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Als Resonanzmesser zu verwendender Hochfrequenz-Generator Für die
Messung der Eigenfrequenz von Schwingkreisen werden häufig Resonanzmesser benutzt,
die aus Röhrengeneratoren einstellbarer Frequenz bestehen, die mit Gitterstrombegrenzung
arbeiten und deren Gitterstrom in beliebiger Weise angezeigt wird. Wird ein solcher
Resonanzmesser mit dem auf seine Eigenfrequenz zu untersuchenden Schwingkreis gekoppelt,
so ändert sich der Gitterstrom des Röhrengenerators, wenn die Eigenresonanz, des
zu untersuchenden Schwingkreises mit der vom Röhrengenerator erzeugten Frequenz
übereinstimmt. Ist letzterer in Frequenz geeicht, läBt sich auf einfache Weise die
Eigenfrequenz des zu untersuchenden Schwingkreises feststellen.
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Der Vorteil derartiger Resonanzmesser besteht vor allem darin; daß
sie es gestatten, Schwingkreise zu messen, ohne eine galvanische Verbindung mit
ihnen hersteäen zu müssen, und eine Messung auch dann möglich wird, wenn die zu
untersuchenden Schwingkreise in irgendwelchen Schaltungsanordnungen eingebaut sind.
Dieser grundsätzliche Vorteil läßt sich: eber in vielen FÜHLn
nicht
in vollem Maße ausnützen, weil man aus räumlichen Gründen die Kopplung zwischen
dem Meßobjekt. und dem Meßgerät oft nicht so fest machen kann, wie es für die sichere
Erkennbarkeit der Änderung des Gitterstromes am Gitterstromanzeigegerät wünschenswert*
wäre.
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Es ist bekannt, den Ruhegiütersbrom ganz oder teilweise zu kompensieren
und durch Verwendung eines.empfindlicheren Anzeigegerätes einen größeren Instrumentenausschlag
im Resonanzfall zu erhalten. Dieser Maßnahme steht jedoch die Tatsache gegenüber,
daß sich der Gitterstrom eines Röhrengenerators mit Gitterstrombegrenzung bei Änderung
der Frequenz, d. h. mit der Abstimmung, insbesondere bei großem Abstiimmbereich,
stark ändert. Dadurch wird eine Kompensation des Gitterstromes praktisch unmöglich.
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Um diesem Mangel der bekannten Resonanzmesser abzuhelfen, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß zur Konstanthaltung des Gitterstromes in einem großen Frequenzbereich
eine frequenzabhängige Bedämpfung des Generatorschwingkreises und eine frequenzabhängige
Stromgegenkopplung vorgesehen sind.
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Die Aufgabe besteht also darin, Mittel zu finden, um den Gitterstrom
in der Röhre des Generators konstant zu halten.
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Stellt man den- Zusammenhang zwischen Abstimmung, d. h. der Frequenz,
und Gitterstrom des Generators bei den bekannten Resonanzmessern graphisch dar,
so erhält man Kurven, die dem Charakter der in Fig. i gezeigten Kurve i entsprechen.
Der Gitterstrom steigt also mit wachsender Frequenz an. In diesem als etwa linear
anzusehenden Anstieg treten insbesondere in Abstimmbereichen hoher Frequenz, z.
B. bei Frequenzen über ioo MHz, Gebiete auf, in denen der Gitterstrom Ig bei steigender
Frequenz f bis auf ein Minimum absinkt, um dann bei weiterer Erhöhung der
Frequenz f wieder in den normalen Anstieg überzugehen.
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Will man eine weitgehende, sich über den jeweils ganzen Abstimmbereich
wirksame Kompensation des Gitterstromes Ig erreichen, so muß die mittlere Neigung
der Kurve i möglichst zu Null gemacht werden und das Absinken des Gitterstromes,
wie z. B. in der Umgegend des Punktes 2, verhindert werden. Ersteres gelingt durch
die frequenzabhängige Bedämpfung des Generatorschwingkreises, während das Absinken
des Gitterstromes Ig in bestimmten Teilen des Abstimmbereiches durch die frequenzabhängige
Stromgegenkopplung verhindert wird.
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-Jede der beiden genannten Maßnahmen für sich ergeben dem bisher Bekannten
gegenüber eine wesentliche Verbesserung. Die zuletzt genannte Maßnahme wirkt sich
vor allem in Abstimmbereichen sehr hoher Frequenzen aus, während die zuerst genannte
Maßnahme sich insbesondere in den weniger hohen, aber relativ breiter gewählten-Abstimmbereichen
auswirkt.
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Die Bestmöglichste Annäherung an den idealen Fall, der durch die Kurve
3 in Fig. i dargestellt ist, erhält man jedoch nur durch gleichzeitige An-Wendung
der beiden genannten Maßnahmen.
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Die beschriebene Wirkungsweise des Resonanzmessers nach der Erfindung
sei an Hand einiget Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig. 2 zeigt ein Schaltbild für eine Ausführungsform des Resonanzm--ssers
nach der Erfindung. Der frequenzbestimmende Schwingkreis q. liegt über die Blockkondensatoren
5 und 6 zwischen der Anode 7 und dem Gitter 8 der. Röhre g. Der durch den Widerstand.
io fließende Gitterstrom wird mittels des Instruments i i angezeigt. Im Kathodenkreis
der Röhre g, d. h. zwischen ihrer Kathode und dem Fußpunkt der Schaltung, liegt
die Induktivität i2 und der Widerstand 13. Die Serienschaltung der Induktivität
12 und des Widerstandes 13 bewirkt eine frequenzabhängige Gegenkopplung. Bei richtiger
Dimensionierung ergibt sich eine Linearisierung *der Kurve i (Fig. i), d, h. die
Neigung der Kurve i wird verringert.
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In der Anodenspannungszuführung der Röhre g liegen die Widerstände
14 und 15, wobei letzterer durch den Kondensator 16 überbrückt ist. Wie ohne weiteres
ersichtlich ist, liegt die Kombination der beiden Widerstände 14 und 15 und des
Kondensators 16, parallel zu einem Teil der Induktivität des Schwingkreises q. und
bedämpft diesen. Wegen des Kondensators 16 wird die Dämpfung frequenzabhängig. Durch
geeignete Wahl der Widerstände 14 und 15 sowie des Kondensators 16 kann erreicht
werden, daß die Neigung der Kurve i in Fig. i praktis;eh Null wird, wodurch sie
in die Gerade 3 übergeht, die nun eine sehr weitgehende Kompensation des Gitterstromes
im Anzeigegerät zuläßt. Sie kann von der Anodenspannungsquelle aus über die Widerstände
17 und 18 gegebenenfalls auch unter Verwendung eines Nebenwiderstandes ig bewirkt
werden.
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Wegen der guten Kompensation wird die Benuüzung eines empfindlichem
Irnsttrumentes möglich und dadurch der Resonanzmesser entsprechend empfindlicher.
Die erhöhte Empfindlichkeit erlaubt eine losere Ankopplung des Resonanzmessers an
das Meßobjekt. Dadurch sind Messungen auch in solchen Fällen durchzuführen, in denen
die bekannten Resonanzmesser z. B. infolge zu loser Kopplung wegen ungünstiger räumlicher
Verhältnisse, versagen.
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Fig. 3 und q., zeigen andere Ausführungsformen. So ist in Fig. 3 die
in Reihe mit -dem Widerstand 13 liegende Induktivität durch eine zweckmäßig einstellbare
Kapazität 2o ersetzt. Mit Hilfe der Schaltelemente 13, 12 und/oder 2o sowie der
unvermeidlichen Schaltungs-Blindwiderstände wird ein zwischen der Kathode der Röhre
g und Masse liegender Reihenresonanzkreis hergestellt, dessen Resonanzlage und Dämpfung
auf die Gitterstromeinsatfelung (beim Punkt 2 der Fig. i) eingestellt wird. Neben
dem bereits genannten Vorteil, daß durch diese Wirkung eine bessere Kompensation
des Gitterstromes im Anzeigegerät i i möglich wird, ergibt sich ein weiterer. Er
besteht darin, daß keine Resonanzstellen im Meßobjekt mehr vorgetäuscht
werden,
wie dies beim Vorhandensein von Einsattelungen auf der Kurve der Fall ist.
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In dem in Fig. q. dargestellten Ausführungsbeispiel ist der parallel
zu dem Widerstand i5 liegende Kondensator weggelassen. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß insbesondere bei Abstimmbereichen in der Größenordnung von ioo MHz oder darüber
der Kondensator sehr klein sein kann und seine Funktion schon durch die Eigenkapazität
des Widerstandes 15 und -die Schaltungskapazität übernommen werden kann.
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Dadurch ergibt sich eine Raumersparnis, die der Forderung nach Kleinheit
und Handlichkeit von Resonanzmessern sehr entgegenkommt. Andererseits erweist es
sich als vorteilhaft, daß nur der Widerstand 1q., der etwa einen Wert von 3 kQ habe,
- in unmittelbarer Nähe der Anode 7 der Röhre 9 zu liegen braucht, während der Widerstand
15, der in diesem Falle zu etwa 7 k,2 zu wählen ist, an praktisch jeder beliebigen
Stelle untergebracht werden kann, wo eine größere Verlust-1eisitung und - die dadurch
bewirkte Erwärmung, nicht stört..
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Insbesondere bei Abstimmbereichen hoher Frequenz hat es sich im Gegensatz
zu niederen Frequenzbereichen als zweckmäßig erwiesen, die Induktivität
-des Schwingkreises q. nicht mit einer geerdeten Anzapfung zu versehen.
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Selbstverständlich ist es möglich, in die Kathodenleitung der Röhre
g außer dem Widerstand 13 sowohl eine Induktivität 1.2 als auch eine Kapazität 2o
vorzusehen, wie dies ebenfalls in Fig. q. dargestellt ist.