DE19518183C1 - Hand-held HF electric field probe - Google Patents

Abstract

The probe has a reception antenna for vertical polarisations with resistive leads (1,2,3) coupled via a pair of terminals (4,5) to a compensation network (6) exhibiting series and parallel resonance. The resistance value of the antenna leads and the frequency characteristic of the compensation network are selected to reduce the measuring error caused by the frequency dependent ratio between the DC output of the rectifier (9) for the antenna signal and the field strength of the received field. Pref. the antenna has 3 leads of equal length, 2 of which are connected to one terminal (5) in a V configuration with a given angle between them, the remaining lead connected to the second terminal (4), so that all 3 leads together lie in a Y arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an arrangement according to the preamble of Claim 1.

Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bekannt aus "E.B Larsen, F.X. Ries: Design and Calibration of the NBS Isotropic Electric- Field Monitor (EFM-5), 0.2 to 1000 MHz", National Bureau of Stan­ dards Technical Note 1033, March 1981, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C. 20402.Such an arrangement is basically known from "E.B Larsen, F.X. Ries: Design and Calibration of the NBS Isotropic Electric- Field Monitor (EFM-5), 0.2 to 1000 MHz ", National Bureau of Stan dards Technical Note 1033, March 1981, U.S. Government printing Office, Washington, D.C. 20402.

Die beschriebene Anordnung ist dort in Fig. 5 auf Seite 17 und in Fig. 4, Seite 15, gegenständlich dargestellt. Der Sondenkopf enthält Dipole aus gut leitendem Material. Wie aus "Motohisa Kanda und Lanny D. Driver: An Istotropic-Electric-Field-Probe with Tapered Resistive Dipoles for Broad-Band Use, 100 kHz to 18 GHz", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques MTT-35 (1987), S. 124-130" hervorgeht, kann durch resistive Anten­ nenleiter die Breitbandigkeit derartiger Sonden wesentlich ver­ bessert werden. Bei der Beschreibung des Standes der Technik wird daher im folgenden von der Verwendung resistiver Antennenleiter ausgegangen.The arrangement described is there in Fig. 5 on page 17 and in Fig. 4, page 15. The probe head contains dipoles made of a highly conductive material. As from "Motohisa Kanda and Lanny D. Driver: An Istotropic Electric Field Probe with Tapered Resistive Dipoles for Broad-Band Use, 100 kHz to 18 GHz ", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques MTT-35 (1987), pp. 124-130 "can be determined by resistive anten nenleiter the broadband nature of such probes ver be improved. When describing the prior art hence the following from the use of resistive antenna conductors went out.

Der Sondenkopf der eingangs erwähnten Anordnung, der drei Dipole enthält, ist räumlich deutlich von der Anzeigeeinheit abgesetzt und mit letzterer durch hochohmige, flexible, das Hochfrequenz­ feld nicht störende Leitungen verbunden. Hierdurch kann der Son­ denkopf in ein zu messendes hochfrequentes Feld manuell einge­ bracht werden, ohne daß das metallische Gehäuse der Anzeigeein­ heit im Feld liegt und dieses verzerrt.The probe head of the arrangement mentioned at the beginning, the three dipoles contains, is spatially clearly separated from the display unit and with the latter through high impedance, flexible, the high frequency Field non-interfering lines connected. As a result, the Son the head into a high-frequency field to be measured manually be brought in without the metallic housing of the display is in the field and distorts it.

Will man jedoch eine Anordnung der beschriebenen Art soweit ver­ kleinern, daß sie mühelos in einer Hand gehalten werden kann oder z. B. in einer Brusttasche Platz findet, müssen nicht nur die Abmessungen der Anzeigeeinheit und des Sondenkopfes drastisch reduziert werden, sondern auch der räumliche Abstand zwischen Sondenkopf und Anzeigeeinheit. Die hochohmigen Verbindungsleitun­ gen zwischen beiden müssen dann in ihrer Lage fest installiert werden und ihre Länge kommt in die Größenordnung der Abmessungen des Gehäuses der Anzeigeeinheit oder wird kleiner. Bei der Mes­ sung befindet sich dann die Anzeigeeinheit zwangsläufig im hoch­ frequenten Feld, verursacht Feldverzerrungen und damit Meßfehler. Diese Fehler werden besonders groß, wenn das Gehäuse der Anzeige­ einheit selbst leitfähig ist und sich bei entsprechenden Frequen­ zen Resonanzen der hochfrequenten Oberflächenströme ergeben.However, if you want an arrangement of the type described so far smaller so that it can be easily held in one hand or  e.g. B. fits in a breast pocket, not only have to Dimensions of the display unit and the probe head drastically be reduced, but also the spatial distance between Probe head and display unit. The high-resistance connection line The position between the two must then be firmly installed and their length comes in the order of the dimensions of the housing of the display unit or becomes smaller. At the Mes then the display unit is inevitably high frequency field, causes field distortions and thus measurement errors. These errors are particularly large when the case of the display unit itself is conductive and at appropriate frequencies result in resonances of the high-frequency surface currents.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß sich trotz Verklei­ nerung auf Maße, die einen handgehaltenen Betrieb ermöglichen und durch die räumliche Nähe der Anzeigeeinheit bewirkten Verzerrung des Empfangsfeldes ein weitgehend frequenzunabhängiges Verhältnis aus dem Gleichstrom-Ausgangssignal des Gleichrichters und der Feldstärke des empfangenen Hochfrequenzfeldes ergibt.The invention has for its object an arrangement of the kind mentioned at the outset so that despite sales to dimensions that enable hand-held operation and distortion caused by the spatial proximity of the display unit a largely frequency-independent ratio of the reception field from the DC output signal of the rectifier and the Field strength of the received radio frequency field results.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung der eingangs erwähnten Art mit den im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by an arrangement of the type mentioned at the beginning with those in the characterizing part of the An solved 1 specified features. Further training in Invention can be found in the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht wird, daß sich trotz der durch die räumliche Nähe der Anzeigeeinheit bewirkten Verzerrungen des Empfangsfeldes bei konstanter elek­ trischer Feldstärke ein weitgehend frequenzunabhängiger Anzeige­ wert ergibt. Dieser Sachverhalt wird im folgenden als "weitgehend konstanter Frequenzgang der Sonde" bezeichnet.The advantages achieved with the invention are in particular in that the measures according to the invention achieve that despite the spatial proximity of the display unit caused distortion of the receiving field with constant elec trical field strength a largely frequency-independent display worth results. This fact is referred to in the following as "largely constant frequency response of the probe ".

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren in mehreren Ausführungsformen erläutert.In the following the invention with reference to the figures in several Embodiments explained.

Es zeigen: Show it:  

Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Anordnung bestehend aus einer Empfangsantenne aus resistiven Leitern 1, 2, die über die Anschlüsse 4, 5 mit einem Netzwerk 6 verbunden ist, das seinerseits über die Anschlüsse 7, 8 mit ei­ nem Gleichrichter 9 und über die Anschlüsse 10, 11 mit zwei hochohmigen Leitungen 12, 13 verbunden ist, die ihrerseits eine Gleichstrom-Signalverbindung zur Anzeigeeinheit 14 herstellen. Fig. 1 shows an arrangement according to the invention consisting of a receiving antenna of resistive conductors 1, 2, which is connected via the terminals 4, 5 to a network 6, which in turn through the terminals 7, 8, with ei nem rectifier 9 and via the connections 10 11 is connected to two high-resistance lines 12 , 13 , which in turn establish a direct current signal connection to the display unit 14 .

Fig. 2 Eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Empfangsan­ tenne für vertikale Polarisation bestehend aus drei resistiven Leitern 1, 2, 3. Die hochohmigen Verbin­ dungsleitungen 12, 13 sind über eine Strecke a ortho­ gonal zur Polarisation der Empfangsantenne geführt. Fig. 2 An arrangement according to the invention with a receiving antenna for vertical polarization consisting of three resistive conductors 1 , 2 , 3rd The high-resistance connec tion lines 12 , 13 are guided over a distance a ortho gonal to the polarization of the receiving antenna.

Fig. 3 Das Netzwerk 6 einer erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2. Fig. 3, the network 6 of an inventive arrangement of FIG. 2.

Fig. 4 Die Realisierung der resistiven Leiter 1, 2, 3 der Empfangsantenne einer erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 durch die Reihenschaltung von Einzelwiderstän­ den. Fig. 4 The realization of the resistive conductors 1 , 2 , 3 of the receiving antenna of an arrangement according to the invention according to Fig. 2 by the series connection of individual resistors.

Fig. 5 Typischer Frequenzgang einer Sonde ohne die erfin­ dungsgemäßen Maßnahmen. Fig. 5 Typical frequency response of a probe without the measures according to the inven tion.

Fig. 6 Frequenzgang der Sonde einer erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 1 und 2. Fig. 6 frequency response of the probe of an inventive arrangement of FIG. 1 and 2.

Eine Anordnung der eingangs erwähnten Art richtet das in einem Hochfrequenzfeld mit ihrer Antenne empfangene Signal gleich und führt es über hochohmige Verbindungsleitungen einer Anzeigeein­ heit zu. Da im allgemeinen Fall nicht davon ausgegangen werden kann, daß die Frequenz des zu messenden Hochfrequenzsignals be­ kannt ist, andererseits auch mehrere Frequenzen gleichzeitig auftreten können, kann der Anzeigewert nicht nachträglich (z. B. durch einen Mikrorechner) berichtigt werden. Deshalb wird ange­ strebt, daß in einem vorgegebenen Frequenzbereich (Betriebsbe­ reich), für eine konstante Meßfeldstärke ein möglichst konstan­ ter, d. h. frequenzunabhängiger Anzeigewert entsteht. Das ist gleichbedeutend damit, daß unter den genannten Bedingungen ein konstantes Gleichstromsignal an den Eingangsklemmen 10, 11 der hochohmigen Verbindungsleitungen 12, 13 anliegt. Bei Anordnungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 kann diese Forderung nähe­ rungsweise dadurch erfüllt werden, daß man die Empfangsantenne mit dem unmittelbar an ihre Ausgangsklemmen angeschalteten Gleichrichter räumlich von der Anzeigeeinheit absetzt, so daß nur die Antenne und die hochohmigen Verbindungsleitungen zur An­ zeigeeinheit im Feld liegen und keine Beeinflussung des Feldes durch die Anzeigeeinheit selbst auftritt. Weiterhin ist durch die oben genannte Veröffentlichung von Kanda und Driver bekannt, daß sich durch geeignet gewählte resistive (ohmsche) Beläge längs der Antennenleiter eines Dipols (vgl. Fig. 2 der genannten Veröffent­ lichung) ein in weiten Grenzen fast frequenzunabhängiges Verhält­ nis zwischen Empfangsfeldstärke und Ausgangssignal eines an den Dipolklemmen angeschalteten, hochohmig belasteten Gleichrichters ergibt.An arrangement of the type mentioned above rectifies the signal received in a high-frequency field with its antenna and leads it to a display unit via high-resistance connecting lines. Since it cannot be assumed in the general case that the frequency of the high-frequency signal to be measured is known, on the other hand, several frequencies can occur at the same time, the display value cannot be corrected retrospectively (e.g. by a microcomputer). It is therefore desirable that in a given frequency range (operating range), for a constant measuring field strength, the most constant, ie frequency-independent, display value is created. This is equivalent to the fact that a constant DC signal is present at the input terminals 10 , 11 of the high-resistance connecting lines 12 , 13 under the conditions mentioned. In arrangements according to the preamble of claim 1, this requirement can approximately be met by spatially separating the receiving antenna from the display unit with the rectifier directly connected to its output terminals, so that only the antenna and the high-resistance connecting lines to the display unit are in the field and the display unit itself does not influence the field. Furthermore, it is known from the above-mentioned publication by Kanda and Driver that a suitably chosen resistive (ohmic) coverings along the antenna conductor of a dipole (cf. FIG. 2 of the publication mentioned) has an almost frequency-independent ratio between the received field strength and Output signal of a high-impedance loaded rectifier connected to the dipole terminals results.

Wenn man aber, wie weiter oben beschrieben, um zu kleinen hand­ habbaren Anordnungen zu kommen, die Empfangsantenne so nah an die Anzeigeeinheit heranbringt, daß bei der Messung beide im Hochfre­ quenzfeld liegen, werden Ströme, die entweder auf dem leitfähigen Gehäuse der Anzeigeeinheit oder, falls letzteres nicht leitfähig ist, aufleitfähigen Bauelementen der Anzeigeeinheit fließen, das Feld so verzerren, daß in der Regel nicht mehr tolerierbare Feh­ ler des Anzeigewerts entstehen. Insbesondere wenn die Dimensionen eines leitfähigen Gehäuses einer Anzeigeeinheit in die Größenord­ nung der Wellenlänge kommen, können im Frequenzgang der Sonde, wie Fig. 5 zeigt, Abweichungen vom gewünschten konstanten Ver­ lauf, d. h. Anzeigefehler, in der Größenordnung von ca. 15 dB auftreten.However, if, as described above, in order to arrive at small, manageable arrangements, the receiver antenna is brought so close to the display unit that both lie in the high-frequency field during the measurement, currents that are either on the conductive housing of the display unit or if the latter is not conductive, conductive components of the display unit flow, distort the field so that generally no longer tolerable errors of the display value arise. Particularly when the dimensions of a conductive housing of a display unit come in the order of the wavelength, deviations from the desired constant course, ie display errors, of the order of approximately 15 dB can occur in the frequency response of the probe, as shown in FIG. 5.

Es werden die oben beschriebenen Fehler dadurch weitgehend kompensiert, daß der resistive (ohmsche) Belag der Antennenleiter gegenüber der in der oben genannten Veröffentli­ chung von Kanda und Driver optimalen Verteilung in geeigneter Weise abgeändert wird und das in den Figuren mit 6 bezeichnete Netzwerk zwischen den Klemmenpaaren 4, 5 und 7, 8 einen entspre­ chenden kompensierenden Frequenzgang aufweist. Zwischen den Klem­ menpaaren 7, 8 und 9, 10 herrscht eine Gleichstromverbindung, die in bekannter Weise so ausgelegt ist, daß der Gleichrichter hoch­ ohmig belastet ist und das Gleichsignal an den Klemmen 10, 11 keine hochfrequenten Komponenten mehr enthält.The errors described above are largely compensated for by the fact that the resistive (ohmic) coating of the antenna conductors is suitably modified compared to the optimal distribution in the above-mentioned publication by Kanda and Driver, and the network between the terminal pairs, which is designated by 6 in the figures 4 , 5 and 7 , 8 has a corre sponding compensating frequency response. Between the pairs of terminals 7 , 8 and 9 , 10 there is a direct current connection, which is designed in a known manner so that the rectifier is subjected to high ohmic loads and the direct signal at the terminals 10 , 11 no longer contains any high-frequency components.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Anordnung für den Empfang der vertikalen Komponente des elektri­ schen Hochfrequenzfeldes besteht die Antenne nach Fig. 2 aus drei resistiven Leitern 1, 2, 3, die in Form des Buchstabens Y ange­ ordnet sind. Um Verkopplungen der hochohmigen Verbindungsleitun­ gen 12, 13 mit den Antennenleitern, insbesondere mit dem Anten­ nenleiter 3, die sich negativ auf den Frequenzgang auswirken, zu vermeiden, werden die hochohmigen Verbindungsleitungen über eine Strecke a orthogonal zur Polarisationsrichtung des Feldes, also horizontal, geführt. a soll dabei etwa die gleichen Abmessungen wie die Länge 1 der Antennenleiter aufweisen.In a particularly advantageous embodiment of the arrangement for receiving the vertical component of the electrical high-frequency field, the antenna according to FIG. 2 consists of three resistive conductors 1 , 2 , 3 , which are arranged in the form of the letter Y. In order to avoid coupling the high-resistance connection lines 12 , 13 with the antenna conductors, in particular with the antenna conductor 3 , which have a negative effect on the frequency response, the high-resistance connection lines are guided orthogonally over a distance a to the polarization direction of the field, that is to say horizontally. a should have approximately the same dimensions as the length 1 of the antenna conductor.

Im vorliegenden Fall wird der ohmsche Belag R′(x) [Dimension: Ω/m] der resistiven Antennenleiter in seiner Abhängigkeit von der geometrischen Koordinate x längs des Antennenleiters, abweichend von der in der oben erwähnten Veröffentlichung von Kanda und Driver angegebenen Dimensionierung, so gewählt, daß sich trotz der durch die von der Anzeigeeinheit hervorgerufenen Feldstörun­ gen, im Zusammenwirken mit dem Netzwerk 6 ein weitgehend konstan­ ter Frequenzgang der Sonde ergibt.In the present case, the ohmic coating R ′ (x) [dimension: Ω / m] of the resistive antenna conductor in its dependence on the geometric coordinate x along the antenna conductor, deviating from the dimensioning specified in the above-mentioned publication by Kanda and Driver, see above chosen that in spite of the field disturbances caused by the display unit, in cooperation with the network 6 results in a largely constant frequency response of the probe.

Für die Anordnung nach Fig. 2 wird beispielsweise zur Lösung der Aufgabe der Erfindung zusammen mit der Gestaltung des Netzwerkes 6 gemäß Fig. 3 die folgende Dimensionierung angegebenen:For the arrangement according to FIG. 2, the following dimensions are given, for example, to achieve the object of the invention together with the design of the network 6 according to FIG. 3:

R′(x) ≈ R0 ·{A·(x/l)² + B·(x/l) + 1}/l (1)R ′ (x) ≈ R0 · {A · (x / l) ² + B · (x / l) + 1} / l (1)

Hierin ist l die Länge des resistiven Antennenleiters und x seine Längskoordinate beginnend an der Antennenklemme.Herein l is the length of the resistive antenna conductor and x is its Longitudinal coordinate starting at the antenna clamp.

Für jeden der beiden Antennenleiter 1 und 2, die zusammen die Form des Buchstabens V bilden, ist es vorteilhaft,For each of the two antenna conductors 1 and 2 , which together form the shape of the letter V, it is advantageous

R0 ≈ 130 Ω; A ≈ 5,2; B ≈ -1,8; (2)R0 ≈ 130 Ω; A ≈ 5.2; B ≈ -1.8; (2)

zu wählen, für den unteren Antennenleiter 3 to choose for the lower antenna conductor 3

R0 ≈ 210 Ω; A ≈ 2,6; B ≈ -2,1. (3)R0 ≈ 210 Ω; A ≈ 2.6; B ≈ -2.1. (3)

Sowohl R0 als auch die Konstanten A und B können innerhalb weiter Grenzen geändert werden, ohne daß eine wesentliche Beeinträchti­ gung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung eintritt.Both R0 and constants A and B can continue within Limits are changed without a significant impairment supply of the task solution according to the invention occurs.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die resistiven Antennenleiter durch die Reihenschaltung von phy­ sisch gegenüber der Wellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz kleinen ohmschen Einzelwiderständen, die längs der Länge l ange­ ordnet sind, realisiert werden. So ergibt sich z. B. für die Antenne aus Fig. 2 erfindungsgemäß die Antenne nach Fig. 4, wobei die resistiven Antennenleiter durch beispielsweise jeweils n = 3 Einzelwiderstände auf der Länge l ersetzt sind. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the resistive antenna conductors can be realized by the series connection of physically small ohmic resistances compared to the wavelength at the highest operating frequency, which are arranged along the length l. So there is z. B. for the antenna of FIG. 2 according to the invention the antenna of FIG. 4, wherein the resistive antenna conductors are replaced by, for example, n = 3 individual resistors on the length l.

Eine im Sinne der Erfindung günstige Dimensionierung der n Ein­ zelwiderstände mit denen die drei Leiter der Antenne aus Fig. 2 ersetzt werden können, liefert die nachstehende Beziehung:A favorable dimensioning of the n single resistors with which the three conductors of the antenna from FIG. 2 can be replaced provides the following relationship:

R(m,i) ≈ Γ· {A·(i-1)²/(n-1)² + B·(i-1)/(n-1) +1} (4)R (m, i) ≈ Γ · {A · (i-1) ² / (n-1) ² + B · (i-1) / (n-1) +1} (4)

Hierin ist i eine Laufvariable, die die fortlaufende Numerierung des Einzelwiderstandes, beginnend mit der Nummer 1 für den Wider­ stand R1, der der Antennenklemme (4 oder 5) am nächsten liegt und endend mit i = n für den Widerstand Rn, der räumlich am Ende des nachzubildenden Antennenleiters liegt, darstellt. m kennzeichnet an welcher Antennenklemme der nachzubildende Antennenleiter liegt, d. h. m = 5 für die beiden oberen und m = 4 für den unteren Antennenleiter.Herein i is a running variable, which is the consecutive numbering of the individual resistor, starting with the number 1 for the resistor R1, which is closest to the antenna terminal ( 4 or 5 ) and ending with i = n for the resistor Rn, which is spatially at the end of the antenna conductor to be reproduced. m denotes the antenna terminal on which the antenna conductor to be simulated is located, ie m = 5 for the two upper and m = 4 for the lower antenna conductor.

Die Konstanten A und B in Gl. (4) sind näherungsweise für den Ersatz der Antennenleiter 1 und 2 aus Gl. (2) zu entnehmen, für den Ersatz des Antennenleiters 3 durch die Reihenschaltung von Einzelwiderständen gilt näherungsweise bezüglich der Konstanten A und B die Beziehung in Gl. (3). Die Konstante Γ in Gl. (4) ist für die oberen Antennenleiter 1, 2 näherungsweise durchThe constants A and B in Eq. (4) are approximate for the replacement of antenna conductors 1 and 2 from Eq. (2), for the replacement of the antenna conductor 3 by the series connection of individual resistors, the relationship in Eq. Applies approximately with respect to the constants A and B. (3). The constant Γ in Eq. (4) is approximately through for the upper antenna conductors 1 , 2

Γ ≈ 250 · (n1)/[n(1,9n1)] in Ohm (5)Γ ≈ 250 · (n1) / [n (1.9n1)] in ohms (5)

und für den unteren Antennenleiter 3 näherungsweise durchand for the lower antenna conductor 3 approximately

Γ ≈ 210 · (n1)/[n(n-0,5)] in Ohm (6)Γ ≈ 210 · (n1) / [n (n-0.5)] in ohms (6)

gegeben. Auch hier gilt, daß die Werte von Γ, A und B in weiten Grenzen geändert werden können, ohne daß die erfindungsgemäße Aufgabenlösung gefährdet wird.given. The values of Γ, A and B also apply here Limits can be changed without the inventive Task solution is endangered.

Ein Beispiel für die Ausführung des Kompensationsnetzwerkes 6 in Fig. 1 und Fig. 2 für eine erfindungsgemäße Anordnung nach Fig. 2 zeigt Fig. 3. Das Netzwerk aus den Kapazitäten C1 und C2, der Induktivität L und den Widerständen R1, R2 und R3 weist eine Serien- und eine Parallelresonanz auf. Durch geeignete Wahl der Schaltelemente kann die Lage dieser Resonanzfrequenzen und die Bedämpfung der Resonanzen eingestellt werden. Fig. 5 zeigt den typischen Frequenzgang der Gleichspannung am Ausgang 10, 11 des Gleichrichters einer Anordnung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, bei der die Anzeigeeinheit in unmittelbarer räumlicher Nähe der Empfangsantenne angeordnet ist, die aber weder das er­ findungsgemäße Kompensationsnetzwerk 6 besitzt, noch den erfin­ dungsgemäß optimierten Verlauf der ohmschen Belegung der Anten­ nenleiter, bzw. deren Realisierung durch die Reihenschaltung von gestuften Widerstandswerten, aufweist. Der in Fig. 5 für diesen Fall dargestellte Frequenzgang weist gegenüber einem weitgehend konstanten Verlauf Verwerfungen bis ca. 15 dB auf. Legt man nun erfindungsgemäß die Serienresonanzfrequenz fs des Netzwerks nach Fig. 3 in die Nähe der Überhöhung und die Parallelresonanzfre­ quenz fp in die Nähe des starken Einbruchs des Frequenzgangs nach Fig. 5 und wählt eine geeignete Bedämpfung dieser Resonanzen über die Wirkwiderstände R1, R2, R3 so kann zusammen mit der erfin­ dungsgemäßen optimalen Gestaltung der resistiven Antennenleiter, wie sie oben ausführlich erläutert wurde, eine weitgehende Eineb­ nung des Frequenzganges, wie in Fig. 6 dargestellt, erzielt wer­ den. In der Praxis ist es mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen z. B. möglich, die Abweichungen des Frequenzgangs von einem kon­ stanten Verlauf unter ± 1,5 dB zu drücken. Dabei wirkt sich das Kompensationsnetzwerk hauptsächlich auf den Bereich zwischen den beiden Resonanzfrequenzen aus während die Gestaltung der resi­ stiven Antennenleiter besonders bei den höheren Frequenzen wirk­ sam wird.An example of the implementation of the compensation network 6 in Fig. 1 and Fig. 2 for an inventive arrangement of FIG. 2, FIG. 3. The network of the capacitances C1 and C2, the inductor L and the resistances R1, R2 and R3 has a series and a parallel resonance. The position of these resonance frequencies and the damping of the resonances can be set by suitable selection of the switching elements. Fig. 5 shows the typical frequency response of the DC voltage at the output 10 , 11 of the rectifier of an arrangement according to the preamble of claim 1, in which the display unit is arranged in the immediate vicinity of the receiving antenna, but which has neither the inventive compensation network 6 , nor has the course of the ohmic assignment of the antenna conductor optimized according to the invention, or its implementation by the series connection of stepped resistance values. The frequency response shown in FIG. 5 for this case has warps of up to approx. 15 dB compared to a largely constant curve. If you put the present invention, the series resonance frequency f of the network of FIG. 3 in the vicinity of the superelevation and the Parallelresonanzfre frequency fp in the vicinity of the sharp decline of the frequency response of Fig. 5 and selects an appropriate attenuation of these resonances on the active resistors R1, R2, R3 Thus, together with the optimal design of the resistive antenna conductor according to the invention, as has been explained in detail above, a broad leveling of the frequency response, as shown in FIG. 6, can be achieved. In practice, it is with the measures according to the invention, for. B. possible to press the deviations of the frequency response from a constant curve under ± 1.5 dB. The compensation network mainly affects the area between the two resonance frequencies, while the design of the resistive antenna conductors is particularly effective at the higher frequencies.

Die Gestaltung des Netzwerks ist dabei nicht auf zwei Resonanzen beschränkt. Durch die Hinzunahme weiterer Kapazitäten, Induktivi­ täten und Widerstände lassen sich auch Netzwerke mit mehr als zwei Resonanzen aufbauen, so daß weitere Verwerfungen des Fre­ quenzganges kompensiert werden können. Grundsätzlich können alle Schaltungen verwendet werden, die eine Übertragungsfunktion zwi­ schen den Klemmen 4, 5 und 7, 8 aufweisen, die geeignet ist, eine Einebnung des Frequenzganges und damit bei konstanter Feld­ stärke ein konstantes Gleichstrom-Ausgangssignal an den Klemmen 10, 11 zu erzeugen.The design of the network is not limited to two resonances. By adding additional capacities, inductances and resistances, networks with more than two resonances can also be set up so that further distortions of the frequency response can be compensated for. Basically, all circuits can be used that have a transfer function between the terminals 4 , 5 and 7 , 8 , which is suitable for leveling the frequency response and thus with a constant field strength to generate a constant DC output signal at the terminals 10 , 11 .

Die in Fig. 3 gezeigten Widerstände R4 und R5 bilden in an sich bekannter Weise zusammen mit dem Kondensator C3 eine Siebkette, die verhindert, daß das an den Klemmen 10, 11 auftretende Gleich­ stromsignal noch Hochfrequenzkomponenten enthält. R4 und R5 müs­ sen hochohmige Widerstandswerte (wenigstens 100 kOhm) aufweisen, um den Gleichrichter an den Klemmen 7, 8 und die Antenne an den Klemmen 5, 6 nur unwesentlich zu belasten.The resistors R4 and R5 shown in FIG. 3 form in a manner known per se together with the capacitor C3 a sieve chain which prevents the DC signal occurring at the terminals 10 , 11 from still containing high-frequency components. R4 and R5 must have high-resistance values (at least 100 kOhm) in order to only insignificantly load the rectifier at terminals 7 , 8 and the antenna at terminals 5 , 6 .

Bei der eingangs erwähnten Anordnung werden die hochohmigen Verbindungslei­ tungen 12, 13 durch flexible hochohmige Leiter aus halbleitendem Plastik-Material realisiert. In gleicher Weise wie bei den re­ sistiven Antennenleitern können bei der erfindungsgemäßen Anord­ nung die Verbindungsleitungen 12, 13 durch Reihenschaltungen von hochohmigen, physisch gegenüber der Wellenlänge der höchsten Be­ triebsfrequenz kleinen Einzelwiderständen ersetzt werden.In the arrangement mentioned at the outset, the high-resistance connecting lines 12 , 13 are implemented by flexible high-resistance conductors made of semiconducting plastic material. In the same way as with the resistive antenna conductors in the arrangement according to the invention, the connecting lines 12 , 13 can be replaced by series connections of high-impedance physical resistances which are small compared to the wavelength of the highest operating frequency.

Claims (7)

1. Anordnung zur Messung der elektrischen Feldstärke eines hochfrequenten Feldes bestehend aus

• - mindestens einer Empfangsantenne mit resistiven Leitern,
• - einem an diese Antenne angeschalteten Gleichrichter, dessen Gleichstrom-Ausgangssignal ein Maß für die Feldstärke des von der Antenne empfangenen Hochfrequenzfeldes darstellt und
• - einer Anzeigeeinheit, der das Ausgangssi­ gnal des Gleichrichters über hochohmige Verbindungsleitungen zugeführt wird,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Anzeigeeinheit (14) in unmittelbarer räumlicher Nähe der Empfangsantenne (1-3) angeordnet ist und die Anschaltung der Empfangsantenne (1-3) an den Gleichrichter (9) über ein eine Serien- und Parallelresonanz aufweisendes Kompensationsnetzwerk (6) erfolgt und
• - dieses Kompensationsnetzwerk (6) im Zusammenwirken mit einer geeignet gewählten ohmschen Belegung R′(x) der resistiven Antennenleiter (1, 2, 3), die in Abhängigkeit von der geometrischen Koordinate x längs des Antennenleiters mit R′(x) ≈ R0(A(x/l)²+B(x/l)+1)/l bestimmt ist, wobei l die Länge des resistiven Antennenleiters ist und R0 sowie die Konstanten A und B dem Anwendungsfall entsprechend gewählt sind, oder mit einer in entsprechender Weise geeignet gewählten Reihenschaltung von Einzelwiderständen, gestaltet ist.

1. Arrangement for measuring the electrical field strength of a high-frequency field consisting of

• - at least one receiving antenna with resistive conductors,
• - A rectifier connected to this antenna, whose DC output signal represents a measure of the field strength of the high-frequency field received by the antenna and
• a display unit to which the output signal of the rectifier is fed via high-resistance connecting lines,
  characterized in that
• - The display unit ( 14 ) is arranged in the immediate vicinity of the receiving antenna ( 1-3 ) and the connection of the receiving antenna ( 1-3 ) to the rectifier ( 9 ) via a series and parallel resonance compensation network ( 6 ) and
• - This compensation network ( 6 ) in cooperation with a suitably chosen ohmic assignment R '(x) of the resistive antenna conductors ( 1, 2, 3 ) which, depending on the geometric coordinate x along the antenna conductor with R' (x) ≈ R0 ( A (x / l) ² + B (x / l) +1) / l is determined, where l is the length of the resistive antenna conductor and R0 and the constants A and B are selected according to the application, or in a corresponding manner suitably chosen series connection of individual resistors, is designed.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantenne aus drei, etwa gleichlangen resistiven Leitern (1, 2, 3) besteht, wobei zwei davon zusammen angenähert die Form des Buchstabens V mit einem Öffnungswinkel kleiner oder gleich 180° bilden und der dritte Leiter (3) den letzteren so gegenüber liegt, daß die drei Leiter zusammen angenähert die Form des Buchstabens Y aufweisen und die Verbindungsstelle der beiden Leiter, die das V bilden, die eine Antennenklemme (5) und das unmittelbar gegenüber­ liegende Ende des dritten Leiters (3) die andere Antennenklemme (6) bil­ det.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the receiving antenna consists of three, approximately equally long resistive conductors ( 1, 2, 3 ), two of which together form approximately the shape of the letter V with an opening angle less than or equal to 180 ° and the the third conductor ( 3 ) lies opposite the latter so that the three conductors together have approximately the shape of the letter Y and the junction of the two conductors which form the V, the antenna terminal ( 5 ) and the immediately opposite end of the third conductor ( 3 ) the other antenna terminal ( 6 ) bil det. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantenne aus mehreren etwa gleich langen resistiven Leitern besteht, wobei von einer Antennenklemme mehrere resistive Leiter strahlenförmig in einen Winkelbereich kleiner oder gleich 180° verlaufen und in gleicher Weise von der zweiten Antennen­ klemme eine zweite Gruppe von resistiven Leitern in den komple­ mentären Winkelsektor verläuft.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the receiving antenna consists of several resistives of approximately the same length Conductors exist, with one resistive antenna clamp Conductors radiating in an angular range smaller or equal 180 ° and in the same way from the second antenna clamp a second group of resistive conductors in the comple mental angular sector runs. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmigen Verbindungsleitungen (12, 13) zwischen dem Sondenkopf und der Anzeigeeinheit über eine Strecke, die mindestens etwa der Länge der Antennenleiter (1-3) ent­ spricht, orthogonal zur Polarisation dieser Antenne geführt sind.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the high-resistance connecting lines ( 12 , 13 ) between the probe head and the display unit over a distance which speaks at least approximately the length of the antenna conductors ( 1-3 ), orthogonal to Polarization of this antenna are performed. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Reihenschaltung von ohmschen Einzelwiderständen zur Bildung der resistiven Leiter (1, 2, 3) der Empfangsantenne die physischen Abmessungen der Einzelwiderstände wesentlich kleiner als die Wellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz sind und deren Widerstandswerte so abgestuft sind, daß die Wirkung dieser Widerstände etwa der der ohmschen Beläge der resistiven Antennenleiter entspricht.5. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the series connection of resistive individual resistors to form the resistive conductors ( 1, 2, 3 ) of the receiving antenna, the physical dimensions of the individual resistors are substantially smaller than the wavelength at the highest operating frequency and whose resistance values are graded so that the effect of these resistors corresponds approximately to that of the ohmic coatings of the resistive antenna conductors. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzen des Kompensationsnetzwerkes (6) nach Frequenzlage, Art und Bedämpfung so eingestellt sind, daß sich insgesamt ein weitgehend frequenzunabhängiges Verhältnis aus dem Gleichstrom-Ausgangssignal des Gleichrichters und der Feld­ stärke des empfangenen Hochfrequenzfeldes ergibt.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resonances of the compensation network ( 6 ) according to frequency, type and attenuation are set so that overall a largely frequency-independent ratio of the DC output signal of the rectifier and the field strength of the received radio frequency field. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmigen Verbindungsleitungen (13, 14) zwischen dem Sondenkopf und der Anzeigeeinheit durch Reihenschaltungen von hochohmigen Ein­ zelwiderständen, deren physische Abmessungen klein gegenüber der Wellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz sind, gebildet sind.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the high-resistance connecting lines ( 13 , 14 ) between the probe head and the display unit by series connections of high-resistance A single resistors, the physical dimensions of which are small compared to the wavelength at the highest operating frequency are.