DE833516C

DE833516C - Field strength measuring device, especially for transmitting antennas

Info

Publication number: DE833516C
Application number: DEH5193A
Authority: DE
Inventors: Josef Heitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-09-05
Filing date: 1950-09-05
Publication date: 1952-03-10

Description

Feldstärkemeßgerät, insbesondere für Sende-Antennen Zum Nachweis hochfrequenter elektromagnetischer Felder, wie sie beispielsweise von Sende-Antennen abgestrahlt werden, ist es bekannt, Glimmlamlxn als Indikatoren zu verwenden. An der Intensität der Leuchtwirkung kann die Energie des Feldes al>geschätzt werden. Dieses einfache \ erfahrell 'hat jedoch Nachteile. Wenn es z.R. darauf ankommt, eine Dipolantennengruppe auf gleichmäßige Erregung zu untersuchen, so sind nur grohe Leistungsunterschiede mittels der optischen Leuchtwirkung der Glimmentladung feststellbar. Außerdem ist die Beobachtung der Leuchtwirkung von der Tageshelligkeit oder sonstigen veränderlichen Lichtverbältnissen subjektiv ahhängig.Field strength measuring device, especially for transmitting antennas For evidence of high frequency electromagnetic fields, such as those emitted by transmitting antennas it is known to use glow lamps as indicators. The intensity The energy of the field can be estimated as a result of the luminous effect. This simple one However, \ erfahrell 'has disadvantages. If e.g. What matters is a dipole antenna group to be examined for uniform excitation, there are only great differences in performance detectable by means of the optical luminous effect of the glow discharge. Also is the observation of the luminous effect of the daylight or other variable Subjectively dependent on light relationships.

Diese Nachteile vermeidet das als Erfindung nachstehend beschriebene objektive Feldstärkeme8-gerät mittels Glimmlampe. Seine Aufgabe besteht darin, die durch ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld von genügender Energie bewirkte Ionisation des Füllgases einer Glimmlampe eindeutig meßbar zu bestimmen. These disadvantages are avoided by what is described below as the invention Objective field strength device using a glow lamp. Its job is the caused by a high-frequency electromagnetic field of sufficient energy The ionization of the filling gas of a glow lamp can be clearly measured.

Der Lösung dieser Aufgabe liegen zwei überlegungen zugrunde. Zur Aufrechterhaltung eines Stromdurchganges durch ein luftverdünntes, mit Gas gefülltes Entladungsgefäß ist in bekannter Weise eine außen an die Elektroden zu legende Spannung notwendig. Die Leuchtwirkung entsteht durch Ionisation, worunter das Auflösen der Gasmoleküle in Ionen und Elektronen zu verstehen ist. The solution to this problem is based on two considerations. To the Maintaining the passage of current through an air-diluted, gas-filled In a known manner, the discharge vessel is a voltage to be applied to the electrodes on the outside necessary. The luminous effect is created by ionization, including the dissolution of the Gas molecules should be understood as ions and electrons.

Die Elektronen sind im wesentlichsten die Träger des Stromdurchflusses durch das Entladungsgefäß.The electrons are essentially the carriers of the current flow through the discharge vessel.

In einer bestimmten Entfernung von der Kathode haben die Elektronen bereits eine solche Geschwindigkeit und Wucht, daß sie aus den in unermeßlicher Zahl vorhandenen Gas.molekülen neue Ionen befreien, die ihrerseits zur Kathode fliegen und weitere Elektronen auslösen. Die hauptsäch-I,ichste Wirksamkei.t der Ionen liegt einerseits in der Beseitigung der durch die Elektronen gebildeten Raumladung, andererseits in der Befreiung von Elektronen aus dem Kathodenmaterial bei ihrem Auftreffen auf die Kathode.At a certain distance from the cathode, the electrons have already such a speed and force that they are immeasurable A number of existing gas molecules release new ions, which in turn fly to the cathode and release more electrons. The main effectiveness of the ions lies on the one hand in the elimination of those formed by the electrons Space charge, on the other hand in the liberation of electrons from the cathode material in their Hitting the cathode.

Offenbar ist, daß wenn die Ionisation des Füllgases nicht durch eine außen an die Elektroden angelegte Spannung, sondern mittelbar durch ein elektromagnetisches Feld vorgenommen wird, annähernd die gleichen physikalischen Vorgänge im Iniiern des Entladungsgefäßes ablaufen müssen. It is apparent that if the ionization of the filling gas is not by a voltage applied externally to the electrodes, but indirectly through an electromagnetic one Field is carried out, almost the same physical processes in the interior of the discharge vessel must run out.

I)ies trifft besonders auf die Ionisation als solche zu, d. h. auf das Auflösen der Moleküle des Füllgases in Ionen und Elektronen. Die eine Überlegung geht nun dahin. daß. wenn die äußeren .knschlüsse der Elektroden einer durch ein elektromagnetisches Feld ionisierten Glimmlampe durch einen Leiter miteinander verbunden werden, sich ein Ausgleich der im Innern der Glimmlampe frei xverdenden Elektronen über den äußeren Leiter vollziehen wird. Infolge der Ionisation des Füllgases durch ein hochfrequentes Wechselfeld ist aber die Entstehung einer gerichteten, dauernd die gleichen Vorzeichen führenden Potentialdifferenz zwischen den leiden Elektroden als weitereVoraussetzung für fiir eine estimmter Richtung verlaufende l.lektrollellrl)exvegullg sowohl innerhalb der Glimmlampe wie auch im äußeren Leiter nicht gegeben.I) this is particularly true of ionization as such; H. on the dissolving of the molecules of the filling gas into ions and electrons. One consideration go there now. that. if the outer connections of the electrodes are one through one electromagnetic field ionized glow lamp connected by a conductor a balance of the electrons that are free xverdying inside the glow lamp will take place over the outer conductor. As a result of the ionization of the filling gas a high-frequency alternating field is the emergence of a directed, permanent one the same sign leading potential difference between the suffering electrodes as a further prerequisite for l.lektrollellrl) exvegullg for a certain direction not given either inside the glow lamp or in the outer conductor.

I)ie zweite Überlegung führte zur Anwendung ungleicher Elektroden der Glimmlampe von verschiedener Größe und aus verschiedenem Material, wodurch in der Folge ein in einer Richtung fließender meßbarer Elektronenstrom sim äußeren Leiter herbeigeführt wurde. Die besten Ergebnisse brachte eine als Glimmgleichrichter ausgeführte Glimmlampe, in welcher eine stiftförmige Elektrode aus Kohle von einem zylindrischen Metallmantel als Gegenelektrode umgeben war und deren ursprünglicher Verwendungszweck in der Gleichrichtung eines technischen Wechsel stromes von 50 Perioden bestand. In Abb. I ist das vollständige Schaltbild des objektiven Feldstärkemeßgerätes nach der Erfindung gezeigt. Mit F ist eine Dipol-Scnde-.Zntenne bezeichnet, deren Feld gemessen werdeii soll. Gegenüber dem Ende des Dipols ist der Glaskörper des Glimmgleichrichters. Die Messung wird kontaktlos rein mittelbar durch das elektromagnetische Feld des Dipols vorgenommen, welches durch den Glaskörper hindurch eine Ionisation des Füllgases vom Glimmgleichrichter G auslöst. Im Innern des Glimmgleichrichters befinden sich die ungleichen Elektroden. von denen die räumlich große Mantelelektrode die Funktion der Kathode K ühernimmt, während die stiftförmige Innenelektrode die Funktion der Anode=4 ausübt. Im äußeren Leiter des Feldstärkemeßgerätes sind enthalten ein Drehspulmilliamperemeter J und als induktiver Widerstand eine Hochfrequenzdrossel D. Die Reihenfolge und die Polarität der Anschlüsse im äußeren Leiter sind in bestimmter Weise einzuhalten. Nach der Anode des Glimmgleichrichters kommt der negative Anschlußpol des Milliamperemeters. Der positive Anscblußpol des Milliamperemeters wird mit der Hochfrequenzdrossel und diese wiederum mit der Kathode verbunden. Die Floehfrequenzdrossel liegt in der Kathodenleitung und hat die Aufgabe, ein Abfließen von Hochfrequenz von der Kathode üher den äußeren Leiter zu verhindern. Ohne die Hochfrequenzdrossel kann die Kathode nicht auf genügend hohem Poten tial gehalten werden. Die IXildung einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ist verschieden gegenüber der bekannten ;Nrt der Anwendung einer Glimmlampe mit einer an die Elektroden angelegten äußeren Spannung. Vor allem sind an der Strombildung nur die Tonen und Elektronen des Füllgases in unmittelbarer Weise beteiligt. Im Entladungsraum bewirken die sich in der Umgehrung der Elektroden aufhaltenden positiven Ionen durch Influenz nach dem Wechsel'virkungsgesetz eine negative Ladung der Elektroden. Diese negative Ladung der Elektroden ist andererseits die Ursache der Abstoßung der im Entladungsraum durch Ionisation frei gewordenen Elektronen. I) he second consideration led to the use of dissimilar electrodes the neon lamp of different sizes and made of different materials, whereby in the result is a measurable electron current flowing in one direction in the outer Head was brought about. One produced the best results as a glow rectifier executed glow lamp, in which a pen-shaped electrode made of carbon from a cylindrical metal jacket was surrounded as a counter electrode and its original Purpose in the rectification of a technical alternating current of 50 Periods existed. In Fig. I is the complete circuit diagram of the objective field strength meter shown according to the invention. F is a dipole scanning .Zntenne whose Field should be measured. Opposite the end of the dipole is the glass body of the Glow rectifier. The measurement becomes contactless and purely indirect through the electromagnetic Field of the dipole made, which through the glass body through an ionization of the filling gas from the glow rectifier G triggers. Inside the glow rectifier are the dissimilar electrodes. of which the spatially large jacket electrode the function of the cathode K takes over, while the pin-shaped inner electrode the Function of the anode = 4 exercises. Included in the outer conductor of the field strength meter a moving-coil milliammeter J and a high-frequency choke as an inductive resistor D. The order and polarity of the connections in the outer conductor are specific Way to adhere to. The negative connection pole comes after the anode of the glow rectifier of the milliameter. The positive connection pole of the milliameter is connected to the High-frequency choke and this in turn connected to the cathode. The flea frequency choke lies in the cathode line and has the task of a drainage of high frequency to prevent the outer conductor from reaching the cathode. Without the high frequency choke the cathode cannot be kept at a sufficiently high potential. The formation a potential difference between the electrodes is different from the known one ; Type of use of a glow lamp with an external one applied to the electrodes Tension. Above all, only the clays and electrons of the filling gas are involved in the formation of the current involved in an immediate way. In the discharge space, the effect is reversed the positive ions holding the electrodes through influence according to the law of alternation a negative charge on the electrodes. This negative charge on the electrodes is on the other hand the cause of the repulsion of the ionization released in the discharge space Electrons.

Auf der räumlich großeii A1 antelelektrode kann sich, entsprechend ihrer größeren Oberfläche. eine weit höhere negative Ladung oder negatives Potential ausbilden als auf der stabförmigen Gegenelektrode. Aus diesem Grunde kommt eine Abstoßung und ein Flug der freien Elektronen überwiegend nur in der Richtung von der größeren zur kleineren Elektrode, also voll der Kathode zur Anode zustande. Da an der Stromhildung nur die Ionen und Elektronen des Fiillgases Anteil haben. so leuchtet es ein, daß die Stärke des Stromflusses im äußeren Leiter eine verhältnismäßig geringe sein muß. Der Ausschlag des Milliamperemeters liegt je nach Sendeleistung in der Größenordnung von ovI bis 2 mA bei Verwendung eines Gl,immgleichrichters, dessen Glaskörper die Ausmaße von 32 mm Höhe und I7 mm im Durchmesser aufzuweisen hatte. Nimmt man als Anzeigeinstrument ein Milliamperemeter mit einer Empfindlichkeit von 0,3 mA bei Endausschlag. so kann, wie Ahb. 2 zeigt, der Meßbereich durch Nebenwiderstände auf den erforderlichen Endwert erweitert werden, im vorliegenden Falle bis auf 2 mA, um den verschiedenen Sendeleistungen gerecht zu werden.On the spatially large A1 anti-electrode can, accordingly their larger surface. a far higher negative charge or negative potential than on the rod-shaped counter-electrode. For this reason one comes Repulsion and a flight of the free electrons predominantly only in the direction of the larger to the smaller electrode, i.e. fully from the cathode to the anode. Since only the ions and electrons of the fill gas contribute to the formation of the current. so it is evident that the strength of the current flow in the outer conductor is proportionate must be low. The deflection of the milliammeter depends on the transmission power in the order of magnitude of ovI to 2 mA when using a Gl, imm rectifier, whose glass body is 32 mm high and 17 mm in diameter would have. Take a milliammeter with a sensitivity as a display instrument of 0.3 mA at full scale. so can how Ahb. 2 shows the measuring range by shunt resistors can be expanded to the required final value, in the present case up to 2 mA, in order to do justice to the different transmission powers.

Weiter ist in Abb. 2 gezeigt, daß sich durch Einschalten eines Kopfhörers in den äußeren Leiter eine Modulation des Senders abhören läßt.It is also shown in Fig. 2 that by switching on a headphone a modulation of the transmitter can be heard in the outer conductor.

Die äußere Form des Feldstärkemeßgerätes ist in Abb. 3 dargestellt. In einem mit einem Griff versehenen isolierenden Gehäuse IJ, welches sich nach oben verjüngt, ist im Al ittelteil das Milliamperemeter J eingebaut, während aus der oberen Öffnung des Gehäuses, entsprechend der nichtgalvanischen und kontaktlosen Einwirkung der elektromagnetischen Felder auf das Füllgas des Glimmgleichrichters, der Glaskörper G des Gl immgleichrichters herausragt. Die Hochfrequenzdrossel ist imlerhall des Gehäuses untergebracht. The external shape of the field strength measuring device is shown in Fig. 3. In an insulating housing provided with a handle IJ, which extends upwards tapered, the milliammeter J is built into the Al ittelteil, while from the upper opening of the housing, corresponding to the non-galvanic and non-contact Effect of electromagnetic fields on the filling gas of the glow rectifier, the glass body G of the glow rectifier protrudes. The high frequency choke is housed imlerhall of the housing.

Überall iii der Sendetechnili. wil es darauf ankommt, mit dem einfachen Mittel der Glimmentladung nicht nur das Vorhandensein von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern nachzuweisen, soiiderii auch eine meßtechiiische Bestinililung dieser Felder zu erlialteii. ist das Feldstnrke-- meßgerät ein wertvolles Hilfsmittel. Die Größe des Zeigerausschlages vom Anzeigeinstrument ist ein zuverlässiges Maß für die Energie des Feldes. Everywhere iii the transmission technology. wil it comes down to it with the simple Means of glow discharge not only the presence of high frequency electromagnetic To prove fields, soiiderii also a metrological determination of these fields to attainable. is the field number-- measuring device is a valuable tool. The size of the pointer deflection on the display instrument is a reliable measure for the energy of the field.

Eine Eichung des Feldstärkemeßgerätes in Volt oder Watt nach einem mit bekannten Strom- und Spannungswerten erregten Dipol ist möglich. In einer Reihe von Fällen wird es darauf ankommen, Vergleichsmessungen z.B. bei einer Gruppe von l)ipolen oder Senderstufen durchzuführen. Bei Verwendung des Feldstärkemeßgerätes lassen sich auch geringe Leistungsunterschiede durch den Zeigerausschlag leicht feststellen. Gegenüber der visuellen Methode der Beobachtung der Leuchtwirkung einer Glimmentladung, welche den verschiedensten schädlichen subjektiven Einflüssen ausgesetzt ist, liegt der Vorteil des Feldstärkeineßgerätes in der .-\usschaltung subjektiver Einflüsse uiid als Folge hiervon das Ermöglichen geiiauer. jektiver uiid wiederholter Messungen.A calibration of the field strength meter in volts or watts after a A dipole excited with known current and voltage values is possible. In a row in some cases it will depend on comparative measurements, e.g. for a group of l) to carry out ipoles or transmitter stages. When using the field strength meter Even small differences in performance can be easily identified through the pointer deflection determine. Compared to the visual method of observing the lighting effect of a Glow discharge, which is exposed to a wide variety of harmful subjective influences the advantage of the field strength measuring device is that it is more subjective Influences as a consequence of this, the making possible is no longer possible. more jective uiid repeated Measurements.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Field strength measuring device, especially for transmitting antennas, which the ionization of the filling gas of a glow lamp by an electromagnetic high-frequency alternating field, characterized by a glow rectifier (G), its pin-shaped anode (A) with the negative pole of a moving-coil milliameter (J) is connected while the positive pole of the milliammeter is connected to a high frequency choke (D) and this in turn with the cathode (K) designed as a cylindrical jacket connected is.

2. Field strength meter according to claim I, characterized in that For the purpose of hearing modulated fields, headphones are connected to the outer conductor will.

3. Field strength measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that that it consists of a handle-fitted, upwardly tapering insulating Housing (H), in the middle part of which the milliammeter (J) is built and from the upper opening of the high-frequency alternating field to be exposed The glass body (G) of the glow rectifier protrudes.