DE102009012440A1 - Method for determining rest condition of phase regulation loop, involves measuring spectral value of signal of loop using appearance frequency of interference signal, and comparing measured spectral value with theoretical spectral value - Google Patents

Method for determining rest condition of phase regulation loop, involves measuring spectral value of signal of loop using appearance frequency of interference signal, and comparing measured spectral value with theoretical spectral value Download PDF

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    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

The method involves producing an interference signal (14) with interference frequency and interference amplitude. A control signal (12) is modulated with the interference signal. A theoretical appearance frequency of the interference signal is determined in a spectrum of a signal (11) and a theoretical spectral value of a phase regulation loop. A spectral value of the signal of the phase regulation loop is measured using the theoretical appearance frequency of the interference signal. The measured spectral value is compared with the theoretical spectral value. An independent claim is also included for a phase regulation loop comprising an oscillator controlled by a control signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasenregelschleife mit einer Vorrichtung zum Ermitteln eines Einrastzustandes und ein Verfahren zum Ermitteln eines Einrastzustandes einer Phasenregelschleife.The The invention relates to a phase locked loop with a device for determining a lock state and a method for determining a lock state of a phase locked loop.

Phasenregelschleifen synchronisieren die Phase eines Signals z. B. eines gesteuerten Oszillators als Signalquelle auf die Phase eines Referenzsignals. Dazu wird die Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal der gesteuerten Signalquelle und dem Referenzsignal in einem Phasendetektor bestimmt. Die Phasendifferenz wird gefiltert und dem spannungsgesteuerten Oszillator als Steuerspannung angelegt. Wichtig ist dabei für den Anwender zu wissen, ob die Phasenregelschleife tatsächlich einen Rastzustand erreicht hat, d. h. ob das Signal tatsächlich mit dem Referenzsignal in Phase läuft, da die Phasenregelschleife sich noch in der Einregelphase befinden kann oder der Phasenregelschleife es aus sonstigen Gründen nicht möglich ist, die Phasen der beiden Signale zu synchronisieren. Dies ist vor allem für analoge Phasenregelschleifen problematisch.Phase-locked loops synchronize the phase of a signal z. B. a controlled Oscillator as a signal source to the phase of a reference signal. For this, the phase difference between the output of the controlled Signal source and the reference signal determined in a phase detector. The phase difference is filtered and the voltage controlled Oscillator applied as a control voltage. It is important for the user to know if the phase locked loop actually reaches a latch state has, d. H. whether the signal is actually with the reference signal in phase, since the phase locked loop can still be in the Einregelphase or the phase locked loop it for other reasons not possible is to synchronize the phases of the two signals. This is especially for analog phase locked loops problematic.

Eine mögliche Bestimmung des Einrastzustandes ist das Zählen der Schwingungen des Referenzsignals und der Schwingungen des spannungsgesteuerten Oszillators in einer festen Zeitperiode. Ein Vergleich dieser Anzahlen ergibt den Rastzustand. Allerdings hängt die Genauigkeit dieses Verfahrens von der Länge der Zeitperiode ab und ist für bestimmte Anwendungsgebiete zu langsam oder zu ungenau.A possible Determination of the lock state is the counting of the oscillations of the reference signal and the vibrations of the voltage controlled oscillator in one fixed time period. A comparison of these numbers gives the locking state. However, it depends the accuracy of this method from the length of the time period and is for certain Application areas too slow or too inaccurate.

Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung des Einrastzustandes ist die Überwachung der eingestellten Steuerspannung des spannungsgesteuerten Oszillators. Liegt diese Steuerspannung außerhalb eines definierten Spannungsbereichs, liegt eine Fehlfunktion der Phasenregelschleife vor. Nachteilig an dieser Methode ist, dass nur eine relativ große Abweichung der Regelschleife detektiert werden kann.A another possibility To determine the lock state, the monitoring of the set Control voltage of the voltage controlled oscillator. Is this Control voltage outside a defined voltage range, is a malfunction of Phase locked loop. The disadvantage of this method is that only a relatively large one Deviation of the control loop can be detected.

Alternativ wird auch ein digitaler Phasendetektor parallel zu der Phasenregelschleife betrieben. Mit dem Phasedetektor kann abgeleitet werden, ob der Regelkreis geschlossen oder offen ist, d. h. gerastet oder nicht gerastet ist. Schaltungstechnisch ist es dabei problematisch, dass ein digitaler Phasendetektor für den gerasteten Zustand einen Phasenunterschied zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem Referenzsignal von 0° voraussetzt. Ein analoger Regelkreis stellt dagegen eine Phasendifferenz von 90° ein.alternative Also, a digital phase detector is parallel to the phase locked loop operated. With the Phasedetektor can be derived whether the Closed or open loop, d. H. rested or not is locked. Circuit technology, it is problematic that a digital phase detector for the latched state is a phase difference between the voltage controlled Oscillator and the reference signal of 0 ° requires. An analogue control circuit On the other hand, it sets a phase difference of 90 °.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Rastzustandes zu finden, die einfach, präzise und auch für analoge Phasenregelkreise anwendbar sind.It is therefore an object of the invention, a method and an apparatus to find a lazy state that is simple, accurate and also for analog Phase locked loops are applicable.

Die Aufgabe ist durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Rastzustands einer Phasenregelschleife nach Anspruch 1 gelöst. Die Phasenregelschleife weist eine gesteuerte Signalquelle auf, deren Frequenz durch ein Steuersignal geregelt wird. Nachfolgend wird stellvertretend für Signalquellen nur noch auf einen spannungsgesteuerten Oszillator Bezug genommen. Zuerst wird ein Störsignal mit einer Störfrequenz und einer Störamplitude erzeugt und z. B. durch Summation auf das Steuersignal moduliert. Eine theoretische Auftrittsfrequenz des Störsignals im Spektrum eines Signals der Phasenregelschleife und deren theoretischer Spektralwert werden für den Fall einer eingerasteten Phasenregelschleife berechnet. Ein Spektralwert des Signals der Phasenregelschleife wird bei der berechneten theoretischen Auftrittsfrequenz des Störsignals gemessen und mit dem berechneten theoretischen Spektralwert verglichen.The Task is determined by the inventive method for determining a latching state of a phase locked loop according to claim 1 solved. The phase locked loop has a controlled signal source whose frequency is controlled by a Control signal is regulated. The following is representative of signal sources only referred to a voltage controlled oscillator reference. First, a jamming signal with a noise frequency and an interference amplitude generated and z. B. modulated by summation to the control signal. A theoretical occurrence frequency of the interfering signal in the spectrum of a Signals of the phase locked loop and their theoretical spectral value be for calculated the case of a locked phase locked loop. One Spectral value of the signal of the phase locked loop is calculated at the theoretical occurrence frequency of the interfering signal measured and with the calculated theoretical spectral value compared.

Die Aufgabe ist auch durch die erfindungsgemäße Phasenregelschleife gemäß Anspruch 8 gelöst. Die Phasenregelschleife weist eine durch ein Steuersignal gesteuerte Signalquelle auf. Zusätzlich wird in einem Störsignalgenerator ein Störsignal mit einer Störfrequenz und einer Störamplitude erzeugt und in einem Mischer, der mit dem Störsignalgenerator und dem gesteuerten Oszillator verbunden ist, auf das Steuersignal moduliert. In einer Auskoppelvorrichtung in der Phasenregelschleife wird ein Signal am Ausgang der Phasenregelschleife abgezweigt und an eine Messvorrichtung gegeben. Eine Steuervorrichtung berechnet eine theoretische Auftrittsfrequenz des Störsignals in dem Spektrum des abgezweigten Signals und deren theoretischen Spektralwert im Falle einer eingerasteten Phasenregelschleife. Die Messvorrichtung erhält von der Steuervorrichtung die theoretische Auftrittsfrequenz und misst den Spektralwert des ausgekoppelten Signals bei der theoretischen Auftrittsfrequenz. Die Vergleichseinrichtung ist mit der Messvorrichtung verbunden und vergleicht den theoretischen Spektralwert und den gemessenen Spektralwert.The The object is also achieved by the phase locked loop according to the invention 8 solved. The phase-locked loop has a control signal controlled by a control signal Signal source on. In addition will in an interfering signal generator an interference signal with a noise frequency and an interference amplitude generated and in a mixer with the interfering signal generator and the controlled Oscillator is connected to the control signal modulated. In a Decoupling device in the phase locked loop is a signal on Output of the phase locked loop branched off and to a measuring device given. A controller calculates a theoretical occurrence frequency of the interference signal in the spectrum of the branched signal and its theoretical Spectral value in case of a locked phase locked loop. The Receives measuring device from the control device the theoretical frequency of occurrence and measures the spectral value of the decoupled signal at the theoretical Occurrence frequency. The comparison device is with the measuring device connected and compares the theoretical spectral value and the measured Spectral value.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind besonders vorteilhaft, da Einspeisung eines Störtons und die Messung einer Spektrallinie im Spektrum sehr einfach zu realisieren sind. Durch theoretische Berechnungen lassen sich die Frequenz und der Wert der gemessenen Spektrallinie sehr genau bestimmen. Aus dem Vergleich der Theorie und der Messung, kann man eine Aussage über den Rastzustand treffen. Stimmt die Messung mit der Theorie überein, d. h. bei einem positiven Vergleichsergebnis, kann davon gesprochen werden, dass ein Rastzustand vorliegt. Diese Lösung ist besonders für analoge Phasenregelkreise vorteilhaft, da für diese nur eine sehr ungenaue Bestimmung des Rastzustandes oder eine schaltungstechnisch aufwendige Lösung bekannt war.The solutions according to the invention are particularly advantageous, since the introduction of a disturbing sound and the measurement of a spectral line in the spectrum are very easy to implement. By theoretical calculations, the frequency and the value of the measured spectral line can be determined very accurately. By comparing the theory and the measurement, one can make a statement about the resting state. If the measurement agrees with the theory, ie with a positive comparison result, it can be said that there is a latching state. This solution is particularly advantageous for analog phase locked loops, since for these only a very inaccurate determination of the latching state or a circuit technically complicated solution was known.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.The under claims relate to advantageous developments of the invention.

Die Störfrequenz und die Störamplitude des Störtons legen einige Randbedingungen für die Messung der Spektrallinie fest.The interference frequency and the interference amplitude the disturbing sound set some boundary conditions for the measurement of the spectral line.

Es ist vorteilhaft, wenn Störfrequenz und Störamplitude so gewählt sind, dass der Modulationsindex kleiner eins ist. Der Modulationsindex des frequenzmodulierten Ausgangssignals des gesteuerten Oszillators, der durch das mit dem Störton modulierte Steuersignal angesteuert wird, wird durch das Verhältnis von Frequenzänderung zu der Modulationsfrequenz bestimmt, wobei die Modulationsfrequenz der Störfrequenz entspricht und die Frequenzänderung proportional zu der Störamplitude ist. Für kleine Modulationsindizes entstehen in dem Leistungsspektrum des durch den gesteuerten Oszillator frequenzmodulierten Signals nur ein rechtes und ein linkes Seitenband. Für sehr kleine Modulationsindizes kann die Amplitude bzw. die Leistung des ersten Seitenbandes besonders einfach durch eine FM-Schmalbandnäherung berechnet werden. Da diese für einen gegen Null gehenden Modulationsindex immer besser wird, ist es besonders vorteilhaft den Modulationsindex wesentlich kleiner als eins zu wählen. Wesentlich kleiner als eins heißt dabei z. B. mindestens um eine Größenordnung kleiner.It is advantageous when interference frequency and noise amplitude so chosen are that the modulation index is less than one. The modulation index the frequency modulated output of the controlled oscillator, the one with the sturgeon sound modulated control signal is driven by the ratio of frequency change determined to the modulation frequency, wherein the modulation frequency the interference frequency corresponds and the frequency change proportional to the interference amplitude is. For small Modulation indices arise in the performance spectrum of the controlled oscillator frequency modulated signal only a right and a left sideband. For very small modulation indices may be the amplitude or the power of the first sideband particularly easily calculated by an FM narrow-band approximation become. Since these are for is getting better and better at a zero modulation index it particularly advantageous the modulation index much smaller to vote as one. Much smaller than one means while z. B. at least one order of magnitude smaller.

Es ist weiterhin vorteilhaft, die Störfrequenz und Störamplitude so zu wählen, dass ein genügend großer Signal-Rausch Abstand von dem Wert der gemessenen Spektrallinie zu dem Rauschwert bei der gemessenen Frequenz erreicht wird. Dadurch lassen sich Fehler bei der Messung der Spektrallinie durch das Rauschen der Phasenregelschleife vermeiden.It is also advantageous, the Störfrequenz and Störamplitude so to choose that a sufficiently large signal noise Distance from the value of the measured spectral line to the noise value is reached at the measured frequency. This can be mistakes in the measurement of the spectral line by the noise of the phase locked loop avoid.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, die Störfrequenz so zu wählen, dass die Auftrittsfrequenz größer als die Bandbreite der Phasenregelschleife ist oder so groß zu wählen, dass das Seitenbandrauschen der Phasenregelschleife so stark abgefallen ist, dass ein günstiges Signal-Rausch Verhältnis erreicht wird. Liegt die Störfrequenz des Störtons außerhalb der Bandbreite der Phasenregelschleife, wird die Phasenregelschleife nicht von dem Störton beeinflusst und vor allem wird die Amplitude des Störtons nicht durch die Phasenregelschleife in seiner Auftrittsfrequenz verschoben.In addition is it is advantageous, the interference frequency so to choose, that the occurrence frequency is greater than the bandwidth the phase locked loop is to be chosen or so large that the sideband noise the phase locked loop has dropped so much that a favorable Signal-to-noise ratio is reached. Is the interference frequency the disturbing sound outside the bandwidth of the phase locked loop, the phase locked loop not from the noise influenced and above all, the amplitude of the sound is not through shifted the phase locked loop in its occurrence frequency.

Von Vorteil ist es weiterhin, den theoretischen Spektralwert des ersten Seitenbandes als Auftrittsfrequenz mittels der Schmalbandnäherung für Frequenzmodulation zu berechnen. Das Ergebnis der Schmalbandnäherung erlaubt ein sehr einfaches Berechnen des theoretischen Spektralwerts des ersten Seitenbandes des von dem gesteuerten Oszillator frequenzmodulierten Signals.From Another advantage is the theoretical spectral value of the first Side band as occurrence frequency by means of the narrow band approximation for frequency modulation to calculate. The result of the narrowband approximation allows a very simple calculation of the theoretical spectral value of the first sideband of the controlled oscillator frequency modulated signal.

Das Verfahren zur Ermittlung des Rastzustandes ist besonders vorteilhaft in den Messpausen des eigentlichen Messvorgangs anzuwenden, d. h. der Störton wird in einer Betriebspause eingespeist und die Spektrallinie daraufhin gemessen und mit den aus der Theorie ermittelten Werten verglichen. Dadurch stört die Ermittlung des Rastzustandes den Betrieb der Phasenregelschleife, z. B. während einer Messung, nicht. Der Betrieb bezieht sich dabei auf die Verwendung des Signals der Phasenregelschleife und nicht auf deren An- und Aus-Zustand. Dies lässt sich z. B. durch einen Schalter zwischen dem Störtongenerator und der Phasenregelschleife erreichen.The Method for determining the latching state is particularly advantageous to be used in the measurement pauses of the actual measurement process, d. H. of the disturbance tone is fed in a break and then the spectral line measured and compared with the values determined from the theory. Thereby disturbs the Determination of the latching state, the operation of the phase-locked loop, z. During a measurement, not. The operation refers to the use the signal of the phase locked loop and not on their arrival and Off state. This leaves z. B. by a switch between the Störtongenerator and the phase locked loop to reach.

Das Verfahren zur Ermittlung des Rastzustandes ist auch vorteilhaft so anzuwenden, dass die Störfrequenz bzw. die Auftrittsfrequenz des Störtons außerhalb des im Betrieb benutzten Frequenzspektrums der Phasenregelschleife liegt. Das benutzte Frequenzspektrum beinhaltet dabei alle für die Anwendung der Phasenregelschleife relevanten Frequenzen. Dadurch kann die Ermittlung des Rastzustandes auch während des Betriebs und ohne dessen Störung durchgeführt werden. Auch in Kombination mit der Messung in Betriebspausen kann dies von Vorteil sein, da so eventuell nachschwingende Effekte des Störsignals in einem nach der Ermittlung des Rastzustandes folgenden Betrieb keine Störung dessen verursachen.The Method for determining the latching state is also advantageous apply so that the disturbance frequency or the occurrence frequency of the disturbing sound outside of that used in the operation Frequency spectrum of the phase locked loop is located. The used frequency spectrum includes all for the application of the phase locked loop relevant frequencies. Thereby The determination of the locking state can also during operation and without whose fault is being carried out. Also in combination with the measurement during breaks this can be done by Be advantage, because so possibly resonant effects of the interference signal in a following operation after the determination of the locking state no disturbance of it cause.

Bezüglich des Vergleichs des theoretischen Spektralwerts und des gemessenen Spektralwerts ist es vorteilhaft, einen Wertebereich um den berechneten theoretischen Spektralwert zu definieren und dann zu vergleichen, ob der gemessene Spektralwert in dem definierten Wertebereich liegt. Dadurch wird der Vergleich der Theorie und der Messung unempfindlich gegen kleinere Messfehler und das Rauschen des Phasenregelkreises. Im Falle eines Leistungsspektrums wird ein Leistungsbereich vorteilhaft in der Größenordnung der Varianz des Regelkreisrauschens und/oder der Messfehler gewählt. Alternativ ist es auch möglich, den Leistungsbereich etwas kleiner zu wählen und den theoretischen Leistungswert der Spektrallinie um die Varianz des Phasenregelkreisrauschens bei der Auftrittsfrequenz nach oben zu korrigieren. Dies gilt natürlich entsprechend für ein Amplitudenspektrum, Phasenspektrum und sonstige Transformationen dieser Spektren.Regarding the Comparison of the theoretical spectral value and the measured spectral value it is advantageous to have a range of values around the calculated theoretical Define spectral value and then compare whether the measured Spectral value is in the defined value range. This will be the Comparison of the theory and the measurement insensitive to smaller ones Measurement error and the noise of the phase locked loop. in case of a Power spectrum will be beneficial in the performance range Magnitude the variance of the loop noise and / or the measurement error selected. alternative it is also possible the power range to choose something smaller and the theoretical Power value of the spectral line around the variance of the phase locked loop noise to correct upward at the occurrence frequency. Of course, this applies correspondingly to an amplitude spectrum, Phase spectrum and other transformations of these spectra.

Ähnlich dem Wertebereich kann ein Frequenzbereich vorteilhaft um die berechnete theoretische Auftrittsfrequenz definiert werden und alle Leistungen der in dem Frequenzbereich liegenden Frequenzen gemessenen werden. Die gemessenen Frequenzen können sowohl einzeln mit dem theoretischen Wert verglichen werden oder aus den einzelnen Spektralwertmessungen kann ein Gesamtspektrallinie approximiert werden, deren Maximum mit dem theoretischen Spektralwert verglichen werden kann. Wichtig ist dabei, den Frequenzbereich nicht so groß zu wählen, dass eine Auftrittsfrequenz des Störtons bei einer nicht eingerasteten Phasenregelschleife noch in dem Frequenzbereich liegt. Dies hat den Vorteil, gegenüber Unsicherheiten in der Frequenzmessung unempfindlich zu sein.Similar to the value range, a frequency range can advantageously be defined around the calculated theoretical occurrence frequency and all powers of the frequencies lying in the frequency range can be measured. The measured frequencies can be individually with the theoreti From the individual spectral value measurements, an overall spectral line can be approximated whose maximum can be compared with the theoretical spectral value. It is important not to choose the frequency range so great that an occurrence frequency of the interference sound is still in the frequency range at a not locked phase-locked loop. This has the advantage of being insensitive to uncertainties in the frequency measurement.

Ein weiterer Vorteil ist es, die Spektrallinie nach einem Phasendetektor, der zwischen dem gesteuerten Oszillator und der Auskoppelvorrichtung angebracht ist, zu messen. Der Phasendetektor verschiebt das Frequenzspektrum um die Referenzfrequenz auf Null und so lässt sich die Störfrequenz direkt als Auftrittsfrequenz messen. Es ist zusätzlich von Vorteil, direkt nach dem Phasendetektor zu messen, da ein Schleifenfilter, z. B. ein Tiefpass oder ein Integrator, die Amplitude der Spektrallinie verändern oder eventuell sogar nicht nachvollziehbar verändern können.One Another advantage is the spectral line after a phase detector, which is mounted between the controlled oscillator and the decoupling device is to measure. The phase detector shifts the frequency spectrum around the reference frequency to zero and so can the disturbance frequency Measure directly as occurrence frequency. It is also an advantage, directly to measure after the phase detector, since a loop filter, for. B. a low pass or an integrator, the amplitude of the spectral line change or may even not be understandable change.

Es ist auch vorteilhaft, den Störton direkt vor dem gesteuerten Oszillator einzuspeisen, damit die Modulationsfrequenz und die Frequenzänderung dadurch möglichst genau bekannt sind.It is also beneficial, the noise feed directly in front of the controlled oscillator, so that the modulation frequency and the frequency change as possible are known exactly.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Phasenregelschleife und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines Rastzustandes einer Phasenregelschleife anhand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt:following Be different embodiments the phase locked loop according to the invention and the method according to the invention for Determining a latching state of a phase locked loop based on described the drawing. The drawing shows:

1 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises; 1 a schematic representation of the first embodiment of the phase-locked loop according to the invention;

2 eine schematische Darstellung eines theoretischen Leistungsspektrums des Ausgangssignals des gesteuerten Oszillators des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises; 2 a schematic representation of a theoretical power spectrum of the output signal of the controlled oscillator of the embodiment of the phase locked loop according to the invention;

3 eine schematische Darstellung eines Leistungsspektrums des Ausgangssignals des Phasendetektors eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises; 3 a schematic representation of a power spectrum of the output signal of the phase detector of a first embodiment of the phase locked loop according to the invention;

4 eine schematische Darstellung eines positiven Vergleichs zwischen einer gemessenen Leistungsspektrallinie und einem Leistungsbereich um die theoretische Leistungsspektrallinie des Ausgangssignals des Phasendetektors des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises; 4 a schematic representation of a positive comparison between a measured power spectral line and a power range to the theoretical power spectral line of the output signal of the phase detector of the embodiment of the phase locked loop according to the invention;

5 eine schematische Darstellung eines negativen Vergleichs zwischen einer gemessenen Leistungsspektrallinie und einem Leistungsbereich um die theoretische Leistungsspektrallinie des Ausgangssignals des Phasendetektors des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises; 5 a schematic representation of a negative comparison between a measured power spectral line and a power range to the theoretical power spectral line of the output signal of the phase detector of the embodiment of the phase locked loop according to the invention;

6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises; und 6 a schematic representation of a second embodiment of the phase locked loop according to the invention; and

7 eine Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 7 a block diagram of an embodiment of the method according to the invention.

Die erfindungsgemäße Regelschleife findet in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen in einem Messgerät 1 zum Messen von Mobilfunkgeräten Anwendung. Das beschriebene Messgerät 1 misst das logarithmierte Leistungsspektrum des Sendesignals eines Mobilfunkgeräts über die logarithmierte Frequenz in einem eingestellten Frequenzbereich. Die Funktionen des Messgeräts 1 werden nicht beschrieben, solange sie keine Relevanz für die Erfindung zeigen. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anwendung in einem Messgerät 1 für Mobilfunkgeräte, sondern ist für alle Phasenregelschleifen anwendbar, für die ein Rastzustand ermittelt werden soll.The control loop of the invention finds in the embodiments described herein in a meter 1 for measuring mobile devices application. The described measuring device 1 Measures the logarithmized power spectrum of the transmission signal of a mobile device over the logarithm frequency in a set frequency range. The functions of the meter 1 are not described as long as they are not relevant to the invention. The invention is not limited to the application in a measuring device 1 for mobile devices, but is applicable to all phase locked loops for which a locking state is to be determined.

Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Phasenregelschleife in dem Messgerät 1 weist einen analogen Regelschleifenabschnitt 2 und eine Rastzustandsermittlungsvorrichtung 3 auf. Der Regelschleifenabschnitt 2 weist weiterhin einen spannungsgesteuerten Oszillator 4 als gesteuerten Oszillator, einen Phasendetektor 5 und einen Schleifenfilter 6 auf, die seriell in der Schleife miteinander verbunden sind. Der Phasendetektor 5 erhält als Eingabe neben dem Ausgangssignal 7 des spannungsgesteuerten Oszillators 4 (VCO; voltage controlled oscillator) ein Referenzsignal 8 mit einer Referenzfrequenz fref eines Referenzsignalgebers 9. Der Referenzsignalgeber 9 ist in diesem Beispiel ohne Beschränkung der Erfindung das zu untersuchende Signal des zu testenden Mobilfunkgeräts, das über eine Schnittstelle 10 in das Messgerät 1 gegeben wird. Der Phasendetektor 5 gibt ein Phasendifferenzsignal 11, das proportional zu der Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal 7 des VCOs 4 und dem Referenzsignal 8 ist, an den Schleifenfilter 6. Der Phasendetektor 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als analoger Multiplizierer realisiert.The first embodiment of the phase locked loop according to the invention in the measuring device 1 has an analog control loop section 2 and a resting state detecting device 3 on. The control loop section 2 also has a voltage controlled oscillator 4 as a controlled oscillator, a phase detector 5 and a loop filter 6 which are connected in series in the loop. The phase detector 5 receives as input next to the output signal 7 of the voltage controlled oscillator 4 (VCO; voltage controlled oscillator) a reference signal 8th with a reference frequency f ref of a reference signal generator 9 , The reference signal generator 9 In this example, without limiting the invention, the signal to be examined of the mobile device to be tested, which is connected via an interface 10 into the meter 1 is given. The phase detector 5 gives a phase difference signal 11 , which is proportional to the phase difference between the output signal 7 of the VCO 4 and the reference signal 8th is, to the loop filter 6 , The phase detector 5 is realized in this embodiment as an analog multiplier.

Das Phasendifferenzsignal 11 enthält die verschiedensten Frequenzanteile. Da der VCO mit einer zu der Frequenz proportionalen Spannung angesteuert werden soll, filtert der Schleifenfilter 6 die nicht relevanten Frequenzanteile z. B. mit einem Tiefpass und/oder einem Integrator heraus und gibt das Steuersignal 12 an den VCO 4. Die Transferfunktion des Schleifenfilters 6 regelt dabei das Rauschen, die Stabilität und das Regelverhalten der Regelschleife.The phase difference signal 11 contains the most varied frequency components. Since the VCO is to be driven with a voltage proportional to the frequency, the loop filter filters 6 the non-relevant frequency components z. B. with a low-pass and / or an integrator and outputs the control signal 12 to the VCO 4 , The transfer function of the loop filter 6 regulates the noise, the stability and the control behavior of the control loop.

Der VCO 4 wird durch das Steuersignal 12 angesteuert und erzeugt ein Ausgangssignal 7, das eine zu der Spannung U12(t) des Steuersignals 12 proportionale Frequenz aufweist. Die Zentrumsfrequenz, das ist die Frequenz, die bei einer verschwindenden Phasendifferenz erzeugten Spannung U12(t) des Steuersignals 9, sollte auf die Referenzfrequenz fref eingestellt sein. Besteht am Phasedetektor 5 eine Phasendifferenz von Null, gibt der VCO 4 ein zu dem Referenzsignal 8 kohärentes Ausgangssignal 7 mit der Zentrumsfrequenz bzw. der Referenzfrequenz frei aus. Läuft das Ausgangssignal 7 dem Referenzsignal 8 hinterher, wird die Frequenz des VCO 4 vergrößert bis das Ausgangssignal 7 das Referenzsignal 8 eingeholt hat.The VCO 4 is by the control signal 12 controlled and generates an output signal 7 , one to the voltage U 12 (t) of the control signal 12 having proportional frequency. The center frequency, that is the frequency, the voltage U 12 (t) of the control signal generated at a vanishing phase difference 9 , should be set to the reference frequency f ref . Passes the phase detector 5 a phase difference of zero, gives the VCO 4 on to the reference signal 8th coherent output signal 7 with the center frequency or the reference frequency free . Runs the output signal 7 the reference signal 8th afterwards, the frequency of the VCO 4 increases until the output signal 7 the reference signal 8th caught up.

Dies ist das allgemeine Prinzip einer Phasenregelschleife. Das bis jetzt beschriebene Ausführungsbeispiel ist nicht beschränkend für die Erfindung und die im folgenden beschriebene Vorrichtung zum Ermitteln eines Rastzustandes einer Phasenregelschleife kann auf Phasenregelschleifen jeder Art angewandt werden. Zum Beispiel können auch Phasenregelschleifen mit Frequenzteilern, die die Frequenz des Ausgangssignals 7 und/oder des Referenzsignals 8 teilen oder multiplizieren, um auch von der Referenzfrequenz verschiedene Frequenzen synchronisieren zu können. Die Vorrichtung ist aber insbesondere für analoge Regelschleifen, wie sie zum Beispiel hier beschrieben wurde, vorteilhaft.This is the general principle of a phase locked loop. The embodiment described so far is not limitative of the invention and the apparatus described below for determining a latching state of a phase locked loop can be applied to phase locked loops of any kind. For example, phase-locked loops with frequency dividers can also control the frequency of the output signal 7 and / or the reference signal 8th divide or multiply to be able to also synchronize frequencies different from the reference frequency. However, the device is particularly advantageous for analog control loops, as described for example here.

Erfindungsgemäß wird nun ein Störsignal in die Phasenregelschleife eingespeist und ein Signal an einer späteren Stelle im Phasenregelkreis gemessen. Das Störsignal erzeugt im Falle einer eingerasteten Phasenregelschleife in dem gemessenen Signal an einer theoretisch berechenbaren Frequenz oder mehreren theoretisch berechenbaren Frequenzen eine ebenfalls theoretisch berechenbare Amplitude, Leistung, Phase oder sonstige spektrale Größen, die mit der gemessenen spektralen Größe einer theoretisch berechneten Frequenz verglichen wird. Stimmen diese beiden Größen überein, ist die Phasenregelschleife in einem Rastzustand. Ist die Phasenregelschleife nicht in einem Rastzustand, stimmen die theoretischen Überlegungen und Berechnungen nicht, so dass der Vergleich negativ ausfallen muss.According to the invention will now an interference signal fed into the phase locked loop and a signal at a later point measured in the phase locked loop. The interference signal generated in the case of locked phase locked loop in the measured signal at a theoretically calculable frequency or more theoretically calculable Frequencies also theoretically calculable amplitude, power, Phase or other spectral quantities that with the measured spectral size of a theoretical calculated frequency is compared. If these two sizes agree, the phase locked loop is in a latching state. Is the phase locked loop not in a state of rest, agree the theoretical considerations and calculations do not, so the comparison must be negative.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in einem weiteren steuerbaren Oszillator 13 als Störsignalgenerator ein Störsignal 14 mit einer fest eingestellten Störfrequenz fs und einer fest eingestellten maximalen Störamplitude A14 erzeugt. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Störsignal nur einen reinen Störton mit einer konstanten Amplitude A14 und nur einer auftretenden Frequenz fs aufweist. Die Störfrequenz fs und die maximale Störamplitude A14 des gesteuerten Oszillators wird über das Amplitudensteuersignal 16 und das Frequenzsteuersignal 17 von einer Steuervorrichtung 15 eingestellt. Das Störsignal 14 wird in einem additiven Mischer 18 auf das Steuersignal 12 moduliert und das durch das Störsignal 14 modulierte Steuersignal 19 wird an den VCO 4 gegeben. Der Addierer 18 ist besonders vorteilhaft zwischen dem Schleifenfilter 6 und dem VCO 4 angeordnet, da der Schleifenfilter 6 das Störsignal 14 aus dem modulierten Steuersignal 19 wieder herausfiltern könnte oder zumindest die Amplitude des Störtons reduzieren könnte. Alternativ könnte auch eine andere Mischung, z. B. multiplikativ, verwendet werden, allerdings wird sich eine additive Mischung als besonders geschickt herausstellen. Eine additive Mischung bezeichnet dabei jede Linearkombination der beiden Signal 12 und 14 a U12(t) + b U14(t), wobei a weiterhin gleich 1 bleiben sollte, um eine unnötige Anpassung des VCOs 4 an den Addierer 18 zu vermeiden und b ebenfalls als +/–1 gewählt werden sollte, um die Rechnung nicht durch unnötige Vorfaktoren zu erschweren. In diesem Beispiel wird von a = b = 1 ausgegangen.In the embodiment described here is in another controllable oscillator 13 as interference signal generator an interference signal 14 generated with a fixed interference frequency f s and a fixed maximum interference amplitude A 14 . It is particularly advantageous if the interference signal has only a pure interference sound with a constant amplitude A 14 and only one occurring frequency f s . The interference frequency f s and the maximum interference amplitude A 14 of the controlled oscillator is via the amplitude control signal 16 and the frequency control signal 17 from a control device 15 set. The interference signal 14 is in an additive mixer 18 on the control signal 12 modulated and that by the interference signal 14 modulated control signal 19 will be sent to the VCO 4 given. The adder 18 is particularly advantageous between the loop filter 6 and the VCO 4 arranged since the loop filter 6 the interfering signal 14 from the modulated control signal 19 could filter out again or at least reduce the amplitude of the disturbing sound. Alternatively, another mixture, for. Multiplicatively, however, an additive mixture will prove particularly adept. An additive mixture designates each linear combination of the two signals 12 and 14 a U 12 (t) + b U 14 (t), where a should remain equal to 1 to avoid unnecessary adaptation of the VCO 4 to the adder 18 should be avoided and b should also be chosen as +/- 1, so as not to complicate the calculation by unnecessary pre-factors. In this example we assume a = b = 1.

Die nachfolgende Überlegung trifft nur für den Fall einer eingerasteten Phasenregelschleife zu und wird zum Ermitteln eines Rastzustandes ausgenutzt. Ist die Phasenregelschleife eingerastet, ist der Phasenunterschied zwischen dem Ausgangssignal 7 und dem Referenzsignal 8 gleich Null und die Steuerspannung U12(t) ist zeitlich konstant. Würde der VCO 4 mit dem Steuersignal 12 angesteuert werden, würde das Ausgangssignal 7 die Referenzfrequenz frei und die vom VCO 4 eingestellte Amplitude A7 aufweisen. Die Amplitude A7 soll im Folgenden ohne Beschränkung der Erfindung als 1 angenommen werden.The following consideration applies only in the case of a locked phase locked loop and is used to determine a latching state. When the phase locked loop is locked, the phase difference between the output is 7 and the reference signal 8th equal to zero and the control voltage U 12 (t) is constant over time. Would the VCO 4 with the control signal 12 be driven, the output would be 7 the reference frequency is free and that of the VCO 4 have set amplitude A 7 . The amplitude A 7 shall be assumed to be 1 below without limiting the invention.

Der VCO 4 wird aber durch das mit dem Störsignal 14 modulierte Steuersignal 19 angesteuert. Der VCO 4 erzeugt dementsprechend ein mit der Störfrequenz fs frequenzmoduliertes Ausgangssignal 7 mit der Grundfrequenz oder Trägerfrequenz fref. Der Modulationsindex β = df/fs des frequenzmodulierten Ausgangssignals 7 ist definiert als das Verhältnis von dem Frequenzunterschied df, der durch die Amplitude A14 und die Kennlinie des VCO 4 bestimmt wird, zu der Modulationsfrequenz, d. h. der Störfrequenz fs. Das Amplitudenspektrum des frequenzmodulierten Ausgangssignals 7, wie in 2 dargestellt, weist nun neben der Hauptspektrallinie 20 Seitenbänder oder Nebenspektrallinien 21 und 22 bei der Auftrittsfrequenz des Störsignals fref ± nfs mit n = 1, 2, 3, ... auf. Der Modulationsindex β legt die Amplitude der n-ten Nebenspektrallinien als die Besselfunktion des Modulationsindexes n-ter Ordnung fest. Eine dieser Nebenspektrallinien kann gemessen werden und mit deren theoretischen berechneten Amplitudenwert As verglichen werden. Dabei ist zu beachten, dass für kleine Modulationsindizes β nur die ersten Seitenbänder 21 und 22 mit n = 1 auftreten und für größere Modulationsindizes β immer mehrere Seitenbänder höherer Ordnung erscheinen und kleinerer Ordnung wieder verschwinden können. Deshalb wird vorzugsweise das Störsignal 14 so gewählt, dass ein kleiner Modulationsindex β, z. B. kleiner 1, entsteht, bei dem nur ein Seitenband 21 und 22 erster Ordnung auftritt, um Verwechslungen der Seitenbänder bei einer nicht eingerasteten Phasenregelschleife, in der die Auftrittsfrequenz der Seitenbänder unbekannt ist, zu verhindern. Ist der Modulationsindex β weiterhin wesentlich kleiner 1, lässt sich die Besselfunktion erster Ordnung durch die Gerade mit der Steigung β/2 nähern. Diese Näherung ist im Zusammenhang mit der Frequenzmodulation als Schmalbandnäherung oder FM-Schmalbandnäherung bekannt. Für Modulationsindizes β wesentlich kleiner als 1 lässt sich also die Amplitude der Seitenbänder als der halbe Modulationsindex β/2 bzw. als A7β/2, falls A7 ungleich 1 ist, berechnen. Zu beachten ist in 2, dass ein theoretisches Amplitudenspektrum abgebildet ist und das Rauschen der Phasenregelschleife vernachlässigt wurde.The VCO 4 but is by the with the interfering signal 14 modulated control signal 19 driven. The VCO 4 generates accordingly with the noise frequency f s frequency modulated output signal 7 with the fundamental frequency or carrier frequency f ref . The modulation index β = df / f s of the frequency-modulated output signal 7 is defined as the ratio of the frequency difference df caused by the amplitude A 14 and the characteristic of the VCO 4 is determined, to the modulation frequency, ie the interference frequency f s . The amplitude spectrum of the frequency-modulated output signal 7 , as in 2 now shown next to the main spectral line 20 Sidebands or side spectral lines 21 and 22 at the occurrence frequency of the interfering signal f ref ± nf s with n = 1, 2, 3, ... on. The modulation index β determines the amplitude of the n-th minor spectral lines as the Bessel function of the n-th order modulation index. One of these secondary spectral lines can be measured and compared with their theoretically calculated amplitude value A s . It should be noted that for small modulation indices β only the first sidebands 21 and 22 occur with n = 1 and for larger modulation indices β always more sidebands of higher order appear and smaller order can disappear again. Therefore, preferably, the noise signal 14 chosen such that a small modulation index β, z. B. smaller 1, arises, in which only one sideband 21 and 22 first order occurs to prevent confusion of the sidebands in an unlocked phase locked loop in which the frequency of occurrence of the sidebands is unknown. If the modulation index β continues to be much smaller than 1, the Bessel function of the first order can be approximated by the straight line with the gradient β / 2. This approximation is known in the context of frequency modulation as narrow band approximation or FM narrow band approximation. For modulation indices β substantially smaller than 1, the amplitude of the sidebands can thus be calculated as half the modulation index β / 2 or as A 7 β / 2, if A 7 is not equal to 1. Please note in 2 in that a theoretical amplitude spectrum is mapped and the noise of the phase-locked loop has been neglected.

Das Ausgangssignal 7 mit dem in 2 beschriebenen Amplitudenspektrum wird dem Phasendetektor 5 zugeführt und es wird eine Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal 8 und dem Ausgangssignal 7 bestimmt. Da die Phasenregelschleife eingerastet ist, ist die Phasendifferenz der Signalanteile der Hauptspektrallinie 20 des Ausgangssignals 7 mit fref und der Referenzschwingung weiterhin gleich Null. Die Signalanteile der Seitenbänder 21 und 22 erzeugen allerdings eine Phasendifferenz zu der Referenzschwingung, die wiederum mit der Störfrequenz fs schwingt. Das Spektrum des Ausgangssignals 7 wird also in dem Phasendetektor 5 um die Referenzfrequenz fref gegen Null Hertz verschoben.The output signal 7 with the in 2 described amplitude spectrum is the phase detector 5 and there is a phase difference between the reference signal 8th and the output signal 7 certainly. Since the phase locked loop is locked, the phase difference of the signal components is the main spectral line 20 the output signal 7 with f ref and the reference oscillation still equal to zero. The signal components of the sidebands 21 and 22 However, generate a phase difference to the reference vibration, which in turn oscillates with the noise frequency f s . The spectrum of the output signal 7 So it is in the phase detector 5 shifted by the reference frequency f ref to zero hertz.

Dies ist auch durch die Multiplikation des Referenzsignals 8 mit dem Ausgangssignal 7 in dem analogen Multiplizierer als Phasendetektor 5 zu erklären, die im Frequenzraum eine Faltung der Amplitudenspektren des Referenzsignals 8 und des Ausgangssignals 7 ergibt. Idealerweise ist das Amplitudenspektrum des Referenzsignals 8 eine Deltafunktion bei der Referenzfrequenz fref, welche durch eine Faltung mit dem Amplitudenspektrum des Ausgangssignals 7 dieses um fref verschiebt auf Null verschiebt. Hat das Referenzsignal 8 eine Amplitude von eins, bleiben die Amplituden des Amplitudenspektrums des Ausgangssignals 7 erhalten. Sollte der Phasendetektor 5, d. h. der analoge Multiplikator, eine Skalierung der Amplituden verursachen oder die Amplitude des Referenzsignals 8 ungleich 1 sein, müssten die theoretisch berechneten Amplituden des Amplitudenspektrums des Phasendifferenzsignals 11 entsprechend angepasst werden.This is also due to the multiplication of the reference signal 8th with the output signal 7 in the analog multiplier as a phase detector 5 to explain that in the frequency domain a convolution of the amplitude spectra of the reference signal 8th and the output signal 7 results. Ideally, the amplitude spectrum of the reference signal 8th a delta function at the reference frequency f ref , which by a convolution with the amplitude spectrum of the output signal 7 this shifts to f ref shifts to zero. Has the reference signal 8th an amplitude of one, remain the amplitudes of the amplitude spectrum of the output signal 7 receive. Should the phase detector 5 , ie the analog multiplier, cause a scaling of the amplitudes or the amplitude of the reference signal 8th be equal to 1, would have the theoretically calculated amplitudes of the amplitude spectrum of the phase difference signal 11 be adjusted accordingly.

Im Weiteren wird die Amplitude des Referenzsignals 8 und die Skalierung des Phasendetektors 5 als 1 angenommen, so dass die berechneten Amplituden des Amplitudenspektrums des Ausgangssignals 7 der um fref verschobenen Spektrallinien 20, 21 und 22 angewandt werden können.In the following, the amplitude of the reference signal 8th and the scaling of the phase detector 5 as 1, so that the calculated amplitudes of the amplitude spectrum of the output signal 7 the spectral lines shifted by f ref 20 . 21 and 22 can be applied.

In dem Phasendifferenzsignal 11 tritt also das erste Seitenband 21 und 22 des frequenzmodulierten Ausgangssignals 7 direkt an der Störfrequenz fs auf und zeigt eine Amplitude von β/2. Für eine Messung der Amplitude des ersten Seitenbands nach dem Phasendetektor 5 wird nur die Störfrequenz und für die Berechnung der theoretischen Amplitude des ersten Seitenbands im Phasendifferenzsignal 11 nur der Modulationsindex β benötigt, wobei β sich aus der Störfrequenz und der Störamplitude mit dem Wissen der VCO-Kennlinie berechnen lässt. Deshalb ist es besonders geschickt, die Amplitude des ersten Seitenbandes im Phasendifferenzsignal 11 zu messen und mit der theoretischen Amplitude zu vergleichen. Zusätzlich ist es einfacher, Spektrallinien kleiner Frequenzen zu messen.In the phase difference signal 11 So the first sideband occurs 21 and 22 the frequency modulated output signal 7 directly at the noise frequency f s and shows an amplitude of β / 2. For a measurement of the amplitude of the first sideband after the phase detector 5 becomes only the noise frequency and for the calculation of the theoretical amplitude of the first sideband in the phase difference signal 11 only the modulation index β is required, where β can be calculated from the disturbance frequency and the disturbance amplitude with the knowledge of the VCO characteristic. Therefore, it is particularly handy to have the amplitude of the first sideband in the phase difference signal 11 to measure and compare with the theoretical amplitude. In addition, it is easier to measure spectral lines of small frequencies.

3 zeigt ein logarithmiertes Leistungsspektrum P(f) des Phasendifferenzsignals 11, das über dem Logarithmus der Frequenz aufgetragen ist. Dies ist durch das Messgerät 1 begründet, da dieses ebenfalls ein logarithmiertes Leistungsspektrum über der logarithmierten Frequenz aufträgt. Das erste Seitenband 23 tritt in dem Phasendifferenzsignal 11 direkt an der Störfrequenz fs auf. 3 zeigt nun auch den Verlauf des Seitenbandrauschens 24 in der Phasenregelschleife, wobei die Phasenregelschleife Frequenzen innerhalb der Bandbreite fL der Phasenregelschleife auf die Referenzfrequenz frei zieht und so das theoretische Seitenbandrauschen 25 für Frequenzen kleiner fL reduziert. Bei der Frequenz des maximalen Seitenbandrauschens 24 zeigt die Phasenregelschleife eine Verstärkung von 1. 3 shows a logarithmic power spectrum P (f) of the phase difference signal 11 , which is plotted over the logarithm of the frequency. This is through the meter 1 justified, since this also applies a logarithmiertes power spectrum over the logarithmierten frequency. The first sideband 23 occurs in the phase difference signal 11 directly at the interference frequency f s . 3 now shows the course of the sideband noise 24 in the phase locked loop, said phase locked loop pulls free frequencies within the bandwidth f L of the phase locked loop to the reference frequency and thus the theoretical side band noise 25 for frequencies smaller than f L reduced. At the frequency of maximum sideband noise 24 the phase locked loop has a gain of 1.

Zur Messung des Amplitudenwertes der zu messenden Spektrallinie 23 wird das Phasendifferenzsignal 11 in einer Auskoppelvorrichtung 26 ausgekoppelt und neben dem Schleifenfilter 6 auch einer Messvorrichtung 27 zugeführt. Die Auskoppelvorrichtung 26 kann z. B. eine Verzweigung sein. Die Messvorrichtung 27 weist dabei einen einstellbaren analogen Bandfilter 28 auf, dessen Mittenfrequenz über das Frequenzsteuersignal 17 auf die Störfrequenz fs als zu messende theoretische Auftrittsfrequenz eingestellt wird. Das gefilterte Signal 29 wird einer Amplitudenmessvorrichtung 30 zugeführt, die die Amplitude der gefilterten Schwingung mit der Frequenz fs misst. Die Amplitudenmessvorrichtung 30 gibt ein Amplitudensignal 31 aus, das proportional zu der Amplitude der gemessenen Spektrallinie bei der Störfrequenz fs ist. Das Amplitudensignal 31 wird von der Messvorrichtung 27 an einen Transformator 32 gegeben, der die Amplitude in das gewünschte Vergleichssystem transformiert. Da im Falle des Messgeräts 1 das Vergleichssystem die logarithmierte Leistung ist, wird das Amplitudensignal 31 quadriert und anschließend logarithmiert und anschließend als transformiertes Amplitudensignal 33 ausgegeben.For measuring the amplitude value of the spectral line to be measured 23 becomes the phase difference signal 11 in a decoupling device 26 decoupled and next to the loop filter 6 also a measuring device 27 fed. The decoupling device 26 can z. B. be a branch. The measuring device 27 has an adjustable analog band filter 28 on, whose center frequency via the frequency control signal 17 is set to the interference frequency f s as the theoretical occurrence frequency to be measured. The filtered signal 29 becomes an amplitude measuring device 30 supplied, which measures the amplitude of the filtered oscillation at the frequency f s . The amplitude measuring device 30 gives an amplitude signal 31 which is proportional to the amplitude of the measured spectral line at the noise frequency f s . The amplitude signal 31 is from the measuring device 27 to a transformer 32 given the amplitude in the desired Ver transformed equal system. As in the case of the meter 1 the comparison system is the logarithmized power becomes the amplitude signal 31 squared and then logarithmiert and then as a transformed amplitude signal 33 output.

Die Steuervorrichtung 15 berechnet die theoretische Amplitude der gemessenen Spektrallinie 23 im Falle einer eingerasteten Phasenregelschleife und gibt ein theoretisches Amplitudensignal 34 aus, das die gleiche Amplitude-Amplitudensignal-Kennlinie wie die Amplitudenmessvorrichtung 30 hat. Dabei kann in der theoretischen Amplitude auch die Standardabweichung des Seitenbandrauschens 24 an der Störfrequenz fs addiert werden, falls die Standardabweichung gegenüber der Amplitude nicht vernachlässigbar ist, um so einen systematischen Fehler zu vermeiden. Das theoretische Amplitudensignal 34 wird in einem weiteren Transformator 35 in das gleiche Vergleichssystem wie das transformierte Amplitudensignal 33 transformiert, d. h. in diesem Fall wird das Amplitudensignal 35 quadriert und logarithmiert. Der theoretische Amplitudenwert in diesem Vergleichssystem berechnet sich also als 20log(β/2) [dB]. In diesem Vergleichssystem ist die logarithmierte Leistung der Hauptspektrallinie gleich Null, weshalb die Amplitude des ersten Seitenpeaks 23 bzw. auch 21 und 22 dem Seitenbandabstand entspricht. Das transformierte theoretische Amplitudensignal 36 wird von dem Transformator 35 ausgegeben.The control device 15 calculates the theoretical amplitude of the measured spectral line 23 in the case of a locked phase locked loop and gives a theoretical amplitude signal 34 which has the same amplitude-amplitude signal characteristic as the amplitude measuring device 30 Has. In this case, in the theoretical amplitude, the standard deviation of the sideband noise 24 be added at the noise frequency f s , if the standard deviation from the amplitude is not negligible, so as to avoid a systematic error. The theoretical amplitude signal 34 will be in another transformer 35 in the same comparison system as the transformed amplitude signal 33 transformed, that is, in this case, the amplitude signal 35 squared and logarithmized. The theoretical amplitude value in this comparison system is thus calculated as 20log (β / 2) [dB]. In this comparison system, the logarithmic power of the main spectral line is zero, which is why the amplitude of the first side peak 23 or also 21 and 22 corresponds to the sideband distance. The transformed theoretical amplitude signal 36 is from the transformer 35 output.

Die gemessene und die theoretische Amplitude können dabei in jedes beliebige Vergleichssystem transformiert werden. Es ist auch denkbar, dass die Leistung direkt gemessen wird, anstatt der Amplitude und die Transformatoren 32 und 35 unterschiedliche Transformationen durchführen, um den theoretischen Spektralwerte und den gemessenen Spektralwert in das gleiche Vergleichssystem zu transformieren. Der Transformator 35 kann auch in der Steuervorrichtung 15 integriert sein.The measured and the theoretical amplitude can be transformed into any comparison system. It is also conceivable that the power is measured directly, rather than the amplitude and the transformers 32 and 35 perform different transformations to transform the theoretical spectral values and the measured spectral value into the same comparison system. The transformer 35 can also be in the control device 15 be integrated.

Die beiden transformierten Amplitudensignale 33 und 36 werden einer Vergleichsvorrichtung 37 zugeführt, in der die beiden Signale 33 und 36 verglichen werden und das Vergleichsergebnis als Rastsignal 38 ausgegeben wird. Das Rastsignal 38 kann zum Beispiel als binäres Signal realisiert sein, das zum Beispiel einen ersten Wert bei gleichen Signalen 33 und 36 ausgibt und einen zweiten Wert bei ungleichen Signalen 33 und 36. Um gegenüber Messfehlern und dem Phasenregelschleifenrauschen unempfindlich zu sein, werden die Signale 33 und 36 als gleich angesehen, wenn der gemessene Spektrallinienwert oder dessen Transformation innerhalb eines Wertebereichs oder eines entsprechend transformierten Wertebereichs um den berechneten theoretischen Spektralwert oder um den transformierten berechneten theoretischen Spektralwert liegt. Die Größe des Wertebereichs könnte sich zum Beispiel an der Größe der Messfehler und/oder des Seitenbandrauschens 24 der Phasenregelschleife orientieren. Im Vergleichssystem der Leistung wäre das die Varianz und im Vergleichssystem der Amplitude die Standardabweichung.The two transformed amplitude signals 33 and 36 become a comparison device 37 fed in which the two signals 33 and 36 be compared and the comparison result as a latch signal 38 is issued. The locking signal 38 may for example be realized as a binary signal, for example, a first value for the same signals 33 and 36 and a second value for unequal signals 33 and 36 , To be insensitive to measurement errors and phase locked loop noise, the signals become 33 and 36 is considered equal if the measured spectral line value or its transformation lies within a value range or a correspondingly transformed value range around the calculated theoretical spectral value or about the transformed calculated theoretical spectral value. The size of the range of values could be, for example, the size of the measurement errors and / or sideband noise 24 orient the phase locked loop. In the comparison system of performance this would be the variance and in the comparison system of the amplitude the standard deviation.

4 zeigt das logarithmierte Leistungsspektrum des Phasendifferenzsignals 11 im Falle einer eingerasteten Phasenregelschleife und 5 im Falle einer nicht eingerasteten Phasenregelschleife. Das Referenzzeichen 39 beschreibt die Filterfunktion des Bandfilters 28 und das Referenzzeichen 41 die gemessene Amplitude der Amplitudenmessvorrichtung 30. Um den theoretischen Amplitudenwert, der in diesem konstruierten Fall mit dem gemessenen Amplitudenwert 41 übereinstimmt, wird ein Vergleichsfenster 40 definiert mit einem unteren und oberen erlaubten Grenzamplitudenwert 42 und 43. Im Falle der eingerasteten Phasenregelschleife liegt die theoretische und damit auch die gemessene Amplitude 41 des ersten Seitenbands 23 innerhalb des Vergleichsfensters 40 und der Wert für gleiche Signale 33 und 36 wird als Rastsignal 38 ausgegeben. 4 shows the logarithmized power spectrum of the phase difference signal 11 in the case of a locked phase locked loop and 5 in the case of an unlocked phase locked loop. The reference sign 39 describes the filter function of the band filter 28 and the reference character 41 the measured amplitude of the amplitude measuring device 30 , By the theoretical amplitude value, in this constructed case with the measured amplitude value 41 matches, becomes a comparison window 40 defined with a lower and upper allowed limit amplitude value 42 and 43 , In the case of the locked-in phase-locked loop, the theoretical and thus also the measured amplitude lies 41 of the first sideband 23 within the comparison window 40 and the value for the same signals 33 and 36 is called a latch signal 38 output.

Im Falle einer nicht eingerasteten Phasenregelschleife stimmen die zuvor beschriebenen Überlegungen und Rechnungen nicht mehr. Da die Hauptspektrallinie 20 des Ausgangssignals 7 nicht die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal 8 und/oder eine Phasenverschiebung zu dem Referenzsignal 8 aufweist, liegt die Hauptspektrallinie 44 im Phasendifferenzsignal 11 nicht bei Null Hertz. Dementsprechend liegt auch das erste Seitenband 45 im Phasendifferenzsignal 11, das im Ausgangssignal 7 um fs von der Hauptspektrallinie 20 verschoben auftritt, nicht bei der Frequenz fs. Deshalb liegt die theoretische und damit auch die gemessene Amplitude 46 im Falle einer nicht eingerasteten Phasenregelschleife nicht in dem Vergleichsfenster 40 und der zweite Wert für nicht gleiche Signale 33 und 36 wird als Rastsignal 38 ausgegeben. Durch den obere Grenzamplitudenwert 43 wird auch verhindert, dass bei einem um fs verschobenen Spektrum, d. h. wenn die Hauptspektrallinie 44 in den Filterbereich 39 verschoben auftritt, ein positiver Vergleich ausgegeben wird, da die Hauptspektrallinie 44 wesentlich höher als der obere Grenzamplitudenwert 43 ist. An dem Rastsignal 38, welches das Vergleichsergebnis ausgibt, lässt sich also sehr genau der Rastzustand der Phasenregelschleife ermitteln. Ohne Beschränkung der Erfindung kann das Rastsignal an eine Ausgabevorrichtung 47 gegeben werden. Die Ausgabevorrichtung 47 kann z. B. eine LED sein, die bei einem positiven Vergleich angeschaltet wird und bei einem negativen Vergleich ausgeschaltet bleibt. Sieht der Benutzer des Messgeräts 1 eine erleuchtete LED oder eine entsprechende Farbfläche auf einem Display, kann er das Ausgangssignal 48 der Phasenregelschleife zur Messung verwenden.In the case of a non-locked phase locked loop, the considerations and calculations described above are no longer correct. Because the main spectral line 20 the output signal 7 not the same frequency as the reference signal 8th and / or a phase shift to the reference signal 8th has the main spectral line 44 in the phase difference signal 11 not at zero hertz. Accordingly, also lies the first sideband 45 in the phase difference signal 11 that in the output signal 7 around f s from the main spectral line 20 shifted occurs, not at the frequency f s . Therefore, the theoretical and hence the measured amplitude lies 46 in the case of an unlocked phase locked loop, not in the comparison window 40 and the second value for non-equal signals 33 and 36 is called a latch signal 38 output. By the upper limit amplitude value 43 is also prevented from a spectrum shifted by f s , ie when the main spectral line 44 in the filter area 39 shifted occurs, a positive comparison is output, since the main spectral line 44 much higher than the upper limit amplitude value 43 is. At the locking signal 38 , which outputs the comparison result, so can determine the locking state of the phase locked loop very accurately. Without limiting the invention, the latch signal may be applied to an output device 47 are given. The output device 47 can z. B. be an LED, which is turned on in a positive comparison and remains turned off in a negative comparison. Looks the user of the meter 1 an illuminated LED or a corresponding color area on a display, it can output the signal 48 use the phase locked loop for measurement.

6 zeigt eine alternative zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Phasenregelschleife in einem Messgerät 49 mit einer digitalen Messung der zu messenden Spektrallinie 23. Der Regelschleifenabschnitt 2 bleibt dabei unverändert. In der Rastzustandsermittlungsvorrichtung 50 wird das Phasendifferenzsignal 11 in eine digitale Messvorrichtung 51 gegeben und in einem Analog-Digital-Wandler 52 in ein digitales Phasendifferenzsignal 53 gewandelt. Das digitale Phasendifferenzsignal 53 wird in einem digitalen Filter 54 auf die Störfrequenz fs gefiltert und die Amplitude des gefilterten Signals 55 in der digitalen Amplitudenmessvorrichtung 56 bestimmt. Die Signale 57, 59, 60 und 62 entsprechen den Signalen 31, 33, 34 und 36 in ihrer digitalen Form und die Transformatoren 58 und 61 und der Vergleichsvorrichtung 63 entsprechen in ihrer Funktion den Transformatoren 32 und 35 und der Vergleichsvorrichtung 37, wobei die erstgenannten für die Verarbeitung von digitalen Signalen geeignet sind. 6 shows an alternative second embodiment of the phase locked loop according to the invention in a measuring device 49 with a digital measurement of the spectral line to be measured 23 , The control loop section 2 remains unchanged. In the resting state detecting device 50 becomes the phase difference signal 11 into a digital measuring device 51 given and in an analog-to-digital converter 52 in a digital phase difference signal 53 changed. The digital phase difference signal 53 is in a digital filter 54 filtered to the noise frequency f s and the amplitude of the filtered signal 55 in the digital amplitude measuring device 56 certainly. The signals 57 . 59 . 60 and 62 correspond to the signals 31 . 33 . 34 and 36 in their digital form and the transformers 58 and 61 and the comparison device 63 correspond in their function to the transformers 32 and 35 and the comparison device 37 the former being suitable for processing digital signals.

Alternativ lässt sich auch das digitalisierte Signal 53 einer CPU, z. B. die Steuervorrichtung 15, zuführen und die diskrete Fouriertransformierte an der Störfrequenz fs berechnen und direkt in der CPU die gemessene und die theoretische Amplitude oder eine Transformation von diesen miteinander zu vergleichen. Ein besonders schneller Algorithmus für die Berechnung einer einzigen Spektrallinie ist der Goertzel-Algorithmus.Alternatively, the digitized signal can also be used 53 a CPU, eg. B. the control device 15 , and calculate the discrete Fourier transform at the noise frequency f s and directly compare in the CPU the measured and the theoretical amplitude or a transformation of these. A particularly fast algorithm for calculating a single spectral line is the Goertzel algorithm.

Im Folgenden soll eine mögliche spezielle Ausführungsform der Rastzustandsermittlungsvorrichtung 3 oder 50 anhand eines Zahlenbeispiels beschrieben werden. In einer Regelschleife mit einer Bandbreite von fL = 1 kHz kann zum Beispiel eine Störfrequenz von fs = 2 kHz gewählt werden. Wird ein Modulationsindex β = 0,01 gewählt, so muss die Störamplitude A14 so eingestellt werden, dass ein Frequenzunterschied df = 20 Hz im frequenzmodulierten Ausgangssignal 7 auftritt. Die theoretische Amplitude des ersten Seitenbands berechnet sich als β/2 = 0,005, was eine Leistung von (β/2)2 = 0,000025 oder –46 dB ergibt. Da das Trägersignal eine Leistung von 0 dB hat, entspricht die Leistung –46 dB der Signalpegeldifferenz von –46 dBc. Ein Erwartungsfenster für die gemessene Leistung als Vergleichsfenster 40 wäre so zum Beispiel –46 dB +/–3 dB.The following is a possible special embodiment of the locking state detecting device 3 or 50 be described using a numerical example. In a control loop with a bandwidth of f L = 1 kHz, for example, an interference frequency of f s = 2 kHz can be selected. If a modulation index β = 0.01 is selected, then the interference amplitude A 14 must be set so that a frequency difference df = 20 Hz in the frequency-modulated output signal 7 occurs. The theoretical amplitude of the first sideband is calculated as β / 2 = 0.005, giving a power of (β / 2) 2 = 0.000025 or -46 dB. Since the carrier signal has a power of 0 dB, the power -46 dB corresponds to the signal level difference of -46 dBc. An expectation window for the measured power as a comparison window 40 would be for example -46 dB +/- 3 dB.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft in Messpausen des Messgeräts 1 eingesetzt werden. Das Messgerät 1 misst das logarithmierte Leistungsspektrum P(f) in einem eingestellten Frequenzbereich, wobei der Frequenzbereich von hohen Frequenzen zu niedrigen Frequenzen hin durchgescannt wird. Bevor, nach einem vollzogenen Durchlauf, ein weiterer Messdurchlauf gestartet wird, kann das Störsignal 14 über einen Schalter 63 dem Phasenregelkreis zugeführt werden und, wie oben beschrieben, der Rastzustand des Phasenregelkreises ermittelt werden. Alternativ oder in Kombination kann eine Störfrequenz fs verwendet werden, die den Phasenregelkreis und das Messgerät 1 im Betrieb nicht beeinflusst. Dadurch kann der Rastzustand auch im Betrieb der Phasenregelschleife betrieben werden.The method according to the invention can be particularly advantageous during measuring breaks of the measuring device 1 be used. The measuring device 1 measures the logarithmized power spectrum P (f) in a set frequency range, scanning the frequency range from high frequencies to low frequencies. Before, after a completed run, another measurement run is started, the jamming signal 14 via a switch 63 fed to the phase locked loop and, as described above, the latching state of the phase locked loop can be determined. Alternatively or in combination, a disturbance frequency f s can be used which includes the phase-locked loop and the measuring device 1 not affected during operation. As a result, the latching state can also be operated during operation of the phase locked loop.

7 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines Rastzustands. In einem ersten Schritt S1 wird eine Störfrequenz fs und eine Störamplitude A14 so gewählt, dass die zuvor beschriebenen Vorteile auftreten. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Störsignal 14 in dem Störsignalgenerator 13 mit der Störfrequenz fs und der Störamplitude A14 erzeugt. Das Störsignal 14 wird in einem Schritt S3 über einen Schalter 63 und einen additiven Mischer 18 in den Phasenregelkreis eingespeist und auf das Steuersignal 12 für den VCO 4 moduliert bzw. addiert. Der VCO 4 wird in einem vierten Schritt S4 von dem modulierten Steuersignal 19 angesteuert und der VCO 4 frequenzmoduliert die erzeugte Schwingung mit der Störfrequenz fs, da das Steuersignal 19 mit der Störfrequenz fs moduliert wurde. Ist der Phasenregelkreis im eingerasteten Zustand, hat die erzeugte Schwingung des VCO 4 die Frequenz fref des Referenzsignals 8, die durch das Störsignal 14 mit der Störfrequenz fs frequenzmoduliert wird. Anschließend wird in einem fünften Schritt S5 der Phasenunterschied zwischen dem Referenzsignal 8 und dem Ausgangssignal 7 des VCO 7 berechnet. Dabei verschiebt sich das Amplitudenspektrum des Ausgangssignals 7 um die Referenzfrequenz. Liegt ein eingerasteter Zustand vor, befindet sich das erste Seitenband 23 des frequenzmodulierten Ausgangssignals 7 bei der Störfrequenz fs. Das Phasendifferenzsignal 11 wird in einem Schritt S6 ausgekoppelt und an eine Messvorrichtung 27 gegeben. Die Messvorrichtung 27 misst im Schritt S7 im Amplitudenspektrum die Amplitude bei der Störfrequenz fs als theoretische Auftrittsfrequenz. Während der Schritte S2 bis S7 wird in Schritt S8 die theoretische Amplitude des Phasendifferenzsignals 11 bei der Störfrequenz fs für den eingerasteten Zustand berechnet. Die berechnete theoretische Amplitude und die gemessene Amplitude bei der Störfrequenz fs werden in Schritt S9 miteinander verglichen und ein Vergleichsergebnis wird ausgegeben. 7 shows a block diagram of an embodiment of the method according to the invention for determining a latching state. In a first step S1, a noise frequency f s and a noise amplitude A 14 are selected such that the advantages described above occur. In a second step S2, an interference signal 14 in the interfering signal generator 13 generated with the noise frequency f s and the noise amplitude A 14 . The interference signal 14 is in a step S3 via a switch 63 and an additive mixer 18 fed to the phase locked loop and to the control signal 12 for the VCO 4 modulates or adds. The VCO 4 is in a fourth step S4 of the modulated control signal 19 controlled and the VCO 4 Frequency modulates the generated oscillation with the disturbance frequency f s , since the control signal 19 was modulated with the disturbance frequency f s . If the phase locked loop is in the locked state, the generated oscillation of the VCO has 4 the frequency f ref of the reference signal 8th caused by the interfering signal 14 is frequency modulated with the noise frequency f s . Subsequently, in a fifth step S5, the phase difference between the reference signal 8th and the output signal 7 of the VCO 7 calculated. At the same time, the amplitude spectrum of the output signal shifts 7 around the reference frequency. If there is a locked state, there is the first sideband 23 the frequency modulated output signal 7 at the interference frequency f s . The phase difference signal 11 is decoupled in a step S6 and to a measuring device 27 given. The measuring device 27 In step S7, in the amplitude spectrum, measures the amplitude at the disturbance frequency f s as the theoretical occurrence frequency. During steps S2 to S7, in step S8, the theoretical amplitude of the phase difference signal 11 calculated at the noise frequency f s for the locked state. The calculated theoretical amplitude and the measured amplitude at the noise frequency f s are compared with each other in step S9, and a comparison result is output.

Jedes Störsignal, das bis zur Messung der Störsignalanteile in dem Phasenregelkreis nicht durch die Regelschleife nicht nachvollziehbar verfälscht wird und/oder das die Regelschleife in ihrem Betrieb nicht beeinflusst, ist als Störsignal geeignet. Eine Bedingung für das Störsignal ist, dass eine Größe des in den Phasenregelkreis eingespeisten Störsignals 14 an einer Stelle in der Phasenregelschleife für eine eingerastete Phasenregelschleife an einer theoretischen berechenbaren Frequenz theoretisch berechenbar ist. Dies hängt natürlich auch von der Art der Mischung des Störsignals 14 mit dem Steuersignal 12 ab. Eine additive Mischung des Steuersignals 12, welches im Phasenrastzustand konstant ist, mit einem Störsignal 14 mit nur einer Frequenz fs ist dabei allerdings besonders vorteilhaft, da sich so nach dem VCO 4 eine mit der Störfrequenz frequenzmodulierte Trägerschwingung mit der Frequenz fref ausbildet, für die die Seitenbänder 21 und 22 theoretisch sehr genau berechenbar sind und einfache Näherungen verwendet werden können. Allerdings ist die Erfindung nicht auf eine additive Mischung beschränkt.Any interference signal that is not traceable to the measurement of the Störsignalanteile in the phase locked loop by the control loop and / or not affecting the control loop in their operation is suitable as a noise signal. A condition for the interfering signal is that a magnitude of the interfering signal fed into the phase locked loop 14 is theoretically computable at a location in the phase lock loop for a locked phase locked loop at a theoretical calculable frequency. Of course this also depends on the Type of mixing of the interfering signal 14 with the control signal 12 from. An additive mixture of the control signal 12 , which is constant in the phase lock state, with a noise signal 14 However, with only one frequency f s is particularly advantageous, since so after the VCO 4 forms a frequency-modulated with the interference frequency carrier oscillation at the frequency f ref , for which the sidebands 21 and 22 theoretically very accurate and simple approximations can be used. However, the invention is not limited to an additive mixture.

Die zu messende spektrale Größe als beanspruchter Spektralwert, die von dem Störsignal und dem Rastzustand des Phasenregelkreises abhängen muss, und deren Auftrittsfrequenz müssen theoretisch berechnet werden können. Als spektrale Größen eignen sich z. B. Leistung, Amplitude, Phase und Transformationen und Kombinationen von diesen. Jede spektrale Größe, die die obige Bedingung erfüllt, kann als beanspruchter Spektralwert verwendet werden. In Kombination sind vor allem unabhängige Größen wie Amplitude und Phase sinnvoll, um eine eventuelle Rastzustandsermittlung noch zu verbessern. Besonders vorteilhaft sind die Amplitude und Transformationen dieser, wie z. B. die Leistung oder die logarithmierte Leistung.The to be measured spectral size as claimed Spectral value obtained from the interfering signal and the latching state of the phase locked loop must depend, and their occurrence frequency have to theoretically can be calculated. Suitable as spectral quantities z. Power, amplitude, phase and transformations and combinations of these. Any spectral size, the meets the above condition, can be used as the claimed spectral value. In combination are mainly independent sizes like Amplitude and phase useful to a possible lock state detection to improve. Particularly advantageous are the amplitude and transformations this, such. For example, the power or logarithmized power.

In 4 und 5 beginnen die logarithmischen x und y Achsen jeweils bei einem endlichen Wert, der auch verschieden von Null sein kann.In 4 and 5 The logarithmic x and y axes each begin at a finite value, which may be different from zero.

Für Phasenregelschleifen mit Frequenzteilern, muss die Frequenzteilung in der Berechnung der Auftrittsfrequenz berücksichtigt werden.For phase locked loops with frequency dividers, the frequency division in the calculation of the Occurrence frequency considered become.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch Merkmale der erfindungsgemäßen Phasenregelschleife und des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise kombinierbar.The Invention is not limited to the illustrated embodiment. Much more are also features of the phase locked loop and the method according to the invention combined in an advantageous manner.

Claims (14)

Verfahren zum Ermitteln eines Rastzustands einer Phasenregelschleife mit einer durch ein Steuersignal (12) gesteuerten Signalquelle (4) gekennzeichnet durch die Schritte: – Erzeugen eines Störsignals (14) mit einer Störfrequenz (fs) und Störamplitude; – Modulieren des Steuersignals (12) mit dem Störsignal (14); – Ermitteln einer theoretischen Auftrittsfrequenz (fs) des Störsignals (14) im Spektrum eines Signals (11) der Phasenregelschleife und deren theoretischer Spektralwert für den Fall einer eingerasteten Phasenregelschleife; – Messen des Spektralwerts des Signals (11) der Phasenregelschleife bei der theoretischen Auftrittsfrequenz (fs) des Störsignals (11); und – Vergleichen des gemessen Spektralwerts (41, 46) mit dem theoretischen Spektralwert.Method for determining a latching state of a phase locked loop by means of a control signal ( 12 ) controlled signal source ( 4 ) characterized by the steps of: - generating an interference signal ( 14 ) with a noise frequency (f s ) and noise amplitude; - modulating the control signal ( 12 ) with the interference signal ( 14 ); Determining a theoretical occurrence frequency (f s ) of the interference signal ( 14 ) in the spectrum of a signal ( 11 ) the phase locked loop and its theoretical spectral value for the case of a locked phase locked loop; Measuring the spectral value of the signal ( 11 ) of the phase locked loop at the theoretical occurrence frequency (f s ) of the interfering signal ( 11 ); and - comparing the measured spectral value ( 41 . 46 ) with the theoretical spectral value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störfrequenz (fs) und/oder die Störamplitude so gewählt werden, dass der Modulationsindex wesentlich kleiner als eins ist und/oder dass die Störfrequenz (fs) größer als die Bandbreite (fL) der Phasenregelschleife ist.A method according to claim 1, characterized in that the interference frequency (f s ) and / or the interference amplitude are selected so that the modulation index is substantially less than one and / or that the interference frequency (f s ) is greater than the bandwidth (f L ) the phase locked loop is. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Spektralwert des ersten Seitenbandes (21, 22, 23) mittels der Schmalbandnäherung für Frequenzmodulation berechnet wird, wobei die Frequenz des ersten Seitenbandes (21, 22, 23) als Auftrittsfrequenz (fs) gewählt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the theoretical spectral value of the first sideband ( 21 . 22 . 23 ) is calculated by means of the narrowband approximation for frequency modulation, the frequency of the first sideband ( 21 . 22 . 23 ) is selected as occurrence frequency (f s ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Störsignal (14) in Betriebspausen der Phasenregelschleife eingespeist wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the interference signal ( 14 ) is fed during breaks in the phase locked loop. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Störfrequenz (fs) außerhalb des benutzten Frequenzspektrums der Phasenregelschleife liegt.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the interference frequency (f s ) lies outside the frequency spectrum of the phase locked loop used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spektralwertbereich (40) um den berechneten theoretischen Spektralwert definiert wird und verglichen wird, ob der gemessene Spektralwert in dem definierten Spektralwertbereich liegt und/oder ein Frequenzbereich (39) um die berechnete theoretische Auftrittsfrequenz (fs) definiert wird und die gemessenen Spektralwerte in dem Frequenzbereich mit dem berechneten theoretischen Spektralwert verglichen wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a spectral value range ( 40 ) is defined by the calculated theoretical spectral value and it is compared whether the measured spectral value lies in the defined spectral value range and / or a frequency range ( 39 ) is defined around the calculated theoretical occurrence frequency (f s ) and the measured spectral values in the frequency range are compared with the calculated theoretical spectral value. Phasenregelschleife mit einem durch ein Steuersignal (12) gesteuerten Oszillator (14), gekennzeichnet durch – einen Störsignalgenerator (13) zum Erzeugen eines Störsignals (14) mit einer Störfrequenz (fs) und einer Störamplitude; – einen Mischer (18) verbunden mit dem Störsignalgenerator (13) und dem gesteuerten Oszillator (4) zum Modulieren des Steuersignals (12) mit dem Störsignal (14); – ein Auskoppelvorrichtung (26) in der Phasenregelschleife zum Auskoppeln eines Signals (11') der Phasenregelschleife; – eine Steuervorrichtung (15) zum Berechnen einer theoretischen Auftrittsfrequenz (fs) des Störsignals (14) in dem Spektrum des ausgekoppelten Signals (11) und dessen theoretischen Spektralwerts im Falle einer eingerasteten Phasenregelschleife; – eine Messvorrichtung (27, 51) verbunden mit der Auskoppelvorrichtung (26) und der Steuervorrichtung (15) zum Messen des Spektralwerts des ausgekoppelten Signals (11) bei der berechneten theoretischen Auftrittsfrequenz (fs); – Vergleichseinrichtung (37, 63) verbunden mit der Messvorrichtung (27, 51) zum Vergleichen des theoretischen Spektralwerts und des gemessenen Spektralwerts (41, 46).Phase locked loop with a by a control signal ( 12 ) controlled oscillator ( 14 ), characterized by - an interfering signal generator ( 13 ) for generating an interference signal ( 14 ) with a noise frequency (f s ) and a noise amplitude; - a mixer ( 18 ) connected to the interfering signal generator ( 13 ) and the controlled oscillator ( 4 ) for modulating the control signal ( 12 ) with the interference signal ( 14 ); A decoupling device ( 26 ) in the phase-locked loop for coupling out a signal ( 11 ' ) the phase locked loop; A control device ( 15 ) for calculating a theoretical occurrence frequency (f s ) of the interfering signal ( 14 ) in the spectrum of the decoupled signal ( 11 ) and its theoretical spectral value in the case of a locked phase locked loop; A measuring device ( 27 . 51 ) connected to the decoupling device ( 26 ) and the control device ( 15 ) for measuring the spectral value of the decoupled signal ( 11 ) at the calculated theoretical frequency of occurrence (f s ); Comparison device ( 37 . 63 ) connected to the measuring device ( 27 . 51 ) for comparing the theoretical spectral value and the measured spectral value ( 41 . 46 ). Phasenregelschleife nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (15) mit der Störsignalgenerator (13) verbunden ist und dem Störsignalgenerator (13) durch die Steuervorrichtung (15) eine Störfrequenz (fs) und/oder eine Störamplitude vorgebbar ist/sind, so dass der Modulationsindex wesentlich kleiner als eins ist und/oder dass die Störfrequenz (fs) größer als die Bandbreite (fL) der Phasenregelschleife ist.Phase locked loop according to claim 7, characterized in that the control device ( 15 ) with the interfering signal generator ( 13 ) and the interfering signal generator ( 13 ) by the control device ( 15 ) an interference frequency (f s ) and / or a disturbance amplitude can be predefined, such that the modulation index is substantially smaller than one and / or that the interference frequency (f s ) is greater than the bandwidth (f L ) of the phase locked loop. Phasenregelschleife nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (27, 51) so beschaffen ist, dass der theoretische Spektralwert des ersten Seitenbandes des Spektrums als Auftrittsfrequenz (fs) mittels der Schmalbandnäherung für Frequenzmodulation berechnet wird.Phase locked loop according to claim 7 or 8, characterized in that the measuring device ( 27 . 51 ) is such that the theoretical spectral value of the first sideband of the spectrum is calculated as occurrence frequency (f s ) by means of the narrow band approximation for frequency modulation. Phasenregelschleife nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (27) einen durch die Steuervorrichtung (15) auf die theoretische Auftrittsfrequenz (fs) eingestellten Filter (28) zum Filtern des ausgekoppelten Signals (11') und eine Amplitudenmessvorrichtung (30) zum Messen der Amplitude des gefilterten ausgekoppelten Signals (29) aufweist oder die Messvorrichtung (51) einen Analog – Digitalwandler (52) verbunden mit einer digitalen Spektralwertsmessvorrichtung (54, 55) zum Berechnen des Spektralwerts des digitalisierten Signals (53) bei der Auftrittsfrequenz (fs) aufweist.Phase locked loop according to one of claims 7 to 9, characterized in that the measuring device ( 27 ) one by the control device ( 15 ) to the theoretical frequency (f s ) of the filter ( 28 ) for filtering the decoupled signal ( 11 ' ) and an amplitude measuring device ( 30 ) for measuring the amplitude of the filtered out-coupled signal ( 29 ) or the measuring device ( 51 ) an analog to digital converter ( 52 ) connected to a digital spectral value measuring device ( 54 . 55 ) for calculating the spectral value of the digitized signal ( 53 ) at the occurrence frequency (f s ). Phasenregelschleife nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (64) zwischen dem Mischer (18) und dem Störsignalgenerator (13) angeordnet ist.Phase locked loop according to one of claims 7 to 10, characterized in that a switch ( 64 ) between the mixer ( 18 ) and the interfering signal generator ( 13 ) is arranged. Phasenregelschleife nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasendetektor (5) zwischen dem gesteuerten Oszillator (4) und der Auskoppelvorrichtung (26) angebracht ist.Phase locked loop according to one of claims 7 to 11, characterized in that a phase detector ( 5 ) between the controlled oscillator ( 4 ) and the decoupling device ( 26 ) is attached. Phasenregelschleife nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vergleichsvorrichtung (37, 63) ein Spektralwertbereich (40) um den berechneten theoretischen Spektralwert definiert wird und in der Vergleichsvorrichtung (37, 63) vergleichbar ist, ob der gemessene Spektralwert (41, 46) in dem definierten Spektralwertbereich (40) liegt.Phase locked loop according to one of claims 7 to 12, characterized in that in the comparison device ( 37 . 63 ) a spectral value range ( 40 ) is defined around the calculated theoretical spectral value and in the comparison device ( 37 . 63 ), it is comparable whether the measured spectral value ( 41 . 46 ) in the defined spectral value range ( 40 ) lies. Phasenregelschleife nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuervorrichtung (15) ein Frequenzbereich (39) um die berechnete theoretische Auftrittsfrequenz (fs) definiert wird und in der Messvorrichtung (27, 51) Spektralwerte dieses Frequenzbereichs (39) messbar sind und die gemessenen Spektralwerte (41, 46) der Messvorrichtung (27, 51) in der Vergleichsvorrichtung (37, 63) mit dem berechneten theoretischen Spektralwert vergleichbar sind.Phase locked loop according to one of claims 7 to 13, characterized in that in the control device ( 15 ) a frequency range ( 39 ) is defined by the calculated theoretical occurrence frequency (f s ) and in the measuring device ( 27 . 51 ) Spectral values of this frequency range ( 39 ) and the measured spectral values ( 41 . 46 ) of the measuring device ( 27 . 51 ) in the comparative device ( 37 . 63 ) are comparable to the calculated theoretical spectral value.
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