Mikrowellenmesstechnik

ISBN-13: 9783322831606 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 397 str.

Horst Groll

Opis

In vielen Zweigen von Physik und Technik spielt die Mel3technik zur Entwicklung neuer Bauteile, Anlagen und Verfahren eine wichtige Rolle. So hat sich auch in der Mikrowellentechnik, die im Lauf der Jahre ein Sondergebiet der Hochfrequenz technik wurde, eine spezielle Mel3technik herausgebildet, die sich von den bei niedri geren Frequenzen angewendeten Verfahren unterscheidet und sich an die Eigenschaf ten der Mikrowellenbauteile anpaBt. Wenn auch durch die rasche technische Ent wicklung die Konstruktionen und Bauelemente von Mel3geraten sehr schnell veralten, so bleiben doch die grundlegenden Mel3methoden und die Prinzipien konstruktiver Gestaltung von Mikrowellenbauteilen tiber lange Jahre die gleichen. Deshalb erschien es sinnvoll, an Hand von Beispielen heute gebrauchlicher Me- gerate die Mel3methoden zu erlautern und mit Hilfe zahlreicher Konstruktions skizzen auf die Eigenarten von Mikrowellenbauteilen hinzuweisen, auch wenn diese schon nach kurzer Zeit im Detail verandert sein werden. Die Entwicklung der letzten Jahre lieB in der MikroweUenmeBtechnik zwei Rich tungen erkennen: die Erh6hung der Mel3genauigkeit und die Automatisierung der Mel3verfahren. Die erste ftihrte zu steigender mechanischer Prazision mancher Bau teile und zur Beriicksichtigung auch kleiner Fehlerursachen. Die zweite ist gekenn zeichnet durch die Einftihrung breitbandiger Wobbelverfahren mit oszillografischer Sichtanzeige des Mel3wertes. Vorwiegend in den Abschnitten 6 und 7 wurde auf diese Verfahren eingegangen. Meinem hochverehrten Lehrer, Herrn Professor Meinke, an dessen Institut ich seit vie len Jahren arbeite, verdanke ich viele Anregungen. Meiner Frau, die die Rein schrift des Manuskripts vornahm, und dem Verlag, der mit Sorgfalt die Herstellung des Buches besorgte, sei an dieser Stelle besonders gedankt.

Spis treści

1. Allgemeines.- 1.1 Mikrowellen.- 1.2 Leitungsbauformen.- 1.3 Hohlleiter.- 1.4 Leitung und Abschlußwiderstand.- 1.5 Leitungsdiagramm und Widerstandstransformation.- 1.6 Leitungsschaltungen zur Anpassungstransformation.- 1.7 Sonstige Leitungsbauelemente.- 2. Meßsender.- 2.1 Triodensender.- 2.2 Reflexklystron-Sender.- 2.3 Carcinotron-Sender.- 2.4 Die Anwendung von Oberwellen.- 2.5 Modulation, Amplituden- und Frequenzregelung.- 2.51 Amplitudenmodulation und -regelung.- 2.52 Frequenzmodulation und -regelung.- 2.6 Wobbeisender.- 3. Meßempfänger.- 3.1 Allgemeines.- 3.2 Übersicht über die Empfängerarten.- 3.3 Diodengleichrichter.- 3.31 Punktkontaktdioden.- 3.32 Tunnel- und Backwarddioden, Hot-Carrier-Dioden.- 3.33 Der Aufbau von Diodengleichrichtern.- 3.4 Überlagerungsempfänger.- 3.41 Eigenschaften.- 3.42 Dimensionierungsgesichtspunkte.- 3.43 Sonderausführungen.- 3.44 Der Auf bau von Überlagerungsempfängern.- 3.5 Kohärente und nichtkohärente Gleichrichter.- 3.51 Prinzip des kohärenten Gleichrichters.- 3.52 Vergleich der verschiedenen Gleichrichterarten.- 4. Absorber und Dämpfungsglieder.- 4.1 Absorber.- 4.11 Koaxiale Absorber.- 4.12 Hohlleiterabsorber.- 4.2 Dämpfungsglieder.- 4.21 Absorbierende Dämpfungsglieder.- 4.22 Reflektierende Dämpfungsglieder.- 4.3 Dämpfungsglieder mit Ferriten.- 4.31 Reziproke Ferritbauelemente.- 4.32 Nichtreziproke Ferritbauelemente.- 5. Leistungsmessimg.- 5.1 Übersicht.- 5.2 Der Einfluß der Fehlanpassung.- 5.3 Bolometer — Barretter und Thermistoren.- 5.31 Barretter.- 5.32 Thermistoren.- 5.33 Meßbrücken und Anzeigegeräte, Eichung.- a) Gleichstrombrücken.- b) Wechselstrombrücken.- 5.4 Kalorimetrische Leistungsmessung.- 5.41 Meßverfahren.- 5.42 Wasserwiderstände.- 5.43 Feste Absorber.- 5.5 Sonstige Leistungsmeßmethoden.- 5.6 Eichverfahren.- 6. Impedanzmessung.- 6.1 Übersicht.- 6.2 Impedanzmeßverfahren mittels Meßleitungen.- 6.21 Das Meßprinzip.- 6.22 Der Aufbau von Meßleitungen.- a) Gerade Meßleitungen.- b) Automatische Sichtanzeige — Umlaufmeßleitungen.- 6.23 Fehlerquellen und Absoluteichung.- a) Leitungsfehler.- b) Störspannungen.- c) Abtasterrückwirkung.- d) Äußere Einflüsse.- e) Meßgenauigkeit und Absoluteichung.- 6.24 Einige zweckmäßige Meßverfahren.- a) Messung der Lage des Minimums.- b) Messung sehr kleiner m-Werte (Knotenbreite).- c) Impedanzmessung bei sehr kleinem Pegel.- d) Messung des Innenwiderstandes eines Generators.- e) Wobbeiverfahren mit Meßleitung.- 6.25 Meßleitungsähnliche Impedanzmeßverfahren.- a) Schlitzlose Meßleitung — Resonanzkreisverfahren.- b) Meßverfahren mit veränderlicher Leitungslänge.- c) Meßverfahren mit Frequenzvariation.- 6.3 Impedanzmessung nach Festsondenverfahren.- 6.31 Drei- und Vier sondenverfahren.- 6.32 Meßverfahren mit drehbarer Hohlleitersonde.- 6.4 Impedanzmessung mittels Verzweigungsschaltungen.- 6.41 Kombinierte Strom-Spannungsmessung.- 6.42 Vergleich von Impedanzen mittels Brückenschaltungen.- 6.43 Einstellbare Meßverzweigungen.- 6.5 Anpassungsmessung mit Richtkopplern.- 6.51 Aufbau und Eigenschaften von Richtkopplern.- 6.52 Richtkoppler als Reflektometer.- 6.53 Impedanzmessung mit Richtkopplern.- 6.6 Impedanzschreiber.- 7. Messungen an Vierpolen.- 7.1 Allgemeines über Vierpole.- 7.2 Direkte Messung des Übertragungs- und Reflexionsfaktors.- 7.3 Ermittlung der Streuparameter aus Impedanzmessungen.- 7.4 Die Knotenverschiebungsmethode für verlustfreie Vierpole.- 7.41 Die Knotenverschiebungskurve.- 7.42 Vierpol-Ersatzbilder.- 7.43 Die Überlagerung mehrerer Einflüsse.- 7.44 Knotenverschiebung bei Sechs- und Achtpolen.- 7.45 Meßgenauigkeit und technische Einzelheiten.- 7.5 Die Meßmethode mit verschiebbarer Wirklast.- 7.6 Ersatzbilder für verlustbehaftete Vierpole.- 7.61 Vierpole mittlerer Dämpfung.- 7.62 Vierpole mit sehr kleiner und sehr großer Dämpfung.- 7.7 Sonstige Vierpolmeßmethoden.- 7.8 Messung mit Impulsreflektometer.- 7.81 Der Abtastoszillograf (Sampling-Oszillograf).- 7.82 Reflexionsmessungen in der Zeitebene.- 8. Messung von Spannung, Strom und Phase.- 8.1 Spannungsmessung.- 8.2 Die Eichung von Spannungsmessern.- 8.3 Strommessung.- 8.4 Phasenmessung.- 8.41 Phasenmeßverfahren.- a) Der Vergleich mit geeichten Phasenschiebern.- b) Die Meßleitung als Phasenschieber.- c) Direktanzeigende Phasenmeßgeräte.- 8.42 Phasenschieber.- 9. Messung der Güte von Resonatoren.- 9.1 Das Impedanzverhalten von Resonatoren.- 9.2 Die Gütemessung aus dem Reflexions- und Übertragungsverhalten von Resonatoren.- 9.21 Die Ermittlung der Güte aus der Änderung der Eingangsimpedanz.- 9.22 Die Ermittlung der Güte aus dem Übertragungsverhalten.- a) Resonatoren als Durchgangselemente.- b) Seitlich angekoppelte Resonatoren.- 9.23 Gütemessung mit Hilfe von Wobbeiverfahren.- 9.3 Gütemessung mittels modulierter Schwingungen.- 9.31 Gütemessung über die Phasenverschiebung der Modulation.- 9.32 Gütemessung über die Oberwellenbildung der Modulation.- 9.33 Gütemessung mittels Impulstastung.- 10. Dämpfimgsmessimg.- 10.1 Allgemeines.- 10.2 Meßverfahren zur Dämpfungsmessung.- 10.21 Messung des Leistungsverhältnisses.- 10.22 Dämpfungsmessung mittels Substitution.- a) Hochfrequente Substitution.- b) Niederfrequente Substitution.- c) Zwischenfrequente Substitution.- 10.23 Ermittlung der Dämpfung aus der Reflexionsfaktormessung.- 10.3 Die Eichung von Dämpfungsnormalien.- 10.4 Die Messung von Abschirmungen.- 11. Messung von Materialkonstanten.- 11.1 Materialmessung in Leitungen.- 11.11 Messung an Kabeln.- 11.12 Proben hoher Dämpfung.- 11.13 Stoffprobe in der Meßleitung.- 11.14 Kurzschlußmeßverfahren.- a) Stoffprobe beliebiger Länge.- b) Die Länge der Stoffprobe ist ?/2.- c) Messung dünner Scheiben.- 11.15 Fehler durch Passungsluft.- 11.2 Materialmessung in Resonatoren.- 11.3 Materialmessung bei Freiraumausbreitung.- 11.4 Messung der Leitfähigkeit.- 12. Messung von Wellenlänge und Frequenz.- 12.1 Die direkte Messung der Wellenlänge.- 12.2 Die Wellenlängenmessung mit Resonatoren.- 12.21 Wellenmesserkonstruktionen.- 12.22 Die Anschaltung von Wellenmessern.- 12.3 Frequenzmessung durch Überlagerung.- 12.4 Normalfrequenzgeneratoren.- 12.41 Eichgeneratoren mit Festfrequenzen — Eichung von Wellenmessern.- 12.42 Variable Normalfrequenzgeneratoren.- 12.43 Primäre Frequenznormale.- 12.5 Spektral-Analysatoren.- 12.51 Der Aufbau von Spektralanalysatoren.- 12.52 Die Anwendung von Spektralanalysatoren.- 13. Messung des Rauschfaktors.- 13.1 Rauschgeneratoren.- 13.11 Rauschdioden.- 13.12 Rauschquellen mit Gasentladungsröhren.- 13.13 Sonstige Rauschgeneratoren.- 13.2 Meßverfahren zur Bestimmung des Rauschfaktors.- 13.21 Messung mit Sinusgenerator.- 13.22 Messung mit Rauschgeneratoren.- a) Mit Rauschdiode.- b) Mit Gasentladungsröhre.- 13.23 Rauschfaktormeßgeräte mit direkter Anzeige.- 13.24 Sonstige Rauschmeßverfahren.- a) Generatorrauschen.- b) Messung von sehr kleinen Rauschleistungen.- Sachwortverzeichnis.