Absorptionsfrequenzmesser

Fall 1: Schaltplan eines Absorptionsfrequenzmessers

Fall 2: HP P532A Microwave Frequency Meter für Frequenzen von 8,2 bis 12,4 GHz: Links und rechts sind Hohlleiteranschlüsse. Die Abstimmung erfolgt über den schwarzen Deckel und die Ablesung über die Skala.

Der Absorptionsfrequenzmesser (auch Wellenmesser oder Wellenmessgerät) ist ein mechanisch verstellbarer Schwingkreis, Leitungskreis oder Hohlraumresonator zur Bestimmung der Frequenz von elektromagnetischer Hochfrequenzenergie.

Hierbei ist zu unterscheiden, ob ein Absorptionsfrequenzmesser

1. nicht elektrisch mit der zu messenden Quelle der elektromagnetischer Hochfrequenzenergie verbunden ist, oder ob
2. die elektromagnetische Hochfrequenzenergie in einem Koaxialkabel oder Hohlleiter geführt wird. Ein Mikrowellen-Absorptionsfrequenzmesser (englisch Microwave Frequency Meter) wird zwischen Quelle, einem Dämpfungsglied mit ca. 10 dB und einem Detektor geschaltet

Bei Fall 1. wird eine unabgeschirmte Induktivität eines Schwingkreises bis auf wenige Millimeter an die Quelle der elektromagnetischer Hochfrequenzenergie angenähert, um die mehr oder weniger starke Streustrahlung der Quelle aufzunehmen. Die vom Schwingkreis aufgenommene Energie wird dann mittels eines Gleichrichters, z. B. einer Diode, gleichgerichtet. Die Spannung des gleichgerichteten Signals wird von einem Voltmeter angezeigt. Wenn der Schwingkreis final auf die Frequenz der Signalquelle abgestimmt ist, wird die größte Spannung angezeigt und die Frequenz kann an der, am Absorptionsfrequenzmesser angebrachten Skala, abgelesen werden. Je mehr die Spule der Signalquelle angenähert wird, desto größer ist die angezeigte Spannung, aber umso größer wird auch die Rückwirkung auf die Signalquelle d. h. bei dem Schwingkreis eines Oszillators wird dessen Betriebsfrequenz verstimmt.

Bei Fall 2. wird vor dem Eingang des Mikrowellen-Absorptionsfrequenzmessers ein Dämpfungsglied von ca. 10 dB geschaltet um Rückwirkungen auf die Signalquelle zu minimieren. Am Ausgang wird ein Leistungsmesser angeschlossen, z. B. ein Bolometer. Beim Durchstimmen des Mikrowellen-Absorptionsfrequenzmessers tritt auf der Betriebsfrequenz der Signalquellen ein Dip (englisches Wort für kleinen Rückgang) von bis zu 1,5 dB in der angezeigten Leistung auf. Die Frequenz kann dann auf der Skala direkt abgelesen werden siehe Abbildung des HP P532A Microwave Frequency Meter für den Frequenzbereich von 8,2 bis 12,4 GHz.

Absorptionsfrequenzmesser dienen zur Messung der Frequenz eines angeregten Schwingkreises, z. B. in Oszillatoren oder Verstärkerstufen. In vielen, jedoch nicht allen Anwendungsfällen, haben digitale Frequenzzähler Absorbtionsfrequenzmesser abgelöst. In Fällen, in denen Frequenzzähler die Betriebsfrequenz nicht verarbeiten können oder nicht empfindlich genug sind, das vorhande Signal zu verarbeiten, kommen Absorptionsfrequenzmesser auch weiterhin zum Einsatz.

Tiefe Frequenzen

Ein Absorptionsfrequenzmesser für Frequenzen unter 500 MHz besteht aus einem Drehkondensator und einer – meist wechselbaren – Spule. Dieser abstimmbare Schwingkreis wird normalerweise schwach mit dem Magnetfeld des Messobjektes gekoppelt. Bei Resonanz absorbiert er so viel Energie, dass die entstehende Spannung am Schwingkreis gleichgerichtet und angezeigt werden kann. Zur Frequenzmessung verändert man den Drehkondensator so lange, bis die Spannung am Absorptionskreis maximal wird. Dieser resonante Energieentzug vom Messobjekt kann ausreichen, um bei einem schwachen Oszillator die Schwingungen aussetzen zu lassen. Da der Absorptionsfrequenzmesser recht einfach aufgebaut ist und trotzdem für viele praktische Zwecke eine ausreichende Genauigkeit besitzt, ist er besonderes bei den Funkamateuren beliebt. Üblicherweise arbeiten auch Dipmeter im „Passiv-Betrieb“ als Absorptionsfrequenzmesser.

Hohe Frequenzen

Geöffneter Wellenmesser für Mikrowellen (max. Wellenlänge ca. 10 cm). Die Messschraube (rechts) bewegt den Kurzschlussschieber (Pfeil)

Wellenmesser für Wellenlängen unter etwa 100 cm arbeiten mit Lecherleitungen oder einem Hohlleiter-Abschnitt mit Kurzschlussschieber. Die erforderliche Länge beträgt λ/4 (siehe Leitungstheorie#λ/4-Leitung).

Auf den Leitungen bzw. im Hohlraumresonator entstehen durch die Reflexion am Kurzschlussschieber stehende Wellen, deren Amplitude besonders groß ist, wenn deren Eigenfrequenz mit der eingekoppelten Welle übereinstimmt. Sie entziehen dann der Quelle über das Koppelelement (z. B. ein Schlitz zwischen speisendem Hohlleiter und Wellenmesser) besonders viel Energie. Durch eine Koppelschleife wird eine Spannung ausgekoppelt und mit einer Diode gleichgerichtet.

Beim Verschieben des Kurzschlussschiebers treten im Abstand der halben Wellenlänge Resonanzmaxima auf. Deren Abstand kann direkt auf einer dazu meist metrisch eingeteilten Skala des über einen Spindeltrieb bewegten Kurzschlussschiebers abgelesen werden.

Siehe auch

• Dipmeter

Literatur

• Autorenkollektiv: Amateurfunk. Deutscher Militärverlag, Berlin 1963. 

Weblinks

Commons: Absorptionsfrequenzmesser – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Historischer Wellenmesser mit Schwingkreis
• Versuch LPP 4: Mikrowellen Uni Düsseldorf, Institut für Laser- und Plasmaphysik, Praktikum für Fortgeschrittene (PDF; 50 kB)