DE1007881B

DE1007881B - Arrangement for measuring the reflection factors of a quadrupole

Info

Publication number: DE1007881B
Application number: DES46542A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Phil Gerh Memmert
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-11-30
Filing date: 1955-11-30
Publication date: 1957-05-09

Description

Anordnung zur Messung der Reflexionsfaktoren eines Vierpols In der Meßtechnik besteht häufig die Aufgabe, Reflexionsfaktoren von Vierpolen mit den handelsüblichen Meßgeräten, zum Beispiel mit einer Meßleitung oder einem Reflektometer, zu bestimmen, wobei der Wellenwiderstand Zl des Vierpols aber eine vom Wellenwiderstand, des Meßgerätes abweichende Größe aufweist, beispielsweise wenn Kabel vom Wellenwiderstand Zi = 70 ß mit einer einen Wellenwiderstand Zo = 60 Q aufweisenden Meßleitung durchzumessen sind. Gesucht sind aber diejenigen Reflexionsfaktoren, die man mit einer 70-Q-Meßleitung messen würde. Dabei möchte man die Reflexionsfaktoren, bezogen auf Z1, möglichst direkt messen. Am geeignetsten wären Transformatoren, die von Z0 auf Z1 transformieren.Arrangement for measuring the reflection factors of a quadrupole In the Measurement technology is often the task of reflection factors of quadrupoles with the commercially available measuring devices, for example with a measuring line or a reflectometer, to be determined, whereby the wave resistance Zl of the quadrupole is one of the wave resistance, of the measuring device has a different size, for example if cables have characteristic impedance Zi = 70 ß with a measuring line having a wave resistance Zo = 60 Ω are. But what we are looking for are those reflection factors that can be achieved with a 70-Q measuring lead would measure. One would like the reflection factors, based on Z1, if possible measure directly. The most suitable would be transformers that transform from Z0 to Z1.

Die bisher bekannten Transformatoren haben einerseits eine zu kleine Bandbreite und werden andererseits bei tieferen Frequenzen etwa unterhalb 200 MHz zu lang und sind dann auch schwierig herzustellen. The transformers known to date have, on the one hand, too small Bandwidth and are on the other hand at lower frequencies about below 200 MHz too long and are then difficult to manufacture.

Die Erfindung löst die eingangs gestellte Aufgabe ohne die oben geschilderten Nachteile bei Anordnungen zur Messung von Reflexionsfaktoren eines Vierpols über einen vorzugsweise großen Frequenzbereich, dessen Wellenwiderstand eine von dem Wellenwiderstand des Meßgerätes abweichende Größe aufweist, durch zwischen dem zu messenden Vierpol und dem Meßgerät erfolgende Finschaltung solch eines Netzwerkes, das zwischen Meßgerät und Netzwerk Anpassung vornimmt und zwischen Netzwerk und zu messendem Vierpol Fehlanpassung besitzt. The invention solves the problem set out at the beginning without the above-described ones Disadvantages of arrangements for measuring reflection factors of a quadrupole a preferably large frequency range, the characteristic impedance of which is one of the Characteristic impedance of the measuring device has different size, by between the to measuring four-pole and the measuring device final switching of such a network, that adjusts between the measuring device and the network and between the network and to be measured has four-pole mismatch.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das zwischen dem zu messenden Vierpol und dem Meßgerät einzuschaltende Netzwerk entweder aus wenigstens einem Reihenwiderstand, wenn der Wellenwiderstand des Meßgerätes größer als derjenige des Vierpols ist, oder aus wenigstens einem Parallelwiderstand, wenn der Wellenwiderstand des Vierpols größer als derjenige des Meßgerätes ist. Am einfachsten ist es, als Meßgeräte entweder eine der handelsüblichen Meßleitungen oder eines der handelsüblichen Reflektometer zu verwenden. In a further embodiment of the invention, there is between the to be measured quadrupole and the measuring device to be switched on either from at least one network a series resistance if the characteristic impedance of the measuring device is greater than that of the quadrupole, or of at least one parallel resistance, if the characteristic impedance of the quadrupole is greater than that of the measuring device. The easiest way is than Measuring devices either one of the commercially available test leads or one of the commercially available ones Use reflectometer.

Zweckmäßige Ausführungsformen sehen vor, entweder einen die Innenleiter einer Koaxialleitung elektrisch verbindenden Reihenwiderstand anzaordnen oder einen die Innen-und Außenleiter einer Koaxialleitung verbindenden Parallelwiderstand anzuordnen, die in einem Zug einer Koaxialleitung eingebaut sind. Appropriate embodiments provide either the inner conductor a coaxial line electrically connecting series resistor or a to arrange the parallel resistor connecting the inner and outer conductors of a coaxial line, which are installed in a train of a coaxial line.

Die Erfindung wird an Hand von sechs Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail on the basis of six figures.

Die Anordnung nach Fig. 1 zeigt als Prinzipschaltbild das zwischen dem zu messenden Vierpol X und dem Meßgerät M-beispielsweise einem Reflektometer-einzuschaltenden Netzwerk N, das nur eine einseitige Anpassung zwischen Meßgerät und Netzwerk, jedoch nicht zwischen Netzwerk und zu prüfendem Vierpol vornimmt. Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Wellenwiderstandsübersetzung ermöglicht die Anpassung der Zl-Leitung, an die Zo-Leitung durch Zwischenschaltung von Längs-oder Parallelwiderständen. Sie ist vor allem dann geeignet, wenn die zu messenden Reflexionsfaktoren o, des Vierpols (auf Z1 bezogen) nicht zu groß sind, etwa wenn el kleiner als 0, 5 ist und Z beispielsweise etwa zwischen 40 und 100 S2 liegt. The arrangement according to FIG. 1 shows as a basic circuit diagram the between the quadrupole X to be measured and the measuring device M - for example a reflectometer - to be switched on Network N, which is only a one-sided adaptation between measuring device and network, however does not take place between the network and the quadrupole to be tested. According to the invention proposed Wave resistance translation enables the Zl line to be adapted, to the Zo line through the interposition of series or parallel resistors. she is especially suitable if the reflection factors to be measured are o, of the quadrupole (based on Z1) are not too large, for example if el is less than 0.5 and Z, for example is approximately between 40 and 100 S2.

Um die dabei auftretenden Dämpfungen so klein wie möglich zu halten, werden, wie aus dem die Widerstände darstellenden Ersatzschaltbild der Fig. 2 hervorgeht, im Falle Z0 > Z, nur Reihenwiderstände und, wie aus dem die Widerstände darstellenden Ersatzschaltbild der Fig. 3 hervorgeht, im Falle Zozl nur Parallelwiderstände benutzt, deren Größe gegeben ist durch R = Z0 - Z1 für Z0 > Z1 und R = Z'Zo fiir Z, < Z,. In order to keep the resulting attenuation as small as possible, as can be seen from the equivalent circuit diagram of FIG. 2 showing the resistors, in the case of Z0> Z, only series resistances and, as from the one representing the resistances The equivalent circuit diagram of FIG. 3 emerges, in the case of Zozl only parallel resistors are used, whose size is given by R = Z0 - Z1 for Z0> Z1 and R = Z'Zo for Z, < Z ,.

Z,-ZO Damit besteht von Z0 aus Anpassung, von Z1 aus gesehen jedoch nicht. Dies führt zu Fehlern in der Bestimmung von Q1, die jedoch für die praktisch vorkommenden Reflexions-und Wellenwiderstandsdifferenzen vernachlässigbar klein sind. Z, -ZO This means that Z0 consists of adaptation, but seen from Z1 not. This leads to errors in the determination of Q1, which, however, are practical for the Occurring reflection and wave resistance differences are negligibly small are.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der praktischen Ausführung solcher Anpassungsnetzwerke bei Koaxialleitungen. In der Anordnung nach Fig. 4, bei der Zo größer als Z1 ist, ist ein die Innenleiter elektrisch verbindender Reihenwiderstand Ni vorgesehen, der in den Zug der beiden Koaxialleitungen L1 des Prüflings und L des Meßobjektes eingebaut ist. Figs. 4 and 5 show two embodiments of the practical Implementation of such matching networks for coaxial lines. In the arrangement according to 4, in which Zo is greater than Z1, is an electrical connection between the inner conductors Series resistor Ni provided in the train of the two coaxial lines L1 of the DUT and L of the test object is installed.

In der Anordnung nach Fig. 5, bei der Z0 kleiner als Zl ist, ist ein die Innen-und Außenleiter verbindender Parallelwiderstand Ns vorgesehen, der in den Zug der beiden Koaxialleitungen L, des Prüflings und L, des Meßobjektes eingebaut ist. In the arrangement according to FIG. 5, in which Z0 is smaller than Zl, is a parallel resistor Ns connecting the inner and outer conductors is provided, the built into the train of the two coaxial lines L, of the test object and L, of the test object is.

An Hand der Fig. 6 soll nun gezeigt werden, wie der gesuchte Reflexionsfaktor Q1 aus dem gemessenen Reflexionsfaktor Q0 hervorgeht. Das gemäß der Erfindung vorgesehene Netzwerk N stellt einen Vierpol dar, bei dem die Amplituden der ein-und austretenden Wellen die Beziehungen R0 = aE0 + bE1 und R1 = bEo + CE1 erfüllen. In der obigen Gleichung ist die einfallende Welle mit E und die reflektierte mit R bezeichnet. Wenn der Reflexionsfaktor mit auf der rechten Seite des Netzwerkes angeordnetem Abschlußwiderstand el ist, dann gilt E1 = #1R1. Using FIG. 6, it should now be shown how the reflection factor sought Q1 results from the measured reflection factor Q0. The one provided according to the invention Network N represents a quadrupole, in which the amplitudes of the incoming and outgoing Waves fulfill the relationships R0 = aE0 + bE1 and R1 = bEo + CE1. In the above Equation, the incident wave is denoted by E and the reflected wave by R. If the reflection factor with arranged on the right side of the network Terminating resistor el, then E1 = # 1R1.

Wird diese Bezeichnung in die beiden oben angegebenen Gleichungen für R0 und R1 eingefügt, so folgt b2 # E1 R0/E0 = #0 = a + 1 - #1c E,-Q, c Po : a + b2 # #1(1 + #1 # c). This term is used in the two equations given above inserted for R0 and R1, then b2 # E1 R0 / E0 = # 0 = a + 1 - # 1c E, -Q, c Po: a + b2 # # 1 (1 + # 1 # c).

In erster Näherung, d. h. wenn a näherungsweise Null ist (a # 0), folgt für den Reflexionsfaktor @0 = b2#1 # Die Abweichungen hiervon, wenn Q1 groß ist, ist gegeben durch A D, = a/b2 + c#21# Wie man durch einen ausführlichen Rechnungsgang zeigen kann, läßt sich die Vierpolkonstante b, die die Bedeutung eines Übertragungsmaßes besitzt, darstellen durch o wenn Zo größer als Zl ist, und = wenn Zo kleiner als Z1 ist. In a first approximation, i. H. if a is approximately zero (a # 0), it follows for the reflection factor @ 0 = b2 # 1 # the deviations from this if Q1 is large is is given by A D, = a / b2 + c # 21 # How to go through a detailed calculation can show, the quadrupole constant b, which is the meaning of a transfer rate has, represented by o if Zo is greater than Zl, and = if Zo is less than Z1 is.

Durch das gemäß der Erfindung zwischen dem Meßsojekt und dem Meßgerät anzuordnende Netzwerk mißt das Meßgerät einen Reflexionsfaktor Q0, der proportional dem gesuchten Reflexionsfaktor Ql ist. Der Proportionalitätsfaktor bo ist kleiner als l und gleich dem Verhältnis der Wellenwiderstände. By according to the invention between the Meßsojekt and the measuring device to be arranged network, the measuring device measures a reflection factor Q0, which is proportional is the desired reflection factor Ql. The proportionality factor bo is smaller as 1 and equal to the ratio of the wave resistances.

Ist Q1 groß, so entstehen Abweichungen von der Proportionalität ; dies führt zu Fehlern # Q1, die, wie oben angegeben, mit dem Quadrat von pi abnehmen. If Q1 is large, there are deviations from the proportionality; this leads to errors # Q1 which, as stated above, decrease with the square of pi.

PATENTANSPROCHE : 1. Anordnung zur Messung von Reflexionsfaktoren eines Vierpols über einen vorzugsweise großen Frequenzbereich, dessen Wellenwiderstand eine von dem Wellenwiderstand des Meßgerätes abweichende Größe aufweist, gekennzeichnet durch zwischen dem zu messenden Vierpol und dem Meßgerät erfolgende Einschaltung solch eines Netzwerkes, das zwischen Meßgerät und Netzwerk Anpassung vornimmt und zwischen Netzwerk und zu messendem Vierpol Fehlanpassung besitzt. PATENT CLAIM: 1. Arrangement for measuring reflection factors a quadrupole over a preferably large frequency range, its characteristic impedance has a size that differs from the characteristic impedance of the measuring device by switching on between the quadrupole to be measured and the measuring device such a network that adjusts between the measuring device and the network and has a mismatch between the network and the quadrupole to be measured.

Claims

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the between the quadrupole to be measured and the network to be switched on from at least consists of a series resistor.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the between the quadrupole to be measured and the network to be switched on from at least there is a parallel resistance.

4. Arrangement according to claim l and 2, characterized in that a the inner conductor of a coaxial line electrically connecting series resistor is provided which is built into the train of a coaxial line.

5. Arrangement according to claim l and 3, characterized in that a parallel resistor connecting the inner and outer conductors of a coaxial line in the train of a coaxial line is installed.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that one of the known measuring lines is used as a measuring device.

7. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that as Measuring device one of the known reflectometer is used.