5 HF-Strommessung (S. 81-82)

Ströme ermittelt man wesentlich seltener als Spannungen und vielfach auch indirekt über die Spannungsmessung an einem Widerstand, durch den der Strom fließt. Am häufigsten misst man wahrscheinlich einen Betriebsstrom direkt. Im Gegensatz zur Gleichspannungs- und 50-Hz-Technik ist die direkte Strommessung in der HF-Technik insofern problematisch, als – das Gehäuse des Messgeräts eine Kapazität darstellt und – die Leitungen zum Instrument eine Induktivität besitzen und bei Stromdurchfluss ein magnetisches Feld ausbilden, dessen Feldlinien durchaus „aufreißen" können, so dass die Leitungen wie eine Antenne strahlen.

5.1 Indirekte Messung, Variante 1

Man wird daher, wenn möglich, einen kleinen Widerstand einfügen und mit einem Tastkopf die Spannung darüber messen (indirekte Strommessung). Der Widerstand sollte möglicht induktivitätsarm (nicht gewendelt) und so klein sein, dass die Spannung gerade noch genau genug erfasst werden kann. Weiter wichtig: Den Widerstand möglichst nicht gegen Masse schalten, um die bei HF-Schaltungen so wichtigen bestleitenden Masseverhältnisse nicht zu stören. Das bedeutet auf den ersten Blick eine (in der Regel unmögliche oder komplizierte) Differenzmessung. Diese kann man jedoch umgehen, wenn man die beiden Spannungen am Widerstand gegen Masse misst und sich die Differenz ausrechnet. Hierbei hat allerdings der Tastkopf mit seiner Eingangsimpedanz größeren Einfluss auf die Schaltung als beim Anschluss über den kleinen Widerstand! Ein Vorsatz zur Differenzmessung, wie in Abb. 56 gezeigt, erscheint nach dieser Überlegung sinnvoller und nützlicher als auf den ersten Blick.

5.2 Indirekte Messung, Variante 2

Für mittlere HF-Ströme kann man einen Thermoumformer einsetzen. Ein spezielles Thermoelement wird dazu in den Messstromkreis eingefügt, wieder gilt: Das Thermoelement möglichst nicht gegen Masse schalten, um die bei HF-Schaltungen so wichtigen bestleitenden Masseverhältnisse nicht zu stören. Die zwischen den Lötstellen entstehende Spannung ist im Wesentlichen von der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Lötstellen abhängig. Der Widerstand des Thermoelements liegt bei einigen Ohm. Solche Thermoumformer besitzen ein kleines Glasgehäuse und funktionieren mindestens bis 100 MHz gut. Im Gegensatz zum ohmschen Widerstand wird die Leistung unabhängig von der Kurvenform richtig gemessen.

5.3 Stromwandler für Messzwecke

Wie bei Gleichstrom, so bildet sich auch bei Wechselstrom ein magnetisches Feld um den stromführenden Leiter. Führt man diesen durch einen Ringkern mit einer abgeschlossenen Wicklung, so wird der Abschlusswiderstand praktisch in die Leitung transformiert. Das erscheint unlogisch, da ja die Leitung nicht aufgetrennt wird, jedoch erfolgt Leistungsentzug über das Magnetfeld in den Abschlusswiderstand, so als ob ein Widerstand direkt eingefügt wurde.

Der Abschlusswiderstand erscheint um das Quadrat des „Windungsverhältnisses" verkleinert in der Leitung. Die Gänsefüßchen deshalb, weil dieses Verhältnis beim Durchführen einer Leitung nicht allzu präzise definiert werden kann. Auf jeden Fall kann man jedoch Stromänderungen genau feststellen (der Kern wird beim Durchführen einer Windung in der Praxis deutlich unterhalb der Sättigungsgrenze betrieben).

Nimmt man einen Ferritringkern – und das sollte man erfahrungsgemäß bei solchen Wandlern immer –, funktioniert das Ganze auch recht frequenzlinear. Bei 3 und 30 MHz ausgekoppelte gleiche Ströme bedeuten dann auch gleiche Ströme in der „angezapften" Leitung. Bedingung: Der Blindwiderstand der Sekundärwicklung sollte bei der kleinsten Messfrequenz etwa zehnmal so groß sein wie der Abschlusswiderstand.