits über einen Stromwandler 7, der zwischen die geerdete Kathode und die Schwingspule eingeschaltet ist, und der über ein Gleichrichterventil 8 einen kleinen Kondensator 9 und parallel dazu die Spule 10 des dynamometrischen Messystems speist. Andererseits wird die Hochfrequenzspannung an der Generatorröhre durch einen kapazitiven Spannungsteiler 11 geteilt und ein bestimmter Bruchteil durch das Gleichrichterventil 12 gleichgerichtet und der zweiten Spule 13 des Messystems zugeführt. Als Gleichrichterventil für die Gleichrichtung des Stromes und der Spannung können Hochspannungsröhren (Dioden) verwendet werden. Besonders einfach wird die Messeinrichtung, wenn man für Hochfrequenz geeignete Trockengleichrichter oder Detektoren, beispielsweise die sogenannten Germanium-Richtleiter, verwendet.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Messen der Hochfrequenzleistung bei Röhrengeneratoren, die zwangsläufig mit cos = 1 arbeiten, vorzugsweise bei selbsterregten Röhrengeneratoren, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Generator ein dynamometrisches Messystem derart angeschlossen ist, dass in dessen einer Spule ein dem Hochfrequenzstrom der Generatorröhre proportionaler Gleichstrom und dessen anderer Spule ein der Hochfrequenzspannung an der Generatorröhre proportionaler Gleichstrom fliesst.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Spule des Messystems über einen Gleichrichter und einen kapazitiven Spannungsteiler an die Generatorspannung und die zweite Spule über einen Gleichrichter und einen Stromwandler an den Strom angeschlossen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleichrichter Germanium-Richtleiter verwendet sind.