Mikrowellen-Meßtechnik

ISBN-13: 9783642875052 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 310 str.

F. J. Tischer

Opis

Die Mikrowellentechnik ist eines der Fachgebiete, auf welchen in den letzten Jahren Fortschritte von auBerordentlicher technischer und wirt schaftlicher Bedeutung erzielt wurden. Zu dieser Entwicklung hat die Mikrowellen-MeBtechnik wesentlich beigetragen. Diese MeBtechnik hat heute einen Stand erreicht, der es gestattet, die MeBverfahren und MeBgerate, in einer wohl weitgehend endgtiltigen Obersicht zu be schreiben. Die vorliegende Monographie soIl, wie alle anderen Bticher der Samm lung, keine Einftihrung fUr Anfanger sein. Sie will vielmehr dem auf dem Gebiet der Mikrowellen Arbeitenden seine Tatigkeit erleichtern. Sie solI dem Leser eine moglichst vollstandige Darstellung der Mikro wellen-MeBtechnik und ihrer theoretischen Grundlagen bieten, so daB ihm viel Mtihe und N achschlagen in Einzelarbeiten abgenommen wird. In der Darstellung sind Fehlerbetrachtungen, Methoden der Fehlerver meidung und fortgeschrittene MeBmethoden eingeschlossen. Die Ausftihrlichkeit wurde so gewahlt, daB mit den vermittelten Erkenntnissen die Vielzahl der vorkommenden Messungen unter den verschiedenartigen Versuchsbedingungen mit Verstandnis durchgefUhrt werden konnen. Bei der Ableitung der zu bentitzenden Gleichungen und Formeln war es notwendig die theoretischen Grundlagen vielfach voraus zusetzen, so da13 der Benutzer unter Umstanden sich tiber sie an Hand der am Ende der EinfUhrung angefuhrten Literatur informieren mu13. Andererseits erschien es notwendig manches zu bringen, was nicht direkt zur Me13technik selbst gehort, urn die Verstandlichkeit der Darstellung zu erhohen.

Spis treści

1. Einleitung.- 1. 1 Arten der Mikrowellenmessungen.- 1. 2 Meßgrößen und Maßsystem.- 1. 3 Schaltbilder und Terminologie.- 2. Frequenzmessung.- 2. 1 Orientierungs-Frequenzmesser.- 2. 2 Die Genauigkeit der direkten Wellenlängenmessung.- 2. 3 Präzisions-Frequenzmesser mit Hohlraumkreisen.- 2. 3. 1 Prinzipieller Einstellfehler.- 2. 3. 2 Gütewert der Hohlraumkreise.- 2. 3. 3 Mechanischer Einstellfehler, Ablesegenauigkeit.- 2. 3. 4 Eichfehler.- 2. 3. 5 Einfluß von Luftfeuchtigkeits-und Temperaturschwankungen.- 2. 3. 6 Fehler infolge Ausdehnung bei Temperaturschwankungen.- 2. 3. 7 Gesamtfehler.- 2. 4 Zylindrische Hohlraum-Frequenzmesser.- 2. 5 Überlagerungs-Frequenzmesser.- 2. 6 Frequenzdeviations-Meßgeräte.- 2. 7 Frequenzstabilisierung von Mikrowellen-Oszillatoren.- 2. 8 Mikrowellen-Spektroskopie.- 2. 8. 1 Meßeinrichtungen und Meßmethoden.- 2. 8. 2 Frequenzstabilisierung durch molekulare und atomare Energieübergänge.- 2. 9 Spektralanalyse.- 3. Leistungsmessung.- 3. 1 Kalorimetrische Leistungsmessung.- 3. 2 Thermische Meßmethoden für kleine Leistungen.- 3. 2. 1 Bolometer.- 3. 2. 2 Thermistoren.- 3. 2. 3 Temperaturkompensierte Thermistor-Brückenschaltung.- 3. 2. 4 Meßköpfe für Thermistoren.- 3. 3 Durchgangs-Leistungsmesser.- 3. 4 Leistungsmessung bei Impulsbetrieb.- 3. 5 Anzeige und Vergleich extrem kleiner Leistungen.- 3. 5. 1 Detektor-Gleichrichtung.- 3. 5. 2 Detektorschaltungen hoher Empfindlichkeit.- 3. 5. 3 Kohärentdetektor.- 4. Anpassungs-und Impedanzmessung.- 4. 1 Grundlagen und Meßgrößen.- 4. 2 Impedanzbestimmung mittels Strom-Spannungsmessung.- 4. 3 Meßmethode mit Hilfe der Meßleitung.- 4. 3. 1 Aufbau der Meßleitung.- 4. 3. 2 Ersatzschaltbild und Fehleranalyse.- 4. 3. 3 Fehler infolge der Leitungsdiskontinuitäten.- 4. 3. 4 Der Sondenspannungsteiler als Fehlerquelle.- 4. 3. 5 Messung des maximalen Fehlers einer Meßleitung.- 4. 3. 6 Die induktive Sonde.- 4. 3. 7 Genaue Messung kleiner Fehlanpassungen.- 4. 3. 8 Messung großer 5WF-Werte.- 4. 3. 9 Meßleitung mit reduzierter Leitungswellenlänge.- 4. 3. 10 Meßleitung mit umlaufender Sonde.- 4. 4 Anpassungsmessung mittels fester Sonden.- 4. 5 Drehbare Hohlleitersonde.- 4. 6 Richtkoppler.- 4. 6. 1 Theorie der Richtkoppler.- 4. 6. 2 Gemischte Teilkopplung.- 4. 6. 3 Richtkoppler-Meßmethoden und ihre Genauigkeit.- 4. 7 Anpassungskomparatoren.- 4. 7. 1 Einstellbare Anpassungskomparatoren.- 5. Abschlußelemente.- 5. 1 Angepaßte Leitungsabschlüsse.- 5. 1. 1 Leitungsabschlüsse für Koaxialleitungen.- 5. 1. 2 Koaxiale Leitungsabschlüsse mit idealer Anpassung.- 5. 1. 3 Einstellbare koaxiale Anpassungsnormale.- 5. 1. 4 Angepaßte Hohlleiterabschlüsse.- 5. 2 Abschlußelemente mit verschiebbarem Kurzschluß.- 6. Durchgangselemente.- 6. 1 Charakteristische Meßgrößen und ihre Beziehungen.- 6. 2 Meßmethoden:.- 6. 2. 1 Meßmethode der Minimumverschiebung.- 6. 3 Durchgangselemente mit Verlusten.- 6. 4 Messung der Daten von Filtern.- 6. 5 Einstellbare Anpassungs-und Impedanztransformatoren.- 6. 5. 1 Stichleitungstransformatoren.- 6. 5. 2 Doppeldiskontinuitäts-Transformator.- 6. 5. 3 Kapazitive Anpassungstransformatoren.- 6. 6 Phasendrehglieder.- 6. 7 Dämpfungsglieder.- 6. 7. 1 Hohlleiter im Sperrbereich.- 6. 7. 2 Verlustbehaftete koaxiale Dämpfungsglieder.- 6. 7. 3 Dämpfungsglieder für Hohlleiter.- 6. 7. 4 Messung der Dämpfung.- 6. 8 Durchgangselemente mit Ferriten.- 7. Messung des Gütewertes von Hohlraumkreisen.- 7. 1 Definition der Gütewerte und physikalische Zusammenhänge.- 7. 2 Hohlraumkreis als Abschlußelement.- 7. 2. 1 Bestimmung des Gütewertes mittels Anpassungsmessung.- 7. 2. 2 Vereinfachtes Meßverfahren mit Anpassungstransformator.- 7. 2. 3 Brückenmeßmethode.- 7. 3 Hohlraumkreis in der Schaltung als Durchgangselement.- 7. 3. 1 Gütewertmessung.- 7. 4 Hohlraumkreis als Leitungsdiskontinuität.- 7. 4. 1 Gütewertbestimmung.- 7. 5 Zur Genauigkeit der Gütewertmessung.- 8. Materialmessung.- 8. 1 Materialkonstanten und ihre Bestimmung.- 8. 2 Wellenausbreitung und elektrische Materialkonstanten in Leitungen.- 8. 3 Reflexion an Dielektrikum-Grenzflächen in Leitungen.- 8. 4 Messung an Dielektrika.- 8. 4. 1 Direkte Messung der Feldausbreitungskonstanten.- 8. 4. 2 Reflexionsmessung an Grenzflächen.- 8. 4. 3 Materialmessung in kurzgeschlossener Leitung.- 8. 4. 4 Messung hoher Genauigkeit an ?L?/2-Probekörper.- 8. 4. 5 Vereinfachte Meßmethode im Spannungsmaximum.- 8. 5 Anpassungstransformator für Materialmessungen.- 8. 6 Materialmessung in Hohlraumkreisen.- 8. 7 Messung der Eigenschaften ferromagnetischer Materialien.- 8. 7. 1 Messung der Tensor-Permeabilität von Ferriten.- 8. 8 Leitfähigkeitsmessung.- 8. 9 Materialkonstanten einiger Dielektrika und Leiter.- 9. Antennenmessung.- 9. 1 Antennen, ihre Eigenschaften und charakteristischen Daten.- 9. 2 Gewinnfaktor und effektive Antennenfläche.- 9. 3 Das Strahlungsdiagramm und seine Auswertung.- 9. 4 Gewinnfaktoren und Absorptionsflächen üblicher Antennen.- 9. 5 Messung der Daten von Antennen.- 9. 5. 1 Experimentelle Bestimmung des Gewinnfaktors und der effektiven Antennenfläche.- 9. 5. 2 Messung des Strahlungsdiagrammes.- 9. 5. 3 Nahfeldmessung.- 9. 5. 4 Modellmessungen.- 9. 5. 5 Echolose Wände und Räume.- 10. Feldstärke-und Feldverteilungsmessung.- 10. 1 Feldstärkemessung mittels Sonden.- 10. 1. 1 Kapazitive Sonde.- 10. 1. 2 Induktive Sonde.- 10. 1. 3 Richtkopplersonde.- 10. 2 Messung der Rückwirkung von Probekörpern.- 10. 3 Bestimmung der Feldverteilung mit Hilfe von Analogienetzen.- 11. Rauschmessung.- 11. 1 Rauschursachen, Meßgrößen und Beziehungen.- 11. 2 Rauschbeiträge verschiedener Mikrowellenbauteile.- 11. 3 Rauschquellen.- 11. 4 Rauschmessung an Verstärkern und Empfängern.- 11. 4. 1 Messung mit Signalgenerator.- 11. 4. 2 Messung mit einstellbarer Rauschquelle.- 11. 4. 3 Meßmethode mittels konstanter Rauschquelle.- 11. 4. 4 Direkt anzeigender Rauschfaktormesser.- Namenverzeichnis.