DE10196666B4 - Verfahren zur Messung mittels Wobbelfrequenzumsetzung - Google Patents
Verfahren zur Messung mittels Wobbelfrequenzumsetzung Download PDFInfo
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Abstract
In
einem Verfahren, bei dem ein gemessenes Signal in einem Mischer
mittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal
mit einer Zwischenfrequenz (Fi) umgesetzt
wird, ist ein Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung
gekennzeichnet durch
einen ersten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in einem Bereich von Einstellfrequenzen, zu denen die Zwischenfrequenz (Fi) hinzuaddiert ist, um Meßdaten zu bestimmen;
einen zweiten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich der Frequenz in dem Bereich der Einstellfrequenzen, von denen die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert ist, um Meßdaten zu bestimmen;
wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist;
Durchführen des ersten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi);
Durchführen des zweiten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi); und
Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung auf die M Teile von Meßdaten, die während des ersten Meßschritts, der M mal wiederholt wird,...
einen ersten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in einem Bereich von Einstellfrequenzen, zu denen die Zwischenfrequenz (Fi) hinzuaddiert ist, um Meßdaten zu bestimmen;
einen zweiten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich der Frequenz in dem Bereich der Einstellfrequenzen, von denen die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert ist, um Meßdaten zu bestimmen;
wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist;
Durchführen des ersten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi);
Durchführen des zweiten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi); und
Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung auf die M Teile von Meßdaten, die während des ersten Meßschritts, der M mal wiederholt wird,...
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren, bei denen ein gemessenes Signal in einem Mischermittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal umgesetzt wird nach den Oberbegriffen der Ansprüchen 1, 2, 4, 5 und 6.
- Der Stand der Technik dieser Art von Frequenzwobbelmeßeinheit wird nachfolgend unter Bezugnahme auf einen Spektrumanalysator als Beispiel beschrieben, um die Probleme herauszustellen.
-
1 zeigt das Prinzip und den Aufbau eines herkömmlichen Spektrumanalysators, und2 zeigt ein spezielles Beispiel des Aufbaus einer ZF-Anordnung50 , die in1 gezeigt ist. - Der in
1 gezeigte Spektrumanalysator umfaßt drei Kanäle mit Frequenzumsetzern, und ein Frequenzmeßbereich ist in drei Bänder unterteilt, die ein niedriges Band Flow, ein hohes Band Fhi und ein superhohes Band RFin enthalten, wie in3 gezeigt. In Zahlen ausgedrückt, reicht das niedrige Band Flow von 0,1 MHz bis 3,6 GHz, das hohe Band Fhi von 3,6 GHz bis 8 GHz und das superhohe Band RFin von 8 GHz und darüber. - Ein Meßsignal im niedrigen Band Flow und im hohen Band Fhi von 0,1 MHz bis 8 GHz, welches an einem ersten Eingangsanschluß T1 eingegeben wird, wird in einem Eingangsdämpfungsglied
10 in einen gegebenen Pegelbereich gedämpft, und anschließend wird ein Umschalter SW1 umgeschaltet, um es durch ein Tiefpaßfilter12 zu einem Mischer14 bei der Messung des niedrigen Bandes Flow zu speisen bzw. durch ein variables Abstimmfilter16 zu einem Mischer18 bei der Messung des hohen Bandes Fhi zu leiten. - Wenn das Meßsignal sich im niedrigen Band Flow von 0,1 MHz bis 3,6 GHz befindet, wird das Ausgangssignal des Mischers
14 durch ein Bandpaßfilter BPF24 zu einem Mischer28 geleitet, wo es mittels eines Überlagerungssignals von einem festen Oszillator26 zu einem Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz Fi umgesetzt wird. Genauer gesagt werden Frequenzkomponenten des Meßsignals gleich oder unterhalb von 3,6 GHz von dem Tiefpaßfilter12 , welches einen Präselektor d.h. eine HF-Vorstufe umfaßt, durchgelassen und ausgegeben und dann in dem Mischer14 mittels eines Frequenzwobbelsignals von einem Frequenzwobbeloszillator20 eine Aufwärtsumsetzung unterzogen. Bei angenommener Ausgangsfrequenz des Mischers14 von 4,2 GHz, durchläuft die Wobbelfrequenz Flow des Wobbeloszillators20 die Frequenzen von 4,2 GHz bis 7,8 GHz. Das Bandpaßfilter24 läßt nur 4,2 GHz Komponenten hindurch. Wenn das Überlagerungssignal von dem festen Oszillator26 eine Frequenz von 3,8 GHz besitzt, gewinnt man vom Mischer28 ein Signal mit einer Zwischenfrequenz von 0,4 GHz. Dieses Zwischenfrequenzsignal gelangt über einen Umschalter SW3 zu der ZF-Anordnung50 . - Wenn das Meßsignal sich im hohen Band Fhi von 3,6 GHz bis 8 GHz befindet, wird das Ausgangssignal von dem variablen YIG-Abstimmfilter
16 im Mischer18 einer Frequenzmischung mit einem Wobbelsignal von dem Wobbeloszillator20 unterzogen, und das Ausgangssignal des Mischers18 durchläuft ein Tiefpaßfilter30 zum Ableiten einer Komponente mit einer Zwischenfrequenz von 0,4 GHz. Das bedeutet, daß die Wobbelfrequenz Flow des Wobbeloszillators20 Frequenzen von 4,0 GHz bis 8,4 GHz durchläuft. Gekoppelt mit dem Wobbelvorgang wird die Abstimmfrequenz des variablen Abstimmfilters16 verändert, um nur eine zu messende Frequenzkomponente des Meßsignals dem Mischer18 zuzuführen, und lediglich eine Komponente des Ausgangssignals vom Mischer, die eine Zwischenfrequenz Fi von 0,4 GHz aufweist, wird von dem Tiefpaßfilter30 durchgelassen und dann mittels des Umschalters FW3 der ZF-Anordnung50 zugeführt. - Das variable YIG-Abstimmfilter
16 umfaßt einen Präselektor, der YIG (Yttrium-Eisen-Granat) verwendet, und läßt nur eine zu messende Frequenzkomponente durch, die der Wobbelfrequenz Flow entspricht, indem das magnetische Erregerfeld, dem das YIG ausgesetzt ist, so geändert wird, daß die Durchlaßfrequenz der Wobbelfrequenz Flow des Wobbeloszillators nachläuft. Das variable YIG-Abstimmfilter16 hat eine Leistungsbedarf von etlichen 10 Watt für das magnetische Erregerfeld und für andere Zwecke. Ein variables YIG-Abstimmfilter16 hat eine gute Filterkennlinie, ist aber teuer und voluminös. - Wenn das Meßsignal im superhohen Band RFin gleich oder oberhalb von 8 GHz liegt, wird ein externer Mischer
200 außerhalb eines Gehäuses300 des Spektrumanalysators vorgesehen, und eine N-te Harmonische des Wobbelsignals vom Wobbeloszillator20 wird zur Frequenzumsetzung des Meßsignals verwendet. Genauer gesagt wird das mittels eines Kopplers22 abgezweigte Wobbelsignal einem Pufferverstärker32 zugeführt, wodurch Harmonische einschließlich der Grundwelle des Wobbelsignals über einen Koppelkondensator34 dem externen Mischer200 als Überlagerungssignal L0 zugeführt werden. Wenn Harmonische bis beispielsweise hin zu N = 7 benutzt werden, ist es auf diese Weise möglich, Frequenzen von immerhin 50 GHz oder mehr zu messen. - Das Meßsignal im superhohen Band RFin, das über einen Eingangsanschluß T3 eingegeben wird, wird dem externen Mischer
200 über ein externes Bandpaßfilter202 zugeführt. Das nicht gezeigte externe Bandpaßfilter202 umfaßt einen Präselektor und ist ein Festmodus-Bandpaßfilter mit einer Filterfrequenzantwort, die dem Meßfrequenzband in dem superhohen Band RFin entspricht. - Da das superhohe Band RFin sehr breit ist, entsteht jedesmal, wenn das Meßfrequenzband innerhalb des superhohen Bandes geändert wird, die Notwendigkeit, das externe Filter
202 zu einem solchen zu ändern, welches dem Meßfrequenzband in dem superhohen Band RFin entspricht. Anders ausgedrückt, es ist notwendig, externe Filter202 vorzusehen, die jeweils eine Durchlaßfrequenz aufweisen, welche einem jeweiligen Frequenzband innerhalb des superhohen Bandes RFin entspricht. Wenn beispielsweise die Durchlaßfrequenzbänder in Schritten von 0,4 GHz gewählt werden und 8 GHz bis 50 GHz untersucht werden sollen, müssen sehr viele externe Filter202 , nämlich (50 GHz–8GHz)/0,4 GHz = 105 vorgesehen werden. Es ist nicht praktikabel, so viele externe Filter202 vorzusehen. - Es gibt einen Fall, wo ein YIG-Abstimmfilter (YTF), welches ein variables Abstimmfilter enthält, anstelle des externen Festmodus-BPF
202 verwendet wird und ein Steuersignal geliefert wird, welches das YIG-Abstimmfilter204 zur Abstimmung auf die Frequenz der N-ten Harmonischen des Wobbelsignals veranlaßt, das als Überlagerungssignal dient. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, jedes gewünschte Durchlaßfrequenzband unter Verwendung eines einzigen variablen Abstimmfilters204 zu realisieren. Es ist jedoch anzumerken, daß solch ein YIG-Abstimmfilter204 selbst eine sehr teuere Komponente darstellt und so viel wie der eigentliche Apparat selbst kosten kann. - Der externe Mischer
200 wird in den Gebrauchszustand versetzt, wenn er vom Benutzer mit einem Eingangsanschluß T2 am Gehäuse300 verbunden wird. Das im superhohen Band RFin liegende Meßsignal wird im externen Mischer200 einer Abwärtsumsetzung mit Hilfe der N-ten harmonischen Welle des Wobbelsignals unterzogen, damit ein Zwischenfrequenzsignal IF von 0,4 GHz erhalten wird, welches dem Eingangsanschluß T2 geliefert wird, und ein Hochsperrdrosselfilter36 erlaubt lediglich einer Niederbandkomponente36s einschließlich der Zwischenfrequenz Fi hindurchzugehen, um über den Umschalter SW3 der ZF-Anordnung50 zugeführt zu werden. - Ein Wobbelcontroller
100 steuert den Wobbeloszillator20 so, daß seine Frequenzwobbelung über einen Frequenzhub erfolgt, der dem Frequenzumsetzer in einem der drei Kanäle einschließlich des den Mischer14 verwendenden Kanals, des den Mischer18 verwendenden Kanals und des den externen Mischer200 verwendenden Kanals, der von dem Benutzer ausgewählt wird, entspricht. Ein Teil des Wobbelcontrollers100 , der dem hohen Band Fhi von 3,6 GHz bis 8 GHz zugeordnet ist, führt eine Nachlaufsteuerung der Abstimmfrequenz des variablen YIG-Abstimmfilters16 gekoppelt mit der Frequenzwobbelung des Wobbelsignals durch. Wenn das variable YIG-Abstimmfilter204 verwendet wird, wird es in ähnlicher Weise einer Nachlaufsteuerung unterzogen. - Die ZF-Anordnung
50 enthält ein variables Bandbreitenfilter, welches nur Frequenzkomponenten des eingegebenen Zwischenfrequenzsignals hindurchläßt, die in einer gewünschten Bandbreite liegen, und wandelt diese anschließend in gegebene digitale Daten um, die dann für jeden Wobbellauf in einem Pufferspeicher gespeichert werden. Ein Beispiel dieses internen Aufbaus wird nachfolgend unter Bezugnahme auf2 beschrieben. - Ein Zwischenfrequenzsignal von einem der Frequenzumsetzer in den drei Kanälen wird eingegeben, in einem Verstärker
51 variabler Verstärkung verstärkt, um einem Bandpaßfilter55 zugeführt zu werden, wo lediglich Komponenten mit einer Zwischenfrequenz Fi von 0,4 GHz hindurchgehen können, und das hindurchgelassene Ausgangssignal wird einer Abwärtsumsetzung zu einer niedrigeren Zwischenfrequenz Fi2 von beispielsweise 20 MHz in einem Mischer56 mittels eines Überlagerungssignals von einem festen Oszillator57 unterzogen. - Das niedrigere Zwischenfrequenzsignal wird mittels einen Zwischenfrequenzfilters
52 , das auf jede beliebige Bandbreitenantwort eingestellt werden kann, mit einer gewünschten Auflösungsbandbreite bandbegrenzt. Das bandbegrenzte Zwischenfrequenzsignal wird an einen logarithmischen Umsetzer58 angelegt, wo seine Amplitude zu einem logarithmischen Wert umgesetzt wird. Eine entsprechend umgesetzte Ausgabe wird von einem Detektor53 erfaßt bzw. gleichgerichtet, und die Ausgabe des Detektors wird in einem AD-Umsetzer54 zu digitalen Daten quantisiert. Die resultierenden digitalen Daten werden kontinuierlich pro jeweils einem Wobbeldurchlauf in einem Pufferspeicher59 gespeichert. - Zurückkehrend zur Beschreibung von
1 , werden die in Einheiten jeweils eines Wobbeldurchlaufs in der ZF-Anordnung50 gesammelten Spektraldaten einer Anzeige90 geliefert, um so das Spektrum des Meßsignals und anderes anzuzeigen. Die ZF-Anordnung50 , die Anzeige90 , der Wobbelcontroller100 und Schalter SW1, SW2 und SW3 werden von einem Gerätecontroller110 gesteuert. Wenn die Mittenfrequenz des Frequenzhubs des gewünschten Meßsignals in dem Gerätecontroller110 eingestellt wird, steuert der Gerätecontroller110 verschiedene Teile nach Maßgabe der eingestellten Werte. - Wie voranstehend beschrieben, besitzt ein herkömmlicher Spektrumanalysator drei Kanäle mit Frequenzumsetzern, und in jedem Kanal des Frequenzumsetzers ist ein Präselektor gesondert vorgesehen, um eine falsche Messung zu vermeiden, die von einem Spiegelsignal verursacht werden könnte und von einer Frequenzkomponente herrührt, die vom Signal der beabsichtigten Frequenz um das zweifache der Zwischenfrequenz beabstandet ist. Aus diesem Grund bestand die Notwendigkeit eine Anzahl von Komponenten vorzusehen einschließlich mehrerer Mischerkomponenten, Umschalter SW1, SW2 und SW3 und dergleichen. Insbesondere für die Messung im superhohen Band RFin wurde eine Anzahl von Bandpaßfiltern
202 oder ein teures variables YIT-Abstimmfilter204 verwendet. Dies alles hat zu hohen Kosten geführt. - Darüber hinaus erfordert eine Hochfrequenzschaltung einen mechanischen Aufbau mit abgeschirmten Räumen, die von Metallabschirmkonstruktionen gebildet werden, wie sie beispielsweise Aluminiumgußteile darstellen, und zwar zwischen verschiedenen Schaltungsfunktionsblöcken, um gegenseitige Störungen zwischen benachbarten Schaltungen zu verhindern. Bei drei Kanälen mit Frequenzumsetzern existiert jedoch eine Anzahl von Schaltungsblöcken, so daß eine Anzahl abgeschirmter Räume erforderlich ist. Als Folge steigen die Kosten des Geräts proportional zu den Schaltungsblöcken und den Schaltungselementen. Das Vorsehen einer Anzahl abgeschirmter Räume führt zu einem Gehäuse entsprechender Größe, was die Verringerung von Größe und Gewicht schwierig macht.
- Eine diese Probleme beseitigende Technologie ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 233,875/96 bzw. dem entsprechenden US Patent mit der Nummer 5,736,845 vom 7. April 1998 vorgeschlagen worden. Dies ist in
4 dargestellt, wo ein Meßsignal von einem Eingangsanschluß T3 einem externen Mischer200 zugeführt wird, ohne einen Präselektor zu durchlaufen, und ein Wobbelsignal, welches die N-te harmonische Welle eines Wobbeloszillators20 darstellt, zur Umsetzung des Meßsignals zu einer Zwischenfrequenz Fi im externen Mischer200 verwendet wird und das umgesetzte Signal über einen Anschluß T4 und einen Schalter SW3 einer ZF-Anordnung50 zugeführt wird. Die ZF-Einheit50 liefert Meßdaten an einen Spiegeleliminator70 , der Daten beseitigt, die auf einem Spiegelsignal beruhen, bevor die Daten einer Anzeige90 zugeführt werden. - Die Beseitigung von Spiegeldaten soll anhand spezieller Werte beschrieben werden. Es sei eine Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz angenommen und davon ausgegangen, daß das Meßsignal ein einzelnes 30 GHz Signal ist. Es wird ferner angenommen, daß die Wobbelfrequenz des Oszillators
20 fOSC = 4 bis 8 GHz beträgt und die Messung mit N = 5 stattfindet. - Zuerst wird die Erkennung eines Spiegelsignals beschrieben. Wenn die Frequenz eines Meßsignals fS ist und die Zwischenfrequenz Fi erzeugt wird, werden zwei Komponenten mit einem Absolutwert von Fi = 400 MHr = fS±(fOSC × N) erzeugt. Wenn die Wobbelung unter Verwendung einer normalen Wobbelfrequenz fOSC und einer weiteren Wobbelfrequenz fOSC + 2Fi, die um das Doppelte der Zwischenfrequenz Fi verschoben ist, stattfindet, werden die resultierenden Signalkomponenten solche sein, daß Meßpunkte (Punkte die Meßfrequenzen darstellen), welche von beiden Wobbelungen resultieren, nur für das beabsichtigte Signal fS in der Position übereinstimmen. Die Signaldaten und die Spiegeldaten werden voneinander durch Ausnutzung der Koinzidenz der Meßpunkte unterschieden. Genauer gesagt werden, wenn die beiden oben erwähnten Wobbelfrequenzen mit der Wobbelfrequenz fOSC verwendet werden und die Ausführung der Wobbelung abwechselnd erfolgt, Signale FN5a, FN5b von der Wobbelung mit fOSC erzeugt, wie in
5(A) gezeigt, während von der Wobbelung mit fOSC + 2Fi Signale FN5c, FN5d erzeugt werden, wie in5B gezeigt. Bezeichnet man die erste Wobbelfrequenz mit fOSC1 und wählt die zweite Wobbelfrequenz so, daß fOSC2 = fOSC1 + (2Fi/5), folgt daß eine fünfte harmonische Welle Frequenzen von 5 × fOSC1 und 5 × fOSC1 + 2Fi aufweist mit der Folge, daß die zweite Wobbelfrequenz fOSC2 mit einer Verschiebung gerade gleich der Zwischenfrequenz 2Fi wobbelt. Als Folge erscheint die Spektralposition, die von der zweiten Wobbelfrequenz fOSC2 resultiert an der Position FN5c, FN5d relativ zu den Spektralsignalen FN5a, FN5b, die von der ersten Wobbelung resultieren, das heißt mit einer Verschiebung von 2Fi nach links (zu niedrigeren Meßfrequenzen). Da der Abstand zwischen FN5c und FN5b und der Abstand zwischen FN5c und FN5d gleich 2Fi ist, existiert es an der Position, wo FN5a und FN5d einander überlappen, oder an einem gleichen Meßfrequenzpunkt 30 GHz. - Ein Spiegeleliminator
70 eliminiert ein Spiegelsignal durch Vergleich von Daten für jeden Meßfrequenzpunkt in einer Folge von Spektraldaten (Meßdaten) die von den abwechselnden Wobbelungen gewonnen werden, und durch Ausgabe von Daten mit einem geringeren Wert an die Anzeige50 . Wenn diese Verarbeitung auf die vier Signale FN5a, FN5b, FN5c und FN5d, die oben erwähnt wurden, angewendet wird, ergibt sich als Ergebnis, was in5C dargestellt ist, wobei anzumerken ist, daß lediglich die Signale FN5a und FN5d, die an einer Überlappungsposition existieren, als ein einziges Spektrum ausgegeben werden. In ähnlicher Weise weisen Spektraldaten (Meßdaten), die von den N-ten harmonischen Wellen der Wobbelfrequenzen fOSC1 und fOSC2 = fOSC1 + (2Fi/5) mit N = 4, 6 und 7 erzeugt werden, eine Verschiebefrequenz von 4 × (2Fi/5), 6 × (2Fi/5) bzw. 7 × (2Fi/5) auf. Man sieht aus der relativen Position der Verschiebung um die Zwischenfrequenz Fi × 2, daß vier Datenwerte sämtlich Versatzpositionen (Meßfrequenzpunkte) annehmen, wie in den5D ,5E bzw. F gezeigt und sie entsprechend durch den Spiegeleliminator70 eliminiert werden. Als Folge erhält man eine Spektraianzeige, die in5C gezeigt ist und bedeutet, daß lediglich das beabsichtigte Signal als ein Spektrum erhalten wird. - Bei dem oben erwähnten Stand der Technik werden zwei Wobbelmessungen durchgeführt, wobei die Wobbelfrequenz um 2Fi verschoben wird, und ein Spiegeleliminierprozeß wird an beiden Spektraldaten (Meßdaten) ausgeführt, was es erlaubt, das teure externe Bandpaßfilter
202 oder variable YIG-Abstimmfilter204 wegzulassen, das in1 gezeigt ist. - Eine korrekte Messung ist jedoch nur unter der Voraussetzung möglich, daß ein eingegebenes Meßsignal sowie Störsignale, die innerhalb des Meßgeräts erzeugt werden, während der Frequenzwobbelung nicht an einem Spiegelfrequenzpunkt oder bei FN5a, FN5c gemäß Betrachtung von
5 auftreten. - Dies soll unter Bezugnahme auf
6 erörtert werden. Zur Erleichterung des Verständnisses wird angenommen, daß eine Mittenfrequenz Fc bei 5 GHz liegt, ein Frequenzhub FS gleich 2 GHz beträgt oder ein Spektralmeßintervall (ein Bereich von Einstellfrequenzen) von F1 = 4 GHz bis F2 = 6 GHz reicht, und daß ein Eingangssignal S2 von 6,6 GHz, das außerhalb des Bereichs von eingestellten Meßfrequenzen von 4 GHz bis 6 GHz liegt, eingegeben wird (siehe6A ). - Bei einer N–-Modus-Wobbelung reicht eine Wobbelfrequenz FL, die als Überlagerungssignal für den Mischer
200 bei der ersten Wobbelung dient, von F1 + Fi = 4,4 GHz bis F2 + Fi = 6,4 GHz. Als Folge der Wobbelung erhält man zusätzlich zu den Spektraldaten S1b und S1a des Eingangssignals S1, die bei den beiden Wobbelfrequenzen 4,6 GHz und 5,4 GHz gewonnen werden, Meßdaten S2. Es ist ersichtlich, daß Daten S1 b bei 4,6 GHz gewonnen werden von 5 GHz (= Fin) –4,6 GHz (fL) = 0,4 GHz und die Meßfrequenz fm gleich 4,2 GHz ist, was niedriger als die Frequenz 5 MHr des Eingangssignals S1 um einen Betrag gleich dem Doppelten der Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz. d.h. 0,8 GHz ist, und Spiegeldaten des Eingangssignals S1 darstellen. Die Daten S1a basieren auf 5,4 GHz (= fL) –5 GHz (= Fin) = 0,4 GHz, d.h. basieren auf einem korrekten Eingangssignal S1 von 5 GHz. - S2a restiltiert aus 6,6 GHz (= fS) -6,2 GHz (= fL) = 0,4 GHz und tritt an einem Meßfrequenzpunkt von 5,8 GHz auf. Anders ausgedrückt, ein Spiegel des Eingangssignals S2 ist als Daten S2a aufgetreten. Bei der zweiten Wobbelung reicht die Wobbelfrequenz fL von F1 – Fi = 3,6 GHz bis F2 – Fi = 5,6 GHz, wie in
6C gezeigt, und als Folge dieser Wobbelung ergeben sich Spektraldaten S1c, S1d des ersten Eingangssignals S1 an zwei Stellen der Wobbelfrequenz von 4,6 GHz und 5,4 GHz. Man sieht, daß Daten S1c bei 4,6 GHz resultieren aus 5 GHz (= Fin) –4,6 GHz (= fL) = 0,4 GHz, d.h. auf dem Eingangssignal S1 von 5 GHz, während Daten S1d bei 5,4 GHz von 5,4 GHz (= fL) –5 GHz (= Fin) = 0,4 GHz resultieren und ihre Meßfrequenz fm gleich 5,8 GHz ist, was höher als die Frequenz 5 GHz des Eingangssignals S1 um einen Betrag gleich dem Doppelten von Fi = 0,4 GHz ist, was Spiegeldaten des Eingangssignals S1 darstellt. - Wenn demgemäß der oben erwähnte Spiegeleliminierprozeß auf die ersten Meßdaten (
6B ) und die zweiten Meßdaten (6C ) angewendet wird, folgt, daß bei dem Meßfrequenzpunkt von 5,8 GHz der kleinere der Datenwerte S2a und S2d oder der Datenwert S2a ausgewählt wird, womit die Folge des Spiegeleliminierprozesses zu dem wird, was in6D gezeigt ist, wobei anzumerken ist, daß die Spiegeldaten S2a des Eingangssignals S2, welches außerhalb des Bereichs eingestellter Meßfrequenzen von 4 bis 6 GHz liegt, erhalten bleibt. - Die obigen Probleme gelten nicht nur für einen Spektrumanalysator, sondern auch für ein Störmeßgerät oder jedes andere Wobbelmeßgerät mit Frequenzumsetzung, bei dem ein Meßsignal in einem Mischer unter Verwendung eines Frequenzwobbelsignals zu Meßzwecken in der Frequenz umgesetzt wird.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Meßverfahren mit Wobbelfrequenzumsetzung zu schaffen, welche eine korrekte Messung ohne Vorsehen eines Präselektors ermöglichen, wobei eine Beeinflussung durch Spiegelsignale vermieden wird, wenn Meßdaten für eine Vielzahl von Signalen am selben Meßfrequenzpunkt auftreten.
- Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 2, 4, 5 und 6 angegebenen Merkmale.
- OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
- Bei einem Meßverfahren, bei dem ein Meßsignal in einem Mischer mit Hilfe eines Frequenzwobbelsignals zu Meßzwecken zu einem Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz Fi umgesetzt wird, werden gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung M Zwischenfrequenzen Fi verwendet (wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist), und für jede Zwischenfrequenz Fi wird ein Wobbelsignal mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in einem Bereich von Einstellfrequenzen zuzüglich Fi verwendet, um die ersten Meßdaten zu erhalten, ein Wobbelsignal mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in dem Bereich von Einstellfrequenzen abzüglich Fi wird zum Erhalt der zweiten Meßdaten verwendet, und ein Spiegeleliminierprozeß kann kollektiv dadurch stattfinden, daß ein gleicher Datenwert und ein minimaler Datenwert für jeden Meßfrequenzpunkt unter zwei 2M Meßdaten gewonnen werden. Alternativ kann für jede Wobbelmessung die Spiegeleliminierverarbeitung auf die erhaltenen Meßdaten und ein Ergebnis einer unmittelbar vorhergehenden Spiegeleliminierverarbeitung angewendet werden, oder ein gleicher Datenwert und ein kleinerer Datenwert können für jeden Meßpunkt gewonnen werden. Als eine weitere Alternative werden die ersten Meßdaten und die zweiten Meßdaten für jede Zwischenfrequenz gewonnen, die Spiegeleliminierverarbeitung wird auf diese Meßdaten angewendet, und nachfolgend kann die Spiegeleliminierverarbeitung auf das Ergebnis der Spiegeleliminierverarbeitung angewendet werden, die auf jede Zwischenfrequenz angewendet wurde.
- Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wobbelsignal zwischen einer Frequenz gleich einer unteren Grenzfrequenz eines Bereichs von Einstellfrequenzen, von der Fi subtrahiert wird, und einer Frequenz gleich einer oberen Grenzfrequenz zuzüglich Fi für jede Zwischenfrequenz Fi zum Erhalt von Meßdaten gewobbelt, wobei erste Meßdaten, die aus der Verschiebung der Meßdaten nach unten um Fi resultieren, und zweite Meßdaten, die aus der Verschiebung der Meßdaten nach oben um Fi resultieren, gewonnen werden, und eine Spiegeleliminierverarbeitung auf die ersten und die zweiten Meßdaten angewendet wird.
-
1 ist ein Diagramm, das eine Anordnung darstellt, die das Prinzip eines herkömmlichen Spektrumanalysators zeigt; -
2 ist ein Diagramm, das den internen Aufbau einer ZF-Anordnung50 zeigt, die in1 gezeigt ist; -
3 ist ein Diagramm, das die Unterteilung von Frequenzen zeigt, wobei der gesamte Meßfrequenzbereich zu Meßzwecken in drei Frequenzbänder unterteilt ist; -
4 ist ein Diagramm einer Anordnung, die das Prinzip eines anderen Beispiels eines herkömmlichen Spektrumanalysators darstellt; -
5 ist ein Diagramm, das eine Spiegelunterdrückung bei dem Spektrumanalysator darstellt, der in4 gezeigt ist; -
6 ist ein Diagramm, das Probleme darstellt, die bei dem Spektrumanalysator auftreten, der in4 gezeigt ist; -
7 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte funktionelle Anordnung eines Spektrumanalysators zeigt, bei dem eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist; -
8 ist ein Flußdiagramm eines Beispiels einer Verarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; -
9 ist ein Diagramm, welches ein spezielles Beispiel eines Spiegeleliminators70 zeigt, der in7 gezeigt ist; -
10 ist ein Diagramm, das ein spezielles Beispiel des Aufbaus zeigt, der das Prinzip der ZF-Anordnung50 darstellt, die in7 gezeigt ist, wenn die erste Ausführungsform angewendet wird; -
11 ist ein Diagramm, das die Spiegeleliminierung bei dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt; -
12 ist ein Flußdiagramm, welches ein anderes Beispiel der Verarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; -
13 ist ein Diagramm, welches eine Spiegellöschverarbeitung darstellt, die beim Schritt S4, der in12 gezeigt ist, stattfindet; -
14 ist ein Flußdiagramm, welches ein weiteres Beispiel der Verarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; -
15 ist ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel der Verarbeitungsprozedur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
16 ist ein Diagramm, welches die Spiegeleliminierung gemäß der in15 gezeigten Verarbeitung zeigt; -
17 ist ein Flußdiagramm, welches ein anderes Beispiel der Verarbeitungsprozedur gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
18 ist ein Diagramm, welches ein spezielles Beispiel einer Korrektureinheit60 zeigt, die in7 gezeigt ist; -
19 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Anordnung zeigt, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Teil eines herkömmlichen Spektrumanalysators angewendet wird; -
20 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Unterteilung in und abwechselnd durchgeführter N–-Modus-Wobbelung und N+-Modus-Wobbelung zeigt; -
21 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung eines Mischers zeigt, der die N–-Modus-Wobbelung und die N+-Modus-Wobbelung gleichzeitig durchführt; und -
22 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung eines Meßgeräts zeigt, bei dem ein Frequenzwobbelsignal zur Umsetzung in eine Zwischenfrequenz verwendet wird, und bei dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. - BESTE ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
- Erste Ausführungsform
- Die Anwendung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einen Spektrumanalysator wird beschrieben.
7 zeigt eine Ausführungsform eines Spektrumanalysators, auf dem die vorliegende Erfindung angewendet ist, und Teile, die solchen in1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie zuvor versehen. - Ein gemessenes Signal wird von einem Eingangsanschluß T1 über ein variables Dämpfungsglied
10 , welches es je nach Bedarf in einen gegebenen Pegelbereich bringt, zu einem Mischer40 gespeist. - Es ist anzumerken, daß kein Präselektor (bzw. keine HF-Vorstufe) vorhanden ist, der auf das gemessene Signal einwirkt. Ein Frequenzwobbelsignal wird als Überlagerungssignal von einem Wobbeloszillator
20 dem Mischer40 zugeführt. Der Mischer40 kann ein harmonischer Mischer sein, der die Frequenz des gemessenen Signals nicht nur mit der Grundwelle des Wobbelsignals, sondern auch mit einer harmonischen Welle desselben mischt. Darüber hinaus kann das Wobbelsignal von dem Wobbeloszillator20 bedarfsweise in einem Frequenzmultiplizierer41 zur Schaffung einer gewünschten harmonischen Welle frequenzmultipliziert werden, bevor es dem Mischer40 geliefert wird. Die Ausgabe vom Mischer40 durchläuft ein Tiefpaßfilter42 , damit ein Zwischenfrequenzsignal mit einer gewünschten Frequenz Fi an eine ZF-Anordnung50 geliefert wird. Die Ausgabe der ZF-Anordnung50 bzw. Meßdaten (Spektraldaten in diesem Fall) werden an einen Spiegeleliminator70 geliefert. Der Spiegeleliminator70 unterdrückt Daten, die von Spiegelsignalen herrühren, welche auf der Grundlage der Tatsache aus den Meßdaten ermittelt werden, daß kein Präselektor vorgesehen ist. Die Meßdaten, in denen die Spiegeldaten unterdrückt sind, werden an eine Anzeige90 geliefert. - Um Spiegelsignale gemäß der ersten Ausführungsform zu unterdrücken, werden M Zwischenfrequenzen Fi benutzt (wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist), und für jede Zwischenfrequenz werden zwei Frequenzwobbelungen durchgeführt, um zwei Sätze von Meßdaten (Spektraldaten) zu bestimmen, und die Spiegeleliminierverarbeitung wird an den 2M Sätzen von Meßdaten ausgeführt. Ein Beispiel einer Verarbeitungsprozedur gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
8 beschrieben. - Anfänglich werden eine Mittenfrequenz fC und ein Frequenzhub FS gewonnen, um einen Bereich von Meßfrequenzen F1 = fC – (FS/2) bis fC + (FS/2) zu bestimmen und ein Verarbeitungsparameter m wird auf 1 initialisiert (S1).
- Für eine Zwischenfrequenz Fim, wird die Frequenz des Wobbelsignals über F1 + Fi m bis F2 + Fi m gewobbelt (was als N–-Modus-Wobbelung bezeichnet wird, um m-te erste Meßdaten zu erhalten (S2), wobei die Frequenz des Wobbelsignals einen Wert aufweist, der die Zwischenfrequenz Fi m in dem Mischer
40 erzeugt. Wo demgemäß die Grundwelle des Ausgangssignals vom Wobbeloszillator20 als Wobbelsignal dienen soll, wird die Schwingungsfrequenz fOSC des Wobbeloszillators20 über F1 + Fim bis F2 + Fim variiert, während, wenn der Mischer40 einen harmonischen Wellenmischer umfaßt und eine N-te harmonische Welle als Wobbelsignal (Überlagerungssignal) dienen soll, NfOSC veranlaßt wird, über F1 + Fim bis F2 + Fim zu variieren. - Weiterhin wird für die Zwischenfrequenz Fim die Frequenz des Wobbelsignals über F1 – Fim bis F2 – Fim gewobbelt (was als N+-Modus-Wobbelung bezeichnet wird), um ein m-tes zweites Meßdatum zu bestimmen (S3). Die Reihenfolge der N–-Modusverarbeitung im Schritt S2 und der N+-Modus-Verarbeitung im Schritt S3 kann so sein wie dargestellt oder umgekehrt.
- Eine Spiegeleliminierverarbeitung wird auf die m-ten ersten Meßdaten und zweiten Meßdaten angewendet (S4).
- Auf diese Weise werden für jeden Meßfrequenzpunkt erste Meßdaten und zweite Meßdaten miteinander verglichen, um einen kleineren (oder kleinsten) Datenwert zu wählen. Wenn beide Daten den gleichen Wert annehmen, wird dieser Datenwert als Ergebnis der Spiegeleliminierverarbeitung gewählt. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in
9 jeder Meßfrequenzpunkt über F1 bis F2 als f1, f2,..., fW bezeichnet werden, und die ersten Meßdaten, die an jedem gemessenen Meßpunkt gewonnen und in einem Pufferspeicher71 gespeichert werden, werden mit D11, D12,..., D1W bezeichnet, während zweite Meßdaten, die in einem Pufferspeicher72 gespeichert werden, mit D21, D22,..., D2W bezeichnet werden, und ein Komparator73 vergleicht D1j mit D2j für jeden gemessenen Frequenzpunkt fj (j = 1, 2,..., W) und liefert D1j, falls D1j, ≤ D2j, und D2j, falls D1j ≥ D2j, ist, als Dj, womit Meßdaten D1, D2,..., DW an einen Pufferspeicher74 geliefert werden, die einer Spiegelverarbeitung unterzogen wurden. - Obschon nicht gezeigt, ist der Pufferspeicher
74 in der Lage, andere Daten zu speichern, die einer Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden. Die Daten, die einer Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden, können an der Anzeige90 bedarfsweise angezeigt werden. - Es erfolgt eine Prüfung um festzustellen, ob m = M (S5), und falls m nicht gleich M ist, wird m um 1 inkrementiert, bevor zum Schritt S2 zurückkehrt wird (S6).
- Wenn beim Schritt S5 m = M oder wenn die Wobbelmessung im N–-Modus und die Wobbelmessung im N+-Modus für alle vorbestimmten M Zwischenfrequenzen Fi1, Fi2,..., FiM durchgeführt wurden und die Spiegeleliminierverarbeitung für sie abgeschlossen ist, findet die Spiegeleliminierverarbeitung an M Meßdaten statt, die der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden (S7). Somit werden für diese M Datenteile, die der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden, ein minimaler Datenwert und jeder gleiche Datenwert für jeden Meßfrequenzpunkt ausgewählt. Die Meßdaten, die der Spiegeleliminierverarbeitung im Schritt S7 unterzogen wurden, werden zur Anzeige des Spektrums an die Anzeige
90 geliefert. Es ist anzumerken, daß die Zwischenfrequenzen Fi1, Fi2,..., FiM nicht in absteigender Folge aber in einer vorbestimmten Folge sein können. - Die erste Ausführungsform wird nun genauer für M = 2 beschrieben, d.h. wenn Fi1 und Fi2 verwendet werden. Um ein Beispiel zu geben, wird eine Wahl getroffen, so daß Fi1 = 0,4 GHz und Fi2 = 0,3 GHz ist. Die ZF-Anordnung
50 , die in7 gezeigt ist, kann beispielsweise den in10 gezeigten Aufbau besitzen. In10 ist im Gegensatz zu2 das Bandpaßfilter55 durch Durchlaßbänder für die Zwischenfrequenzen Fi1 und F12 ersetzt. An diesem Ende sind Bandpaßfilter55a und55b vorgesehen. - Ein Umschalter SW5 wird von einem Wobbelcontroller
100 schaltbar so gesteuert, daß er bei der Wobbelmessung mit Fi1 = 0,4 GHz als Zwischenfrequenz das Ausgangssignal vom Bandpaßfilter55a an einen Mischer56 liefert und bei der Wobbelmessung mit Fi2 = 0,3 GHz als Zwischenfrequenz das Ausgangssignal vom Bandpaßfilter55b an den Mischer56 liefert. Ein Oszillator57 , der ein Überlagerungssignal an den Mischer56 liefert, umfaßt einen Oszillator, der in der Lage ist, zwei Schwingungsfrequenzen von beispielsweise 420 MHz und 320 MHz zu erzeugen und ist schaltbar vom Wobbelcontroller100 so gesteuert, daß er bei 420 MHz schwingt, wenn der Schalter SW5 mit dem Filter55a verbunden ist, und mit 320 MHz schwingt, wenn er mit dem Filter55b verbunden ist. - Der Mischer
56 verwendet ein Signal von dem Oszillator57 zur Umsetzung und Ausgabe eines Signals vom Umschalter SW5 in eine gegebene Frequenz, bei der es sich um eine Zwischenfrequenz Fi2 von bei diesem Beispiel 20 MHz handelt. Die nachfolgenden übrigen Elemente arbeiten in gleicher Weise wie in2 und werden daher nicht beschrieben. - Wenn bei der ZF-Anordnung
50 , die in der in10 gezeigten Weise aufgebaut ist, die Zwischenfrequenzkomponente entweder eine Frequenz von 0,4 GHz oder von 0,3 GHz aufweist, liefert ein ZF-Filter52 eine Bandbegrenzung mit einer gewünschten Auflösungsbandbreite, was eine Speicherung in einem Pufferspeicher59 in Einheiten einer Wobbelung erlaubt. - Der Wobbelcontroller
100b führt zwei Wobbelvorgänge aus, jeweils einen in dem N–-Modus und den anderen im N+-Modus zum Zwecke der Messung für zwei Zwischenfrequenzen Fi1, Fi2, das heißt für die erste Zwischenfrequenz von 0,4 GHz und die zweite Zwischenfrequenz von 0,3 GHz in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform. - Als Folge werden Spektraldaten (Meßdaten) unter jeweils insgesamt vier Bedingungen gewonnen.
- Der Spiegeleliminator
70 empfängt die Meßdaten unter vier Voraussetzungen und eliminiert unnötige Spiegeldaten. Diese Spiegeleliminierverarbeitung soll nun unter Bezugnahme auf die6 und11 beschrieben werden. Die verschiedenen Voraussetzungen sind die gleichen wie im vorigen Fall, der in Verbindung mit6 beschrieben wurde. - Wenn die erste Zwischenfrequenz Fi1 gleich 0,4 GHz ist, werden die in
6B gezeigten ersten Meßdaten und die in6C gezeigten zweiten Meßdaten in vollständig gleicher Weise gewonnen, wie oben in Verbindung mit6 beschrieben, und das Ergebnis der Spiegeleliminierverarbeitung an diesen Meßdaten ist durch die in6D gezeigten Daten dargestellt. - Wenn die zweite Zwischenfrequenz Fi2 gleich 0,3 GHz ist, findet die N–-Modus-Wobbelung über 4,3 GHz (= F1 + Fi2) bis 6,3 GHz (= F2 + Fi2) statt, wie in
11B gezeigt, während die N+-Modus-Wobbelung über 3,7 GHz (= F1 – Fi2) bis 5,7 GHz (= F2 – Fi2) stattfindet, wie in11C gezeigt. Demgemäß erscheinen während des N–-Modus die Spiegeldaten S1b als Reaktion auf das Eingangssignal S1 bei 5 GHz an einem Meßfrequenzpunkt von 4,4 GHz, wie in11B gezeigt. Spiegeldaten S2a als Antwort auf das Eingangssignal S2 bei 6,6 GHz erscheinen an einem Meßfrequenzpunkt 6,0 GHz. Anders ausgedrückt, die Spiegeldaten S1a und S2a sind verglichen mit6B um 0,2 GHz nach rechts verschoben. In dem N+-Modus erscheinen Spiegeldaten S1d als Reaktion auf das Eingangssignal S1 bei 5 GHz an einem Meßfrequenzpunkt von 5,6 GHz, wie in11C gezeigt. Wenn die beiden Meßdaten, die während des N–-Modus und des N+-Modus erhalten wurden, der Spiegeleliminierung unterzogen werden, werden unnötige Spiegeldaten S1b, S1d und S2a eliminiert, was zu dem in11D gezeigten Ergebnis führt. Es ist jedoch anzumerken, daß obwohl die Eliminierung als Folge der Annahme erreicht wurde, daß lediglich das Eingangssignal S2 als ein außerhalb des Bereichs von eingestellten Meßfrequenzen F1 bis F2 liegendes Signal vorhanden ist, falls Signale anderer Frequenzen (5,6 GHz ± 0,3 GHz) als unnötige Spiegelsignale vorhanden sind, ist es möglich, daß unnötige Spektraldaten in11D existieren, in gleicher Weise wie in6D . - Worauf hier zu achten ist, ist die Tatsache, daß, weil die Zwischenfrequenz zu Zwecken der Wobbelmessung auf 0,3 GHz geändert wurde, ein Meßfrequenzpunkt für Spiegeldaten S1b des Eingangssignals S1 (
11C ) bzw. die Position in dem Pufferspeicher59 , wo er gespeichert wird (Meßfrequenzpunkt) von 5,8 GHz, was für die Zwischenfrequenz von 0,4 GHz vorherrschte, zu 5,6 GHz verschoben wurde. - Die beiden Spektraldaten (Meßdaten) die als Folge der Spiegeleliminierung für die erste Zwischenfrequenz Fi1 und die zweite Zwischenfrequenz Fi2 erhalten werden, das heißt die in
6D bzw.11D gezeigten Daten werden zusätzlich der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen. Genauer gesagt werden für jeden Meßfrequenzpunkt der kleinere Datenwert beider Daten bzw. ein übereinstimmender Datenwert ausgewählt. Als Folge bleiben Nicht-Spiegeldaten an einem Meßfrequenzpunkt von 0,5 GHz, d.h. Daten, die auf das Eingangssignal S1 zurückgehen, unverändert, wenn sie der zusätzlichen Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen werden, weil die in den6D und11D gezeigten Daten am selben Meßfrequenzpunkt existieren. Umgekehrt existieren Spiegeldaten S1 von dem Eingangssignal S1 an einem Meßfrequenzpunkt von 5,8 GHz in6C und existieren an einem Meßfrequenzpunkt von 5,6 GHz in11C , so daß dementsprechend, wenn die Spektraldaten für beide beispielsweise bei 5,8 GHz in6D existieren, der Meßfrequenzpunkt der Spiegeldaten S1d durch die zusätzliche Spiegeleliminierverarbeitung zuverlässig eliminiert wird, und zwar als Folge der Differenz zwischen 5,8 GHz und 5,6 GHz. Anders ausgedrückt, gemäß der Spiegeleliminierverarbeitung zwischen den beiden in den6D und11D gezeigten Daten, werden die in11D gezeigten Daten an dem Meßfrequenzpunkt von 5,8 GHz ausgewählt, und eine resultierende Anzeige des Spektrums wird sein wie in11D gezeigt, womit eine normale Anzeige des Spektrums geliefert wird. - Wenn auf diese Weise zwei verschiedene Zwischenfrequenzen eingesetzt werden und die Wobbelmessung jeweils im N–-Modus und im N+-Modus erfolgt, erlaubt die resultierende Spiegeleliminierverarbeitung eine Anzeige eines Spektrums (Meßdaten), in dem unnötige Spiegelsignale, die von einem Signal mit einer Frequenz außerhalb des Meßziels verursacht werden können, zuverlässig eliminiert sind.
- Wenn M Zwischenfrequenzen verwendet werden kann die Wahl dieser Zwischenfrequenzen und die Folge, in der der N–-Modus und der N+-Modus ausgeführt werden, beliebig sein. Außerdem kann die Spiegeleliminierverarbeitung nach Erhalt aller Meßdaten kollektiv angewendet werden.
- Beispielhaft werden gemäß Darstellung in
12 eine Mittenfrequenz fC und ein Frequenzhub FS gewonnen, um einen Bereich einer Einstellmessung zu bestimmen, und dann wird ein Modus von 2M Moden ausgewählt (S1), die M N+-Moden und M N–-Moden für M Zwischenfrequenzen Fim (i = 2,..., M) umfassen. Die Wobbelung findet im ausgewählten Modus statt, um Meßdaten zu gewinnen, die dann in einem Pufferspeicher gespeichert werden (S2). Es erfolgt eine Prüfung um festzustellen, ob es irgendeinen Modus gibt, der noch nicht ausgewählt wurde (S3), und falls irgendein Modus übrig ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S1 zurück, und einer der verbleibenden Moden wird ausgewählt. Wenn beim Schritt S3 kein Modus übrig ist, wird die Spiegeleliminierverarbeitung kollektiv auf die 2M Meßdaten angewendet, die in dem Pufferspeicher gespeichert sind (S4). - Die kollektive Verarbeitung findet statt, indem für jeden Meßfrequenzpunkt fj Daten D1j1, D1j2,..., D1jM, D2j1, D2j2,..., D2jM beispielsweise aus dem Pufferspeicher (nicht gezeigt), äquivalent dem Pufferspeicher
59 , der in10 gezeigt ist, entnommen werden, in welchem 2M Meßdaten gespeichert sind, wie in13 gezeigt, sie einem kollektiven Vergleichsprozessor75 eingegeben werden und als Dj ein Datenwert davon ausgegeben wird, wenn alle 2M Daten einander gleich sind, oder ein minimaler Datenwert unter den 2M Daten. Diese Verarbeitung wird für die Meßfrequenzpunkte f1 bis fW wiederholt, so daß Daten D1, D2,..., DW erhalten werden, die der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden. Wenn die in12 gezeigte Verarbeitung wiederholt wird, können die Meßdaten, die der Spiegeleliminierverarbeitung im Schritt S4 unterzogen wurden, an die Anzeige90 geliefert werden, bevor der Ablauf zum Schritt S1 zurückkehrt. - Die Spiegelverarbeitung kann jedesmal nach Abschluß einer der Moden stattfinden. Wie beispielsweise in
14 gezeigt ist, werden eine Mittenfrequenz fC und ein Frequenzhub FS ermittelt, um einen Bereich von Einstellmessungen F1 bis F2 zu bestimmen, wonach einer von 2M Moden, einschließlich M N–-Moden und M N+-Moden, ausgewählt wird (S1), und eine Wobbelung findet in dem ausgewählten Modus statt, um Meßdaten zu sammeln (S2). Ein weiterer Modus, der noch nicht ausgewählt wurde, wird von den zwei M Moden ausgewählt (S3), und die Wobbelung findet in dem ausgewählten Modus statt, um Meßdaten zu sammeln (S4). Die Spiegeleliminierverarbeitung wird an diesen Meßdaten und den vorherigen Daten, die der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden, ausgeführt (S5). Während der anfänglichen Spiegeleliminierverarbeitung werden jedoch bei Schritt S2 gewonnene Meßdaten als Daten eingesetzt, die der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden. Die Daten, die der Spiegeleliminierverarbeitung im Schritt S5 unterzogen wurden, oder aufeinanderfolgende Ergebnisse der Spiegeleliminierverarbeitung können bedarfsweise an die Anzeige90 geliefert werden, so daß das Verhalten der Meßdaten so früh wie möglich angezeigt werden kann. - Beim Schritt S6 erfolgt eine Prüfung um festzustellen, ob irgendein Modus übrig ist, der noch nicht ausgewählt wurde. Wenn irgendein noch nicht ausgewählter Modus übrig ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S3 zurück, während, wenn kein Modus übrigbleibt, der noch nicht ausgewählt wurde, der Ablauf beendet ist. Wenn die Messung jedoch fortzusetzen ist, kann die Steuerung über jeglichen Modus, der beim Schritt S7 übrig bleibt, auf die Anfangsbedingung initialisiert werden, wo keiner der 2M Moden ausgewählt wurde, bevor der Ablauf zum Schritt S3 geht.
- Man wird von den Ausführungsformen, die in den
8 und14 gezeigt sind, verstehen, daß die Auswahl des Modus, die Wobbelung, die Sammlung von Meßdaten mehrfach durchgeführt werden können, und daß die Spiegeleliminierverarbeitung wiederholt auf die Mehrzahl von Meßdaten oder die vorherigen Daten, die bereits der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden, angewendet werden kann. Bei der in8 gezeigten Ausführungsform kann die Spiegeleliminierverarbeitung, die auf Meßdaten angewendet wird, die bei m = M-1 im Schritt S4 gewonnen werden, so modifiziert werden, daß die Spiegeleliminierverarbeitung an einem Ergebnis der Spiegeleliminierverarbeitung ausgeführt wird, welche an Meßdaten ausgeführt wurde, die während des ersten bis (M-2)-ten Durchlaufs gewonnen wurden, womit Schritt S7 entfallen kann. - Bei den in den
12 und14 gezeigten Ausführungsformen kann die Folge, in der die Zwischenfrequenzen ausgewählt werden, beliebig sein, wobei jedoch vorzuziehen ist, wann immer einer der N–-Moden und der N+-Moden für eine Zwischenfrequenz Fim ausgewählt wird, als nächstes der andere Modus für die gleiche Fi5 ausgewählt wird. Dies verringert die Häufigkeit, mit der der Schalter SW5 und der Oszillator57b in der ZF-Anordnung50 , die in10 gezeigt ist, gesteuert werden. - Zweite Ausführungsform
- Eine Ausführungsform eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung (zweite Ausführungsform) angewendet auf einen Spektrumanalysator wird nun beschrieben. Die funktionale Anordnung des Spektrumanalysators ist im wesentlichen ähnlich der in
7 gezeigten mit der Ausnahme, daß ein Datenseparator80 am Eingang des Spiegeleliminators70 eingeführt ist, wie gestrichelt dargestellt. Ein Beispiel der Verarbeitungsprozedur der zweiten Ausführungsform ist in15 gezeigt. - Anfänglich werden eine Mittenfrequenz fC und ein Frequenzhub FS gewonnen, um einen Bereich von Meßfrequenzen F1 bis F2 zu bestimmen (S1), eine, Fi, festgelegter M Zwischenfrequenzen wird ausgewählt, (S2), und ein Wobbelsignal wobbelt einen Bereich zwischen einer Frequenz F1 – Fi, das heißt dem unteren Grenzwert F1 des Bereichs eingestellter Meßfrequenzen, von dem Fi subtrahiert ist, und einer Frequenz F2 + Fi, das heißt dem oberen Grenzwert F2, zu dem Fi addiert ist, um Meßdaten zu gewinnen (S3).
- Die Wobbelung über F1 – Fi bis F2 + Fi wird als eine Kollektiv-Modus-Wobbelung bezeichnet.
- Die resultierenden Meßdaten werden in dem in
7 gezeigten Datenseparator unterteilt in erste Meßdaten, die durch Verschieben der Frequenz nach unten um Fi gewonnen werden, und in zweite Meßdaten, die durch Verschieben der Frequenz nach oben um Fi gewonnen werden, womit man Daten gewinnt, die den ersten Meßdaten, die von dem N–-Modus resultieren, und den zweiten Meßdaten, die von dem N+-Modus der ersten Ausführungsform resultieren, entsprechen (S4). - Die Spiegeleliminierverarbeitung wird auf die ersten Meßdaten, die zweiten Meßdaten und vorherige Daten angewendet, die bereits der Spiegeleliminierung unterzogen wurden (S5). Genauer gesagt werden für jeden Meßfrequenzpunkt dieser drei Datenteile ein Minimaldatenwert und ein gleicher Datenwert ausgewählt, um Daten zu erhalten, die der Spiegeleliminierung unterzogen wurden. Man beachte, daß während der ersten Verarbeitung, das heißt wenn die Zwischenfrequenz das erste Mal ausgewählt wird, keine Daten existieren, die bereits der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden, so daß dementsprechend die Spiegeleliminierverarbeitung auf die ersten Meßdaten und die zweiten Meßdaten angewendet wird. Die Daten, auf die die Spiegeleliminierverarbeitung angewen det wurde, werden vorübergehend in einem Pufferspeicher zur Verwendung bei der nächsten Spiegeleliminierverarbeitung gespeichert und außerdem an die Anzeige
90 geliefert. - An die Anzeige
90 kann jedes Meßfrequenzpunktdatum geliefert werden, das sukzessive während der Spiegeleliminierverarbeitung verarbeitet wird. - Es erfolgt dann eine Prüfung um festzustellen, ob irgendwelche Zwischenfrequenzen Fi übrig sind, die noch nicht ausgewählt wurden (S6), und wenn eine übrig ist, kehrt der Ablauf zum Schritt
2 zurück, und eine noch nicht ausgewählte wird ausgewählt. Wenn beim Schritt S6 keine Zwischenfrequenz übrig ist, die noch nicht ausgewählt wurde, kann der Ablauf beendet werden oder, wenn die Messung fortgesetzt werden soll, wird die Operation auf einen Zustand zurückgesetzt, wo noch keine der Zwischenfrequenzen ausgewählt wurde, womit zum Schritt S2 zurückgekehrt wird (S7). - Ein Teil der Datenseparationsverarbeitung, die im Schritt S4 stattfindet, soll nachfolgend unter Bezugnahme auf
6 anhand eines speziellen Beispiels beschrieben werden. In ähnlicher Weise wie bei dem in11 gezeigten Beispiel, beträgt die Mittenfrequenz fC = 5 GHz, der Frequenzhub FS = 2 GHz, ein Einstellmeßbereich F1 = 4,0 GHz bis F2 = 6 GHz, während die ausgewählte Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz beträgt. Es wird angenommen, daß ein Meßsignal lediglich 5 GHz umfaßt, wie in16A gezeigt. Der Bereich von Wobbelfrequenzen wird F1 – Fi = 3,6 GHz bis F2 + Fi = 6,4 GHz, wie in6B gezeigt, und Meßdaten D1 und D2 werden an den Wobbelfrequenzen 4,6 GHz bzw. 5,4 GHz als Ergebnis der Wobbelung erhalten. Da der Bereich von Frequenzen bei der N–-Modus-Wobbelung bei der ersten Ausführungsform über 4,4 GHz bis 6,4 GHz reicht, wie in16C gezeigt, stimmt eine Bewegung längs der Frequenzachse nach unten um die Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz, um der Wobbelung über den Bereich von Einstellmeßfrequenzen von 4 GHz bis 6 GHz zu entsprechen, mit der N–-Modus-Wobbelung überein. Demzufolge können die Meßdaten, die durch die Wobbelung über F1 – Fi bis F2 + Fi gewonnen werden um die Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz verschoben werden, um die Frequenz zu verringern, wie in16D gezeigt, um erste Meßdaten zu liefern, wodurch welche erhalten werden, die mit den ersten Meßdaten übereinstimmen, die bei der N–-Betriebsart erhalten werden. Da der Frequenzbereich der N+-Modus-Wobbelung über 3,6 bis 5,6 GHz reicht, wie in16E gezeigt, kann dies in ähnlicher Weise längs der Frequenzachse um die Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz nach oben verschoben werden, um dem Bereich von Einstellmeßfrequenzen von 4 GHz bis 6 GHz zu entsprechen, wodurch eine Übereinstimmung mit der N+-Modus-Wobbelung erreicht wird. Demzufolge können die Meßdaten, die durch die Wobbelung über F1 – Fi bis F2 + Fi gewonnen werden, um die Zwischenfrequenz Fi = 0,4 GHz bewegt werden, um die Frequenz zu erhöhen, wie in16F gezeigt, um die zweiten Meßdaten zu liefern, die mit den zweiten Meßdaten übereinstimmen, welche bei dem N+-Modus gewonnen werden. - Diese Separationsverarbeitung kann umfassen das Ableiten aus den Meßdaten, die durch die Wobbelung über F1 – Fi bis F2 + Fi gewonnen werden, und die in einem Pufferspeicher in der Folge der Meßfrequenzpunkte gespeichert sind, von Daten für jeden Meßfrequenzpunkt, der höher liegt als der Meßfrequenzpunkt, der um die doppelte Zwischenfrequenz 2Fi höher liegt als der niedrigste Meßfrequenzpunkt, als die ersten Meßdaten über den Bereich von Einstellmeßfrequenzen, und das sukzessive Auswählen von Daten, die ausgehend von dem niedrigsten Meßfrequenzpunkt in einem Bereich liegen, der dem Bereich von Einstellmeßfrequenzen entspricht, um zweite Meßdaten über dem Bereich von Einstellmeßfrequenzen zu schaffen.
- Als Folge kann die Spiegeleliminierverarbeitung auf die ersten Meßdaten, die in
16D gezeigt sind, und die zweiten Meßdaten, die in16F gezeigt sind, angewendet werden, die auf diese Weise getrennt sind, womit man die in16G gezeigten Daten erhält, in denen die Spiegeldaten unterdrückt sind. Die Separationsverarbeitung bei Schritt S4 kann in ähnlicher Weise auf andere Zwischenfrequenzen angewendet werden. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Anzahl von Wobbelvorgängen verglichen mit der ersten Ausführungsform auf die Hälfte reduziert, womit die Meßzeit reduziert wird. -
17 zeigt ein anderes Beispiel der Verarbeitungsprozedur gemäß der zweiten Ausführungsform. Anfänglich werden eine Mittenfrequenz fC und ein Frequenzhub FS gewonnen, um einen Bereich von Einstellmeßfrequenzen F1 bis F2 zu bestimmen (S1). Eine der Zwischenfrequenzen, Fi, wird dann gewählt (S2), und F1 – Fi bis F2 + Fi wird von dem Wobbelsignal überstrichen, um Meßdaten zu sammeln, die in dem Pufferspeicher gespeichert werden (S3). Dann erfolgt eine Prüfung, ob irgendeine Zwischenfrequenz Fi übrig ist, die noch nicht ausgewählt wurde (S4), und, falls eine da ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S2 zurück, während, wenn keine da ist, eines der Meßdaten, die in dem Pufferspeicher gespeichert sind, entnommen wird (S5) und die oben erwähnte Frequenzverschiebung auf das entnommene Meßdatum angewendet wird, um es auf die ersten Meßdaten und die zweiten Meßdaten aufzuteilen (S6). - Dann wird geprüft, ob irgendwelche Meßdaten in dem Pufferspeicher verblieben sind (S7) und, wenn dies der Fall ist, kehrt der Ablauf zum Schritt S5 zurück, während, wenn dies nicht der Fall ist, die Spiegeleliminierverarbeitung auf alle der ersten Meßdaten und der zweiten Meßdaten, die für jede Zwischenfrequenz getrennt wurden, das heißt auf 2M Teile (wobei M die Anzahl von Zwischenfrequenzen darstellt) von Meßdaten angewendet wird (S8). Diese Spiegeleliminierverarbeitung ist ähnlich der Verarbeitung, die beim Schritt S4 in
12 stattfindet. Wenn die Messung fortgesetzt werden soll, wird die Operation auf einen Zustand zurückgesetzt, bei dem eine Zwischenfrequenz und Meßdaten gewählt werden, womit zum Schritt S2 zurückgekehrt wird (S9). Wie in17 gezeigt, kann anschließend an Schritt S6 die Spiegeleliminierverarbeitung angewendet werden auf die ersten Meßdaten und die zweiten Meßdaten, die getrennt wurden, und auf die vorherigen Daten, die der Spiegeleliminierverarbeitung bereits unterzogen wurden, und das Ergebnis dieser Verarbeitung oder Ergebnisse von Zwischenverarbeitungen, die sukzessive erhalten werden, können der Anzeige90 zugeführt und angezeigt werden (S10). - Wenn dabei die Meßdaten abgeleitet werden, um das erste Mal der Separationsverarbeitung unterzogen zu werden, wird der Spiegeleliminierprozeß lediglich auf die ersten und die zweiten Meßdaten angewendet (da keine vorherigen Daten existieren, die bereits der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden).
- Ein gemessenes Signal unterliegt im Mischer
40 einem Umsetzungsverlust. Es zeigt sich, daß der Umsetzungsverlust zwischen der N–-Modus-Wobbelung und der N+-Modus-Wobbelung verschieden ist und sich mit der Frequenz ändert. Um unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts eine korrekte Messung durchzuführen, ist es vorzuziehen, daß die Meßdaten von der ZF-Anordnung50 in einem Pegelkorrigierer60 einer Pegelkorrektur unterzogen werden, bevor sie dem Spiegeleliminator70 geliefert werden, wie in7 gestrichelt gezeigt. - Wie beispielsweise in
18 dargestellt, kann der Korrigierer60 einen Korrekturwertspeicher61 umfassen, der Korrekturwerte in Abständen der Frequenz des gemessenen Signals speichert, das heißt im Abstand von 1 GHz in18 . Die im Mischer40 während der N–-Modus-Wobbelung und der N+-Modus-Wobbelung auftretenden Verluste werden vorab festgestellt, um die Korrekturwerte zu ermitteln, die gespeichert sind. - Für Meßdaten Dpj (p = 1, 2; j = 1, 2,..., W) von der ZF-Anordnung
50 wird ein Korrekturwert für einen Meßfrequenzpunkt fj von einem Korrekturwertspeicher61a für den N–-Modus für p = 1 abgeleitet und von einem Korrekturwertspeicher61b für den N+-Modus für p = 2 abgeleitet, und der Korrekturwert wird in einem Addierer62 zu den Meßdaten Dpj hinzuaddiert. Wenn ein Korrekturwert für eine Frequenz, die mit dem Meßfrequenzpunkt fj übereinstimmt, in dem Korrekturwertspeicher61 nicht gespeichert ist, werden Korrekturwerte für Frequenzen beiderseits der Frequenz fj aus dem Korrekturwertspeicher61 ausgelesen und der Korrekturwert für fj in einem Korrekturwertrechner63 durch lineare Interpolation berechnet und dem Addierer62 zugeführt. - Durch Korrektur der Meßdaten zur Berücksichtigung des Umsetzungsverlustes abhängig von dem N–-Modus und dem N+-Modus in dieser Weise kann die Spiegeleliminierverarbeitung korrekt ausgeführt werden, was eine genauere Anzeige der Meßdaten erlaubt.
- Die Korrektur des Umsetzungsverlustes kann beim Schritt
8 stattfinden, der Schritt S3 folgt, um die Korrektur des Umsetzungsverlustes auf Meßdaten vor der Übertragung zum Schritt S4 anzuwenden, wie für das Beispiel von8 gestrichelt gezeichnet, oder kann beim Schritt S5 stattfinden, wenn im Beispiel von12 die Übertragung vom Schritt S3 zum Schritt S4 erfolgt, oder kann beim Schritt8 stattfinden, der dem Schritt S4 folgt, bevor beim Beispiel von14 die Übertragung zum Schritt S5 stattfindet. Bei dem in15 gezeigten Beispiel kann die Korrektur der Meßdaten bezüglich des Umsetzungsverlustes beim Schritt8 stattfinden, der dem Schritt S3 folgt, bevor die Übertragung zum Schritt S4 erfolgt. In diesem Fall gibt es nur einen Satz von Korrekturwerten. In ähnlicher Weise kann bei dem in17 gezeigten Beispiel die Korrektur der Meßdaten hinsichtlich des Umsetzungsverlustes beim Schritt S11 stattfinden, der dem Schritt S5 folgt. Es ist wünschenswert, daß die N–-Modus-Umsetzungsverlustkorrekturdaten und die N+-Umsetzungsverlustkorrekturdaten zuvor für jede Zwischenfrequenz ermittelt und in dem Korrekturwertspeicher61 gespeichert werden, so daß eine geeignete Korrektur bei jeder verwendeten Zwischenfrequenz angewendet werden kann. - Wenn, wie oben beschrieben, mehrere Zwischenfrequenzen verwendet werden, ist es vorzuziehen, daß die Spiegeleliminierverarbeitung nach der Korrektur der Mischerverluste bei den einzelnen Meßdaten im Korrigierer
60 , der in4 gezeigt ist, ausgeführt wird. - Wie in
19 gezeigt, kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf lediglich die Messung des superhohen Bandes RFin angewendet werden, was in1 gezeigt ist, das gleich oder höher als 8 GHz ist. Speziell die Mehrzahl externer Bandpaßfilter202 oder des variablen Abstimmfilters204 wird von der Anordnung, die in1 gezeigt ist, weggelassen, währen der Spiegeleliminator70 vorgesehen wird, um die Spiegeleliminierverarbeitung auf die Messung jenseits von 8 GHz anzuwenden. Demzufolge kann ein Mischer40 außerhalb eines vorhandenen Spektrumanalysators vorgesehen werden, der beispielsweise innerhalb des Gehäuses300 aufgebaut ist, und eine Software (Programm), die die Steuerung der N+-Modus- und der N–-Modus-Wobbelung oder der Kollektivmodus-Wobbelung und die Spiegeleliminierverarbeitung steuert, kann intern im Spektrumanalysator untergebracht werden, wodurch eine Messung des gemessenen Signals, das jenseits von 8 GHz liegt, auf einfache und billige Weise ausgeführt werden kann. - Obwohl nicht dargestellt, kann eine Anordnung, die den N–-Modus und den N+-Modus sowie die Spiegeleliminierverarbeitung anwendet, in einer Messung des hohen Bandes Fhi von 4 bis 8 GHz beispielsweise bei der Anordnung von
1 verwendet werden. In diesem Fall kann in vorteilhafter Weise auf das teuere YIG-Abstimmfilter16 , das in1 gezeigt ist, verzichtet werden. - Alternativ kann eine Anordnung, die den N–-Modus, den N+-Modus und die Spiegeleliminierverarbeitung anwendet, bei der Messung des hohen Bandes Fhi von 4 bis 8 GHz und des superhohen Bandes RFin von 8 GHz oder mehr bei der in
1 gezeigten Anordnung verwendet werden. - Es ist anzumerken, daß es bei dem Aufbau der ZF-Anordnung
50 , die in10 gezeigt ist, da das ZF-Filter52 eine Auflösungsbandbreite besitzt, die gewöhnlich in der Größenordnung etlicher MHz ist, eine einfache Sache ist, den Schalter SW5 wegzulassen und ein einziges Filter55 mit einem Durchlaßband von 0,4 GHz zu verwenden, wie in2 gezeigt, um einer ersten Zwischenfrequenz Fi1 und einer zweiten Zwischenfrequenz Fi2 den Durchgang zu gestatten, indem die erste Zwischenfrequenz Fi1 zu 0,4 GHz und die zweite Zwischenfrequenz Fi2 zu 0,4 GHz – 0,01 GHz = 0,39 GHz gewählt wird. Anders ausgedrückt, die Bandpaßfilter55a ,44b und der Umschalter SW5, die in10 gezeigt sind, werden durch ein einziges Bandpaßfilter55 ersetzt, was die Anzahl der Schaltungsteile verringert. - Bei der vorangegangenen Beschreibung werden bei dem N–-Modus F1 + Fi bis F2 + Fi zum Erhalt erster Meßdaten D11, D12,..., D1W frequenzgewobbelt, während bei dem N+-Modus F1 – Fi bis F2 – Fi zum Erhalt zweiter Meßdaten D21, D22,... D2W frequenzgewobbelt wird. F1 + Fi bis F2 + Fi oder F1 – Fi bis F2 – Fi brauchen jedoch nicht selektiv gewobbelt zu werden. Anders ausgedrückt, diese Bänder F1 + Fi bis F2 + Fi und F1 – Fi bis F2 – Fi können jeweils in mehrere Bänder aufgeteilt zu werden, und die Teilbänder können nacheinander oder in einer geeigneten Reihenfolge abwechselnd frequenzgewobbelt zu werden. In extremen Fällen kann die Unterteilung im Intervall zwischen Meßfrequenzpunkten erfolgen, und das Wobbelsignal für diese Frequenzen kann abwechselnd auf den Mischer
40 einwirken. Anders ausgedrückt, wie beispielhaft in20 gezeigt, kann die Frequenz eines Signals, das als Überlagerungssignal (Wobbelsignal) im Mischer40 wirkt, zu F1 + Fi gewählt werden, um Meßdaten D11 zu bestimmen, und die Frequenz wird dann zu F1 – Fi geändert, um Meßdaten D21 zu bestimmen, wonach die Frequenz zu F1 + Fi + Δf geändert wird (wobei Δf den Abstand zwischen benachbarten Meßfrequenzen darstellt), um Meßdaten D12 zu bestimmen, und dann zu F1 – Fi + Δf geändert wird, um Meßdaten D22 zu bestimmen, wonach ein ähnlicher Vorgang wiederholt wird, um erste Meßdaten D1j und zweite Meßdaten D2j in abwechselnder Weise zu ermitteln. Demzufolge ist die Verwendung des N–-Modus, das heißt die Wobbelung der Frequenz des Wobbelsignals (Überlagerungssignals), das zur Erzeugung einer gewünschten Zwischenfrequenz durch Addieren von Fi zu F1 zur Bestimmung erster Meßdaten dient, nicht auf den Fall beschränkt, bei dem die ersten Meßdaten nacheinander an Meßfrequenzpunkten erhalten werden, sondern kann zur Bestimmung erster Meßdaten an jedem Meßfrequenzpunkt innerhalb des Bereichs eingestellter Frequenzen verwendet werden. In ähnlicher Weise wird der N+-Modus verwendet, um zweite Meßdaten zu ermitteln. - Wie in
21 gezeigt, sind Mischer40a und40b und Wobbeloszillatoren20a und20b vorgesehen. Ein Wobbelsignal von dem Wobbeloszillator20a wird dem Mischer40a geliefert, während ein Wobbelsignal von dem Wobbeloszillator20b dem Mischer40b geliefert wird. Durch Verwenden einer Anordnung, bei der die Frequenz des Wobbelsignals von dem Wobbeloszillator20a in dem Mischer40a als Frequenz eines Überlagerungssignals wirkt, welches eine gewünschte Zwischenfrequenz während des N–-Modus erzeugt, während die Frequenz des Wobbelsignals von dem Wobbeloszillator20b in dem Mischer40b als Frequenz eines Überlagerungssignals wirkt, welches eine gewünschte Zwischenfrequenz während des N+-Modus erzeugt, können erste Meßdaten und zweite Meßdaten gleichzeitig erhalten werden. Ausgangssignale von den Wobbeloszillatoren20a und20b können den Mischern40a und40b über Frequenzmultiplizierer zugeführt werden. Die Mischer40a und40b können je ein harmonischer Wellenmischer sein in ähnlicher Weise wie der Mischer40 . - Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf einen Spektrumanalysator anwendbar, sondern auch auf ein Meßgerät, wie etwa ein Störmeßgerät, bei dem ein gemessenes Signal zu einem Signal einer Zwischenfrequenz mittels eines Frequenzwobbelsignals umgesetzt wird, um Meßdaten zu ermitteln. Wie beispielhaft in
22 gezeigt, ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf ein Meßgerät, bei dem ein gemessenes Signal von einem Eingangsanschluß T1 einem Mischer40 zugeführt wird, wo das gemessene Signal mittels eines Wobbelsignals von einem Wobbeloszillator20 zu einem Signal mit einer Zwischenfrequenz umgesetzt wird und das Zwischenfrequenzsignal von einem Bandpaßfilter55 abgeleitet wird, um zum Erhalt von Meßdaten von einem Detektor53 erfaßt bzw. gleichgerichtet zu werden. Die Meßdaten werden je nach Bedarf verarbeitet, um eine gewünschte Meßausgabe zu liefern. - Ein Gerätecontroller
110 und ein Wobbelcontroller100 bewirken eine Steuerung derart, daß eine N–-Modus- Wobbelung und eine N+-Modus-Wobbelung an dem gemessenen Signal für jede einer Vielzahl von Zwischenfrequenzen stattfinden, um Meßdaten zu ermitteln, oder eine Kollektivmodus-Wobbelung ausgeführt wird, um Meßdaten zu bestimmen; die Meßdaten werden in erste und zweite Meßdaten in einem Datenseparator80 aufgeteilt, die Korrektur der Meßdaten hinsichtlich des Mischerverlustes findet erforderlichenfalls in einem Korrigierer60 statt, ein Spiegeleliminator70 führt eine Spiegeleliminierverarbeitung durch, und Daten, die der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden, oder Daten die abhängig von dem Meßgerät weiterverarbeitet werden, werden von einer Anzeige90 angezeigt. Der Mischer40 kann einen harmonischen Wellenmischer umfassen, oder ein Ausgangswobbelsignal von dem Wobbeloszillator20 kann in einem Frequenzmultipli zierer41 frequenzmultipliziert werden, bevor er dem Mischer40 zugeführt wird. Wie gestrichelt dargestellt, kann eine Ausgabe des Bandpaßfilters55 oder des Detektors53 in einem AD-Umsetzer91 umgesetzt werden, und die digitalen Daten können in einem Speicher92 gespeichert werden, etwa einer flexiblen Magnetscheibe, einem Magnetband, einem Halbleiterspeicher oder dergleichen. Durch Lesen gespeicherter Daten von dem Speicher92 und bedarfsweise Anwendung einer Korrektur der Daten in dem Korrigierer60 , kann die Spiegeleliminierverarbeitung an den Daten ausgeführt werden, bevor diese an einer Anzeige angezeigt werden. Anders ausgedrückt, ein einfaches Gerät mit dem Mischer40 , dem Wobbeloszillator20 , dem Bandpaßfilter55 , dem AD-Umsetzer91 , dem Speicher92 und deren Controllern kann zu einem beliebigen Ort einer Quelle eines zu messenden Signals getragen werden. Nachdem Daten zu dem Meßsignal gewonnen wurden, kann das Gerät nachhause getragen werden, um die Spiegeleliminierverarbeitung auszuführen und erforderliche Meßdaten zu gewinnen. Die Meßdaten können nicht nur durch eine Kathodenstrahlröhrenanzeige oder eine Flüssigkristallanzeige angezeigt werden, sondern können auch mittels eines Papierschreibers aufgezeichnet und angezeigt werden. - Ein Ausgangssignal von dem Tiefpaßfilter
42 , das in7 gezeigt ist, oder ein Ausgangssignal von dem Mischer56 , der in10 gezeigt ist, kann in digitale Daten umgesetzt werden, die für verschiedene nachfolgende Funktionen von einem DSP (digitalen Signalprozessor) verarbeitet werden können. - Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, das oben erwähnt wurde, das heißt die Steuerung der N–-Modus-Wobbelung und der N+-Modus-Wobbelung, die Kollektivmodus-Wobbelung, die Spiegeleliminierverarbeitung, die Datentrennung, die Korrektur zur Berücksichtigung des Mischerverlustes und ähnliches, kann durch Ausführung eines Programms auf einem Computer ausgeführt werden. In diesem Fall kann das Programm für die gewobbelte Frequenzumsetzung und die Messung zur Ausführung von einer CD-ROM, einer flexiblen Magnetscheibe oder über einen Kommunikationskanal in den Computer geladen werden.
- Wie oben beschrieben können gemäß der vorliegenden Erfindung, Daten, die auf Spiegelsignalen beruhen, dadurch unterdrückt werden, daß eine Spiegeleliminierverarbeitung auf Meßdaten angewendet wird, die durch Ausführen der N–-Modus-Wobbelung und der N+-Modus-Wobbelung für eine Vielzahl von Zwischenfrequenzen erhalten werden, oder auf Daten, die von Meßdaten abgetrennt wurden, die durch die Kollektivmodus-Wobbelung erhalten wurden. Außerdem können Spiegeldaten, die von Signalen herrühren, welche außerhalb des Bereichs eingestellter Meßfrequenzen liegen, auch unterdrückt werden, was die Notwendigkeit von Präselektoren vermeidet, die vorgesehen werden, um das Auftreten von Spiegelsignalen zu verhindern, womit eine billige und einfache Anordnung geschaffen wird.
Claims (10)
- In einem Verfahren, bei dem ein gemessenes Signal in einem Mischer mittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz (Fi) umgesetzt wird, ist ein Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung gekennzeichnet durch einen ersten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in einem Bereich von Einstellfrequenzen, zu denen die Zwischenfrequenz (Fi) hinzuaddiert ist, um Meßdaten zu bestimmen; einen zweiten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich der Frequenz in dem Bereich der Einstellfrequenzen, von denen die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert ist, um Meßdaten zu bestimmen; wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist; Durchführen des ersten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi); Durchführen des zweiten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi); und Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung auf die M Teile von Meßdaten, die während des ersten Meßschritts, der M mal wiederholt wird, erhalten werden, und M Teile von Meßdaten, die während des zweiten Meßschritts, der M mal wiederholt wird, erhalten werden, indem Daten, die alle einen gleichen Wert besitzen, und Daten, die einen minimalen Wert besitzen, für einen selben Meßfrequenzpunkt bestimmt werden.
- In einem Verfahren, bei dem ein gemessenes Signal in einem Mischer mittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz (Fi) umgesetzt wird, ist ein Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung gekennzeichnet durch einen ersten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in einem Bereich von Einstellfrequenzen, zu denen die Zwischenfrequenz (Fi) hinzuaddiert ist, um Meßdaten zu bestimmen; einen zweiten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich der Frequenz in dem Bereich der Einstellfrequenzen, von denen die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert ist, um Meßdaten zu bestimmen; wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist; Durchführen des ersten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi); Durchführen des zweiten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi); und Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung jedesmal, wenn entweder der erste oder der zweite Meßschritt ausgeführt wird, indem Daten bestimmt werden, die einen gleichen Wert besitzen, und Daten die einen kleineren Wert besitzen, für jeden Meßfrequenzpunkt von den erhaltenen Meßdaten und unmittelbar vorhergehenden Daten, von denen ein Spiegel bereits eliminiert wurde.
- Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßschritt oder der zweite Meßschritt für jede Zwischen frequenz (Fi) ausgeführt wird und von dem anderen Meßschritt gefolgt wird.
- In einem Verfahren, bei dem ein gemessenes Signal in einem Mischer mittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz (Fi) umgesetzt wird, ist ein Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung gekennzeichnet durch einen ersten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich einer Frequenz in einem Bereich von Einstellfrequenzen, zu denen die Zwischenfrequenz (Fi) hinzuaddiert ist, um Meßdaten zu bestimmen; einen zweiten Meßschritt der Verwendung eines Wobbelsignals mit einer Frequenz gleich der Frequenz in dem Bereich der Einstellfrequenzen, von denen die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert ist, um Meßdaten zu bestimmen; wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist; Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung durch Ausführen des ersten Meßschritts und des zweiten Meßschritts für jede Zwischenfrequenz (Fi) und Bestimmen von Daten mit einem gleichen Wert und Daten mit einem kleineren Wert für beide von den beiden Schritten erhaltenen Daten; und während der Spiegeleliminierverarbeitung einer M-ten Zwischenfrequenz (Fi), Bestimmen von Daten mit einem gleichen Wert und Daten mit einem minimalen Wert von jedem Meßfrequenzpunkt von beiden Meßdaten, die für die M-te Zwischenfrequenz erhalten wurden, und alle Daten, die zuvor erhalten wurden und der Spiegeleliminierverarbeitung bereits unterzogen wurden.
- In einem Verfahren, bei dem ein gemessenes Signal in einem Mischer mittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz (Fi) umgesetzt wird, ist ein Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung gekennzeichnet durch wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist; Wobbeln des Wobbelsignals für jede Zwischenfrequenz (Fi) zwischen einer Frequenz, die gleich einer unteren Grenzfrequenz in einem Bereich der Einstellfrequenzen ist, von der die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert wird, und einer Frequenz, die gleich einer oberen Grenzfrequenz in dem Bereich von Einstellfrequenzen ist, zu der Fi hinzuaddiert wird, um Meßdaten zu erhalten; Trennen der Meßdaten in erste Meßdaten, die durch Verschiebung der Frequenz um die Zwischenfrequenz (Fi) nach unten erhalten werden, und in zweite Meßdaten, die durch Verschiebung der Frequenz nach oben erhalten werden; und Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung durch Bestimmen, für jeden Meßfrequenzpunkt, von Daten, die alle einen gleichen Wert besitzen und Daten, die einen minimalen Wert besitzen, aus den ersten Meßdaten, den zweiten Meßdaten und vorhergehenden Daten, die bereits der Spiegeleliminierverarbeitung unterzogen wurden.
- In einem Verfahren, bei dem ein gemessenes Signal in einem Mischer mittels eines Frequenzwobbelsignals in ein Zwischenfrequenzsignal mit einer Zwischenfrequenz (Fi) umgesetzt wird, ist ein Verfahren zur Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung gekennzeichnet durch wobei M Zwischenfrequenzen (Fi) vorhanden sind und M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist; Wobbeln des Wobbelsignals für jede Zwischenfrequenz (Fi) zwischen einer Frequenz, die gleich einer unteren Grenzfrequenz in einem Bereich der Einstellfrequenzen ist, von der die Zwischenfrequenz (Fi) subtrahiert wird, und einer Frequenz, die gleich einer oberen Grenzfrequenz in dem Bereich von Einstellfrequenzen ist, zu der die Zwischenfrequenz (Fi) hinzuaddiert wird, um Meßdaten zu erhalten; nach Bestimmen der Meßdaten für jede Zwischenfrequenz (Fi), Trennen der einzelnen Meßdaten in erste Meßdaten, die erhalten werden durch Verschieben der Frequenz nach unten um die Zwischenfrequenz (Fi), die benutzt wurde, um die Daten zu gewinnen, und zweite Meßdaten, die erhalten werden durch Verschieben der Frequenz nach oben; und Anwenden einer Spiegeleliminierverarbeitung durch Bestimmen von Daten, die alle einen gleichen Wert besitzen, und Daten, die einen minimalen Wert besitzen, für jeden Meßfrequenzpunkt von M Teilen erster Meßdaten und M Teilen zweiter Meßdaten.
- Verfahren der Messung durch Wobbelfrequenzumsetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von Umsetzungsverlust-Korrekturdaten, die zuvor gespeichert werden, um die Meßdaten zu korrigieren, wobei die Spiegeleliminierverarbeitung auf die korrigierten Meßdaten angewendet wird.
- Verfahren der Messung durch Wobbelfrequenzumsetzung nach einem der Ansprüche 2, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Anwendung der Spiegeleliminierverarbeitung ein Verarbeitungsergebnis, das nacheinander gewonnen wird, oder Daten, von denen der Spiegel eliminiert wurde, nach Abschluß der Verarbeitung angezeigt werden.
- Verfahren der Messung durch Wobbelfrequenzumsetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer einen Mischer in einem Spektrumanalysator umfaßt und der Bereich von Einstellfrequenzen ein Bereich von Einstellfrequenzen für den Spektrumanalysator ist, wobei die Daten, von denen der Spiegel eliminiert wurde als gemessenes Spektrum erhalten werden.
- Verfahren der Messung durch gewobbelte Frequenzumsetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich von Einstellfrequenzen in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist und die ersten Meßdaten sowie die zweiten Meßdaten für jeden Teilabschnitt gewonnen werden.
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