DE648049C

DE648049C - Verfahren zur Messung von nichtlinearen Verzerrungen

Info

Publication number: DE648049C
Application number: DES114733D
Authority: DE
Inventors: Karl Kuepfmueller
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1934-07-15
Filing date: 1934-07-15
Publication date: 1937-07-20

Description

Verfahren zur Messung von nichtlinearen Verzerrungen Es sind Verfahren zur Messung von nichtlinearen, Verzerrungen bekannt, bei denen die Amplituden von Oberschwingungen und Kombinationstönen, die im Ausgang eines Systems entstehen, gemessen werden. Eine bekannte Methode besteht z. B. darin, daß die Eingangsspannung mit der Spannung der Obertöne und Kombinationstöne verglichen wird. Die Messung der Verzerrungen beschränkte sich zumeist auf eine bestimmte mittlere Frequenz des zu untersuchenden Frequenzgebietes.
Um die Verzerrungen für verschiedene Frequenzen zu erfassen, kann man punktweise mit verschiedenen Frequenzen messen, was jedoch sehr zeitraubend und überdies unsicher ist. Zur Durchführung derartiger Untersuchungen ist darüber hinaus ein Verfahren bekanntgeworden, welches gestattet, die Frequenzabhängigkeit der nichtlinearen Verzerrungen fortlaufend aufzuzeichnen. Bei diesem bekannten Verfahren werden zwei Frequenzen dem zu untersuchenden System aufgedrückt, wobei es notwendig ist, daß das den Differenzton bildende Tonpaar das zu untersuchende Frequenzband kontinuierlich durchläuft. Zur Erfassung der Größe der Differenzschwingung werden die beiden primären Meßfrequenzen ausgesiebt und die Differenz-Schwingung innerhalb eines Durchlaufvorganges konstant gehalten, d. h. der Frequenzabstand der beiden Primärtöne ist konstant. Hinter der Siebkette befinden sich bei der bekannten Anordnung ein Verstärker und ein schreibendes Röhrenvoltmeter, welches die Größe der Spannung der Differenzschwingung während der stetig sich ändernden Primärfrequenzen aufzeichnet. Bei Kenntnis der Restdämpfung der Siebkette. können die gewonnenen Amplitudenwerte des Differenztones in Beziehung gesetzt werden zu der Stärke der Primärtöne -und als Maß für die nichtlinearen Verzerrungen des jeweils zugeordneten Frequenzgebietes dienen. Diesem Verfahren hängt noch der Nachteil an, daß nur die durch den quadratischen Anteil der Kennlinie des Systems hervorgerufenen Verzerrungen angezeigt bzw. der Messung zugänglich gemacht werden. Das Verfahren reicht also aus für manche Fälle der Praxis, bei denen Kennlinien vorliegen, die etwa, wie in Abb. r dargestellt, unsymmetrischen Verlauf besitzen. In vielen Fällen liegt aber gerade ein Bedürfnis vor, nichtlineare Verzerrungen zu erfassen, die durch einen zwar krummlinigen Verlauf der Kennlinie, aber doch immerhin zum Nullpunkt symmetrischen Verlauf entstehen, wie dies beispielsweise in Abb. 2 gezeigt ist. Derartige Kennlinien weisen ÜTbertragungssysteine auf, die mit magnetisierbaren Materialien belastet sind, z. B. Pupinkabel, Krarupkabel, Übertrager.; mit Eisen.
Nach der Erfindung wird ein V erfahrelf zur Messung von nichtlinearen Verzerrungen von Übertragungseinrichtungen mit Hilfe von zwei elektrischen Schwingungen a, b, die das zu untersuchende Frequenzband überstreichen, vorgeschlagen, die während des Durchlaufvorganges einen derartigen Frequenzabst and besitzen. daß eine Kombinationsfrequenz höherer Ordnung (z. B. 2a-b) konstant bleibt.
Während nach dein vorstehend genannten bekannten Vorschlage bei Verwendung von INTeßfrequenzen mit konstanter Freqtien.zdifferenz bei Untersuchung eines Cbertragungssvstems krummer, aber svnimetrischer Charakteristik zwar die Kombinationsfrequenzen höherer Ordnung 2 a-b entstehen würden, jedoch nicht zur Anzeige gelangen könnten, da der Empfänger auf die konstante Frequenzdifferenz abgestimmt ist, wird nach dein Verfahren der vorliegenden Erfindung deni Svsteineingang ein Gemisch zweier veränderlicher Meßfrequenzen n und h derart zu-eführt, daß die Kombinationsfrequenzen, z. B. Differenzfrequenzen höherer Ordnung, konstant bleiben und daher der Anzeige zugänglich sind. Uin den 1-Ielifreqtielizen den erforderlichen Gang für das Durchlaufen des Meßfrequenzbereiches zti verleihen, wird bei den Generatoren die Beziehung z. B. zur Erfasstitig der Differenzfrequenzen dritter Ordtlulig 2 a - b =konstant dauernd aufrechterhalten. Dies ist z. B. dadurch zti erreichen, daß die in den Schwingschaltungen benutzten frequenzbestinimendeil Kondensatoren durch ein Getriebe gekuppelt werden, das eine Cbersetzung besitzt. Wählt man z. B. 2a-b = Ioo Hz, so müssen die von den Generatoren gelieferten Frequenzen sich in der folgenden Weise ändern:

.z v 2a-b .r b 2T- b

200 30o 1 oo 2000 390o 10o

300 50o 100 5000 9 cgoo i oo

I 000 I 900 I 0o I o ooo I C) g00 100

II S1.

Die Amplitude der Differenzfrequenz liölierer Ordnung, in diesem Falle dritter Ordnung, nämlich ioo Hz, liefert dann unmittelbar ein Maß für die Verzerrung in dein durchlaufenen Frequenzgebiet. Das Getriebe zwischen den frequenzbestimmenden Kondensatoren kann so ausgebildet werden, daß nacheinander verschiedene Differenzfrequenzen höherer Ordnung konstant gehalten werden. Man ist dadurch in der Lage, beliebige Charakteristiken des auf die nichtlinearen

Verzerrungen zu untersuchenden Vbertra-

gtirigssvsteins zu berücksichtigen. Insbeson-

dere kann dein Getriebe auch die Berlin-

gung a-b aufgedrückt «-erden, wodurch in

;ein und demselben Gerät auch die auf den

@:q#iadratischen Anteil der Kennlinie zurück-

" zuführenden Verzerrungen erfaßt «-erden

können.

Eine besonders einfache Anordnuilg ergibt

sich, wenn gemäß weiterer Erfindung die eine

der beiden Meßfrequenzen durch einen ver-

änderbaren Suminer unmittelbar erzeugt, die

zweite ilIelifreqtteriz durch Umwandlung und

1,Iodtilatiori der von dein gleichen Stimmur

herrührenden Frequenz gebildet wird. Für

den Fall der Differenzfrequenzen dritter Ord-

nung 2a-7)1 I(10 wird vorteilhaft, wie in

Abb. 3 gezeigt, eile vei'iiiderbarer Generator r

z. B. mittels eines Uhrwerks finit bestimmtem

zeitlichem Verlauf gesteuert, so dall sich eine

l,'re(luetiz ra ergibt. lein Teil <ler Ausgangs-

spannung dieses Sommers wird einem Fre-

qtienzvei-dol3pelei- 2 zugeführt und die Aus-

gangsfrequenz einem i\locltilatol- 3. der diese

verdoppelte Frequenz finit der Frequenz .1 mo-

duliert. Di: Frequenz des Generators q ist

gleich der gewünschten ln<likatorfre(ltienz zu

v *ilileii, . z. B. iou fIz. Dtirch Benutzung des

oberen Seitenbandes ini Ausgang des Modu-

lators erhält inan eine Frequenz 2 cr i. 10o,

die, als Frequenz b benutzt. finit der anderen

Mellfreluenz a der gewünschten Anforderung

genügt. Die FretItienzvei-(lol)l>elung lällt sich

durch eine -;clialtiiiig aus Trockengleichrich-

tern herstellen. Auch der \Icidtilator 3 kann

aus Trockengleichrichtern derart aufgebaut

werden (Gegentakt), daldie Frequenz2a

unterdrückt wird. Der frequenzbestinilnende

Kondensator von i kann in bekannter Weise

mit einem Registrierstreifen gekoppelt oder

anderweitig synchronisiert werden, um in ein-

facher Weise die Amplitude der Differenz-

schwingung der Frequenz, bei der die nicht-

lineare Frequenz untersucht wird, zuzuordnen.

An Stelle der Differenzfrequenzen höherer

Ordnung können auch Suninienfi-e(ltlenzen

herer Ordnung berücksichtigt werden.

Claims

PATL\TANSPRÜCIIE: i. Verfahren zur Messung von nichtlinearen Verzerrungen in Cbertragungssystenien, bei dein als Maß für die nichtlinearen Verzerrungen Kombinationsfrequenzen aus zwei lIeßscliwingungen verwendet werden, die das in Betracht kominende Frequenzgebiet kontinuierlich durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfrequenzen während des Durchlaufvorganges derart variiert werden, daß eine Differenzfrequenz höherer Ordnung aus den beiden Meßfrequenzen konstant bleibt und der Anzeige der nichtlinearen Verzerrungen dient.
2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der beiden Meßfrequenzen Generatoren benutzt sind, deren frequenzbestimmende Kondensatoren mechanisch nach einer Gesetzmäßigkeit gekuppelt sind, die für die Differenzfrequenzen höherer Ordnung einen konstanten Betrag gewährleistet.
3. Einrichtung zur Ausübung des Ver= fahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Meßfrequenzen ein Summer veränderlicher Frequenz und ein Summer konstanter Frequenz benutzt werden, von denen der erstgenannte Summer die erste Meßfrequenz- liefert, während die zweite Meßfrequenz durch Frequenzvervielfachung aus der ersten Meßfrequenz und Modulation der vervielfachten Frequenz mit der Frequenz des Summers konstanter Frequenz gebildet wird. q..
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Frequenzverdoppe'lung und/oder Modulation Trockengleichrichter benutzt werden.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß laufende Registriereinrichtungen zur Aufzeichnung der Amplitude der Kombinationsfrequenzen vorgesehen sind, die mit den Einrichtungen zur Änderung der Meßfrequenzen mechanisch gekoppelt oder anderweitig synchronisiert sind.
6. Einrichtung zur Ausübung.,des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Konstanthalten der Kombinationsfrequenz der Meßfrequenzen gegen Mittel zum Konstanthalten anderer Kombinationsfrequenzen vertauschbar eingerichtet sind.