DE701423C

DE701423C - polen

Info

Publication number: DE701423C
Application number: DE1937S0127498
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Hoelzler
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1937-06-05
Filing date: 1937-06-06
Publication date: 1941-01-16

Description

Verfahren zur Messung der Gruppenlaufzeit von Vierpolen Es ist bereits ein Verfahren zur Messung der Gruppenlaufzeit von Vierpolen in Übertragungssystemen bekannt, bei dem zwei eng benachbarte Frequenzen zur Messung verwendet werden. Die leiden Frequenzen werden bei dem bekannten Verfahren durch Modulation einer Meßfrequenz mit einer im Verhältnis zu ihr niedrigen Frequenz (z5 Hz) gewonnen. Die Meßfrequenzen werden über das Meßobjekt geleitet. Am Empfangsort gewinnt man die Modulationsfrequenz über einen Detektor und vergleicht sie mit einer von der Grundfrequenz abgeleiteten Frequenz. Ein Phasenschieber im Kreise der Grundfrequenz wird so lange verstellt, bis ein Meßinstrument anzeigt, daß sich die beiden Spannungen in ihrer Wirkung aufheben: Die Stellung des Phasenschiebers wird abgelesen und der ermittelte Wert als Laufzeit ausgewertet.
Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Gruppenlaufzeit nicht unmittelbar von einem Meßinstrument abgelesen werden kann vielmehr erst nach Betätigung eines Phasenschiebers zu ermitteln ist. Bei dem Verfahren zur Messung der Gruppenlaufzeit nach der Erfindung ist es jedoch demgegenüber möglich, die Laufzeitänderungen unmittelbar von einem Meßinstrument abzulesen.
Die Erfindung betrifft solch ein Verfahren zur Messung der Gruppenlaufzeit von Vierpolen, insbesondere bei Übertragungs- systemen, bei dem zwei eng benachbarte Frequenzen, die durch Modulation einer veränderbaren Frequenz mit einer ihr gegenüber niedrigen, nicht veränderbaren Frequenz entstanden sind, über das Meßobjekt geleitet werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Frequenzen auf eine am Ausgang des zu untersuchenden Vierpoles konstante Amplitude geregelt und mit einer Spannung solcher Frequenzen moduliert werden, daß zwei der entstehenden Seitenfrequenzen zusammenfallen und daß die Amplitude der hieraus resultierenden Spannung als Maß für die Größe der Laufzeit verwendet wird. Die beiden benachbarten Frequenzen werden besonders vorteilhaft in an sich bekannter Weise durch Modulation einer veränderbaren Meßfrequenz mit einer im Verhältnis zu ihr niedrigen Trägerfrequenz gewonnen und die letztere auch bei der empfangsseitigen 'Iodulation, jedoch um qo° in der Phase verschoben, als Trägerfrequenz benutzt. Die Regelung auf konstante Amplitude kann durch einen Regelverstärker selbsttätig oder von Hand erfolgen. Die Zeitkonstante der Regelung wird dabei größer gewählt als die Zeit zwischen zwei 'Maxima der Schwebung.
Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Möglichkeit einer verhältnismäßig einfachen und genauen direkten Messung der Laufzeit von Vierpolen. Schwankungen der lleßfrequenz sind ohne Einfluß auf das Meßresultat.
Die Erfindung wird an Hand der Fig. i und 2 noch näher erläutert. Die Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine schematische und einpolige Darstellung aus Gründen einer besseren Übersicht gewählt wurde. Die veränderbare lleßfrequenz [l, die beispielsweise durch einen Meßsummer erzeugt wird, wird in einem llodulator 1h durch eine im Verhältnis zu ihr niedrige Trägerfrequenz fo moduliert. Vorzugsweise wählt man als Modulator einen Doppelgegentakt- oder Ringmodulator, also eine Anordnung, bei der die Amplituden der llodulationsfrequenzundderTrägerfreduen7 im Ausgang genügend klein werden. Die bei der Modulation entstehenden Seitenfrequenzen (fl-;-fo) und (f,-f,) werden nach Durchlaufen des Meßobjektes Y mittels einer veränderbaren Eichleitung b und des Röhrenvoltmeters RT- auf konstante Amplitude geregelt. Das Röhrenvoltmeter kann auch gleichzeitig als automatischer Amplitudenregler dienen. Im 1lodulator 1T_ wird dann die Frequenz f, wieder zugesetzt, aber mit einer Phase, die durch einen Phasenschieber Ph um goo versetzt ist. jede der Frequenzen (f1 + f,) und (fl-fo) liefert am Ausgang von 1I_ eine Spannung der Frequenz f', deren Summe bzw. Differenz proportional der Laufzeit ist.
Es sei angenommen, daß die beiden Spannungen der Frequenzen[, und f, sich sinusförmig ändern. Es ist also 111 = sin col t, zto = sin co, t. Im Ausgang des 'Io<lulators lIl erhält man dann eine Spannung 't_ = 't_' + u',' von der Größe u_ = k' # ttl # lco = kZ # [cos (col -o),) t-cos + 00) t] Die Spannungen lt.' und u_" besitzen nach Durchlaufen des 'Ießobjektes verschiedene Phasenwerte. Es sei a die Phase der Frequenz f', a+da die Phase von (fl+fo) und a-da diePliase von (fl-fo). Am Eingang des Modulators 11., erhält man dann eine Spannung 1t3 = 2(3 -;- 1t3 ', wobei 'r3 - k3 @ cos [(col - c.y) t - (a -da)@ und lt 3'--k3@cos [(cul+(o,,)t-(a+da)]} Im Modulator ?'I. wird als Träger,U4 die um 9o° verschobene Spannung u, zugeführt. Es ist also 11,1 = COS (Up t.
Durch Modulation von u3 mit u4 ergeben sich zwei Seitenbänder, von denen dasjenige der Frequenz f1 folgende Amplitude hat it;;'=k5#cos [colt-a+da].
Durch Modulation von u.," mit u4 ergibt sich ebenfalls ein Band der Frequenz f, mit der Amplitude it5..--ks#cos [c)lt-a-da].
Als Summe dieser beiden Komponenten erhält man u = u5' + 115" = U, sin [c)1 t - a] # sin d a. Der Effektivwert der Spannung u mit der Frequenz f, beträgt mithin Die gewünschte Frequenz f1 wird von den übrigen Seitenbändern vorzugsweise mittels eines Überlagerungsempfängers ÜE getrennt und mittels eines Spannungsmessers, z. B. mittels des Pegelzeigers P7_, gemessen oder auch durch ein schreibendes Anzeigegerät aufgezeichnet. Die Überlagerungsfrequenz des Überlagerungsempfängers wird dabei vorzugsweise von einer oder beiden Frequenzen f, und f, abgeleitet. Dargestellt ist die Benutzung der Frequenz f,-f" als Überlagerungsfrequenz (Modulator 11T3).
Das Aussehen der Meßskala, das sich aus der oben abgeleiteten Beziehung für U ergibt, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Meßskala ist bis zu 75 °/o des Endausschlages praktisch linear. Die Phasenänderung d rz bezieht sich auf die tiefe Frequenz fo. Wählt man bei der Messung eines Hochfrequenzkabels fo z. B. io kHz und trägt man als zweite Ordinate den Absolutwert der Laufzeit auf, so kann man an der Meßskala noch Bruchteile von Mikrosekunden ablesen.
Schwankungen der Meßfrequenzen sind bei dem Verfahren praktisch bedeutungslos. Änderungen von fo heben sich heraus, da sie auf die Modulation und Demodulation in gleicher Weise wirken. Änderungen der hohen Frequenz f1 gehen nicht ein, da in dem Schwankungsbereich von f1 die Laufzeit als konstant angesehen werden kann. Die Meßgenauigkeit ist jedoch davon abhängig, ob die Dämpfung des Meßobjektes für die beiden benachbarten Frequenzen (f, + f,) und (f i - f o) den gleichen oder angenähert den gleichen Wert hat.
Das beschriebene Verfahren ist besonders geeignet für Messungen, bei denen das Meßobjekt in Form einer Schleife vorliegt. jedoch ist es auch geeignet für die Fernmessung der Laufzeit, wo also Sender und Empfänger an getrennten Orten aufgestellt sind. Hierbei müssen jedoch besondere Maßnahmen vorgesehen sein, damit Sender und Empfänger bezüglich der Phase völlig synchron laufen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i. Verfahren zur Messung der Gruppenlaufzeit von Vierpolen, bei dem zwei eng benachbarte Frequenzen, die durch Modulation einer veränderbaren Frequenz mit einer ihr gegenüber niedrigen, nicht veränderbaren Frequenz entstanden sind, über das Meßobjekt geleitet werden, insbesondere bei Übertragungssystemen, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Frequenzen auf eine am Ausgang des zu untersuchenden Vierpoles konstante Amplitude geregelt und mit einer Spannung solcher Frequenz moduliert werden, daß zwei der entstehenden Seitenfrequenzen zusammenfallen und daß die Amplitude der hieraus resultierenden Spannung als Maß für die Größe der Laufzeit verwendet wird.. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden benachbarten Frequenzen durch Modulation einer veränderbaren Meßfrequenz mit einer im Verhältnis zu ihr niedrigen Trägerfrequenz gewonnen werden und daß letztere auch bei der empfangsseitigen Modulation, aber um 9o° in der Phase verschoben, als Trägerfrequenz benutzt wird. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussiebung der zusammenfallenden Seitenbänder durch einen Überlagerungsempfänger erfolgt. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsfrequenz von einer oder beiden Ursprungsfrequenzen abgeleitet ist.