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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Triggerung von z. B. in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signalen.
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In Signalgeneratoren, welche beispielsweise Mobilfunksignale erzeugen, wird die Sequenz von Abtastwerten des zu sendenden digitalisierten Signals im Basisband phasen- bzw. zeitkorrekt zu einem Triggerimpuls an die Hochfrequenzstufe übertragen. Der Triggerimpuls, der zu jedem beliebigen Zeitpunkt vom Messsystem oder vom Anwender gesetzt werden kann, kann in einer Triggerauswertungseinheit der digital realisierten Basisbandstufe nur zu den diskreten Abtastzeitpunkten des zu sendenden digitalisierten Signals identifiziert werden. Die Triggerung des zu sendenden Signals weist somit eine zeitliche Auflösung auf, die der Abtastfrequenz des digitalisierten Sendesignals entspricht, was für viele Anwendungen, insbesondere im Mobilfunkbereich, nicht ausreichend ist.
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Ein Signalgenerator mit digitaler Basisband-Aufbereitung und externer Triggerung ist z. B. aus der
DE 101 24 371 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Triggerung von in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signalen zu schaffen, das eine höhere Genauigkeit aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Triggerung von in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signal nach Anspruch 1 und durch ein System zur Triggerung von in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signal nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
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Vorzugsweise werden in der Triggerauswertung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems, die mit der Abtastfrequenz des erzeugten digitalisierten Signals arbeitet, zusätzlich zum Triggerimpuls mehrere gegenüber dem Triggerimpuls definiert zeitlich verzögerte Triggerimpulse zur Ermittlung eines Triggerzeitpunkts mit einer höheren zeitlichen Genauigkeit herangezogen. Die zeitliche Verzögerungen jedes dieser verzögerten Triggerimpulse ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass sie jeweils unterschiedliche Werte aufweisen und die Summe der Unterschiede in den zeitlichen Verzögerungen zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden verzögerten Triggerimpulsen identisch zur Abtastperiode des digitalisierten zu sendenden Signals sind.
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Auf diese Weise wird in Abhängigkeit des Zeitpunkts, in der der Triggerimpuls zwischen zwei Abtastzeitpunkten des digitalisierten Sendesignals auftritt, eine bestimmte Anzahl von verzögerten Triggerimpulsen mit kleineren Verzögerungszeiten zum auf den Triggerimpuls nächst folgenden Abtastzeitpunkt identifiziert, während die übrigen verzögerten Triggerimpulse mit größeren Verzögerungszeiten erst zum auf den Triggerimpuls übernächst folgenden Abtastzeitpunkt identifiziert werden. Die Anzahl der zum auf den Triggerimpuls nächst folgenden Abtastzeitpunkt identifizierten verzögerten Triggerimpulse im Verhältnis zur Anzahl der zum auf den Triggerimpuls übernächst folgenden Abtastzeitpunkt identifizierten verzögerten Triggerimpulse ergibt folglich eine Information, in welchem Zeitbereich zwischen zwei Abtastzeitpunkten des zu sendenden Signals der Triggerimpuls auftritt.
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Auf diese Weise ist es möglich, den Zeitpunkt des Auftretens des Triggerimpulses mit einer gegenüber der Abtastperiode des Sendesignals höheren zeitlichen Auflösung zu ermitteln. Sind die Unterschiede in den Verzögerungszeiten zwischen jeweils aufeinanderfolgenden verzögerten Triggerimpulsen bevorzugt identisch, so kann auf diese Weise ein äquidistantes Zeitraster zur Bestimmung eines Triggerzeitpunktes verwirklicht werden, das gegenüber der Abtastrate des Sendesignals eine höhere Genauigkeit aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die einzelnen verzögerten Triggerimpulse jeweils an den Ausgängen von in Serie geschalteten Verzögerungsgliedern gewonnen, deren Verzögerungszeiten jeweils einen identischen Wert aufweisen und von denen der Eingang des ersten Verzögerungsgliedes mit der Signalleitung des Triggerimpulses verbunden ist. Alternativ können die einzelnen verzögerten Triggerimpulse in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung am Ausgang von jeweils parallel geschalteten Verzögerungsgliedern ermittelt werden, deren Eingänge jeweils mit der Signalleitung des Triggerimpulses verbunden sind und die jeweils eine der Verzögerung des verzögerten Triggerimpulses entsprechende Verzögerungszeit aufweisen.
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Aus den zu den jeweiligen Abtastzeitpunkten jeweils identifizierten verzögerten Triggerimpulsen wird in der Triggerauswertung entweder direkt der gesuchte Triggerzeitpunkt ermittelt oder die Adresse der mit dem gesuchten Triggerzeitpunkt belegten Speicherzelle eines in der Triggerauswertungseinheit integrierten Speichers bestimmt.
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In einem Interpolator mit Polyphasenfilter, wie er als solches beispielsweise in der
DE 101 12 275 A1 beschrieben ist, werden die zum in der Triggerauswertungseinheit ermittelten Triggerzeitpunkt korrespondierenden Abtastwerte des getriggerten Signals zu den einzelnen Abtastzeitpunkten des ungetriggerten Signals berechnet. Somit ist eine Triggerung für ein in einem Signalgenerator erzeugtes Signal realisiert, die in Abhängigkeit der Verzögerungszeiten der einzelnen Verzögerungsglieder eine zeitliche Genauigkeit aufweist, die gegenüber der Abtastrate des erzeugten Signals verbessert ist.
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Die beispielhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals werden im folgenden unter Berücksichtigung der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines Systems zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals nach dem Stand der Technik,
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2 ein Zeitverlaufsdiagramm der Triggerauswertung nach dem Stand der Technik,
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3A, 3B ein Blockschaltbild einer ersten und zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals,
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4 ein Blockschaltbild eines Polyphasenfilters,
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5 ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals und
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6 ein Zeitverlaufsdiagramm der erfindungsgemäßen Triggerauswertung.
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Bevor in den 3A, 3B, 4, 5 und 6 der Zeichnung das erfindungsgemäße System und Verfahren zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals vorgestellt wird, wird in 1 ein System zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals nach dem Stand der Technik beschrieben.
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Gemäß 1 werden in einer Einheit 1 zur Signalgenerierung eines Signalgenerators nach bekannter Technik mit einer bestimmten Abtastrate Clk Abtastwerte si eines Signals s, beispielsweise eines Mobilfunksignals, erzeugt. In einer Triggerauswertungseinheit 2 wird ein vom Signalgenerator-System oder vom Anwender zu einem bestimmten Zeitpunkt gesetzter Triggerimpuls Tr nach seinem Auftreten gespeichert und jeweils zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA des Signals s auf Vorhandensein ausgewertet. Die Auswertungseinheit 2 gibt als Triggerzeitpunkt TZP denjenigen Abtastzeitpunkt des Signals s aus, an dem der Triggerimpuls zum ersten Mal identifiziert wird. Die erste Identifizierung eines Triggerimpulses Tr erfolgt bei dem System zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten digitalisierten Signals s nach dem Stand der Technik in dem auf den Triggerimpuls nächst folgenden Abtastzeitpunkt.
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In einer Einheit 3 zur Signaltriggerung werden die von der Signalgenerierungseinheit 1 erzeugten Abtastwerte si des Signals s nacheinander jeweils eingelesen und zwischengespeichert. Sobald von der Triggerauswertungseinheit 2 der Triggerzeitpunkt TZP ermittelt wird und an die Einheit 3 zur Signaltriggerung weitergereicht wird, werden die einzelnen Abtastwerte si des Signals s zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA als Abtastwerte sTRi des getriggerten Signals sTR ausgegeben. Auf diese Weise werden ab dem Triggerzeitpunkt TZP die vom Signalgenerator erzeugten einzelnen Abtastwerte si des Signals s jeweils um einen Abtastzeitpunkt verzögert als Abtastzeitpunkte sTRi des getriggerten Signals sTR ausgegeben.
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2 stellt einerseits den Zeitverlauf des vom Signalgenerator erzeugten Signals s – durchgezogene Linie – mit den zugehörigen Abtastwerten si – gefüllte Kreise – zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA und andererseits den Zeitverlauf des getriggerten Signals sTR – gestrichelte Linie – mit den zugehörigen Abtastwerten sTRi – ungefüllte Rechtecke – zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA dar. Zu erkennen ist der Zeitverzug der einzelnen Abtastwerte sTRi des getriggerten Signals sTR um genau eine Abtastzeit TA zu den einzelnen Abtastwerten si des ungetriggerten Signals s ab dem identifizierten Triggerzeitpunkt TZP.
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In der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Triggerung eines von einem Signalgenerator erzeugten Signals s in 3A wird von einer Signalgenerierungseinheit 1 eine Sequenz von Abtastwerten si des erzeugten Signals s ausgegeben.
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Ein vom Signalgenerator-System oder vom Anwender zu einem bestimmten Zeitpunkt gesetzter Triggerimpuls Tr wird an den Eingang einer Kette von mindestens einem Verzögerungsglied 4 – bevorzugt mehreren jeweils in Serie geschalteten Verzögerungsgliedern 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N – geführt. In dem Verzögerungsglied 4 bzw. in allen in Serie geschalteten Verzögerungsgliedern 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N wird der Triggerimpuls Tr jeweils um eine bestimmte identische Verzögerungszeit T0 verzögert. Auf diese Weise werden an den einzelnen Ausgängen des Verzögerungsgliedes 4 bzw. der in Serie geschalteten Verzögerungsglieder 4 1, 4 2, 4 3, ... 4 N zeitlich verzögerte Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN mit jeweils unterschiedlicher Verzögerung generiert, die sich jeweils um ein Vielfaches der Verzögerungszeit T0 unterscheiden. Die Summe der Unterschiede T0 in den zeitlichen Verzögerungen T1, T2, T3, ..., TN zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden verzögerten Triggerimpulsen Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN ist identisch zur Periodendauer TA des digitalisierten Signals s.
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Der Triggerimpuls Tr und sämtliche an den einzelnen Ausgängen der Verzögerungsglieder 4, 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N erzeugten verzögerten Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN werden anschließend einer Triggerauswertungseinheit 2 zugeführt. In der Triggerauswertungseinheit 2 werden der Triggerimpuls Tr und sämtliche verzögerten Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA der in der Signalgenerierungseinheit 1 erzeugten Abtastwerte si des Signals s auf Vorhandensein ausgewertet. Hierbei wird für den Triggerimpuls Tr und für sämtliche verzögerten Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN jeweils derjenige Abtastzeitpunkt ermittelt, zu dem der eingelesene und zwischengespeicherte Triggerimpuls Tr und alle eingelesenen und zwischengespeicherten verzögerten Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN jeweils zum ersten Mal identifiziert werden.
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Der eingelesene und zwischengespeicherte Triggerimpuls Tr sowie alle eingelesen und zwischengespeicherte verzögerten Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN werden von der Triggerauswertungseinheit 2 entweder zum nächst folgenden Abtastzeitpunkt oder zum übernächst folgenden Abtastzeitpunkt identifiziert. Aus der Anzahl der zum nächst folgenden Abtastzeitpunkt identifizierten unverzögerten bzw. verzögerten Triggerimpulse Tr, Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN und der Anzahl der zum übernächst folgenden Abtastzeitpunkt identifizierten verzögerten Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN wird über eine Konvertierung der Triggerzeitpunkt TZP bestimmt, der ein ganzzahliges Vielfaches der Grundverzögerung T0 vom letzt vergangenen Abtastzeitpunkt des Signals s entfernt sein kann und damit in einem wesentlich genaueren Zeitraster als die Abtastrate Clk des Signals s ermittelt werden kann.
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Die Konvertierung kann entweder direkt zu einem den Triggerzeitpunkt TZP entsprechenden Zeitwert oder zu einer Adresse einer Speicherzelle eines in der Triggerauswertungseinheit 2 integrierten Speichers führen, in der der den Triggerzeitpunkt TZP entsprechende Zeitwert oder gleich die zugehörigen Koeffizienten des Polyphasenfilters für die Interpolation abgelegt ist.
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Der in der Triggerauswertungseinheit 2 ermittelte Triggerzeitpunkt TZP wird einem Polyphasenfilter 5 zugeführt, in dem aus der in der Signalgenerierungseinheit 1 erzeugten Sequenz von Abtastwerten si des Signals s die zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA zum jeweils ermittelten Triggerzeitpunkt TZP korrespondierenden Abtastwerte sTRi des getriggerten Signals sTR berechnet werden. Die Struktur und Funktionsweise des Polyphasenfilter 5 wird weiter unten anhand von 4 im Detail erläutert.
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Wie aus 6 zu erkennen ist, wird das vom Signalgenerator erzeugte Signal s – durchgezogene Linie – mit den zugehörigen Abtastwerten si – gefüllte Kreise – zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA, das dem vom Signalgenerator erzeugten Signal s in 2 entspricht, durch das erfindungsgemäße System zur Triggerung in ein getriggertes Signal sTR mit den zugehörigen Abtastwerten sTRi – ungefüllte Rechtecke – zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA umgesetzt. Hierbei wird ein Triggerimpuls Tr zum Triggerzeitpunkt TZP identifiziert, der ein ganzzahliges Vielfaches der Verzögerungszeit T0 eines Verzögerungsgliedes 4, 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N vom letzt vergangenen Abtastzeitpunkt des Signals s entfernt liegt. Mit dem erfindungsgemäßen System zur Triggerung eines digitalen Signals s wird somit gegenüber dem Stand der Technik ein Triggerzeitpunkt TZP ermittelt, der innerhalb der Abtastperiode TA liegt und somit erfindungsgemäß eine höhere zeitliche Genauigkeit der Triggerung gewährleistet.
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Aus 6 ist zusätzlich zu erkennen, dass die im Polyphasenfilter 5 ermittelten Abtastwerte sTRi des getriggerten Signals sTR zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA den Abtastwerten si des Signals s zu den Zeitpunkten ti entsprechen, die um den Abstand Δt des Triggerzeitpunkts TZP vom letzt vergangenen Abtastzeitpunkt des Triggerimpulses Tr vor dem jeweiligen Abtastzeitpunkt i·TA des Signals s liegen.
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In 3B ist die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten Signals s dargestellt. Identische Funktionseinheiten zur ersten Ausführungsform weisen identische Bezugszeichen auf und werden an dieser Stelle nicht mehr wiederholt erklärt.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird in der zweite Ausführungsform der Triggerimpuls Tr jeweils in einem Verzögerungsglied 4 oder in mehreren parallel geschalteten Verzögerungsgliedern 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N jeweils mit einer unterschiedlichen Verzögerungszeit T1, T2, T3, ...., TN zeitlich verzögert, wobei die einzelnen Verzögerungszeiten T1, T2, T3, ...., TN in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen und aufsummiert der Periodendauer TA des digitalisierten Signals s entsprechen. In den einzelnen Verzögerungsgliedern 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N wird aus den Triggerimpuls Tr jeweils ein um die Verzögerungszeit T1, T2, T3, ...., TN verzögerter Triggerimpuls Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN gewonnen, der vom Ausgang des jeweiligen Verzögerungsgliedes 4 1, 4 2, 4 3, ..., 4 N der Triggerauswertungseinheit 2 zugeführt wird.
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Im Polyphasenfilter 5 der 4 wird die Sequenz von Abtastwerten si des Signals s in mehreren Verzögerungsgliedern 6 1, 6 2, 6 3 und 6 4 jeweils um die Abtastzeitpunkt TA zeitlich verzögert, um damit eine Interpolation über im Ausführungsbeispiel vier Abtastwerte si des Signals s zu verwirklichen. Anstelle von vier Verzögerungsgliedern 6 1, 6 2, 6 3 und 6 4 kann auch eine andere, insbesondere größere Anzahl von Verzögerungsgliedern benutzt werden und damit eine Interpolation über mehrere Abtastwerte si des Signals s mit einer höheren Interpolationsgenauigkeit realisiert werden.
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Die um jeweils eine Abtastzeit T
A zeitlich verzögerten Abtastwerte s
i des Signals s an den Ausgängen der Verzögerungsglieder
6 1,
6 2,
6 3 und
6 4 werden jeweils an einen ersten Eingang
7 1,
7 2,
7 3 und
7 4 eines Multipliziergliedes
8 1,
8 2,
8 3 und
8 4 geführt. Im jeweiligen Multiplizierglied
8 1,
8 2,
8 3 und
8 4 werden die jeweils um eine Abtastzeit T
A zeitlich verzögerten Abtastwerte s
i Signals s mit einem am jeweils zweiten Eingang
9 1,
9 2,
9 3 und
9 4 anstehenden Koeffizienten P
1i, P
2i, P
3i und P
4i multipliziert. Die jeweiligen Koeffizienten P
1i, P
2i, P
3i und P
4i sind in einer Speicherzelle eines Lesespeichers (ROM)
10 1,
10 2,
10 3 und
10 4 abgelegt. Die Adressierung der Speicherzellen der jeweiligen Lesespeicher
10 1,
10 2,
10 3 und
10 4 mit dem jeweils abgespeicherten Koeffizienten P
1i, P
2i, P
3i und P
4i erfolgt über jeweils ein gemeinsames Adressierdatum. Dieses Adressierdatum korrespondiert zu den zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·T
A des Signals s zu berechnenden Abtastwerten s
TRi des getriggerten Signals s
TR, welche sich aus den Abtastwerten s
i des Signals s zu den Zeitpunkten t
i ergeben, die jeweils um den Abstand Δt vor den jeweiligen Abtastzeitpunkten i·T
A des Signals s liegen. Für die Interpolation jedes Abtastwertes s
TRi des getriggerten Signals s
TR wird jeweils ein Koeffizient P
1i, P
2i, P
3i und P
4i vorab berechnet und in den vier Lesespeichern
10 1,
10 2,
10 3 und
10 4 jeweils zur Speicheradresse, die zu
korrespondiert, abgelegt.
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Nach der Multiplikation der um jeweils eine Abtastzeit TA zeitlich verzögerten Abtastwerte si des Signals s mit den jeweiligen Koeffizienten P1i, P2i, P3i und P4i in den vier Multipliziergliedern 8 1, 8 2, 8 3 und 8 4 werden zur Ermittlung des Abtastwertes sTRi des getriggerten Signals sTR zum Abtastzeitpunkt Abtastwert sTRi des getriggerten Signals sTR zum Abtastzeitpunkt i·TA im Summierglied 11 eine Addition der einzelnen gewichteten, um jeweils eine Abtastzeit TA zeitlich verzögerten Abtastwerte si des Signals s durchgeführt. In analoger Weise werden zeitlich sukzessive die übrigen Abtastwerte sTRi des getriggerten Signals sTR den übrigen Abtastzeitpunkten i·TA ermittelt.
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In 5 wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Triggerung eines in einem Signalgenerator erzeugten Signals s veranschaulicht.
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Im ersten Verfahrensschritt S10 werden in einer Signalgenerierungseinheit 1 die Abtastwerte si des Signals s zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA berechnet.
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Im darauf folgenden Verfahrensschritt S20 werden in Abhängigkeit eines vom Messsystem, in welches der Signalgenerator integriert ist, oder in Abhängigkeit von vom Anwender gesetzten Triggerimpulses Tr mehrere um jeweils eine Verzögerungszeit T0 zueinander zeitlich verzögerte Triggerimpulse Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN über mehrere Verzögerungsglieder 4 1, 4 2, 4 3, ... 4 N erzeugt.
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Die in Verfahrensschritt S20 erzeugten unverzögerten und verzögerten Triggerimpulse Tr, Tr1, Tr2, Tr3, ...., TrN werden in Verfahrensschritt S30 in einer Triggerauswertungseinheit 2 ausgewertet, um denjenigen Abtastzeitpunkt i·TA des Signals s zu identifizieren, der jeweils unmittelbar auf das Ereignis des Auftretens des jeweiligen unverzögerten und verzögerten Triggerimpulse Tr, Tr1, Tr2, Tr3, ..., TrN folgt.
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Aus dem in Verfahrensschritt S30 für jeden der unverzögerten und verzögerten Triggerimpulse Tr, Tr1, Tr2, Tr3, ...., TrN jeweils identifizierten Abtastzeitpunkt i·TA des Signals s wird im darauf folgenden Verfahrensschritt S40 über eine Konvertierung der zugehörige Triggerzeitpunkt TZP für das Auftretens des Triggerimpulses Tr gewonnen.
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Im abschließenden Verfahrensschritt S50 wird schließlich aus dem im Verfahrensschritt S40 ermittelten Triggerzeitpunkt TZP über das Polyphasenfilter 5 und den im Verfahrensschritt S10 erzeugten Abtastwerten si des Signals s die Abtastwerte sTRi des getriggerten Signals sTR zu den einzelnen Abtastzeitpunkten i·TA des Signals s mittels Interpolation berechnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere sind anstelle eines Polyphasenfilter andere Verfahren und Systeme zur Interpolation der Abtastwerte des getriggerten Signals aus den Abtastwerten des ungetriggerten Signals von der Erfindung abgedeckt.
