DE893549C - Verfahren zur Messung von Ultrahochfrequenz-Widerstaenden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung von Ultrahochfrequenz-Widerständen Bei Widerständen für sehr kurze elektrische Wellen ist es verhältnismäßig leicht möglich, zu prüfen, ob ein Widerstand R einen bekannten Sollwert Z besitzt (z. B. den üblichen Wellenwiderstand Z0 = 710 Ohm einer koaxialen Hochfrequenzleitung) oder ob eine Abweichung von diesem Wert (Fehlanpassung) besteht. Es ist sogar ziemlich leicht möglich, die absolute Größe des Anpassungsverhältnisses oder Wellenverhältnisses m (auch als Fehlanpassung bezeichnet) zu messen, worunter die Größe verstanden wird: (R+Z)+(R-Z) m = (R+Z)-(R-Z) Dies Verhältnis bedeutet bekanntlich bei einer mit dem Widerstand R abgeschlossenen Leitung vom Wellenviderstand Z das Verhältnis der entstehenden maximalen Spannung zur minimalen Spannung und ist nur bei genauer Anpassung = I. Schwieriger ist jedoch die genaue Messung des Widerstandes R nach Betrag und Phase.
• Bei den bekannten Meßleitungen, die durch den zu messenden Widerstand abgeschlossen werden und auf der die Spannungsverteilung abgestastet wird, kann man nicht nur das Wellenverhältnis messen, sondern durch genaue Abmessung des Abstandes der Maxima und Minima vom Leitungsende auch den Abschlußwiderstand selbst ermitteln. Diese Meßleitungen sind jedoch verhältnismäßig kompliziert und der Meßvorgang langwierig.
• Einfacher gestaltet sich die Messung des Anpassungsverhältnisses mit Hilfe von Brückenanord-

Claims (3)

1. nungen, wie sie z. B. Abb. I in einer neueren Anwendung zur Messung von Ultrahochfrequenz-Widerständen zeigt (Patent 734916). Die Brücke wird gebildet aus den beiden bekannten, vorzugsweise einander gleichen Wirkwiderständen R1, R, dem unbekannten oder nur ungefähr bekannten Widerstand R, der hier durch den Eingangswiderstand einer an die Antenne A: angeschlossenen Hochfrequenzleitung K vom Wellenwiderstand Z0 dargestellt wird, und aus einem weiteren bekannten Widerstand Z, der vorzugsweise gleich dem Wellenwiderstand Z0 sein soll. Bei Anpassung der Antenne an die Leitung ist R = Z0 und die Brücke im Gleichgewicht. Das Instrument J zeigt keine Spannung U im Brückenzweig an. Bei Fehlanpassung dagegen läßt sich das Anpassungsverhältnis (Fehlanpassung) m aus der Brückenspannung U (Betrag bzw. EfFektivwert) und der durch das Instrument J0 gemessenen, von außen angelegten Meßwechselspannung U0 bekanntlich nach der Gleichung berechnen: U0/2+U m = U0 2 Es ist dann möglich, sich in der komplexen Widerstandsebene nach Abb. 2 aus der Schar der exzentrisch zu Z=ZO liegenden Kreise mit dem Anpassungsverhältnis m als Parameter sich denjenigen Kreis herauszusuchen, welcher dem gemessenen m, also der gemessenen Fehlanpassung entspricht (kleinere Fehlanpassungen entsprechen kleineren, größere Fehlanpassungen größeren Kreisen). Man weiß dann, daß der unbekannte Widerstand R eine solche Größe hat, daß der Endpunkt des ihn darstellenden Zeigers in der Widerstandsebene auf dem dargestellten Kreis liegt. Unbekannt ist jedoch, welchen von den hierbei möglichen Werten der Widerstand R wirklich annimmt, insbesondere wie groß die Phase # ist. Diese Kenntnis ist jedoch häufig erwünscht. Häufig möchte man wissen, ob der Widerstand nahezu reell ist und ob er dann größer oder kleiner als Z ist oder ob er einen merklichen Blindanteil besitzt.

   Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das beschriebene Meßverfahren dadurch vervollständigt, daß, wie Abb. 3 a und 3 b darstellen, das Fehlanpassungsverhältnis in zwei Meßgängen mit je einem von mindestens zwei verschiedenen Vergleichswiderständen Z1, Z2 ermittelt wird.

   Bei der ersten Messung soll Z = Z1 insbesondere gleich dem eigentlichen Sollwert des WiderstandesR, also im vorliegenden Fall gleich dem Wellenwiderstand Z0 wider Leitung K sein (Abb. 3 a) . Man erhält dann, wie bereits bei Abb. 2 auseinandergesetzt und in Abb. 4 nochmals dargestellt, durch Messung der Brückenspannung U mittels des Instrumentes J0 (es kann auch die halbe Gesamtspannung, die an R1 oder an R2 entsteht, gemessen werden) das Anpassungsverhältnis ml für Z= Z1 und damit den Fehlanpassungskreis K1.

   Darauf wird der Widerstand Z1 gegen den anderen, z. B. kleineren Widerstand Z2 vertauscht und die gleiche Messung und Berechnung durchgeführt. Man erhält dann eine Fehlanpassung m2, welche ein Maß für die Abweichung des Widerstandes R von Z2 ist. In der Widerstandsebene sucht man sich aus der zu Z2 gehörenden Schar von Fehlanpassungskreisen denjenigen Kreis K2 heraus, welcher dieser gemessenen Fehlanpassung 2 entspricht. Da der Widerstand R in beiden Fällen die gleiche Größe hat, ist klar, daß sich die beiden Kreise- K1 und K2 so schneiden müssen, daß der den Widerstand R darstellende Zeiger zum Schnittpunkt der beiden Kreise hinführt. Damit sind auch der Wirkanteil, die absolute Größe des Blindanteils sowie der Phasenwinkel cp des Widerstandes R ohne weiteres gegeben.

   Da die Kreise zwei Schnittpunkte besitzen, liegt allerdings noch eine Doppeldeutigkeit insofern vor, als man zwischen den beiden Widerständen R und R', die sich nur durch das verschiedene Vorzeichen der Phase unterscheiden, noch keine Unterscheidung treffen kann. Man weiß also noch nicht, ob derBlindanteil induktiv oder kapazitiv ist. Diese Frage läßt sich jedoch, falls sie nicht von vornherein nur in einer bestimmten Weise zu beantworten ist, z. B. dadurch gemäß einem weiteren Vorschlag im Rahmen der Erfindung lösen, daß man die Frequenz des Meßsenders etwas ändert. Wenn bei einer Frequenzerhöhung der Blindanteil des Widerstandes R größer wird, wird dieser Blindanteil im allgemeinen induktiv sein, kapazitiv im umgekehrten Falle.

   In Abb. 3 sind die Brückenwiderstände durch Abschirmrohre abgeschirmt oder, strenger gesagt, durch koaxiale Leitungsabschnitte gebildet, deren Innenleiter aus Widerstandswerkstoff bestehen. Als Anschlußklemmen jedes Widerstandes dienen dabei die benachbarten Enden des Abschirmrohres und des Innenleiters jedes Leitungsabschnittes am offenen Ende. Die Anordnung ist dann zur Messung von Dezimeterwellen verwendbar. Man kann die Genauigkeit der Messung erhöhen, indem man weitere Messungen mit noch anderen Werten von Z, im vorliegenden Fall auch mit einem Wert von Z, der größer als Z1 bzw. Z0 ist, durchführt. DieGenauigkeit ist am größten, wenn beide Kreise sich unter einem Winkel von angenähert 900 schneiden. Man wird dementsprechend mehrere leicht aus wech selbare Widerstände für den Brückenzweig Z vorsehen.

   PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung von Ultrahochfrequenz-Widerständen mittels einer Anordnung, welche an sich nur das Anpassungsverhältms (R.+Z)+(R-Z) (R+Z)-(R-Z) des Meßwiderstandes (R) gegenüber einem bekannten Vergleichswiderstand (Z) anzuzeigen gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß- das Fehl- anpassungsverhältnis in zwei Meßgängen mit je einem von mindestens zwei verschiedenen Vergleichswiderstãnden (Zr, Z2) ermittelt wird.
2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch Verwendung einer Brückenanordnung, bei welcher die gesamte angelegte Spannung (UO) sowie die Spannung im Brückenzweig (U) meßbar sind und bei welcher einer der bekannten Widerstände (Z) auswechselbar ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen des Anpassungsverhältnisses mit etwas geänderter Meßfrequenz wiederholt werden.