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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur signal-
bzw. spektralangepassten Selektion von Signal- bzw. Spektralabschnitten
in einem erfassten Signal.
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Heutige
Messgeräte zur Messen und Darstellen eines komplexen Signals
im Zeit- oder Frequenzbereich weisen eine Vielzahl von Triggermöglichkeiten
auf. Aus der
EP 1 669
764 A1 sind Triggerfunktionen im Zeit- und Frequenzbereich
bekannt, die weit über eine Pegel- oder Flankentriggerung
hinausgehen. Mit einem Frequency-Mask-Trigger erfolgt beispielsweise
eine Triggerung, wenn der Spektralverlauf des Messsignals einen
bestimmten Spektralverlaufskorridor verlässt. Ein Modulationstrigger
ermöglicht eine Triggerung bei Vorliegen einer bestimmten
Datenbitsequenz des demodulierten Messsignals. CDMA-, OFDM- bzw.
QAM-Trigger vergleichen zur Triggerung demodulierte CDMA-Subcodes,
OFDM-Symbole oder QAM-Symbole mit CDMA–Referenz-Subcodes,
OFDM-Referenzsymbolen bzw. QAM-Referenzsymbolen.
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Alle
diese offenbarten Triggerverfahren weisen aber nach wie vor den
Nachteil auf, dass das Triggerereignis entweder nur den Aufzeichnungsbeginn
oder nur das Aufzeichnungsende definiert und das aufzuzeichnende
Zeitintervall ein von verschiedenen einstellbaren oder vom jeweiligen
Messgerät vorgegebenen Parametern – beispielsweise
der zeitlichen Auflösung der Aufnahme oder der Tiefe des
verfügbaren Akquisitionsspeichers – abhängiger
Wert ist. Das Aufzeichnungsende bzw. der Aufzeichnungsbeginn ist
folglich nach Festlegung der Triggerbedingung und der Aufzeichnungsparameter
ein zum korrespondierenden Aufzeichnungsbeginn bzw. Aufzeichnungsende
fix referenzierter Zeitpunkt.
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Da
zu messende Signale oft zeitlich begrenzte Signalabschnitte mit
jeweils einem charakteristischen Signalverlauf aufweisen – beispielsweise
ein GSM-Signal mit einer definierten Trainingsbitsequenz zur Kanalschätzung
in der Burstmitte (GSM-Midamble) oder Pulsmuster im Ansteuersignal
eines Frequenzumrichters – führt ein zum Aufzeichnungsbeginn
fix referenzierte Aufzeichnungsende bzw. ein zum Aufzeichnungsende
fix referenzierter Aufzeichnungsbeginn nachteilig u. U. nur zu einer
Teilaufzeichnung eines charakteristischen Signalverlaufs innerhalb
eines gemessenen Signals oder zu einer Aufzeichnung unnötiger
Signalbestandteile des gemessenen Signals außerhalb des
interessierenden charakteristischen Signalabschnitts. Eine Aufzeichnung
des gemessenen Signals exakt innerhalb definierter Grenzen, die
von der Charakteristik des Signalverlaufs des gemessenen Signals
abhängen und folglich signalangepasst sind, findet nicht
statt.
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Fehlt
diese signalangepasste Selektion von einzelnen Signalabschnitten
eines zu messenden Signals und erstreckt sich ein selektierter Signalabschnitt
beispielsweise über mehrere Bursts eines Burstsignals,
so kann bei einer geringen Zeitauflösung der Darstellung
eine zwischen zwei aufeinander folgenden Bursts liegende Burstlücke
nachteilig nicht mehr identifiziert werden. Auch eine statistische
Auswertung eines derartig selektierten Signalabschnitts identifiziert
das zur Burstlücke gehörige Signalpegelminimum
des Messsignals nachteilig nicht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Aufzeichnung eines gemessenen Signals im Zeit- und Frequenzbereich
zu schaffen, dessen Aufzeichnungsbeginn und gleichzeitig dessen
Aufzeichnungsende vom Signal- und/oder Spektralverlauf des gemessenen
Signals abhängen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Selektion des Signalverlaufs
eines erfassten Signals in einem signalangepassten Zeitabschnitt
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Selektion des Spektralverlaufs
eines erfassten Signal in einem spektralangepassten Frequenz-Zeit-Abschnitt
mit den Merkmalen des Anspruchs 11, eine Vorrichtung zur Selektion
des Signalverlaufs eines erfassten Signals in einem signalangepassten
Zeitabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und eine Vorrichtung
zur Selektion des Spektralverlaufs eines erfassten Signal in einem
spektralangepassten Frequenz-Zeit-Abschnitt mit den Merkmalen des
Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte technische Weiterentwicklungen
sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
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Erfindungsgemäß wird
für den Fall der Signalanalyse im Zeitbereich im ersten
Schritt der Startzeitpunkt eines oder mehrerer aufzuzeichnender
Signalabschnitte des gemessenen Signals – im folgenden
erste Signalabschnitte des gemessenen Signals genannt – ermittelt.
Hierzu werden jeweils ein oder mehrere für den Startzeitpunkt
des jeweils aufzuzeichnenden ersten Signalabschnitts definierte
erste Ereignisse detektiert und deren zugehörige Zeitpunkte
bestimmt. Der Startzeitpunkt ergibt sich, wenn die zeitliche Reihenfolge
der zu den detektierten ersten Ereignissen jeweils ermittelten Zeitpunkte
mit einer vom Anwender definierten Reihenfolge der zu den ersten
Ereignissen jeweils gehörigen Zeitpunkte übereinstimmt.
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Bei
den für den Startzeitpunkt relevanten ersten Ereignissen
handelt es sich um im gemessenen Signal auftretende sogenannte „Signalereignisse” – beispielsweise
die Überschreitung eines vor der Messung festgelegten Schwellwerts
bei einer positiven Flanke des gemessenen Signals – oder
um sogenannte „Signalereignisse”, die in weiteren
aus dem Messsignal durch eine bestimmte Signalumformung oder -verarbeitung abgeleiteten
Signalen auftreten – beispielsweise eine bestimmte Bitfolge,
die aus der Demodulation des gemessenen Signals entsteht – oder
um die Aktivierung eines externen Triggersignals oder um in einem
Zeitgeber auftretende sogenannte „Zeitereignisse” – beispielsweise
der Zeitpunkt 12. November 2008 14:46 Uhr und 12 Sekunden –.
Aus der der Ermittlung der zeitlichen Reihenfolge der zu den einzelnen „Signalereignissen” und/oder „Zeitereignissen” jeweils
ermittelten Zeitpunkte und einem Vergleich der ermittelten zeitlichen
Reihenfolge mit einer definierten zeitlichen Reihenfolge der zu
den einzelnen Ereignissen jeweils gehörigen Zeitpunkte
auf Übereinstimmung wird der Startzeitpunkt des jeweils
aufzuzeichnenden ersten Signalabschnitts ermittelt.
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Lautet
beispielsweise die definierte zeitliche Reihenfolge der zu den Ereignissen
jeweils gehörigen Zeitpunkte, dass der Zeitpunkt des „Signalereignisses” „Schwellwertüberschreitung
des Messsignals” zwischen den beiden „Zeitereignissen” „12.
November 2008 14:46 Uhr” und „12. November 2008
14:48 Uhr” liegt, so generiert eine Schwellwertüberschreitung
des Messsignals am 12. November 2008 um 14:47 Uhr den Zeitpunkt
12. November 2008 um 14:47 Uhr zum Startzeitpunkt des jeweils aufzuzeichnenden
ersten Signalabschnitts.
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Bei
den im Zeitgeber detektierten ersten und zweiten Ereignissen – „Zeitereignisse” – kann
es sich um absolute Zeitpunkte oder um auf andere absolute Zeitpunkte
referenzierte Zeitpunkte handeln.
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Für
die Detektion eines ersten Ereignisses im gemessenen Signal, eines
ersten Ereignisses in jedem aus dem gemessenen Signal abgeleiteten
Signal und eines ersten Ereignisses in einem externen Triggersignal und
eines ersten Ereignisses im Zeitgeber wird jeweils eine Detektor-Einheit
verwendet. Der Vergleich der zeitlichen Reihenfolge der zu den einzelnen
ersten Ereignissen jeweils ermittelten Zeitpunkte mit einer definierten zeitlichen
Referenz-Reihenfolge der zu den einzelnen Ereignissen jeweils gehörigen
Zeitpunkte zur Bestimmung des Startzeitpunkts des jeweils aufzuzeichnenden
ersten Signalabschnitts erfolgt in einer Vergleichs-Einheit mit
Komparatoren zum zeitlichen Vergleichen des Zeitpunktes jedes Ereignisses
mit dem Zeitpunkt jedes anderen Ereignisses und mit einer nachgelagerten,
vom Anwender programmierbaren Logik-Einheit zum logischen Verknüpfen
der in den einzelnen Komparatoren jeweils ermittelten Vergleichsergebnisse
im Sinne der vom Anwender definierten Referenz-Reihenfolge.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt die Bestimmung des Endzeitpunkts
des jeweils aufzuzeichnenden ersten Signalabschnitts. Hierzu werden
zweite Ereignisse definiert, die zu mindestens einem ersten Ereignis
in Beziehung stehen. Bei den zweiten Ereignissen handelt es sich
analog zu den ersten Ereignissen um im gemessenen Signal auftretende
Ereignisse oder um Ereignisse, die in weiteren aus dem Messsignal durch
eine bestimmte Signalumformung oder -verarbeitung abgeleiteten Signalen
auftreten oder um in einen externen Triggersignal auftretende Ereignisse
oder um in einem Zeitgeber auftretende sogenannte Zeit-Ereignisse.
Ein zweites detektierbares Ereignis ist beispielsweise das zweite „Signalereignis” „Schwellwertunterschreitung
der negativen Signalflanke des Messsignals” in einem Zeitraum,
der sich zwischen den beiden auf jeweils ein erstes „Signalereignis” beziehenden
zweiten „Zeitereignissen” „10 Millisekunden
nach der Schwellwertüberschreitung der positiven Signalflanke
des Messsignals” und „20 Millisekunden nach der
Schwellwertüberschreitung der positiven Signalflanke des
Messsignals” befindet.
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Die
Detektion dieser zweiten Ereignisse und die Bestimmung der zugehörigen
Zeitpunkte werden von denselben Detektions-Einheiten übernommen,
die die Detektion der korrespondierenden ersten Ereignisse durchführen.
Die Bestimmung der zeitlichen Reihenfolge der zu den einzelnen zweiten
Ereignissen gehörigen Zeitpunkte und der Vergleich dieser
ermittelten Reihenfolge mit einer vom Anwender definierten Referenz-Reihenfolge
der zu jedem zweiten Ereignis gehörigen Zeitpunkte im Hinblick
auf die Bestimmung des Endzeitpunkts des jeweils aufzuzeichnenden
ersten Signalabschnitts erfolgt wiederum in der Vergleichs-Einheit
mit Komparatoren zum zeitlichen Vergleichen des Zeitpunktes jedes
zweites Ereignisses mit dem Zeitpunkt jedes anderen zweiten Ereignisses
und mit einer Logik-Einheit zum logischen und sequentiellen Verknüpfen
der in den einzelnen Komparatoren jeweils ermittelten Vergleichsergebnisse
im Sinne einer vom Anwender definierten Referenz-Reihenfolge. Die
in der Vergleichseinheit verwendeten Komparatoren sind mit oder
ohne Hysterese ausgeführt.
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Anhand
der für jeden ersten Signalabschnitt des gemessenen Signals
jeweils ermittelten Start- und Endzeitpunkte werden in einem weiteren
Verfahrensschritt aus den in einem zyklischen Pufferspeicher zwischengespeicherten
Abtastwerten des gemessenen Signals die im jeweiligen ersten Signalabschnitt
zwischen Start- und Endzeitpunkt befindlichen Abtastwerte selektiert
und nach einer Messdatenverarbeitung in einem Display-Speicher zur
Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung abgelegt.
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Mit
der Identifizierung eines Startzeitpunkts für einen ersten
Signalabschnitt des gemessenen Signals wird mit der Identifizierung
von deterministischen Kenngrößen des gemessenen
Signals – beispielsweise die Flankensteilheit am Beginn
eines Burstsignals oder die Dauer eines Bursts- und/oder statistischen
Kenngrößen des gemessenen Signals – beispielsweise
Maximal- oder Mittelwert der Abtastwerte im Burstsignal – begonnen
und kontinuierlich die zum jeweiligen Zeitpunkt ermittelten deterministischen
und/oder statistischen Kenngrößen des gemessenen
Signals mit zugehörigen und zuvor definierten Referenzwerten
auf Zulässigkeit verglichen. Auf diese Weise ist eine schnelle
Echtzeitauswertung des erfassten Signals hinsichtlich eines korrekten
oder andernfalls fehlerbehafteten Signalverlaufs möglich.
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Wird
eine unzulässige deterministische und/oder statistische
Kenngröße innerhalb des jeweiligen ersten Signalabschnitts
identifiziert, so wird in einer ersten Variante der zum jeweiligen
ersten Zeitabschnitt gehörige Signalverlauf des gemessenen
Signals nicht selektiert und auf der Anzeigeeinrichtung nicht dargestellt, da
er für eine Darstellung nicht relevant ist. In einer zweiten
Variante wird die Selektion des zum jeweiligen ersten Zeitabschnitt
gehörigen Signalverlaufs des gemessenen Signals durchgeführt
und die im Signalverlauf innerhalb des ersten Zeitabschnitts identifizierten
unzulässigen deterministischen und/oder statistischen Kenngrößen – beispielsweise
zu steile positive Burstflanke oder außerhalb des Toleranzbereiches
liegender maximaler Abtastwert im gemessenen Signal – werden
in der Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung gesondert gekennzeichnet.
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Die
Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung enthält optional
neben den zum ermittelten ersten Zeitabschnitt gehörigen
Signalverlauf des gemessenen Verlaufs auch eine Angabe des Start-
und Endzeitpunkts des ermittelten ersten Zeitabschnitts und die
im ermittelten ersten Zeitabschnitt bestimmten deterministischen und/oder
statistischen Signalkenngrößen.
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Anstelle
des durch den ermittelten Start- und Endzeitpunkt bestimmten ersten
Zeitabschnitts wird aus den im zyklischen Pufferspeicher abgelegten
Abtastwerten des gemessenen Signals auch ein Signalverlauf des gemessenen
Signals in einem gegenüber dem ersten Zeitabschnitt verkürzten
oder verlängerten zweiten Zeitabschnitt selektiert und
auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt.
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In
einer Signalnachverarbeitung besteht die Möglichkeit, die
in den jeweils ermittelten Zeitabschnitten selektierten Signalverläufe
des gemessenen Signals einer erneuten Selektion von Signalverläufen
des gemessenen Signals in Zeitabschnitten zuzuführen, die
gegenüber den als übergeordnete Zeitabschnitte
dienenden ermittelten Zeitabschnitten untergeordnet sind. Auf diese
Weise können Zeitabschnitte im jeweils übergeordneten
Zeitabschnitt ausgeblendet werden, die für eine weitere
Signalanalyse nicht relevant sind. Somit ist eine Beschränkung
eines übergeordneten Zeitabschnitts, der ein Burstsignal
mit den beiden Burstflanken enthält, auf einen untergeordneten
Zeitabschnitt möglich, der das Burstsignal ohne die für
die weitere Signalanalyse uninteressanten Burstflanken enthält.
Die Überführung eines in einem übergeordneten
Zeitabschnitt befindlichen Signalverlaufs des gemessenen Signals
in mindestens einen in einem untergeordneten Zeitabschnitt befindlichen
Signalverlauf kann in mehreren Iterationsstufen durchgeführt
werden, um einen beliebig kleinen Zeitabschnitt mit einem für
die Signalanalyse letztendlich hochrelevanten Signalinhalt zu gewinnen.
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Im
Fall einer Signalanalyse im Frequenzbereich werden in analoger Weise
zum Fall der Signalanalyse im Zeitbereich in den ersten beiden Verfahrensschritten
der Start- und Endzeitpunkte einer zeitlich begrenzten Spektrumanalyse
ermittelt. Das in diesem Zeitfenster berechnete Spektrum wird im
folgenden erster Frequenzabschnitt genannt.
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Die
jeweils ersten und zweiten Ereignisse und deren zugehörige
Zeitpunkte sind entweder Ereignisse im Messsignal selbst – beispielsweise
eine Frequenzdrift eines zum Messsignal gehörigen Spektrums – oder Ereignisse
in Spektren von aus dem Messsignal durch Signalumformung oder -verarbeitung
abgeleiteten Signalen oder Ereignisse in einem externen Triggersignal
oder in einem Zeitgeber.
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Eine
Online-Auswertung des erfassten Spektrums des gemessenen Signals
in den jeweils selektierten ersten Frequenzabschnitten der einzelnen
ersten Zeitabschnitte nach deterministischen Kenngrößen – beispielweise Überschreiten
eines bestimmten Pegels – und/oder nach statistischen Kenngrößen – beispielsweise
maximale Spektrallinie im untersuchten Frequenzbereich – ist
im Hinblick auf eine Echtzeitauswertung des gemessenen Spektrums
vorteilhaft.
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Eine
Selektion und Darstellung des Spektralverlaufs in einem gegenüber
dem ersten Zeitabschnitt jeweils verlängerten oder verkürzten
zweiten Zeitabschnitt bzw. in einem gegenüber dem ersten
Frequenzabschnitt jeweils verlängerten oder verkürzten
zweiten Frequenzabschnitt auf der Anzeigeeinrichtung ermöglicht eine
flexible, die nähere Umgebung des untersuchten ersten Zeitabschnitts
bzw. des ersten Frequenzabschnitts berücksichtigende Darstellung
und Auswertung.
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Insbesondere
im Hinblick auf eine Feinanalyse des im Zeit-Frequnz-Bereich aufgezeichneten
Spektralverlaufs des erfassten Signals ist eine mehrstufige Ermittlung
von einem oder mehreren untergeordneten Zeitabschnitten innerhalb
eines übergeordneten Zeitabschnittes vorgesehen.
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Zwei
beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Selektion des Signalverlaufs eines erfassten Signals in einem
signalangepassten Zeitabschnitt und zur Selektion des Spektralverlaufs
eines erfassten Signal in einem spektralangepassten Frequenz-Zeit-Abschnitt
werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Die
Figuren der Zeichnung zeigen:
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1A ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur signalangepassten Selektion des Signalverlaufs eines erfassten
Signals in einem signalangepassten Signalabschnitt,
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1B ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
Selektion des Spektralverlaufs eines erfassten Signal in einem spektralangepassten
Frequenz-Zeit-Abschnitt,
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2A ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur signalangepassten Selektion des Signalverlaufs eines erfassten
Signals in einem signalangepassten Signalabschnitt,
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2B ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Selektion des Spektralverlaufs eines erfassten Signal in einem
spektralangepassten Frequenz-Zeit-Abschnitt,
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3A ein
Zeitdiagram mit darzustellenden Signal, mit signalangepassten Zeitabschnitten
und mit statistischer Signalpegelverteilung in den signalangepassten
Zeitabschnitten,
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3B ein
Zeitdiagramm mit darzustellendem Signal, mit signalangepassten übergeordneten
und mit signalangepassten untergeordneten Zeitabschnitten und statistischer
Signalpegelverteilung in den signalangepassten übergeordneten
und untergeordneten Zeitabschnitten,
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3C ein
Zeitdiagramm mit darzustellendem Signal, und mit einer ersten Variante
der Darstellung des Signals,
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3D ein
Zeitdiagramm mit darzustellenden Signal, und mit einer zweiten Variante
der Darstellung des Signals,
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3E ein
Zeitdiagramm mit einem darzustellenden Signal bei unzulässiger
Signalkenngröße und mit einer ersten Variante
der Darstellung des zeitveränderlichen Signals bei unzulässiger
Signalkenngröße,
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3F ein
Zeitdiagramm mit einem darzustellenden Signal bei unzulässiger
Signalkenngröße und mit einer zweiten Variante
der Darstellung des Signals bei unzulässiger Signalkenngröße,
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4A,
ein Frequenzdiagramm mit korrektem Spektralverlauf,
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4B ein
Frequenzdiagramm mit Spektralverlauf bei Frequenzdrift zu höheren
Frequenzen und
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4C ein
Frequenzdiagramm mit Spektralverlauf bei Frequenzdrift zu niedrigeren
Frequenzen.
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Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
zur Selektion eines Signalverlaufs eines erfassten Signals in einem
signalangepassten Zeitabschnitt anhand des Flussdiagramms in 2A in
Kombination mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Selektion eines Signalverlaufs in einem signalangepassten Zeitabschnitt
anhand des Blockdiagramms in 1A erläutert.
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Im
ersten Verfahrensschritt S10A wird ein Startzeitpunkt
für
jeden innerhalb des Erfassungszeitraums des zu messenden Signals
s(t) zu selektierenden Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... identifiziert. Hierzu wird mindestens ein erstes Ereignis definiert,
dessen Zeitpunkt den Startzeitpunkt bestimmt. Bei Definition von
mehreren ersten Ereignissen ist die Reihenfolge der zu den einzelnen
Ereignissen jeweils ermittelten Zeitpunkte zu einer vom Anwender
definierten Referenz-Reihenfolge der zu den Ereignissen gehörigen Zeitpunkte
zur Auslösung des zum jeweils zu selektierenden Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... gehörigen Startzeitpunkts
notwendig.
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Folgende
nicht vollständige Aufzählung von aus Oszilloskopen
bzw. aus Signalanalysatoren bekannten Triggerbedingungen kann zur
Definition von ersten Ereignissen dienen:
- • Pegelüber-
oder -unterschreitung,
- • steigende oder fallende Signalflanke,
- • bestimmte Flankensteilheit einer steigenden oder
fallenden Signalflanke,
- • bestimmte Dauer eines Signalpulses zwischen steigender
und fallender Signalflanke,
- • bestimmte Dauer einer Burstlücke zwischen
zwei aufeinander Bursts,
- • bestimmte Höhe einer Frequenz- oder Phasendrift
im Signal,
- • bestimmter analoger Modulationsinhalt oder bestimmte
Binärsequenz (identifizierbar beispielsweise mittels Kreuzkorrelation
des Demodulationsergebnisses mit bekannten Analogsignal oder bekannter
Binärsequenz) und
- • periodische Signalabschnitte (identifizierbar beispielsweise
mittels Autokorrelation des Signals).
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Als
erste Ereignisse können aber auch Signalereignisse in weiteren
Signalen, die mit dem Messsignal in einer bestimmten signaltechnischen
Beziehung stehen und somit durch Signalverarbeitung und/oder Signalumformung
aus dem Messsignal ableitbar sind, dienen:
Beispielsweise können
sämtliche in einem Hochfrequenzempfänger oder
in einem Hochfrequenzmessgerät dem digitalen Basisbandsignal
in
der Signalverarbeitungskette vorausgehenden Signale als weitere
mit dem Messsignal in Beziehung stehende Signale zur Definition
und Auswertung von ersten Ereignissen herangezogen werden. Zusätzlich
können auch Signale, die dem Messgerät auf einem
oder mehreren weiteren parallelen Hochfrequenzpfaden, in analogen
oder digitalen Basisbandpfaden des Messgeräts verarbeitet
werden, oder Signale, die als Zwischenprodukte einer Demodulation
eines oder mehrerer dieser genannten Signale gewonnen werden, zur
Auswertung dieser Ereignbisse herangezogen werden. In der Signalverarbeitungskette
eines Hochfrequenzmessgeräts – beispielsweise
eines Spektrumanalysators – in
1A ist
dies beispielsweise:
- • das eingespeiste
Hochfrequenzsignal sHF(t),
- • das aus dem Hochfrequenzsignal sHF(t)
durch Mischen in einer von einem lokalen Oszillator 1 gespeisten Mischerstufe 2 gewonnene
Zwischenfrequenzsignal sZF(t),
- • der durch Demodulation in einem Demodulator 3 aus
dem Zwischenfrequenzsignal sZF(t) gewonnene
im Zwischenfrequenzsignal sZF(t) enthaltene
Modulationsinhalt
- • das aus dem analogen Zwischenfrequenzsignal sZF(t) durch Analog-Digital-Wandlung in einem
Analog-Digital-Wandler 4 gewonnene digitale Zwischenfrequenzsignal
- • das aus dem digitalen Zwischenfrequenzsignal über
einen Quadraturmodulator – bestehend aus dem vom lokalen
Oszillator 6 angesteuerten Mischer 5I und
dem vom selben Oszillator 6 über eine π / 2-Phasenschieber 7 angesteuerten
Mischer 5Q – gewonnene
digitale Basisbandsignal
- • das aus der digitalen Basisbandsignal durch
Demodulation in einem weiteren Demodulator 8 gewonnene
im digitalen Basisbandsignal enthaltene
Modulationsinhalt oder
- • das aus einer Demodulation des HF- oder des Basisbandsignals
gewonnene ideale Signal, das einem – unter Verwendung im
voraus bekannter oder während der Demodulation gewonnene
Modulations- bzw. Verzerrungsparameter – remodulierten
Sendesignal entspricht.
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Schließlich
können weitere, in der in
1A dargestellten
Signalverarbeitungskette nicht enthaltene Signale, die mit dem digitalen
Basisbandsignal
als
eigentlichen Messsignal signaltechnisch in Beziehung stehen, herangezogen
werden. Beispielsweise können Signale in einer zur Signalverarbeitungskette
in
1A komplementären Signalverarbeitungskette
in einem Hochfrequenzsender oder in einem Hochfrequenzsignalgenerator
oder in zusätzlichen Signalverarbeitungseinheiten erzeugte
Signale, die jeweils ein bestimmtes Signalcharakteristikum eines
der oben genannten Signale enthalten, herangezogen werden. Dieses
Signal kann der Hochfrequenzsender beispielsweise über
eine parallele HF- oder analoge oder digitale Schnittstelle zur Verfügung
stellen.
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Schließlich
kann als weiteres „Signalereignis” die Aktivierung
eines externen Triggersignals herangezogen werden.
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Neben
diesen im Messsignal bzw. in weiteren mit dem Messsignal in einer
signaltechnischen bzw. signaltheoretischen Beziehung stehenden Signalen
auftretenden „Signalereignissen” kann als erstes
Ereignis auch ein „Zeitereignis” in einem Zeitgeber
benutzt werden.
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Ein „Zeitereignis” kann
ein absoluter Zeitpunkt – beispielsweise der Zeitpunkt
8:44 Uhr 12 Sekunden 34 Millisekunden – oder ein zu einem
anderen absoluten Zeitpunkt mittels Angabe einer Zeitperiode referenzierter
Zeitpunkt – beispielsweise ein Pulstakt mit bekannter standardisierter
Pulsperiode, bei dem aus der Anzahl der seit dem Initialisierungszeitpunkt
gezählten Pulse ein zum Initialisierungszeitpunkt referenzierter
Zeitpunkt ermittelt wird (beispielsweise PPS-Takt bei GPS) – sein.
Der Zeitgeber kann ein externer Zeitgeber – GPS-Takt – oder
ein interner Zeitgeber – Takt eines in der Vorrichtung
der 1A integrierten Zeitgebers – sein.
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Während
die Detektion von ersten Ereignissen in Form von „Signalereignissen” in
jeweils einer Detektor-Einheit 90 , 91 , 92 , 93 , 94 ,
..., 9N-1 die Definition des ersten
Ereignisses, die Identifizierung des ersten Ereignisses und die
Bestimmung des zugehörigen Zeitpunkts beinhaltet, besteht
die Detektion von ersten Ereignissen in Form von „Zeitereignissen” in
einer Detektor-Einheit 9N einzig
aus der Definition des ersten Ereignisses und der Identifizierung
des zu identifizierenden Zeitpunkts.
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Die
zu den einzelnen ersten Ereignissen jeweils gehörigen Zeitpunkte
werden als Zeitinformation – beispielsweise als Zeitstempel – einer
Vergleichs-Einheit
10 weitergereicht. In der Vergleichs-Einheit
10 ist eine
aus einzelnen Komparatoren bestehende Einheit
16 und eine
nachgeschaltete Logik-Einheit
17 integriert. Die Komparatoren
verwenden nicht nur eine harte Schwellwertentscheidung, sondern
weisen wahlweise auch eine definierte Hysterese auf. Die aus einzelnen
Komparatoren bestehende Einheit
16 erhält von
jeder Detektor-Einheit
90 ,
91 ,
92 ,
93 ,
94 ,
...,
9N-1 ,
9N jeweils
den zu jedem identifizierten ersten Ereignis jeweils ermittelten Zeitpunkt
und vergleicht den zu jedem identifizierten Ereignis jeweils ermittelten
Zeitpunkt mit dem zu jedem anderen identifizierten Ereignis jeweils
ermittelten Zeitpunkt auf Vorzeitigkeit bzw. Nicht-Vorzeitigkeit
unter Berücksichtigung einer mithilfe der Hysterese definierten
zeitlichen Toleranz. Der jeweils ermittelte Zustand des Vergleichs
wird in einen logischen Zustand eines Binärsignals umgesetzt.
Die Binärsignale aller dieser Vergleiche werden der Logik-Einheit
17 zugeführt,
in der eine programmierbare Logik realisiert ist, die der vom Anwender
definierten Referenz-Reihenfolge – Sequenz – der
zu jedem Ereignis jeweils gehörigen Zeitpunkte entspricht
Die Logik-Einheit
17 erzeugt ein binäres Ausgangssignal,
das bei Identität zwischen der vom Anwender definierten
Referenz-Reihenfolge und der ermittelten Reihenfolge, die durch
die Belegung der von der Einheit
16 erzeugten Binärsignale
abgebildet ist, aktiviert ist und den Startzeitpunkt
für
einen zu selektierenden Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... im gemessenen Signal s(t) – hier im digitalen Basisbandsignal
signalisiert.
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Mit
der Identifizierung eines Startzeitpunkts
für
einen zu selektierenden Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... im gemessenen Signal s(t) erfolgt im nächsten Verfahrensschritt
S20A in einem Signalauswerter
11 sukzessive die Online-Ermittlung
von deterministischen und/oder statistischen Signalkenngrößen
im Signalverlauf des gemessenen Signals s(t) innerhalb des jeweils
selektierten Signalabschnitts Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... zwischen dem identifizierten Startzeitpunkt
und
einem noch zu identifizierenden Endzeitpunkt
Der
Signalauswerter
11 erhält hierzu von der Vergleichs-Einheit
10 den
zum zu selektierenden Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... des gemessenen Signals s(t) gehörigen Zeitpunkt
und
Endzeitpunkt
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Deterministische
Signalkenngrößen ergeben sich aus folgender, nicht
vollständiger Zusammenstellung von deterministischen Signalkenngrößen:
- • Flankensteilheit und Anstiegszeit
einer ansteigenden Signalflanke,
- • Flankensteilheit und Abfallzeit einer abfallenden
Signalflanke,
- • Signaldauer eines zeitlich begrenzten Signalpulses,
- • Dauer einer Signallücke zwischen zwei aufeinander
folgenden Signalpulsen,
- • Verzögerungszeit einer Signalflanke gegenüber
einem definierten Zeitpunkt,
- • Verhältnis Anstiegs- und Abfallzeit der
beiden Signalflanken zur Signaldauer des Signalpulses und
- • Verhältnis von positiven zu negativen Signalpegel.
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Statistische
Signalkenngrößen ergeben sich aus folgender, nicht
vollständiger Zusammenstellung von statistischen Signalkenngrößen:
- • maximal gemessener Signalpegel,
- • minimal gemessener Signalpegel,
- • arithmetischer Mittelwert der gemessenen Signalpegel
(AV-Wert) und
- • Effektivwert der gemessenen Signalpegel (Root-Mean-Square(RMS)-Wert).
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Diese
Signalkenngrößen können beispielsweise
gleitend mit einstellbarer Mittelungslänge oder auch zwischen
beiden Ereignissen berechnet werden. Die Signalauswertung ist nicht
auf Signalpegel begrenzt, sondern könnte auch andere Signalparameter,
wie beispielsweise Amplitudenverteilung, Phase, Momentanfrequenz,
oder Frequenzverteilung umfassen.
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Kontinuierlich
zur Erfassung und Ermittlung der deterministischen und/oder statistischen
Kenngrößen werden diese mit vom Anwender definierten
Referenzwerten auf Zulässigkeit überprüft.
Liegt einer oder mehrere der ermittelten deterministischen und/oder
statistischen Signalkenngrößen außerhalb
seines durch die jeweiligen Referenzwerte definierten Gültigkeitsbereichs,
so wird diese deterministische und/oder statistische Signalkenngröße
als ungültig gekennzeichnet.
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Im
nächsten Verfahrensschritt S30A erfolgt äquivalent
zur Bestimmung des zum zu selektierenden Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... des gemessenen Signals s(t) gehörigen
Startzeitpunkts
gemäß Verfahrensschritt
S10A die Bestimmung des jeweiligen Endzeitpunkts
Hierzu werden
zweite Ereignisse und deren zeitliche Reihenfolge, d. h. zeitliche
Sequenz, definiert. Als zweite Ereignisse können wiederum „Signalereignisse”,
die im zu messenden Signal s(t) oder in weiteren mit dem zu messenden
Signal s(t) signaltechnisch oder signaltheoretisch in Beziehung
stehenden Signalen oder in einem externen Triggersignal auftreten,
oder „Zeitereignisse” in einem Zeitgeber herangezogen
werden. Diese zweiten Ereignisse müssen aber jeweils zu
mindestens einem der vorher definierten ersten Ereignisse in Beziehung stehen.
Typischerweise handelt es sich hier um eine Zeitbeziehung. Das zweite
Ereignis muss sich beispielsweise in einem Zeitintervall befinden,
das durch einen Beginn, der vom Zeitpunkt eines ersten Ereignisses
eine bestimmte Zeitspanne entfernt liegt, und durch ein Ende definiert
ist, der vom Zeitpunkt eines ersten Ereignisses eine bestimmte andere
Zeitspanne entfernt liegt.
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Die
Definition und die Detektion der zweiten Ereignisse sowie die Bestimmung
der zugehörigen Zeitpunkte erfolgt wiederum in den Detektor-Einheiten
90 ,
91 ,
92 ,
93 ,
94 , ...,
9N-1 und
9N , wobei auch hier mithilfe einstellbarer
Hysteresen zeitliche Toleranzen definierbar sind. Die Bestimmung
der zeitlichen Reihenfolge – der Sequenz – der
zu den einzelnen identifizierten zweiten Ereignissen jeweils gehörigen
Zeitpunkte und der Vergleich einer derart ermittelten Reihenfolge
von zu den zweiten Ereignissen jeweils ermittelten Zeitpunkten mit einer
vom Anwender definierten Referenz-Reihenfolge von zu den einzelnen
zweiten Ereignissen jeweils gehörigen Zeitpunkten zur Bestimmung
des jeweiligen Endzeitpunkts
des
zu selektierenden Signalabschnitts Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... des gemessenen Signals s(t) wird wiederum in der Vergleichs-Einheit
10 durchgeführt,
die ein zweites binäres Ausgangssignal erzeugt, das den
jeweiligen Endzeitpunkt
des
zu selektierenden Signalabschnitts Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... signalisiert.
-
Mit
der Identifizierung eines Endzeitpunkts
für
einen jeweils zu selektierenden Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... des gemessenen Signals s(t) steht
jeweils ein zu selektierender und auf einer Anzeigeeinrichtung
12 darzustellender
erster Signalabschnitt fest. Werden für das zu messende
Signal s(t) die zu den einzelnen zu selektierenden ersten Signalabschnitte Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... anhand deren Start- und Endzeitpunkte
und
bestimmt,
so ergibt sich in der
3A auf der Anzeigeeinrichtung
12 darzustellende
Signalverlauf s
Disp(t) mit der durch den
Signalauswerter
11 ermittelten Signalpegelverteilung s
Stat(t) in den einzelnen zu selektierenden
ersten Signalabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
....
-
Im
nächsten Verfahrenschritt S40A erfolgt eine Anpassung der
einzelnen selektierten ersten Signalabschnitte Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... an die auf der Anzeigeeinrichtung
12 real
darzustellenden zweiten Signalabschnitte, die jeweils hinsichtlich
der ermittelten Startzeitpunkte
und
der ermittelten Endzeitpunkte
jeweils
verkürzt oder verlängert sind, um im Fall einer
Verkürzung der Signalabschnitte eine Konzentration der
Darstellung auf verkürzte Zeitabschnitte Δt
1', Δt
2', Δt
3', ... mit relevanter Signalcharakteristik
oder im Fall einer Verlängerung der Zeitabschnitte Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... eine Erweiterung der Darstellung auf um
Randbereiche verlängerte Zeitabschnitte Δt
1', Δt
2', Δt
3', ... mit relevanter Signalcharakteristik
auch in den Randbereichen zu bewirken.
-
In 3C sind
gegenüber den selektierten ersten Signalabschnitten Δt1, Δt2, Δt3, ... verlängerte zweite Signalabschnitte Δt1', Δt2', Δt3', ... und die in den verlängerten
zweiten Signalabschnitten Δt1', Δt2', Δt3',
... selektierten und auf der Anzeigeeinrichtung 12 dargestellten
Signalverläufe sDisp(t) des gemessenen
Signals s(t) dargestellt, während 3D die
gegenüber den selektierten ersten Signalabschnitten Δt1, Δt2, Δt3, ... verkürzten zweiten Signalabschnitte Δt1', Δt2', Δt3', ... und die in den verkürzten
zweiten Signalabschnitten Δt1', Δt2', Δt3',
... selektierten und auf der Anzeigeeinrichtung 12 dargestellten
Signalverläufe sDisp(t) des gemessenen
Signals s(t) beinhaltet.
-
Aus
dem in einem zyklischen Pufferspeicher
13 kontinuierlich
eingelesenen Messsignal s(t) – hier das digitale Basisbandsignal
– werden
die einzelnen Signalverläufe – Abtastwerte
– in
den jeweils ermittelten und durch ihren Startzeitpunkt
und
ihren Endzeitpunkt
begrenzten
Signalabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... selektiert und in einen Display-Speicher
14 transferiert.
Hierzu teilt die Vergleichs-Einheit
10 möglichst
zeitsynchron die zu den selektierenden Signalabschnitts Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... jeweils ermittelten Startzeitpunkte
und
Endzeitpunkte
dem
zyklischen Pufferspeicher
13 mit. Daneben werden die zu
den selektierten Signalabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... jeweils gehörigen Start- und Endzeitpunkte
und
von
der VergleichsEinheit und die im jeweiligen selektierten Signalabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... ermittelten deterministischen und/oder
statistischen Signalkenngrößen vom Signalauswerter
11 in
den Display-Speicher
14 übertragen.
-
In
einem darauffolgenden Verfahrensschritt S50A werden von einer im
Display-Speicher 14 integrierten oder an den Display-Speicher 14 angegliederten
Logik-Einheit im Fall eines als unzulässig von Signalauswerter 11 klassifizierten
deterministischen und/oder statistischen Signalkenngröße
in einer ersten Variante gemäß 3E der
zum zugehörigen selektierten Zeitabschnitt gehörige
Signalverlauf des Messsignals s(t) vor einer Darstellung in der
Anzeigeeinrichtung 12 ausgeblendet. Die Burstdauer des
im Zeitabschnitt Δt2 selektierten
Bursts des Messsignals s(t) ist kleiner als ein vorgegebener Referenzwert,
so dass der im Zeitabschnitt Δt2 darzustellende
Burst im dargestellten Messsignal sDisp(t)
nicht erscheint. In einer zweite Variante gemäß 3F wird
bei einer unzulässigen deterministischen und/oder statistischen
Signalkenngröße der zum selektierten Zeitabschnitt
gehörige Signalverlauf des Messsignals s(t) von der Logik-Einheit
im Display-Speicher 14 gesondert gekennzeichnet. Der Burst
mit zu kurzer Burstdauer wird im dargestellten Messsignal sDisp(t) gestrichelt gekennzeichnet.
-
In
einem darauffolgenden optionalen Verfahrensschritt S60A können
die zu den selektierten Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... des Messsignals s(t) jeweils gehörigen Signalverläufe
einer weiteren Signalanalyse unterzogen werden. In diesem Prozess
werden in den jeweils ermittelten Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... des Messsignals s(t), die jeweils
als übergeordnete Signalabschnitte Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... dienen, gemäß
3B geeignete
jeweils untergeordnete Signalabschnitte Δt
1,1, Δt
1,2, Δt
1,3, Δt
2,1‚ Δt
2,2, Δt
2,3, Δt
3,1, Δt
3,2, Δt
3,3,
..., Δt
1,1', Δt
1,2', Δt
1,3', Δt
2,1', Δt
2,2', Δt
2,1', Δt
3,1', Δt
3,2', Δt
3,3'
... des Messsignals s(t) bestimmt. Zur Bestimmung dieser einem übergeordneten
Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... jeweils untergeordneten Zeitabschnitte werden die jeweiligen
Start- und Endzeitpunkte
und
ermittelt.
Hierzu müssen in Analogie zu den übergeordneten
Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... erste und zweite Ereignisse und eine Referenz-Reihefolge für
die zu den ersten und zweiten Ereignissen jeweils gehörigen
Zeitpunkte definiert werden. Die Detektion dieser ersten und zweiten
Ereignisse erfolgt in einer Signalnachverarbeitung aus den parallel
zum Displayspeicher
14 in einem lokalen Speicher
15 abgespeicherten
Abtastwerten
des
zu den jeweiligen übergeordneten Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... gehörigen Signalverläufe
des Messsignals s(t). Für diese Signalnachverarbeitung
ist eine separate, in
1A nicht dargestellte Detektions-
und Vergleichs-Einheit vorzusehen. Auch kann die Selektion von untergeordneten
Zeitabschnitten in jeweils übergeordneten Zeitabschnitten
des Messsignals s(t) mehrstufig iterativ zur Erzielung von Zeitabschnitten
mit jeweils unterschiedlich hoch abstrahierten bzw. konkretisierten
Signalinhalten durchgeführt werden.
-
Im
abschließenden Verfahrensschritt S70A erfolgt die Darstellung
der selektierten und entsprechend angepassten Signalverläufe
s
Disp(t) in den einzelnen selektierten Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3, ... des gemessenen Signal s(t) mit Angabe
der zugehörigen Start- und Endzeitpunkte
und
sowie
in den einzelnen Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... identifizierten deterministischen und/oder statistischen Signalkenngrößen
auf einer Anzeigeeinrichtung
12.
-
Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
zur Selektion eines Spektralverlaufs eines erfassten Signals in
spektralangepassten Zeit-Frequenzabschnitten anhand des Flussdiagramms
in
2B in Kombination mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Selektion eines Spektralverlaufs eines erfassten
Signals in spektralangepassten Zeit-Frequenzabschnitten anhand des
Blockdiagramms in
1B erläutert. Hierbei
erfolgt aufgrund der weitgehenden Äquivalenz zum erfindungsgemäßen
Verfahren und zur erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Zeitbereich eine Beschränkung auf eine im wesentlichen
schematische Darstellung, die vor allem die Unterschiede zum Zeitbereich
aufzeigt:
Im ersten Verfahrensschritt S10B erfolgt die Identifizierung
von Startzeitpunkten
für
die in den jeweiligen Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... jeweils zu selektierenden Frequenzabschnitte Δf
1, Δf
2, Δf
3, ... des Spektrums S(f) des gemessenen
Signals s(t). Auch hierbei wird auf vom Anwender definierte erste
Ereignisse und auf eine vom Anwender definierte Referenz-Reihenfolge
der zu den definierten ersten Ereignissen jeweils gehörigen
Zeitpunkte zurückgegriffen. Als erstes Ereignis dient beispielsweise
ein Ereignis im Spektrum S(f) des gemessenen Signals s(t), das zu
einer Verletzung einer vorgegebenen Frequenztriggermaske führt.
Im Beispiel der
4B handelt es sich hierbei um
die Frequenzdrift des Spektrums S(f) des gemessenen Signals s(t)
aus der in
4A dargestellten korrekten Ausgangssituation
ohne Verletzung der Frequenztriggermaske in Richtung höherer
Frequenzen, die zu einer fehlerbehafteten Situation mit einer Verletzung
der Frequenztriggermaske führt.
-
Im
Beispiel der
1B tritt dieses erste Ereignis
beispielsweise im Spektrum S
in(f) auf, das
durch Analog-Digital-Wandlung in einem A/D-Wandler
21 und
nachfolgender Fourier-Transformation in einem Fast-Fourier-Transformator
22 aus
dem Messsignal s
in(t) am Ausgang des Signalgenerators
20 gewonnen
wird. Weitere erste Ereignisse können zusätzlich
bei der Identifizierung von Startzeitpunkten
für
den im jeweiligen Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... zu selektierenden Frequenzabschnitte Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... des Spektrums S(f) des gemessenen Signals s(t) herangezogen
werden: Im Beispiel der
1B wird
zusätzlich das diskretisierte Spektrum
eines
Signals s
out(t) am Ausgang eines mit dem
Messsignal s
in(t) angeregten Filters
23 zur Identifizierung
eines ersten Ereignisses im Spektrum eines weiteren, mit dem Messsignal
s(t) signaltechnisch wie signaltheoretisch in Beziehung stehenden
Signals benutzt. Das diskretisierte Spektrum
am
Ausgang des Filters
23 wird äquivalent durch Analog-Digital-Wandlung
in einem A/D-Wandler
24 und nachfolgender Fourier-Transformation
in einem Fast-Fourier-Transformator
25 aus dem Signal s
out(t) am Ausgang des Filters
23 gewonnen.
-
Zusätzlich
kann ein externes Triggersignal oder ein bestimmtes Zeitereignis
in einem internen oder externen Zeitgeber benutzt werden.
-
Die
Spektren
der
beiden Signale s
in(t) bzw. s
out(t)
des Beispiels der
1B werden jeweils in Detektor-Einheiten
261 und
262 hinsichtlich
des Auftretens von ersten Ereignissen untersucht. Für den
allgemeinen Fall mehrerer zu berücksichtigender Spektren
können weitere Detektor-Einheiten
263 ,
262 , ...,
26N-1 vorgesehen
werden. Für die Detektion eines aktivierten externen Triggersignals
ist eine Detektor-Einheit
260 und
für die Detektion eines bestimmten Zeitereignisses in einem
internen oder externen Zeitgeber ist eine Detektor-Einheit
26N vorgesehen.
-
Mit
der Identifizierung eines ersten Ereignisses erfolgt in der jeweiligen
Detektor-Einheit
260 ,
261 ,
262 , ...,
26N auch die Bestimmung des zum ersten
Ereignis jeweils gehörigen Zeitpunkts, der jeweils einer
Vergleichs-Einheit
27 zugeführt wird. In der Vergleichs-Einheit
27 erfolgt
in Äquivalenz zum Fall der Triggerung im Zeitbereich in
1A die
Identifizierung einer Startzeitpunkts
für
einen im Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... zu selektierenden Frequenzabschnitt Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... des Spektrums S(f) des gemessenen Signal s(t).
-
Mit
der Identifizierung eines Startzeitpunkts
für
einen Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3, ...
wird gleichzeitig vom Anwender ein zugehöriger Frequenzabschnitt Δf
1, Δf
2, Δf
3, ... festgelegt, der typischerweise großzügig
ausgelegt ist und alle eventuell auftretenden Spektralanteile S(f)
des zu erfassenden Signals s(t) abdecken soll.
-
Mit
Identifizierung eines Startzeitpunkts
für
einen im Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3, ...
zu selektierenden Frequenzabschnitt Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... des Spektrum S(f) des gemessenen Signals s(t) erfolgt im darauffolgenden
Verfahrensschritt S20B in einem Spektralauswerter
28 eine
Auswertung des Spektrums S(f) des gemessenen Signals s(t) im selektierten
Frequenzbereich Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... zwischen dem ermittelten Startzeitpunkt
und
einem noch zu ermittelnden Endzeitpunkt
nach
deterministischen und/oder statistischen Spektralkenngrößen.
-
Deterministische
Spektralkenngrößen ergeben sich aus folgender,
nicht vollständiger Zusammenstellung von deterministischen
Spektralkenngrößen:
- • bestimmte
Bandbreite eines bandbegrenzten Spektrums,
- • bestimmte Bandbreite einer Lücke bzw. Bandsperre
im Spektrum
- • bestimmter Pegel einer Spektrallinie und
- • Pegelverhältnis zweier benachbarter Spektrallinien.
-
Statistische
Spektralkenngrößen ergeben sich aus folgender,
nicht vollständiger Zusammenstellung von statistischen
Spektralkenngrößen:
- • maximal
gemessener Pegel im Spektrum,
- • minimal gemessener Pegel im Spektrum,
- • arithmetischer Mittelwert der gemessenen Pegel im
Spektrum (AV-Wert) und
- • Effektivwert der gemessenen Pegel im Spektrum (Root-Mean-Square(RMS)-Wert).
-
Mit
der kontinuierlichen Erfassung der deterministischen und/oder statistischen
Spektralkenngrößen erfolgt auch deren Auswertung
hinsichtlich zulässiger deterministischen und/oder statistischen
Spektralkenngrößen durch Vergleich mit vom Anwender
definierten Referenzwerten. Mit der Identifizierung unzulässiger
deterministischer und/oder statistischer Spektralkenngrößen
werden diese vom Spektralauswerter gesondert gekennzeichnet.
-
Im
nächsten Verfahrensschritt S30B erfolgt die Identifizierung
der Endzeitpunkte
der
jeweiligen Zeitabschnitte Δt
1, Δt
2, Δt
3,
..., bis zu denen das Spektrum S(f) des gemessenen Signals s(t)
im jeweiligen Frequenzbereich Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... erfasst wird. Die Identifizierung der Endzeitpunkte
erfolgt
analog zur Identifizierung der zugehörigen Startzeitpunkte
auf
der Basis der Detektion von mindestens einem vom Anwender jeweils
definierten zweiten Ereignis, das jeweils mit mindestens einem ersten
identifizierten Ereignis in Beziehung steht, und einer vom Anwender
definierten Referenz-Reihenfolge für die zu den zweiten
Ereignissen jeweils gehörigen Zeitpunkte.
-
In
4C ist
ein zweites Ereignis dargestellt, das zeitlich nach dem in
4B dargestellten
ersten Ereignis auftritt und damit mit dem ersten Ereignis in Beziehung
steht, und eine Frequenzdrift des Spektralverlaufs S(f) des gemessenen
Signals s(t) gegenüber der korrekten Ausgangssituation
in
4A in Richtung niedrigerer Frequenzen aufweist.
Zu erkennen ist die Verletzung der Frequenztriggermaske durch das
in
4C dargestellte gemessene Spektrum, die somit
den Endzeitpunkt
eines
jeweiligen Zeitabschnitts Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... kennzeichnet.
-
Im
nächsten Verfahrensschritt S40B kann der durch Ermittlung
des jeweiligen Startzeitpunkts
und
der jeweiligen Endzeitpunkts
bestimmte
erste Zeitabschnitt Δt
1, Δt
2, Δt
3,
... durch vom Anwender vorgegebene Verkürzungen oder Verlängerungen
des Spektralverlaufs im Bereich der Startzeitpunkts
und
des Endzeitpunkts
zu
jeweils einem verlängerten oder verkürzten zweiten
Zeitabschnitt Δt
1', Δt
2', Δt
3',
... für eine Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung
31 angepasst
werden. Analog können auch die zugehörigen ersten
Frequenzbereiche Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... des zu selektierenden Spektrums S(f) des gemessenen Signals
s(t) entsprechend zu zweiten Frequenzbereichen Δf
1', Δf
2', Δf
3', ... i. a. eingeengt werden. Mit Festlegung
der jeweiligen zweiten Signalabschnitte und/oder Frequenzabschnitte
werden aus den in einem Datenpuffer
29 nach der Digitalisierung
und der Fourier-Transformation abgelegten Spektralwerte S
i des gemessenen Signals s(t) die innerhalb
der selektierten zweiten Zeitabschnitte Δt
1', Δt
2', Δt
3',
... und zweiten Frequenzabschnitte Δf
1', Δf
2', Δf
3',
... jeweils befindlichen Spektralwerte
des
gemessenen Signals s(t) ausgelesen und in einem Display-Speicher
30 abgelegt.
-
Im
darauffolgenden Verfahrensschritt S50B erfolgt bei Vorliegen von
unzulässigen deterministischen und/oder statistischen Spektralkenngrößen
innerhalb eines jeweiligen selektierten Frequenzabschnitts Δf
1, Δf
2, Δf
3, ... in einer ersten Ausführungsform
die Ausblendung der selektierten Spektralwerte
des
jeweiligen Frequenzabschnitts Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... oder in einer zweiten Ausführungsform die gesonderte
Kennzeichnung der selektierten Spektralwerte
des
jeweiligen Frequenzabschnitts Δf
1, Δf
2, Δf
3, ...
.
-
Der
folgende optional durchzuführende Verfahrensschritt S60B
beinhaltet die Ermittlung von untergeordneten Frequenzabschnitten Δf1,1, Δf1,2, Δf1,3, Δf2,1, Δf2,2, Δf2,3, Δf3,1, Δf3,2, Δf3,3, ... Δf1,1', Δf1,2', Δf1,3', Δf2,1', Δf2,2', Δf2,3', Δf3,1', Δf3,2', Δf3,3'
... innerhalb eines bereits ermittelten übergeordneten
Frequenzabschnitts Δf1, Δf2, Δf3, ..., Δf1', Δf2', Δf3', ... im Hinblick auf eine feinere Untergliederung
der Spektralbetrachtung und eine in der verfeinerten Untergliederung
des Spektrums besser durchzuführenden Feinanalyse des erfassten
Spektrums im Frequenzbereich und/oder die Ermittlung von untergeordneten
Zeitabschnitten Δt1,1, Δt1,2, Δt1,3, Δt2,1, Δt2,2, Δt2,3, Δt3,1', Δt3,2, Δt3,3,
..., Δt1,1', Δt1,2', Δt1,3', Δt2,1', Δt2,2', Δt2,3', Δt3,1', Δt3,2', Δt3,3'
... innerhalb eines bereits ermittelten übergeordneten
Zeitabschnitts Δt1, Δt2, Δt3,
..., Δt1', Δt2', Δt3', ... im Hinblick auf eine feinere Untergliederung
der Spektralbetrachtung und eine in der verfeinerten Untergliederung
des Spektrums besser durchzuführenden Feinanalyse des erfassten
Spektrums im Zeitbereich.
-
Schließlich
werden im abschließenden Verfahrensschritt S70B die in
den einzelnen Zeitabschnitten Δt
1, Δt
2, Δt
3,
..., Δt
1', Δt
2', Δt
3', ... und jeweils zugehörigen
Frequenzabschnitten Δf
1, Δf
2, Δf
3,
... bzw. Δf
1', Δf
2', Δf
3',
... jeweils selektierten diskretisierten Spektralwerte
des
gemessenen Signals s(t) in einem als Spektrogramm darzustellenden
diskretisierten Spektrum
mit
zusätzlicher Angabe der zugehörigen Start- und
Endzeitpunkte
sowie
mit eventuell im jeweiligen selektierten Frequenzabschnitt Δf
1, Δf
2, Δf
3, ... bzw. Δf
1', Δf
2', Δf
3',
... identifizierten deterministischen und/oder statistischen Spektralkenngrößen
auf einer Anzeigeeinrichtung
31 dargestellt.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
der Erfindung beschränkt. Von der Erfindung ist jede Kombination
der erfindungsgemäßen Triggerung mit einer zusätzlichen,
aus dem Stand der Technik bekannten Triggervariante (beispielsweise
zeitliche Verzögerung des Start- und Endzeitpunkts zur
Selektion des Signal- bzw. Spektralverlauf des erfassten Signals
um eine vom Anwender definierte Zeitverzögerung) mit abgedeckt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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