DE963357C - Anordnung zur Messung der Fehlanpassung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Messung der Fehlanpassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung der Fehlanpassung einer Hochfrequenzquelle an eine Hochfrequenzleitung nach Hauptpatent 959 391, bei der zur Bildung der vektoriellen Summenspannung aus hin-und rücklanfender Welle einer Anzeigevorrichtung durch einen Richtungskoppler die eine Welle unmittelbar und die andere über einen teilweise hiervon getrennten Weg zugeführt ist und einer dieser Wege in seiner elektrischen Länge gegenüber der des anderen, insbesondere um eine halbe Betriebswellenlänge, veränderbar ausgebildet ist.
• Bei der Untersuchung von Fehlanpassungen zwischen Hochfrequenzgeräten und Hochfrequenzleitungen kommt es häufig vor, daß auch untersucht werden soll, inwieweit ein Hochfrequenzgenerator mit seinem Innenwiderstand an die abführende Hochfrequenzleitung angepaßt ist. Mit den bislang bekannten Mitteln, nämlich der Meßleitung und den üblichen Richtkopplermeßgeräten, ist eine derartige Messung nur relativ umständlich und kompliziert durchführbar. Die Gründe hierfür sind bei der Meßleitung darin zu suchen, daß sie die Einschaltung in den zu untersuchenden Leitungsweg erfordert und andererseits für sehr genaue Messungen wegen ihrer mechanischen Mängel bei geringem Aufwand nicht brauchbar ist. Die bekannten Anordnungen mit Richtungskopplern hingegen gestatten nur die getrennte Messung der Beträge von hin- und rücklaufender Welle Ein ganz besonders schwerwiegender Nachteil der bekannten Meßanordnungen mit einer Meßleitung oder mit Richtungskopplern ist auch darin zu sehen, daß diese Meßanordnungen dadurch, daß sie eine besondere zusätzliche Meßspannungsquelle benötigen, die Bestimmung des Anpassungszustandes nur im passiven Zustand des zu untersuchenden, die Hochfrequenzquelle darstellenden Hochfrequenzgerätes ermöglichen, d. h. bei außer Betrieb gesetztem Gerät. Gerade bei Lauffeldröhren und ähnlichenVerstärkern und Oszillatoreinrichtungen, die nunmehr für das Gebiet der sehr kurzen elektromagnetischen Wellen Bedeutung erlangen, und auch bei Scheibenröhrenverstärkern und -oszillatoren unterscheiden sich aber die für die Anpassung maßgebenden Impedanzwerte im dynamischen Zustand des Gerätes unter Umständen wesentlich voll den im passiven Zustand vorhandenen Impedanzwerten. Dies führt daher in der Praxis häufig zu sehr starken Fehlmessungen bzw. unbrauchbaren Meßergebnissen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der es ermöglicht, ohne eine besondere Meßspannungsquelle auszukommen und die vorgeschilderten Nachteile der bekannten Meßanordnungen zu vermeiden.
• Erfindungsgemäß ist das der Anschluß stelle an den Generator abgewandte Ende der Hochfrequenzleitung reflektierend und in der elektrischen Länge veränderbar abgeschlossen und die Anzeigevorrichtung über einen Richtungskoppler derart an die Hochfrequenzleitung angeschaltet, daß zur Anzeigevorrichtung nur Anteile von Wellen gelangen, die vom Ageneratorseitigen Ende der Hochfrequenzleitung aus zu dem reflektierend abgeschlossenen Ende hin fortschreiten.
• Nachstehend wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. An eine llochfrequenzleitung I mit dem Wellenwiderstand Z ist ein bezüglich der Anpassung an die Hochfrequenzleitung zu untersuchender Hochfrequenzgenerator oder der Ausgang eines Verstärkers - -, der einen Innenwiderstand Ri besitzt, angeschaltet. Das andere Ende der zu untersuchenden Hochfrequenzleitung I ist mit einem reflektierenden, in seiner elektrischen Länge einstellbaren Abschluß 3 versehen. An die Hochfrequenzleitung I ist ein Richtkoppler mit zwei von der Übertragungsrichtung abhängigen Ausgängen angeschaltet. Der Richtkoppler ist lediglich symbolisch dargestellt und kann z. B. aus zwei um etwa 600 gegeneinander verdrehten Koaxialleitungen bestehen, die über eine in der-Zeichnung ebenfalls nur symbolisch angedeutete Kopplungsöffnung miteinander verbunden sind. Die Richteigenschaften dieses Richtungskopplers sind derart, daß jeweils über den spitzen Winkel hin ausgekoppelt wird, d. h., der Abschnitt I des Richtungskopplers spricht nur auf Wellen an, die von der Hochfrequenzquelle 2 zum reflektierenden Abschluß 3 hinlaufen, während das andere Ende der schräg gestellten Leitung nur Wellenanteile erhält. die in Richtung vom reflektierenden Abschluß 3 sich in Richtung zur Hochfrequenzquelle 2 hin fortpflanzen. Der mit 14 bezeichnete Anschluß des Richtungskopplers ist mit einerAnzeigevorrichtung I3 reflexionsfrei abgeschlossen. Der andere Anschluß des Richtungskopplers ist mit einem Abschluß widerstand 12 reflexionsfrei gemacht.
• Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt: Es sei zunächst angenommen, der Innenwiderstand Ri des Generators 2 sei gleich dem WellenwiderstandZ der bezüglich der Anpassung zu überprüfenden Hochfrequenzleitung I. Bei Inbetriebnahme des Generators 2 breitet sich eine Welle m in Richtung zum reflektierenden Abschluß 3 in der Hochfrequenzleitung I aus. Aus dieser Welle 11, wird (über den spitzen Winkel) ein proportionaler Anteil W,' zur Anzeigevorrichtung 13 hin ausgekoppelt. Der am Richtungskoppler vorbei zum reflektierenden Abschluß 3 weiterlaufende Wellenanteil W2 von Wa wird dort total reflektiert und wandert in Richtung zu dem ideal angepaßten Generator 2 zurück, dessen Anpassungszustand durch das Verhältnis von Ri und Z bestimmt ist. Bei idealer Anpassung wird dieser rücklaufende Anteil in dem InnenwiderstandRi des Generators vernichtet, und es treten keine weiteren Wellen in der Hochfrequenzleitung I auf. Aus diesem vom reflektierenden Abschluß 3 zum Generator 2 zurücklaufenden Wellenanteil W,' wird - in einer bei der verwendeten Richtkopplerart nicht vermeidbaren Weise - ein proportionaler Anteil W3 (über den spitzen Winkel) in den mit dem Abschlußwiderstand I2 versehenen Teil des Richtungskopplers 2 ausgekoppelt. Da jedoch vorausgesetzt ist, daß dieser Zweig des Richtungskopplers durch den Abschlußwiderstand 12 reflexionsfrei abgeschlossen ist, kommt diesem an sich unerwünscht ausgekoppelten Wellenanteil Ws bei der weiteren Messung keine weitere Bedeutung mehr zu, da er in dem Abschlußwiderstand 12 vernichtet wird.
• Es sei nun angenommen, daß der Innenwiderstand Ri des Generators 2 die Hochfrequenzleitung I mit dem Wellenwiderstand Z nicht vollkommen reflexionsfrei abschließt. In diesem Fall wird ein Teil der vom reflektierenden Abschluß 3 zum Generotor 2 reflektierten Welle W2, an der Anschlußstelle des Generators 2 an die Hochfrequenzleitung nochmals reflektiert und wandert als W21, in Richtung des total reflektierenden Abschlusses 3. Aus diesem nochmals zum reflektierenden Abschluß 3

Claims (2)

1. zurücklaufenden Wellenanteil W2"wird ein proportionaler Anteil W2"' (wieder über den spitzen Winkel) zur Anzeigevorrichtung I3 hin ausgekoppelt, die nun sowohl einen Anteil der hinlaufenden Welle als auch einen Anteil der reflektierten Welle erhält. Es läßt sich nun mathematisch zeigen, daß die bei einer derartigen Fehlanpassung auftretenden Mehrfachreflexionen in der Anzeigevorrichtung I3 im wesentlichen zwei resultierende Wellenkomponente zur Folge haben, von denen die eine sozusagen ein Maß für die dem Generator zur Anpassungsmessung fiktiv zugeführte Meß spannung darstellt (hinlaufender Wellenanteil) und die andere fiktiv ein Maß für den am Generator reflektierten Wellenanteil (rücklaufende Welle) bildet. Diese beiden resultierenden Wellenanteile (hinlaufende Welle und rücklaufende Welle) bilden am Meßinstrument die vektorielle Summenspannung, die in ihrem Betrag durch Änderung der elektrischen Weglänge im reflektierenden Abschluß 3 variiert werden kann, und zwar in analoger Weise wie bei den Anordnungen im Hauptpatent. Wird nämlich die elektrische Länge des reflektierenden Abschlusses 3 vergrößert - in der Abb. I ein am Ende mittels eines Kurzschlußschiebers überbrücktel-Leitungsabschnitt -, so wird der Weg für den Wellenanteil W2 bzw. W W2', der vom Generator aus zum Abschluß 3 und zurück zum Gererator 2 sich ausbreitet, vergrößert, der Weg für den unmittelbar zur Anzeigevorrichtung ausgekoppelten Wellenanteil W'hingegen konstant gehalten. Durch Änderung eines der Wege ergibt sich daher, daß die beiden an der Anzeigevorrichtung 13 auftretenden reflektierten Wellenanteile zueinander in ihrer Phase gleichphasig oder gegenphasig eingestellt werden können. Im Falle der Gleichphasigkeit addieren sich beide Spannungen und ergeben analog dem Meßvorgang einer Meßleitung ein sogenanntes Spannungsmaximum; im Fall der Gegenphasigkeit subtrahieren sich beide Spannungen und ergeben analog dem Meßvorgang einer Meßleitung ein Spannungsminimum. Besteht die Anzeigevorrichtung I3 aus einem Zeigerinstrument mit Gleichrichter, welches die Größe der Minimum- bzw.

   Maximumspannung abzulesen gestattet, so kann hieraus sofort die Fehlanpassung in bekannter Weise durch Bildung des Verhältnisses m = UminlUmax gewonnen werden. An Stelle der Anzeige durch ein Anzeigeinstrument kann beim Erfindungsgegenstand ebenso, wie bereits in der Hauptpatentanmeldung beschrieben, auch eine oszillographische Meßanordnung treten.

   Der reflektierende Abschluß 3 wird bei Verwendung einer oszillographischen Anzeige zweckmäßig wie in der Hauptpatentanmeldung als sogenannter Wobbeltopf ausgebildet. In Abb. 2 ist hierfür ein Ausführungsbeispiel dieser an sich bekannten Anordnung wiedergegeben. Es ist dies ein Hohlraumschwingkreis 4 mit Innenleiter 5, an dessen Stirnseite ein mit der Wobbelfrequenz cu, in seiner Eintauchtiefe veränderbarer Stempel 6 angeordnet ist, durch den die Resonanzfrequenz des Hohlraumschwingkreises periodisch im Takte der Wobbelschwingung geändert wird. Der Stempel 6 ist in einem eine Viertelbetriebswellenlänge langen Metallrohr 7 geführt, wodurch ein Entweichen von Hochfrequenzenergie aus dem Hohlraumschwingkreis in das Antriebsorgan verhindert wird. An seinem dem Innenleiter abgewandten Ende ist der Stempel 6 mit einem elektromechanischen Antriebssystem verbunden. Dieses Antriebssystem besteht aus einer Spule 8, die innerhalb des Permanentmagneten g ähnlich der Schwingspule eines Lautsprechers angeordnet ist. Die schwingfähige Halterung des Stempels und der daran befestigten Spule erfolgt über zwei Membranen Io und II, welche in einem mittleren Abschnitt des beweglichen Stempels angeordnet sind und über die die Zuführung der Wobbelspannung erfolgt. In den Hohlraumschwingkreis ist in an sich bekannter Weise eine Hochfrequenzleitung eingekoppelt, die die Anschlußklemmen bildet und somit an die in Abb. I mit 1 bezeichnete Hochfrequenzleitung anzuschalten ist.

   Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei absoluter Messung der Fehlanpassung empfiehlt es sich ferner, den Richtungskoppler in seinen tSbertragungseigenschaften derart zu bemessen, daß nur ein gegen die Ausgangsleistung des Generators vernachlässigbar geringer Anteil jeweils ausgekoppelt wird. Es kann jedoch der hierin begründete absolute Meßfehler rechnerisch oder in der Anzeigevorrichtung im Endergebnis berücksichtigt werden. Wenn es jedoch lediglich auf einen genauen Nullabgleich der Fehlanpassung ankommt, so ist dies bedeutungslos; im Gegenteil, dann empfiehlt es sich unter Umständen, die ausgekoppelten Anteile größer zu wählen, als für eine absolute Messung von hinreichender Genauigkeit an sich ohne Fehlerkorrektur angebracht wäre.

   PATENTANSPR1XCHE I. Anordnung zur Messung der Fehlanpassung eines Hochfrequenzgenerators an eine Hochfrequenzleitung nach Hauptpatent 959 391, bei der zur Bindung der vektonellen Summenspannung aus - hin- und rücklaufender Welle einer Anzeigevorrichtung durch einen Richtungskoppler die eine Welle unmittelbar und die andere über einen teilweise hiervon getrennten Weg zugeführt sind und einer dieser Wege in seiner elektrischen Länge gegenüber der des anderen, insbesondere um eine halbe Betriebswellenlänge, veränderbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das der Anschlußstelle an den Generator abgewandte Ende der Hochfrequenzleitung reflektierend und in der elektrischen Länge veränderbar abgeschlossen ist und daß die Anzeigevorrichtung über einen Richtungskoppler derart an die Hochfrequenzleitung angeschaltet ist, daß zur Anzeigevorrichtung mrr Anteile von Wellen gelangen, die vom generator- seitigen Ende der Hochfrequenzleitung aus zu dem reflektierend abgeschlossenen Ende hin fortschreiten.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Richtungskopplers mit zwei richtungsabhängigen Ausgängen, beispielsweise einem Richtungskoppler aus zwei um etwa 60° gegeneinander verdrehten Koaxialleitungen, die über eine Lochkopplung miteinander verbunden sind, der unbenutzte Richtungskopplerausgang reflexionsfrei abgeschlossen ist.