DE2015915A1

DE2015915A1 - Arrangement with an unbalanced bridge with lossy switching elements for the measurement and direct display of impedances and reflection factors or inductances and capacitances

Info

Publication number: DE2015915A1
Application number: DE19702015915
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinz Dipl.-Phys. χ 8023 Dresden. GOIr 27-16 Siebert
Original assignee: RFT MESSELEKTRONIK DRESDEN VEB
Current assignee: RFT MESSELEKTRONIK DRESDEN VEB
Priority date: 1970-04-03
Filing date: 1970-04-03
Publication date: 1971-10-28

Description

mit verlustbehafteten Schaltelementen für die Messung und direkte Anzeige von Impendanzen und Reflexionsfaktoren oder Induktivitäten und lapasitäten.with lossy switching elements for measurement and direct Display of impedances and reflection factors or inductances and lapasities.

ordnung mit einer unabgeglichenen Brücke Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung und direkten Anzeige von komplexen Reflexionsfaktoren und Impedanzen bei hohen Frequenzen oder Kapazitäten und Induktivitäten mittels einer unabgeglichenen Meßbrücke. Für die Messung bei Frequenzen oberhalb 10 MHz gewinnt die Messung des komplexen Reflexionsfaktors grundlegende Bedeutung, da die Messung des Verhältnisses von Spannung zu Strom durch die Transformation derX Anschlußleitungen nicht mehr möglich ist. Reflexionsfaktoren lassen sich aber ohne Rücksicht auf die Verbindungsleitungen definieren und messen, wenn dabei die Anschlußle itungen be stimmten Bedingungen bezüglich des Wellenwiderstandes und der Dämpfung genügen.order with an unbalanced bridge The invention relates to an arrangement for measuring and directly displaying complex reflection factors and impedances at high frequencies or capacitances and inductances by means of an unbalanced measuring bridge. For the measurement at frequencies above 10 MHz, the measurement of the complex reflection factor is of fundamental importance, since the measurement of the ratio of voltage to current is no longer possible by transforming the X connection lines. However, reflection factors can be defined and measured regardless of the connecting lines if the connecting lines meet certain conditions with regard to the characteristic impedance and attenuation.

Zur Messung des Reflexionsfaktors auf einer Leitung, die hochfrequente Signale führt, müssen aus der Leitung Spannungen ausgekoppelt werden, die proportional zum Reflexionsfaktor sind. Dafür sind Richtkoppler und Brückenanordnungen bekannt0 Ältere Verfahren, wie Maßleitungen, sollen dabei außer Betracht bleiben, da die Messungen unhandlich sind und zur Gewinnung des Meßwertes eine Auswertung erforderlich ist. Komparatoren dienen zum direkten Bestimmen des Strom-Spannungsverhältnisses und sind zur Bestimmung des Reflexionsfaktors nicht ohne weiteres geeignet.For measuring the reflection factor on a line, the high-frequency Signals, voltages must be decoupled from the line that are proportional to the reflection factor. Directional couplers and bridge arrangements are known for this purpose Older methods, such as measuring lines, should not be taken into account, as the Measurements are unwieldy and an evaluation is necessary to obtain the measured value is. Comparators are used to directly determine the Current-voltage ratio and are not readily suitable for determining the reflection factor.

Bine breite Anwendung haben Richtkoppler aus Blindschaltelementen gefunden. Diese Schaltelemente können durch Schleifen gebildet werden oder bei Hohlrohrleituben die Form von geeignet gestalteten Löchern und Schlitzen haben. Vermöge dieser Koppelelemente wird ein Teil der vorlaufenden Welle in die eine Seite einer zweiten Leitung gekoppelt, während ein Teil der reflektierten Welle in die andere Seite der zweiten Leitung gekoppelt wird. Das Verhältnis beider ausgekoppelten Spannungen stellt den Reflexionsfaktor dar.Directional couplers made of dummy switching elements are widely used found. These switching elements can be formed by grinding or in the case of hollow pipe ducts take the form of suitably designed holes and slots. Property of these coupling elements part of the advancing wave is coupled into one side of a second line, while part of the reflected wave in the other side of the second line is coupled. The ratio of the two voltages coupled out represents the reflection factor represent.

Da die Auskopplung durch Blindschaltelemente erwirkt wird, ist die Arbeitsweise durch einen prinzipiellen Frequenzgang gekennzeichnet, der zwar gemildert aber nicht beseitigt werden kann0 Zur Messung von impedanzen und Reaktanzen sind abzugleichende Meßbrücken, Resonanzverfahren und direktzeigende Impedanzmesser, die auf einer Strom-Spannungs messung beruhen, bekannt, Die abzugleichenden Meßbrücken haben den Nachteil, daß sowohl der Blindanteil als auch der Realteil des Mei3objektes abgeglichen werden rmrUo Dadurch kann die Messung sehr langwierig werden und es können bei geringen Güten des Meßobjektes erhebliche Fehler durch nicht exakten Abgleich des Realteiles entstehen, Resonanzverfahren erfordern ebenfalls einen Abgleich, der aber einfacher als bei Meßbrücken auszuführen ist. Notwendig ist aber ein in seiner Frequenz genau reproduzierbar einstellbarer Generator und ein Anzeigeverstärker. Beide Einrichtungen atellen einen erheblichen Aufwand dar und eine direkte Anzeige nist nicht möglich.Since the decoupling is achieved by dummy switching elements, the Mode of operation characterized by a fundamental frequency response, which is indeed mitigated but cannot be eliminated0 to measure impedances and reactances are measuring bridges to be adjusted, resonance methods and direct-pointing impedance meters, which are based on a current-voltage measurement, known, the measuring bridges to be adjusted have the disadvantage that both the blind part and the real part of the measured object be matched rmrUo This can make the measurement very tedious and it In the case of poor quality of the test object, considerable errors can be caused by imprecise Adjustment of the real part occurs, resonance processes also require adjustment, but which is easier to carry out than with measuring bridges. An in its frequency exactly reproducible adjustable generator and a display amplifier. Both institutions represent a considerable effort and a direct display nesting is not possible.

Bekannte direktzeigende Impedanzmesser bestimmen das Verhältnis zwischen dem Betrag der Spannung am Meßobjekt und dem Betrag des Stromes durch das Meßobjekt.Known direct-reading impedance meters determine the relationship between the amount of voltage on the device under test and the amount of current through the device under test.

Neben einem geeigneten Generator sind dazu zwei Gleichrichter notwendig, mit denen die Beträge des Stromes und der Spannung gebildet werden. Bei transistorisierten Meßgeräten sind aber die verfügbaren Spannungen vergleichbar mit den Kniespannungen der verwendeten Gleichrichter. Die Beziehung zwischen dem gleichgerichteten Wert und dem Betrag der Wechselspannung ist daher stark nichtlinear. Darüber hinaus ist der Betrag des Stromes stark schwankend, denn er wird durch' das Meßobjekt bestimmt, so daß schon bei kleinen Schwankungen der an das ließobjekt gelegten Spannung große Fehler entstehen, Das ist der Grund, weswegen derartige Geräte keine breite Anwendung gefunden haben Es ist zur Messung des Reflexionsfaktors eine Brückenanordnung bekannt, die aus einem Symmetrierübertrager (Fig. 1), einem Vergleichswiderstand 2, dessen Wert als Bezugswiderstand für den Reflexionsfaktor gilt, und dem Meßobjekt 3 bestehen. In der unbelasteten Diagonale 4 wird eine Ausgangsspannung gewonnen, deren Verhältnis zur Brückenspeisespannung im Diagonalzweig proportional zum Reflexionsfaktor des angeschlossenen Msßob3ektes 3 ist, wenn über den Transformator 1 die Spannung des Generators 6 so eingespeist ist, daß bei Anschluß eines reflexionsfreien Widerstandes an den Klemmen 6 und 7 in der Briickendiagonale 4 die Spannung Null entsteht Das Verhältnis bzw. der quotient zwischen der Ausgangsspannung der Brücke als Zählerspannung und der Eingangsspannung der Brücke als Nennerspannung kann dem Betrage nach durch Konstanthalten der Eingangsspannung und Anzeige der Ausgangsspannung bestimmt werden.In addition to a suitable generator, two rectifiers are required, with which the amounts of current and voltage are formed. With transistorized Measuring instruments, however, the voltages available are comparable to knee voltages the rectifier used. The relationship between the rectified value and the magnitude of the alternating voltage is therefore strongly non-linear. In addition, is the amount of the current fluctuates strongly, because it is determined by 'the measurement object, so that even with small fluctuations in the tension applied to the object to be left, great Errors arise, this is the reason why such devices are not widely used A bridge arrangement is known for measuring the reflection factor, from a balun (Fig. 1), a comparison resistor 2, whose Value as the reference resistance for the reflection factor applies, and the measurement object 3 exist. In the unloaded diagonal 4, an output voltage is obtained, the ratio of which to the bridge supply voltage in the diagonal branch proportional to the reflection factor des connected measuring object 3 is when the voltage of the Generator 6 is fed in so that when a reflection-free resistor is connected at terminals 6 and 7 in the diagonal 4 of the bridge the voltage is zero Ratio or the quotient between the output voltage of the bridge as the counter voltage and the input voltage of the bridge as the denominator voltage can be increased in magnitude Keeping the input voltage constant and displaying the output voltage can be determined.

Um wesentlich ausgiebigere Informationen über das Meßobjekt, d. h., den komplexen Reflexionsfaktor zu erhalten, ist es notwendig, daß der komplexe Quotient zwischen der Ausgangsspannung und der Eingangsspannung gebildet wird. Schaltungen dafür sind in Form von Summe-Differenz-Schaltungen oder ähnlichen Anordnungen bekannt0 Arbeitet der Quotientenmesser nicht bei der gewünschten Meßfrequenz, so ist es bekannt, vor den Eingängen des Zählerkanals und des Nennerkanals des Quotientenmessers Je einen Mischer zuzuschalten, der die meßfrequenten Spannungen unter Erhalt ihrer Phasenbeziehung und ihres Anplitudenverhältnisses in eine solche Frequenz umsetzt, die der Quotientenmesser verarbeiten kann0 Mit einer derartigen Anordnung wird der Reflexionsfaktor nach Betrag und Phase oder nach Realteil und Blindteil gemessen und es ist bekannt, über ein Smith-Dia8råmm den komplexen Widerstand des angeschlossenen Meßobjektes zu ermitteln.In order to obtain much more extensive information about the DUT, i. H., To get the complex reflection factor, it is necessary that the complex quotient is formed between the output voltage and the input voltage. Circuits for this purpose, sum-difference circuits or similar arrangements are known0 If the quotient meter does not work at the desired measuring frequency, it is known in front of the inputs of the numerator channel and the denominator channel of the quotient meter Je to switch on a mixer, which the measurement frequency voltages with preservation of their Converts the phase relationship and its amplitude ratio into such a frequency, which the quotient meter can process0 With such an arrangement, the Reflection factor measured according to amount and phase or according to real part and dummy part and it is known via a Smith-Dia8råmm the complex resistance of the connected To determine the measurement object.

Für hohe Frequenzen ist es bekannt, den Transformator ~ La ig.: ! als zwei leitungskreise auszubilden, deren Länge etwa ein Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz entspricht. Die Schmalbandigkeit derartiger Anordnungen kann vermieden werden, wenn die Leitungskreise mit einem dämpfenden und/oder verkürzenden Material ganz oder teilweise ausgefüllt sind0 Nachteilig bei diesen Brückenanordnungen ist die Tatsache, daß die Diagonale nur hochohmig gegenüber dem Bezugswiderstand 2 des Reflexionsfaktors belastet werden darf. Bei Frequenzen oberhalb 100 MHz ist es aber schwierig, Spannungsmessungen bzw Quotientenmessungen hochohmig vorzunehmen, da schon der unbeabsichtigte kapazitive Nebenschluß des MeßgliedeR und seiner Zuführungen die zu messende Spannung erheblich belasten. Wird die Brückendiagonale belastet, so entstehen bei der Messung eines Kurzschlusses und eines Leerlaufes unterschiedliche Spannungen in der Diagonale , obwohl die Reflexionsfaktoren von Kurzschluß und Leerlauf beide den Betrag 1 haben und sich nur im Vorzeichen unterscheiden. Dabei verursacht bereits eine Diagonallast vom 10-facilen des Bezugqwiderstandes eine Abweichung von 10 70 zwischen der Messung eines Kurzschlusses und der Messung eines Leerlaufes. Dieser Abweichung geht voll als Me3fehler ein. Für irequenzen oberhalb 100 MHz sind aber nur viel kleinere Widerstände, etwa in der Größenordnung des doppelten bis dreifachen Bezugswiderstandes, möglich, so daß unvertretbar hohe Fehler entstehen. Die Betrachtung des Unterschiedes zwischen der Leerlauf- una der Kurzschlußmessung genügt für die Diskussion des Meßfehlers durch die Belastung der Brückendiagonalen für den gesamten Meßbereich, da bei allen anderen Widerstandswerten der Fehler kleiner, höchstens gleich dem Unterschied zwischen Leerlauf- und Kurzschlußmes,sung ist0 Ansätze, den durch die endliche Belastung der Brücke kendiagonalen hervorgerufenen Fehler zu beseitigen, sind für niedrigere Frequenzen bekannt. Bei einer Brücke wird durch einen bewußt gewählten Innenwiderstand des Generators erreicht, daß bei endlicher Diagonallast kein Unterschied zwischen der Messung von Leerlauf und Kurzschluß mehr vorhanden ist. Durch die Streuinduktivitäten des dort verwendeten Ubertragers ist jedoch diese Methode nicht für Frequenzen oberhalb 100 MHz anwendbar, so daß dieser Weg nicht ohne weiteres gangbar ist.r Es ist weiterhin bekannt, daß verlustfreie Anordnungen, die zum Beispiel Leitungskreise als Symmetrierglieder enthalten, dann Kurzschluß und Leerlauf richtig messen, wenn der Eingangswiderstand der Anordnung von den Anachlüssen des Meßobjektes her gemessen, gleich dem Bezugswiderstand für den Reflexionsfaktor ist. Es wurde nun gefunden, daß dieses Verhalten allgemeiner Natur ist und auch für Brücken mit verlustbehafteten Schaltelementen gilt.For high frequencies it is known to use the transformer ~ La ig .:! to be designed as two circuit lines, the length of which is about a quarter of the wavelength corresponds to the operating frequency. The narrow bandwidth of such arrangements can be avoided if the line circuits with a damping and / or shortening Material are completely or partially filled0 Disadvantage with these bridge arrangements is the fact that the diagonal only has a high resistance to the reference resistance 2 of the reflection factor may be loaded. At frequencies above 100 MHz it is but it is difficult to carry out voltage measurements or quotient measurements with high resistance, there is the unintentional capacitive shunt of the measuring element and its leads the load the voltage to be measured considerably. If the bridge diagonal is loaded, so When measuring a short circuit and an open circuit, different ones arise Tensions in the diagonal, although the reflection factors of short circuit and open circuit both have the amount 1 and only differ in the sign. In doing so, caused a diagonal load of 10-fold of the reference resistance already means a deviation of 10 70 between the measurement of a short circuit and the measurement of an open circuit. This deviation is fully included as a measurement error. For frequencies above 100 MHz are but only much smaller resistances, roughly in the order of double to triple reference resistance, possible, so that unacceptably high errors occur. Consideration of the difference between the open circuit and the short circuit measurement is sufficient for the discussion of the measurement error due to the load on the bridge diagonals for the entire measuring range, since the error is smaller for all other resistance values, at most equal to the difference between no-load and short-circuit measurements, the sung is 0 Approaches to the diagonals caused by the finite load on the bridge Eliminating errors are known for lower frequencies. If there is a bridge achieved by a consciously chosen internal resistance of the generator that at finite Diagonal load no longer distinguishes between the measurement of open circuit and short circuit is available. Because of the leakage inductance of the transformer used there however, this method cannot be used for frequencies above 100 MHz, so this Path is not easily passable It is also known that lossless arrangements, for example line circuits as balancing elements included, then measure short circuit and open circuit correctly if the input resistance the arrangement measured from the connections of the test object, equal to the reference resistance for the reflection factor. It has now been found that this behavior is more general Is nature and also applies to bridges with lossy switching elements.

Zweck der Erfindung ist es, den durch die endliche Belastung der Brickendiagonalen mit einem Meßgerät hervorgerufenen Fehler zu beseitigen.The purpose of the invention is to reduce the load caused by the finite load on the diagonal of the bridge to eliminate errors caused by a measuring device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung mit einer unabgeglichenen Brücke mit verlustbehafteten Schaltelementen für die Messung und direkten Anzeige von Impedanzen und komplexen Reflexionsfaktoren bei hohen Frequenzen oder Induktivitäten und Kapazitäten vorzuschlagen, die einen Bezugswiderstand und ein Meßgerät, dessen Anzeige proportional den komplexen Elementen der Impedanz oder des Reflexionsfaktors, bezogen auf den Bezugswiderstand, oder der Induktivität oder Kapazität des angeschlossenen Meßobjektes ist, enthält und bei der eine Widerstandsmessung zwischen den Meßobjektanschlüssen bei abgeschaltetem Meßobjekt einen Wert ergibt, der gleich dem Bezugswiderstand ist.The invention is based on the object of an arrangement with a unbalanced bridge with lossy switching elements for measurement and direct display of impedances and complex reflection factors at high frequencies or to propose inductors and capacitances that have a reference resistance and a measuring device whose display is proportional to the complex elements of impedance or the reflection factor, related to the reference resistance, or the inductance or The capacity of the connected DUT is, contains and in which a resistance measurement results in a value between the DUT connections when the DUT is switched off, which is equal to the reference resistance.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bezugswiderstand über einen Vierpol, der den Eingangswiderstand des Meßgaätes oder den Eingangswiderstand eines dem Meßgerät vorgeschalteten Frequenzumsetzers beinhaltet, in dem weiterhin die Speisespannung so eingekoppelt ist, daß bei Anschluß eines reflexionsfreien MeßobJektes die Brückenausgangssannung Null ist und dessen Wellenwiderstand gleich dem Bezugswiderstand ist, mit den Meßklemmen verbunden ist.According to the invention this object is achieved in that the reference resistor via a four-pole, which determines the input resistance of the measuring device or the input resistance includes a frequency converter upstream of the measuring device, in which continues the supply voltage is coupled in such a way that when a non-reflective MessobJektes the bridge output voltage is zero and its characteristic impedance is the same the reference resistance is connected to the measuring terminals.

Dabei ist vorgesehen, daß der Vierpol aus einer T-Schaltung besteht, die aus reellen Widerständen aufgebaut ist, wobei der Eingangswiderstand des Meßgerätes oder der des vorgeschalteten Frequenzumsetzers den Querwiderstand des -Gliedes bildet und zwei gleiche Längswiderstände solche Werte haben, daß der Wellenwiderstand des T-Gliedes gleich dem Bezugswiderstand ist und daß eine symmetrische Doppelspannung, deren Mitte den Sternpunkt der T-Schaltung bildet, in die beiden Längswiderstände eingekoppelt ist, wobei die Innenwiderstände der Spannungsquellen einen Teil der Längswiderstände bilden.It is provided that the quadrupole consists of a T-circuit, which is made up of real resistances, the input resistance of the measuring device or that of the upstream frequency converter forms the transverse resistance of the link and two equal series resistances have such values that the characteristic impedance of the T-link is equal to the reference resistance and that a symmetrical double voltage, the center of which forms the star point of the T circuit, into the two series resistors is coupled, the internal resistances of the voltage sources being part of the Form series resistances.

Eine Kompensation eventueller Blindanteile des Eingangswiderstandes des Meßgerätes bzw. des diesem vorgeschaltetem Frequenzumstzers erfolgt derart, daß zusätzliche, untereinander gleiche Blindwiderstände in den Längszweigen des T-Gliedes eingefügt sind, deren Größen so gewalt sind, daß der Wellenwiderstand des T-Vierpols gleich dem Bezugswiderstand ist.A compensation for any reactive components of the input resistance of the measuring device or the frequency converter connected upstream of it is carried out in such a way that that additional, mutually identical reactances in the series branches of the T-members are inserted, the sizes of which are so violent that the wave resistance of the T quadrupole is equal to the reference resistance.

Vorteilhafterweise ist es auch möglich, daß der Vierpol mit einer symmetrischen Doppelspannung, deren Mitte auf Erdpotentiai liegt, so gespeist ist, daß die eine Seite der symmetrischen Spannung über einen Speisewider stand mit dem Eingang des T-Gliedes und die. andere Seite der symmetrischen Spanntixig über einen gleichen Speisewiderstand mit dem Ausgang des T-Gliedes verbunden ist und daß die untereinander gleichen Längswiderstände des T-Gliedes Werte haben, durch die der aus den Speisewider ständen, den Längswiderständen und dem Eingangswiderstand des Meßgerät es bzw. des diesem vorgeschalteten Frequenzumsetzers gebildeten Vierpol einen Wellenwiderstand erhält, der gleich dem Bezugswiderstand ist.Advantageously, it is also possible that the quadrupole with a symmetrical double voltage, the center of which is on earth potential, is fed in such a way that that one side of the symmetrical voltage stood across a feed resistor with the Entrance of the T-link and the. other side of the symmetrical Spanntixig over one the same feed resistor is connected to the output of the T-element and that the have equal series resistances of the T-link with values through which the from the feed resistors, the series resistances and the input resistance of the Measuring device it or the quadrupole formed upstream of this frequency converter receives a wave resistance which is equal to the reference resistance.

Dabei ist ebenfalls vorgesehen, daß durch Einfügen von Blindschaltelementen in die Längszweige des T-Gliedes Blindanteile der Speisewiderstände und des Eingangswiderstandes des Meßgerätes bzw. des diesem vorgeschalteten Frequenzumsetzers kompensiert sind Zur Messung und direkten Anzeige des komplexen Reflexionsfaktors ist vorgesehen, daß das Meßgerät ein Quotientenmesser ist, der mit seinem Zählereingang bzw.It is also provided that by inserting dummy switching elements in the series branches of the T-link reactive components of the feed resistors and the input resistance of the measuring device or the frequency converter connected upstream of it are compensated For the measurement and direct display of the complex reflection factor, it is provided that the measuring device is a quotient meter that works with its counter input or

vorgeschaltetem Frequenzumsetzer in den Querzweig des T-Vierpols und mit seinem Nennereingang bzw, vorgeachaltetem Frequenzumsetzer an die Speisespannungsquelle der Brücke geschaltet ist.upstream frequency converter in the cross arm of the T four-pole and to the supply voltage source with its denominator input or frequency converter the bridge is switched.

Zur Messung und direkten Anzeige von Impedanzen sieht die Erfindung vor, daß das Meßgerät aus einem Quotientenmesser mit dem Zählereingang vorgeschalteter Summierschaltung und dem Nennereingang vorgeschalteter Differenzschaltung, zur Bildung der geometrischen Summe und Differenz aus Brückenspeisespannung und Brückenausgangsspannung besteht, wobei je ein Eingang der Summier- und Differenz schaltung bzw. von vorgeschaltetem Frequenzumsetzer in den Querzweig des T-Vierpols und an die Speisespannungsquelle der Brücke geschaltet ist.The invention provides for the measurement and direct display of impedances before that the measuring device consists of a quotient meter with the counter input upstream Summing circuit and differential circuit upstream of the denominator input, for formation the geometric sum and difference of the bridge supply voltage and the bridge output voltage consists, with one input each of the summing and difference circuit or of the upstream Frequency converter in the cross arm of the T four-pole and to the supply voltage source the bridge is switched.

Zur Messung und direkten Anzeige von Induktivitäten und Kapazitäten ist vorgesehen, daß das Meßgerät ein Phasenmesser ist, der mit einem Eingang bzw. dem eines vorgeschalteten Frequenzumsetzers in den Querzweig des T-Vierpols und mit dem anderen Eingang bzw. dem eines vorgeschalteten Frequenzumsetzers an ai e Sp die Speisespannungsquelle der Brücke geschaltet ist und daß die Speisespannung definierte feste oder umschaltbare Frequenzen besitzt, wobei die Frequenz der Speisespannungsquelle in Jedem Umschaltbereich mit dem Bezugswiderstand in einem solchen Verhältnis steht, daß eine 900,Anzeige des Phasenmessers einem runden Nennbereichswert auf einer Induktivitäts- und/oder Sapazitätsskala entspricht.For the measurement and direct display of inductances and capacitances it is provided that the measuring device is a phase meter with an input or that of an upstream frequency converter in the shunt arm of the T four-pole and with the other input or that of an upstream frequency converter to ai e Sp the supply voltage source of the bridge is connected and that the supply voltage has defined fixed or switchable frequencies, the frequency of the supply voltage source is in such a relationship with the reference resistance in each switchover range, that a 900, display of the phase meter a round nominal range value on an inductance and / or capacity scale.

Eine besonders zweckmäßige Bereichsumschaltung ergibt sich dadurch, daß die Frequenz der Speisespannungsquelle und/oder der Wert des Bezugswiderstandes in dekadischer Abstufung zusammen mit dem Wellenwiderstand des T-Vierpoles umschaltbar ist, wobei vorzugsweise die Frequenz der Speisespannungsquelle die Werte $#159 # 10°...n Hz und der Bezugswiderstand die Werte 101...mOhm hat.A particularly useful range switching results from that the frequency of the supply voltage source and / or the value of the reference resistance Can be switched in decadic steps together with the wave resistance of the T-four-pole where the frequency of the supply voltage source is preferably the values $ # 159 # 10 ° ... n Hz and the reference resistance has the values 101 ... mOhm.

Um eine Frequenzabhängigkeit und einen Phasengang des Verhältnisses zwischen Bräckenspeisespannung und Brückenausgangsspannung zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwei Brückenanordnungen von einem gemeinsamen Generator entkoppelt gespeist sind, wobei an den Meßklemmen der ersten Anordnung das Meßobjekt und an den Meßklemmen der zweiten Anordnung ein Blindsohaltelement, vorzugsweise ein kurzgeschlossenes oder offenes Kabel bestimmter Länge und bestimmten Wellenwiderstandes angeschlossen ist und der eine Eingang des Meßgerätes bzw. eines vorgeschalteten Frequenzumsetzers in den Querzweig des T-Vierpols der ersten Anordnung und der andere Eingang des Meßgerätes bzw. eines vorgeschalteten Frequenzumsetzers statt an die Brückenspeisespannungsquelle in den Querzweig des T-Vierpols der zweiten Anordnung eingeschaltet ist.About a frequency dependence and a phase response of the ratio According to the invention, avoiding between bread supply voltage and bridge output voltage is provided that two bridge arrangements are decoupled from a common generator are fed, with the test object and on the measuring terminals of the first arrangement the measuring terminals of the second arrangement a dummy so-hold element, preferably a short-circuited one or an open cable of a certain length and a certain characteristic impedance and one input of the measuring device or an upstream frequency converter in the shunt of the T quadrupole of the first arrangement and the other input of the Measuring device or an upstream frequency converter instead of the bridge supply voltage source is switched on in the shunt arm of the T quadrupole of the second arrangement.

Zweckmäßigerweise wählt man den Eingangswiderstand des Meßgerätes gleich dem Wert des Bezugswiderstandes, damit zwischengeschaltete Kabel keine frequenzabhnngigen Transformationen verursachen.The input resistance of the measuring device is expediently selected equal to the value of the reference resistance, so that interconnected cables are not frequency-dependent Cause transformations.

Zwecks Entkopplung bei einer Doppelbrückenanordnung wird der Wert der Speisewiderstände, mit der die erdsymmetrische Doppelspannung in Jede Brücke eingekoppelt wird, größer als der fünffache Wert des Bezugswiderstandes gewählt.For the purpose of decoupling in a double bridge arrangement, the value the feed resistances with which the balanced double voltage in each bridge is coupled, selected greater than five times the value of the reference resistance.

Nachfolgend soll die Erfindung in Ausfu1irngsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. B: Brückenanordnung mit T-Vierpol und symmetrischer Speisespannung Fig. 3: wie Fig. 2 mit Blindschaltelementen in den Längs'- und Querzweigen Fig.4 : Brückenanordnung mit Tr-Vierpol Fig.5 : Bruckenanordnung mit erdsymmetrischer Speisespannung Fig.6 : Doppelbrückenanordnung mit Quotientenmesser zur direkten Bestimmung von komplexen Reflexionsfaktoren, Fig.7 : Doppelbrückenanordnung zur direkten Bestimmung komplexer Widerstände Fig.8 : Br.ickenanordnuxlg mit Phasenmesser zur direkten Bestimmung von Induktivitäten und Kapazitäten.The invention is to be explained in more detail below in exemplary embodiments will. The accompanying drawings show: FIG. B: Bridge arrangement with T four-pole and symmetrical supply voltage Fig. 3: as Fig. 2 with dummy switching elements in the longitudinal and transverse branches Fig. 4: Bridge arrangement with Tr four-pole Fig. 5: Bridge arrangement with supply voltage balanced to ground Fig. 6: Double bridge arrangement with quotient meter for the direct determination of complex reflection factors, Fig. 7 : Double bridge arrangement for the direct determination of complex resistances Fig. 8: Br.ickenanordnuxlg with phase meter for direct determination of inductances and capacitances.

Alle Beispiele gehen von der Zwischenschaltung eines Vierpoles mit einem Wellenwiderstand gleich dem Bezugswiderstand zwischen den Anschlußklemmen für das Meßobjekt und dem Bezugswiderstand aus. Dieser Vierpol soll im folgenden "Diagonalvierpol" genannt werden, da er die Diagonale der Brücke enthält, aus der die Brf;ckenausgangsspannung entnommen wird.All examples are based on the interposition of a four-pole connection a characteristic impedance equal to the reference resistance between the terminals for the DUT and the reference resistance. This quadrupole is intended in the following "Diagonal quadruple" because it contains the diagonal of the bridge from which the bridge output voltage is taken.

Der Diagonalvierpol kann einmal die Form einer T-Schaltung annehmen, die eine symmetrischer Speisespannung enthält (Fig.2 ). Eine Symmetrieranordnung, die aus einem Transformator mit zwei symmetrischern Sekundärwicklungen aber auch aus einer Topfkreisanordnung gebildet werden kann, koppelt zwei gleiche, entgegengesetzt gerichtete Spannungen 11 und 12 in den Längszweig des Diagonalvierpoles.The diagonal quadrupole can take the form of a T-circuit, which contains a symmetrical supply voltage (Fig. 2). A balancing arrangement but also the one from a transformer with two symmetrical secondary windings can be formed from a cup circle arrangement, couples two of the same, opposite directed voltages 11 and 12 in the longitudinal branch of the diagonal four-pole.

Durch zusätzliche Längswiderstände 9;10, die je den Wert a haben sollen dund die gleichzeitig den Innenwiderstand der SpeisespannLngsquelle enthalten, wird die Kompensation des Einflusses des Querwiderstandes 22, der den Wert d haben soll, erreicht, wenn zwischen diesen Widerständen und dem Bezugswiderstand 2 für den Reflexionsfaktor, der den Wert z haben soll, die Beziehung gilt: z2 = a2 + 2ad.By additional series resistors 9; 10, which should each have the value a d and which at the same time contain the internal resistance of the supply voltage source the compensation of the influence of the transverse resistance 22, which should have the value d, achieved if between these resistances and the reference resistance 2 for the reflection factor, which should have the value z, the relationship applies: z2 = a2 + 2ad.

In diesem Falle besitzt der Diagonalvierpol einen Wellenwiderstand, der gleich dem Bezugswiderstand 2 ist. Geht der Querwiderstand d gegenoo , muß demnach der Längswiderstand a gegen 0 gehen, damit ein endlicher Wellenwiderstand erreicht wird. Dieses Verhalten entspricht völlig der bekannten unbelasteten Brücke. Diese Beziehung legt der Größe d des Querwiderstandes 22 praktisch keinerlei Grenzen auf. Lediglich die Größe der in dem Querzweig entstehenden Spannung gibt eine Grenze tür den Wert d des Querwiderstandes 22. Es läßt sich zeigen, daß bei dieser Dimensionierung keinerlei Fehler durch den Querwiderstand 22 erzeugt wird.In this case the diagonal quadrupole has a wave resistance, which is equal to reference resistance 2. If the transverse resistance d goes towards zero, then it must the series resistance a go to 0, so that a finite wave resistance is reached will. This behavior corresponds completely to the known unloaded bridge. These Relationship imposes practically no limits on the size d of the transverse resistance 22. Only the magnitude of the voltage arising in the shunt branch is a limit for the value d of the transverse resistance 22. It can be shown that with this dimensioning no error whatsoever is generated by the transverse resistor 22.

Bei hohen Frequenzen verhindert die Streuinduktivität des Symmetriertransformators, daß der Diagonalvierpol einen erforderlichen reellen Wellenwiderstand besitzt.At high frequencies, the leakage inductance of the balancing transformer prevents that the diagonal quadrupole has a required real wave resistance.

Zwar liegt der Innenwiderstand der Speisequelle parallel zu den Sekundärwicklungen des Transformators und läßt die Einwirkung der Wicklungsinduktivität weitgehend verschwinden, aber die Streuinduktivität der Sekundärwicklungen liegt in Reihe dazu und bleibt auch bei niederohmiger Spannungsquelle als induktive xon>onente bestehen. Abhilfe kann hierbei eine kapazitive Belastung (21) des Querzweiges schaffen, durch welche der Diagonalvierpol bis zu wesentlich höheren Frequenzen einen reellen Wellenwiderstand des geforderten Wertes erhält (Fig. ). Die Bedingung, die für reelle Widerstände a;d aufgestellt wurde, bleibt auch für diesen Fall gültig, wenn für den Längawiderstand a Jetzt die Reihenschaltung der Streuinduktivität 18g19 und eines günstig gewählten zusätzlichen realen Widerstands 17;20 gesetzt wird, sowie für den Querwiderstand d die Parallelschaltung aus dem reellen Lastwiderstand 22 und einem Kondensator 21 genommen wird. So entsteht eine Gleichung mit reellem und imaginärem Teil, die zu zwei Bedingungen für die Dimensionierung des zusätzlichen Längswiderstandes 17ß20 und des Wertes des Parallelkondensators 21 führt. Der Realteil der rechten Seite muß gleich dem Quadrat des Wertes Z des Bezugswiderstandes 2 gemacht werden, während der Imaginärteil der trechten Seite zum Verschwinden gebracht werden muß. Dabei ist durchaus die Möglichkeit gegeben, den Abgleich der Parallelkapazität 21 experimentell unter Kontrolle des Widerstandes zwischen den Anschlußklemmen vorzunehmen.The internal resistance of the supply source is parallel to the secondary windings of the transformer and leaves the effect of the winding inductance to a large extent disappear, but the leakage inductance of the secondary windings is in series with it and remains as an inductive xon> component even with a low-resistance voltage source. This can be remedied by a capacitive load (21) on the cross arm which the diagonal quadrupole has a real wave resistance up to much higher frequencies of the required value (Fig.). The condition for real resistances a; d has been set up, remains valid for this case, if for the longitudinal resistance a Now the series connection of the leakage inductance 18g19 and a favorably chosen one additional real resistance 17; 20 is set, as well as for the transverse resistance d the parallel connection of the real load resistor 22 and a capacitor 21st is taken. This creates an equation with the real and the imaginary Part that leads to two conditions for dimensioning the additional series resistance 17ß20 and the value of the parallel capacitor 21 leads. The real part of the right Side must be made equal to the square of the value Z of the reference resistor 2, while the imaginary part of the right side has to be made to disappear. There is definitely the possibility of balancing the parallel capacitance 21 to be carried out experimentally under control of the resistance between the terminals.

In diesem Falle ist die Kapazität 21 dann richtig eingestellt, wenn der Widerstand zwischen MeBklemmen gleich dem Wert des Bezugswiderstandes 2 ist.In this case, the capacity 21 is correctly set if the resistance between measuring terminals is equal to the value of reference resistance 2.

Die kapazitive Belastung des Querzweiges kann auch dann von Nutzen sein, wenn die Brückenspannung hochohmig gemessen wird, wie es bei niedrigeren Frequenzen durchaus möglich ist. In diesem Falle wird die Streuinduktivität allein ausgeglichen und der Frequenzbereich derartiger Meßbrücken damit erheblich erweitert.The capacitive loading of the shunt branch can then also be of use if the bridge voltage is measured at high resistance, as it is at lower frequencies is quite possible. In this case, the leakage inductance alone is compensated and the frequency range of such measuring bridges is thus considerably expanded.

Die einfache und die mit dem Ausgleich der Peellen Komponenten der Brdekendiagonalen kombinierte Kompensation der Streuinduktivität kann natürlich nur in einem bestimmten Frequenzbereich außgeführt werden. Allerdings läßt sich die obere Frequenzgrenze durch Einfügen weiterer Blindelemente in den Eingang und den Ausgang des Diagonalvierpoles noch ezwwitern, wofür die allgemeine Vierpoltheorie Lösungen anbietet, Das Prinzip der Einschaltung eines den Lastwiderstand und die Speisespannungsquelle enthaltenden Vierpols mit geforderten Wellenwiderstand zwischen dem Bezugswiderstand und den MeßobJektklemmen, IBBt noch andere Lösungen zu. Anstelle eines T-Gliedes kann z.B. auch ein E-Glied gewählt werden (Fig. ), bei dem die Spannung über den Widerstand 13 gemessen wird, bzw. der Strom durch diesen Widerstand und eine Spannung über die Widerstände 14;15 eingespeist wird. Diese Schaltung entspricht vollständig einer normalen, unsymmetrisch gespeisten Wheatstonebrücke. Bisher ist aber eine zur Reflexionsfattormessung geeignete Dimensionierung der Widerstände nicht bekannt geworden. Werden die Widerstände 13;14;15 wieder so dimensioniert, daß der Wellenwiderstand des Diagonalvierpoles gleich dem Bezugswiderstand wird, so ist das Verhältnis der Spannung über bzw. des Stromes durch den Widerstand 13 zur Spannung des Generators 16 proportional zum Reflexionsfaktor des an den Klemmen 6 und 7 angeschlossenen Meßobjektes, bezogen auf den Wert des Bezugswiderstandes 2.The simple and the one with the compensation of the Peellen components of the Bridge diagonals combined compensation of the leakage inductance can of course can only be carried out in a certain frequency range. However, can the upper frequency limit by inserting additional dummy elements in the input and double the exit of the diagonal quadrupole, for which the general quadrupole theory Offers solutions, The principle of switching on the load resistance and the Supply voltage source containing quadrupole with required characteristic impedance between the reference resistor and the measuring object clamps, IBBt still have other solutions. Instead of of a T-link, for example, an E-link can also be selected (Fig.), in which the tension above the resistor 13 is measured, or the current through this resistor and a Voltage across the resistors 14; 15 is fed. This circuit corresponds completely like a normal, asymmetrically fed Wheatstone bridge. So far is but a dimensioning of the resistors suitable for the reflection format measurement not known. If the resistors 13; 14; 15 are dimensioned again so that that the wave resistance of the diagonal four-pole is equal to the reference resistance, so is the ratio of the voltage across or the current through resistor 13 to the voltage of the generator 16 proportional to the reflection factor of the at the terminals 6 and 7 connected DUT, based on the value of the reference resistance 2.

Vorteilhaft dabei ist, daß die Speisespannung unsymmetrisch an die Brücke herangebracht werden kann, dafür muß aber die Ausgangsspannung der Brücke symmetrisch gemessen werden0 Besitzt bei der Tr-Schaltung der speisende Generator einen endlichen Innenwiderstand, so entsteht ein überbrücktes T-Glied, dessen Wellenwiderstand wieder gleich dem Bezugawiderstand des Reflexionsfaktors zu machen ist, Wird in der T-Schaltung die SpannungseinlBpeisung, welche Nachteile bezüglich der kapazitiven Kopplung über den Transformator mit sich bringt, durch eine Stromeinspeisung ersetzt, so erhält man wiederum einen Vierpol, dessen Wellenwiderstand gleich dem Bezugswiderstand für den Reflexionsfaktor gemacht werden kann (Fig. ). Der Diagonalvierpol enthält die beiden Speisewiderstände 23g24, die Ausgleichswiderstände 9g10 sowie den QuerRiderstand 22, über den die Ausgangsspannung der Brücke gemessen wird.The advantage here is that the supply voltage is asymmetrical to the Bridge can be brought up, but the output voltage of the bridge must can be measured symmetrically a finite internal resistance, this creates a bridged T-element, its wave resistance is to be made equal to the reference resistance of the reflection factor again, becomes in the T-circuit the voltage feed, which disadvantages with regard to the capacitive Coupling via the transformer with it, replaced by a current feed, this again results in a quadrupole whose wave resistance is equal to the reference resistance for the reflection factor can be made (Fig.). The diagonal quadrupole contains the two feed resistors 23g24, the balancing resistors 9g10 and the cross resistor 22, via which the output voltage of the bridge is measured.

Vorteilhaft bei dieser Schaltung ist, daß die Mitte der symmetrischen Speisespannung und die eine Seite der Ausgangsspannung an einem gemeinsamen Potential liegen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei gehügend hochohmigen Widerständen 23124 eine Änderung des Innenwiderstandes des Speisegenerators keinen Einfluß auf den Wellenwiderstand des Diagonalvierpoles hat.The advantage of this circuit is that the center of the symmetrical Supply voltage and one side of the output voltage at a common potential lie. Another advantage is that with sufficiently high resistance 23124 a change in the internal resistance of the supply generator has no effect has the wave resistance of the diagonal quadrupole.

Grundsätzlich können bei allen Schaltungen Einspeisungs5 und Ausgangsspannungspunkte vertauscht werden. So kann z. B. bei der letzterwähnten Schaltung (Fig. ) der Generator in Reihe zu dem Querwiderstand 22 liegen und die Ausgangsspannung symmetrisch hinter den beiden Widerständen 23;24 gemessen werden.In principle, infeed and output voltage points can be used for all circuits be swapped. So z. B. in the last mentioned circuit (Fig.) The generator are in series with the cross resistor 22 and the output voltage is symmetrically behind the two resistors 23; 24 are measured.

Bei Speisung zweier Brücken nach Fig. und über einen gemeinsamen Generator 11112 kann die eine Brücke zur Bestimmung einer Referenzphase bzw. -spannung benutzt werden, indem ein entsprechender Blindwiderstand 25 vorzugsweise ein kurzgeschlossenes oder offenes Kabel bestimmter Länge und bestimmten Wellenwiderstandes an die Meßklemmen angeschaltet wird. Dadurch hat dieser Widerstand 25 einen Reflexionsfaktor vom Betrage "Eins" und es kann die Ausgangsspannung dieser zweiten Brücke als Bezugsspannung bei der Messung des an der ersten Brücke angeschlossenen MeßobJektes benutzt werden.When feeding two bridges according to FIG. And via a common generator 11112 can use one bridge to determine a reference phase or voltage be by a corresponding reactance 25, preferably a short-circuited or open cable of a certain length and certain characteristic impedance to the measuring terminals is switched on. As a result, this resistor 25 has a reflection factor of the magnitude "One" and it can use the output voltage of this second bridge as a reference voltage be used when measuring the measuring object connected to the first bridge.

Fig. zeigt eine Doppelbruckenanordnung zur Messung des komplexen Reflexionsfaktors des Meßobjektes 3 bezogen auf den Bezugswiderstand 2. Beide Brücken sind über Speisewiderstände 23;24, die zwecks Entkopplung größer als der fünffache Betrag des Bezugswiderstandes sind, von einer erdsyimetrischen Doppelspannung des Generators 11;12 gespeist.Fig. Shows a double bridge arrangement for measuring the complex reflection factor of the test object 3 based on the reference resistance 2. Both bridges are via feed resistors 23; 24, which for the purpose of decoupling is greater than five times the value of the reference resistance are fed by a terrestrial double voltage of the generator 11; 12.

An den Meßklemmen 6;7 der ersten Brückenanordnung ist das MeßobJekt 3 und an die Klemmen der zweiten Brücke anordnung ein Blindwiderstand 25 mit dem Reflexionsfaktor 'tEins" angeschlossen. An dem Sternpunkt A des T-Vierpols der ersten Brückenanordnung ist der Zählereingang Zä eines Quotientenmessers 26 und an den Sternpunkt B des T-Vierpols der zweiten Brückenanordnung ist der Nennereingang Ne des Quotientenmessers 26 geschaltet. Der Quotientenmesser bildet den Quotienten zwischen den beiden Brückenausgangsspannungen, welcher proportional dem Reflexionsfaktor ist und bei besonderer Eichung der Skalen der beiden Instrumente 27;28 wird dieser nach Betrag und Phase oder Real- und Imaginärteil angezeigt.The measuring object is at the measuring terminals 6; 7 of the first bridge arrangement 3 and to the terminals of the second bridge arrangement a reactance 25 with the Reflection factor 'tEins "connected. At the star point A of the T quadrupole of the first Bridge arrangement is the counter input Za of a quotient meter 26 and to the The star point B of the T quadrupole of the second bridge arrangement is the denominator input Ne of the quotient meter 26 switched. The quotient meter forms the quotient between the two bridge output voltages, which is proportional to the reflection factor is and with special calibration of the scales of the two instruments 27; 28 this becomes displayed according to amount and phase or real and imaginary part.

Zur direkten Bestimmung des komplexen widerstandes oder Leitwertes des angeschlossenen Meßobjektes sind nach Fig. die Ausgangsspannungen der Brucken einer Summierschaltung 29 und einer Differenzschaltung 30 zugeführt.For the direct determination of the complex resistance or conductance of the connected test object are the output voltages of the bridges according to FIG a summing circuit 29 and a differential circuit 30 are supplied.

Die an dem Ausgang der Differenzschaltung 30 entstehende Differenz wzwischen den beiden Bruckenausgangsspannungen wird an den Nennereingang Ne des Quotientenmesser 26 gelegt und die Ausgangsspannung der Summierschaltung 29, die gleich der Summe der beiden Brückenspannungen ist, wird an den Zählereingang Zä des Quotientenmessers 26 gelegt, Am Ausgang des Quotientenmessers können dann an den Instrumenten 27;28, welche besonders geeichte Skalen aufweisen, Betrag und Phase oder Wirk- und Blindanteil des komplexen Widerstandes des angeschlossenen Meßobjektes abgelesen werden. Zur Bestimmung des komplexen Leitwertes werden Zähler- und Nennereingang des Quotientenmessers 26 vertauscht. Bei hohen Frequenzen macht sich ein zweikanaliger Frequenzumsetzer notwendig, der die beiden Brückenspannungen amplituden- und phasentreu auf eine Frequenz umsetzt, die von der Summenschaltung und Differenzschaltung bzw. vom Quotientenmesser verarbeitet werden kann.The difference arising at the output of the differential circuit 30 w between the two bridge output voltages is applied to the denominator input Ne des Quotient meter 26 placed and the output voltage of the summing circuit 29, the is equal to the sum of the two bridge voltages, the counter input z of the quotient meter 26 placed, at the output of the quotient meter can then at the instruments 27; 28, which have specially calibrated scales, amount and phase or active and reactive component of the complex resistance of the connected DUT can be read. The numerator and denominator inputs are used to determine the complex conductance of the quotient meter 26 interchanged. At high frequencies a two-channel makes itself Frequency converter necessary, which ensures the two bridge voltages are amplitude and phase true converts to a frequency that is determined by the summation circuit and differential circuit or can be processed by the quotient meter.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. wird auf Grund der verwendeten tieferen Frequenz die Generatorspannung des Generators 8 über einen Differentialübertrager 1 in den Iängszweig mit den Längswiderständen 9;10 eingekoppelt. Die Schaltung dient zur Direktanzeige der Kapazität oder Induktivität des an die Klemmen 6;7 angeschlossenen Blindwiderstandes 33.In the embodiment of FIG. Is due to the used lower frequency the generator voltage of the generator 8 via a differential transformer 1 coupled into the longitudinal branch with the series resistors 9; 10. The circuit is used for direct display of the capacitance or inductance of the connected to terminals 6; 7 Reactance 33.

Die Sekundärwicklungen eines Differentialtransformators 1 sind mit einem auf die Werte Z-100 Ohm; 1kOhmg 10 kOhm umschaltbaren Bezugswiderstand 2 und über die Meßklemmen 6; 7 mit der zu messenden Induktivität oder Kapazität 3 zu einer Brückenschaltung zusammengeschaitet0 Die Primärwicklung des Differentialtransformators 1 ist an den Generator 8 geschaltet, dessen Frequenz zwischen 159 Bz und 159 kHz umschaltbarist, Die Brückendiagonale, das heißt die Mittenanzapfung der Sekundärwicklung des Differentialtransformators und der geerdete Verbindungspunkt des Bezugswiderstandes mit dem zu messenden Blindwiderstand sind auf einen Eingang eines Phasenmessers geschaltet0 Die Sekundärwicklung des Differentialtransformators 1 bildet mit dem Eingangswiderstand des Phasenmessers als Querglied und den beiden Zusatzwiderständen 9; 10 als Längsglieder einen T-Vierpol, dessen Wellenwiderstand übereinstimmend mit dem Bezugswiderstand , zum Beispiel durch Verändern der Zusatzwiderstände 9t 10 umgeschaltet wird, Der-andere Eingang des Phasenmessers liegt an dem die Brücke speisenden Generator 80 In dem Phasenmesser wird die Phase zwischen der Diagonalspannung und der Speisespannung im Bereich von 0° bis 1800 in eine Gleichspannung umgewandelt, die an dem Instrument angezeigt wird. Für eine Induktivität L ist die Phase p durch die Beziehung p r 2 ç arctan und für eine Kapazität ist die Phase p durch die Beziehung p = -2 # arctan #### gegeben0 Da die Amplitude der Brückenausgangsspannung nicht oder nur durch die Verluste des Meßobjektes 3 bedingt sehr wenig schwankt, kann die Phase zwischen der Diagonalspannung und der Speisespannung sehr einfach gemessen werden.The secondary windings of a differential transformer 1 are with one to the values Z-100 ohms; 1kOhmg 10 kOhm switchable reference resistance 2 and via the measuring terminals 6; 7 with the inductance or capacitance to be measured 3 to one Bridge circuit connected together0 The primary winding of the differential transformer 1 is connected to the generator 8, the frequency of which is between 159 Bz and 159 kHz switchable is, the bridge diagonal, i.e. the center tap of the secondary winding of the differential transformer and the grounded Connection point of the reference resistance with the reactance to be measured are on one input of a phase meter switched 0 The secondary winding of the differential transformer 1 forms with the input resistance of the phase meter as a cross link and the two Additional resistors 9; 10 as longitudinal members a T-quadrupole, its wave resistance in accordance with the reference resistance, for example by changing the additional resistances 9t 10 is switched, the other input of the phase meter is where the bridge is feeding generator 80 In the phase meter, the phase between the diagonal voltage and the supply voltage in the range from 0 ° to 1800 converted into a direct voltage, displayed on the instrument. For an inductance L, the phase p is through the relation p r 2 ç arctan and for a capacitance the phase p is through the relation p = -2 # arctan #### given 0 Because the amplitude of the bridge output voltage is not or only fluctuates very little due to the losses of the test object 3 the phase between the diagonal voltage and the supply voltage can be measured very easily will.

Die Phasenmessung selbst kann in Jeder beliebigen Weise erfolgen und wird hier nicht weiter beschrieben, da Verfahren dazu weitgehend bekannt sind.The phase measurement itself can be done in any way and is not further described here, as methods for this are largely known.

Der Bereich des anzuzeigenden Winkels umfaßt 0° bis +1800 bei Induktivitäten und Oo bis 1800 bei Kapazitäten. Die größte relative Genauigkeit für Induktivitätten und Eapazitäten bei einem konstanten Phasenfehler liegt bei 900, das heißt, bei einem Wert für wL X 1 bzw0 1/ #c X z. FUr einen Phasenfehler von +0,60 nimmt der relative Fehler an dieser Stelle den Wert #1% an. Der Verlauf des relativen Fehlers bei bei der Messung einer Induktivität bezogen auf einen konstanten Phasenfehler p wird durch die folgende Formel gegeben: An der Stelle #L = 0,3 # z und #L = 3 # z entsteht für einen Phasenfehler von +0,6° ein relativer Fehler an der Induktivität von etwa +1,7 %. An der Stelle #L P IOz und = = 0,1z liegt bei dem gleichen Phasenfehler der relative Fehler an der gemessenen Induktivität bei +5 %0 Der relative Fehler an der Induktivität hat also in einem sehr weiten Bereich einen flachen Verlauf, so daß die vorgeschlagene Meßanordnung eine für direkte Ablesung sehr vorteilhafte Skalenteilung zeigt.The range of the angle to be displayed is 0 ° to +1800 for inductivities and 0o to 1800 for capacitances. The greatest relative accuracy for inductances and capacitances with a constant phase error is 900, that is, with a value for wL X 1 or w0 1 / #c X z. For a phase error of +0.60, the relative error at this point assumes the value # 1%. The course of the relative error when measuring an inductance based on a constant phase error p is given by the following formula: At the point #L = 0.3 # z and #L = 3 # z there is a relative error in the inductance of approximately +1.7% for a phase error of + 0.6 °. At the point #LP IOz and = = 0.1z, with the same phase error, the relative error on the measured inductance is +5% Measuring arrangement shows a scale division which is very advantageous for direct reading.

Schrankrt man den auf der Skalenlänge des Meßinstrumentes angezeigten Phasenbereich so ein, daß nur der Bereich von wL = 0,3z bia wL = 3z angezeigt wird, so kann der Ablesefehler noch verbessert werden und man erhält selbst bei einer groben dekadischen Bereichsumschaltung über den gesamten Meßbereich einen kleinen relativen Fehler.If you set the displayed on the scale length of the measuring instrument Phase range so that only the range from wL = 0.3z to wL = 3z is displayed, so the reading error can be improved and you get even with one coarse decadic range switching over the entire measuring range a small one relative error.

Bei Kapazitäten ist die Fehlerbetrachtung überinstimmend mit der für Induktivitäten, es ist lediglich anstelle wL der Ausdruck 1/#C zu setzen.In the case of capacities, the error analysis is the same as that for Inductors, just put the expression 1 / # C in place of wL.

Da der relative Fehler bei der Anzeige von 90° ein Minimum besitzt, ist zweckmäßigerweise die diesem Winkel entsprechende Induktivität oder Kapazität als Nennwert für den Meßbereich festgelegt.Since the relative error in the display of 90 ° has a minimum, is expediently the inductance or capacitance corresponding to this angle set as the nominal value for the measuring range.

Als Phasenmesser eignen sich daher besonders Einrichtungen, deren höchste Genauigkeit bei einer Phase von 900 liegt. Es können auch Phasenmesser angewendet werden, deren Ausgangsspannung bei 900 durch Null gehtO Dann muß ein Instrument benutzt werden, dessen Nullpunkt in der Mitte seiner Skala liegt9 Günstig ist ein Verfahren zur Phasenmessung, das für gleiche positive und negative Phasen die gleiche Spannung einer Polarität liefert, wie es bei Koinzidenzschaltungen gegeben ist. Dann ist die Anzeige unabhängig davon, ob eine Induktivität oder eine Kapazität angeschlossen wird. In diesem Falle braucht zwischen der Messung von Induktivitäten und von Kapazitäten nicht mehr umgeschaltet zu werden, das Inatrument muß allerdings Je eine Skala für Induktivität und Kapazität besitzen.As a phase meter are therefore particularly devices whose highest accuracy is at a phase of 900. Phase meters can also be used whose output voltage goes through zero at 900O Then an instrument must whose zero point is in the middle of its scale9 is favorable Phase measurement method that is the same for the same positive and negative phases Provides voltage of one polarity, as is the case with coincidence circuits. Then the display is independent of whether it is an inductance or a capacitance is connected. In this case you need between the measurement of inductances and to no longer be switched by capacities, the instrument must, however Have a scale for inductance and capacitance.

Mit den angegebenen Umschaltungen sind dekadisch gestufte Nennwertbereiche von 0,1 mH bis 10 H und von 0,1 nF bis 10 µF bei entsprechenden 90° Ausschlägen zu überstreichen.The specified switchovers are decadic nominal value ranges from 0.1 mH to 10 H and from 0.1 nF to 10 µF with corresponding 90 ° deflections to paint over.

Da Werte vom 10-fachen und 0,1-fachen noch gut abgelasen werden können, liegt der gesamte Meßbereichsumfang in den Grenzen von 10µH bis 100 H und 10 pF bis 100µF. Bei gleichen Bereichswerten für Induktivität und Kapazität sind natürlich auch andere Kombinationen von Frequenz und Wert des Bezugawiderstandes möglich. Für kleinere Werte der Induktivitäten und Kapazitäten kann mit höheren Frequenzen gemessen werden. Die Phase muß dann gegebenenfalls nach Frequenzumsetzung gemessen werden0 Da die Messung nur bei einer oder wenigen Frequenzen ausgeführt wird und der Amplitudengang unkritisch ißt, bietet die Umsetzung keine erheblichen Schwierigkeiten0Since values of 10-fold and 0.1-fold can still be read off easily, the entire measuring range is within the limits of 10µH to 100H and 10 pF up to 100µF. With the same range values for inductance and capacitance are of course other combinations of frequency and value of the reference resistance are also possible. For smaller values of the inductances and capacitances, higher frequencies can be used be measured. The phase must then be measured after frequency conversion, if necessary become0 Since the measurement is only carried out at one or a few frequencies and If the amplitude response is not critical, the implementation does not present any significant difficulties0

Claims

Claims: with arrangement with an unbalanced bridge with lossy switching elements for the measurement and direct display of impedances and complex reflection factors at high frequencies or inductances and capacitances, which contains a reference resistor and a measuring device whose display is proportional the complex elements of the impedance or the reflection factor related to the Reference resistance, or the inductance or capacitance of a connected object to be measured is, characterized in that the reference resistor (2) over a quadrupole, the the input resistance (22) of the measuring device or the input resistance of a dem Measuring device upstream frequency converter contains, in which the supply voltage continues (11; 12) is coupled in such a way that when a non-reflective test object is connected the bridge output voltage is zero and its characteristic impedance is equal to the reference resistance (2) is connected to the measuring terminals (6; 7).

2. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1, characterized characterized in that the quadrupole consists of a T-circuit made up of real resistors is constructed, the input resistance (22) of the measuring device or the upstream Frequency setter forms the transverse resistance of the T-link and two equal series resistance (9ß10) have such values that the wave resistance of the T-element is equal to the reference resistance (2) and that a symmetrical double voltage (11; 12), the center of which is the star point the T-circuit, is coupled into the two series resistors (9; 10), wherein the internal resistances of the voltage sources would be part of the series resistance (9; 10) forming

3. Arrangement with an unbalanced bridge after Claim 1 and 2, characterized in that additional ones are identical to one another Reactors (18; 19) are inserted in the longitudinal branches of the T-link, their Sizes are chosen so that the wave resistance of the T quadrupole is equal to the reference resistance (2) is.

4. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1 and 2, characterized in that the bridge has a double voltage balanced to the ground (71112), the center of which is at zero potential, eo is fed that one side the symmetrical voltage via a feed resistor (23) to the input of the T quadrupole and the other side of the symmetrical voltage via the same supply resistor (24) is connected to the output of the X quadrupole, and that they are identical to one another series resistors (9; 10) of the T-quadrupole have such values that that from the feed resistors (23; 24), the series resistors (9; 10) and the input resistance (22) of the measuring device there or upstream frequency converter formed quadrupole a characteristic impedance which is equal to the reference resistance (2).

5.'Anordnung with an unbalanced bridge according to claim 4, characterized characterized in that by inserting dummy switching elements in the series branches of the T-member reactive component of the feed resistors (23; 24) and / or of the input resistance (22) of the Xeßgebrätes or the input resistance of the frequency converter connected upstream of this are compensated.

60 arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1 to 5, characterized in that the measuring device is a quotient meter (26) with its counter input (Z) or upstream frequency converter in the shunt branch of the T quadrupole and with its denominator input (Ne) or upstream frequency converter is connected to the supply voltage source of the jaw.

7. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1 to 5, characterized in that the measuring device consists of a quotient meter (26) with the summing circuit (29) upstream of the numerator input (zea) and the denominator input (Ne) upstream differential circuit (30) for forming the geometric sum and the difference between the bridge supply voltage and the bridge output voltage, where One input each for the summing and differential circuit or

from upstream frequency converters into the shunt branch of the T four-pole and is connected to the supply voltage source of the bracket.

8. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1 to 5, characterized in that the measuring device is a phase meter (31) with a Input or that of an upstream frequency conversion in the cross branch of the T quadrupole and to the other input or that of an upstream frequency converter the supply voltage source (8) of the bridge is connected and that the supply voltage has defined fixed or switchable frequencies.

9. arrangement sit an unbalanced bridge according to claim 8, characterized characterized in that the frequency of the supply voltage source (8) in each switching range with the reference resistance (2j is in such a relationship that a 900 display of the phase meter (31) a round nominal range value on an inductance and / or Capacity scale corresponds.

10. Arrangement according to claim 8 and 9, characterized in that the Frequency of the supply voltage source (8) and / or the value of the reference resistance (2) Can be switched in decadic increments together with the wave resistance of the T four-pole is.

11. Arrangement according to claim 8 to 10, characterized in that the frequency of the supply voltage source- (8) the values cm # 159. 100nEz and the reference resistance (2) has the values 10¹¹ ... mOhm.

12. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1 to 11, characterized in that two bridge arrangements from a common generator (11; 12) is fed decoupled, with the measuring terminals (6; 7) of the one arrangement the test object (3) and a dummy switching element on the measuring terminals (6; 7) of the second arrangement (25), preferably a short-circuited or open cable of a certain length and certain wave impedance is connected and one input of the measuring device or an upstream frequency converter in the shunt arm (A) of the T quadrupole the first arrangement and the other input of the measuring device or a frequency converter instead of the bridge supply voltage source in the shunt arm (B) of the T quadrupole of the second arrangement is switched on.

13. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 1 to 12, characterized in that the value of the input resistance (22) of the measuring device or that of the upstream frequency converter equal to the value of the reference resistor (2) is.

14. Arrangement with an unbalanced bridge according to claim 12, characterized characterized in that the value of the feed resistors (23s24) is greater than five times the value of the reference resistance (2) for the reflection factor ißta