DE1286635B - Transistoroszillator zur Speisung eines Koaxialkomparators zur Zwei- und Vierpolmessung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der hochfrequenten Signalspannung, die bei Messungen mit Koaxialkomparatoren im VHF- und UHF-Gebiet benötigt wird.
• Es sind Komparatoren mit drehbaren induktiven Schleifen bekannt, bei denen dem Vierpol eine bekannte Eingangsgröße (Strom, Spannung) zugeführt wird und der Ausgangsstrom getrennt nach Wirk-und Blindanteil durch bekannte Wirk- und Blindströme kompensiert wird. Zur Darstellung der bekannten Ströme speist dabei ein separater Generator phasen- und amplitudengleich drei induktive Koppelschleifen, die über Schlitze in benachbarten Koaxialleitern Spannungen induzieren, deren Größe vom Drehwinkel der Schleifen abhängt. Die Ströme in den Koaxialleitern sind abhängig von den Widerständen am Ende der Leitungen. Diese werden durch ein Wirknormal (ZL), ein Blindnormal (± jZL) und den gesuchten übertragungsparameter des Vierpols gebildet. Zur Bestimmung des gesuchten Vierpolparameters werden die Schleife über der Wirkleitung und die Schleife über der Blindleitung so lange bewegt, bis am Vierpolausgang die Spannung Null herrscht. Aus den Winkelstellungen der Schleifen läßt sich dann der gesuchte Parameter ermitteln. Die Schleife über der Vierpolleitung dient zur Einstellung konstanter Faktoren, um die der Meßbereich erweitert werden kann. Um die in den Koaxialleitungen induzierten Spannungen oder ihnen proportionale Ströme direkt an die Vierpolklemmen zu transformieren, werden .1/4- oder A/2-Leitungen oder entsprechene Vielfache davon benutzt.
• Bei der Zweipolmessung nach dem gleichen Prinzip speist der Generator ebenfalls drei induktive Koppelschleifen, die über Schlitze in drei benachbarten Koaxialleitern Spannungen induzieren. Die Koaxialleiter sind in einem Kompensationspunkt zusammengeführt und an einen Nullindikator geschaltet. Die anderen Enden der Koaxialleiter sind einmal mit einem Wirknormal, einem Blindnormal und einem Zweipol bzw. Eingangs- oder Ausgangsklemmen eines Vierpols abgeschlossen. In gleicher Weise erfolgt die Ermittlung der Zweipolparameter, getrennt nach Wirk- und Blindanteil durch Drehen der Schleifen über den Wirk- und den Blindzweig, bis im Kompensationspunkt die Spannung Null herrscht. Die Schleife über dem Meßzweig dient zur Einstellung eines Faktors zur Meßbereichserweiterung.
• Es sind weiterhin Komparatoren zur Bestimmung von Zweipolparametern bekannt, bei denen nur eine rein induktive Schleife über dem Knotenpunkt von drei Koaxialleitern, die mit einem Wirknormal, einem variablen Blindnormal und dem Meßobjekt abgeschlossen sind, gedreht wird. Herrscht am Knotenpunkt die Spannung Null, so läßt sich aus der Schleifenstellung und der Größe des Blindnormals der gesuchte Zweipolparameter bestimmen.
• Zur Erweiterung des Meßbereiches ist es bekannt, statt der verwendeten einfachen Schleifen sogenannte Doppelschleifen zu benutzen. Diese Doppelschleifen bestehen aus einer Serienschaltung zweier einfacher induktiver Schleifen, die sich aber getrennt einstellen lassen. Durch Benutzung solcher Doppelschleifen läßt sich der Meßbereich auf ein Gebiet von 0,01- ZL bis 100 - ZL erweitern. Die Meßbereichserweiterung ist dabei getrennt bei Wirk- und Blindanteil wirksam.
• Es sind zahlreiche Oszillatortypen für das Meter-und Dezimeterwellengebiet bekannt, bei denen als frequenzbestimmende Elemente LC-Kreise, Schmetterlingskreise oder Leitungskreise benutzt werden. Dabei wird die Hochfrequenzenergie induktiv oder kapazitiv aus dem Kreis ausgekoppelt. Bei Verwendung üblicher VHF- oder UHF-Transistoren beträgt die verfügbare Spannung etwa 100 ... 500 mV an 60 Ohm. Sollen Transistoroszillatoren zur Speisung von Koaxialkomparatoren verwendet werden, so treten folgende Nachteile auf: 1. Die verfügbare Signalspannung ist, insbesondere im Meterwellengebiet, nicht ausreichend, da die Dämpfung der bei Komparatoren verwendeten induktiven Koppelstellen mit 6 db/Oktave zu tieferen Frequenzen hin ansteigt.
• 2. Da der Komparatoreingang für den Oszillator eine reine Blindlast darstellt, wird der Oszillator stark verstimmt. Bei fester Ankopplung reißen die Schwingungen ab.
• Diese beiden Nachteile schließen die Verwendung von Transistoroszillatoren zur Speisung von Komparatoren nahezu aus.
• Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine äußerst billige Lösung zur Speisung eines Komparators vorzuschlagen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung eines Transistoroszillators unter Verwendung handelsüblicher Kleinleistungstransistoren zur Speisung eines Komparators vorzuschlagen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe so gelöst, daß die kurzgeschlossenen Leitungen der primären Verzweigung des Komparatormeßkopfes über eine kurze Leitung fester oder variabler Länge mit einem variablen oder festen Kondensator zu einem Leitungskreis zusammengeschaltet sind, der das frequenzbestimmende Element eines Transistor-Dreipunkt-Oszillators bildet. Auf diese Weise wird eine induktive oder kapazitive Auskopplung vermieden, und der volle Blindstrom des Oszillatorkreises durchfließt die Koppelschleifen des Komparators.
• Zur Erzielung eines großen Frequenzbereiches ist der variable Kondensator so ausgebildet, daß bei Vergrößerung der Kapazität gleichzeitig eine Verlängerung der Leitungslänge zwischen Kondensator und Komparatorverzweigung und somit eine Vergrößerung der Induktivität erzielt wird.
• In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die frequenzbestimmende Leitung und der Kondensator als ein Außenleiter mit einem Kolben ausgeführt ist, wobei der Kolben koaxial den Innenleiter umschließt, der teilweise als Wendelleitung ausgeführt ist, die durch einen innerhalb des Kolbens liegenden rohrförmigen Schleifer in Längsrichtung teilweise kurzgeschlossen ist und der Außenmantel des Kolbens mit dem Innenmantel eines Außenleiters eine variable Kapazität darstellt.
• Mit dem geschilderten Schaltungsaufbau ist es nunmehr möglich, unter Verwendung billiger Kleinleistungstransistoren das bei Messungen mit Komparatoren benötigte VHF- oder UHF-Signal mit ausreichender Amplitude und hoher Frequenzkonstanz zu erzeugen. Da der Oszillator mit dem Komparatormeßkopf eine Einheit bildet, entfallen die sonst üblichen Maßnahmen zur Verhinderung von Störstrahlung. Die Herstellungskosten des beschriebenen Oszillators betragen maximal 25% der bisher üblichen Kosten. Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel soll die Erfindung an Hand von zwei Figuren näher erläutert werden.
• F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Verbindung mit dem Meßkopf eines Doppelschleifenkomparators. Zur Vereinfachung sind nur die Innenleiter der Koaxialleitungen gezeichnet. Die dreiarmige Leitungsverzweigung 1 im Meßkopf des Komparators wird über ein koaxiales Zwischenstück 2 mit dem Zylinderkondensator 3 zu einem Leitungskreis zusammengeschaltet. Dieser bildet mit dem Transistor und den beiden Trimmerkondensatoren 4; 5 einen Dreipunktoszillator. Der gewünschte Frequenzbereich wird durch entsprechende Wahl der elektrischen Länge des Zwischenstückes 2 und der Kapazität des Zylinderkondensators 3 eingestellt.
• F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Prinzips des verwendeten Zylinderkondensators.
• Der Außenleiter 6 und der Abstimmkolben 7 bilden die Beläge eines Zylinderkondensators, dessen Kapazität von der Länge a abhängt. Der Innenleiter 8 ist teilweise als Wendelleitung ausgebildet. Diese Wendelleitung wird durch den rohrförmigen Schleifer 9, der mit dem Abstimmkolben 7 verbunden ist, teilweise kurzgeschlossen.
• Bei Vergrößerung der Länge a wird gleichzeitig die wirksame Länge der Wendelleitung vergrößert. Dies entspricht jedoch einer Vergrößerung der wirksamen Induktivität.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Transistoroszillator zur Speisung eines Koaxialkomparators zur Zwei- und Vierpolmessung, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Verzweigung des Komparatormeßkopfes über eine Leitung variabler oder fester Länge mit einem festen oder variablen Kondensator zu einem Leitungskreis und dieser mit einem HF-Transistor und zwei Kapazitäten zu einem Dreipunktoszillator zusammengeschaltet ist.
2. 2. Transistoroszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzbestimmende Leitung und der Kondensator als ein Außenleiter (6) mit einem Kolben (7) ausgeführt ist, wobei der Kolben koaxial den Innenleiter umschließt, der teilweise als Wendelleitung ausgeführt ist, die durch einen innerhalb des Kolbens (7) liegenden rohrförmigen Schleifer (9) in Längsrichtung teilweise kurzgeschlossen ist und der Außenmantel des Kolbens mit dem Innenmantel eines Außenleiters eine variable Kapazität darstellt, derart, daß durch Verschieben des Kolbens Leitungslänge und Kapazität gleichzeitig vergrößert oder verkleinert wird.