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Die Erfindung betrifft ein Messgerät sowie ein Verfahren zum Anzeigen eines zu untersuchenden Messsignals.
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Sollen Informationen von einem oder mehreren Sendern an einen oder mehrere Empfänger übertragen werden, wird dazu häufig ein Datenbus verwendet. Ein Datenbus in der Kommunikationstechnik ist ein System zur Informationsübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen Übertragungsweg, bei dem die Teilnehmer nicht an der Informationsübertragung zwischen anderen Teilnehmern beteiligt sind. Die Übertragung der Informationen erfolgt mittels elektrischer Signale. Die Signale sind dabei an den Übertragungsweg angepasst, wodurch die Informationen in kodierter Weise, insbesondere quellkodiert, kanalkodiert und/oder leitungskodiert übertragen werden.
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Bei einer idealen Kommunikation zwischen Sender und Empfänger, werden die Informationssignale durch den Übertragungsweg nicht verfälscht, sodass die Informationen mittels entsprechender Dekodierung aus dem empfangenen Signal rückgewonnen werden können.
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Ist der Empfänger vom Sender entfernt angeordnet, überlagern sich Störsignale mit den Informationssignalen. Dies führt dazu, dass die Informationssignale beim Empfänger verfälscht empfangen werden. Bei der Dekodierung der Informationssignale beim Empfänger treten aufgrund der Störsignaleinflüsse Fehler auf, sodass die zu übertragenden Informationen nicht vollständig oder unrichtig übertragen werden.
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Die
US 5,930,745 A wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen, da auch hierin ein Messgerät mit einem Störsignalfilter beschrieben ist. Das Störsignalfilter dieses Dokuments ist dazu eingerichtet, ungewollte Frequenzanteile eines zu untersuchenden Messsignals herauszufiltern. Nachteilig an diesem Messgerät ist die fehlende Möglichkeit, die korrekte Einstellung des Störsignalfilters überprüfen zu können. Es ist somit nicht möglich, den konkreten Einfluss eines Störsignals sowie den konkreten Einfluss des Störsignalfilters zu visualisieren.
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Es ist mitunter zu untersuchen, welchen konkreten Einfluss ein Störsignal bei der Übertragung eines Informationssignals in einer konkreten Übertragungsstrecke ausübt. Dabei ist eine Visualisierung des Störsignaleinflusses auf die Informationssignale gewünscht.
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Aus der
WO 2010/025196 A1 ist bekannt, ein digitales Oszilloskop mit einem Störsignaldetektor, englisch glitch detector, auszugestalten. Der Störsignaldetektor wird in Verbindung mit einer Triggereinheit betrieben, um einen durch Störsignale erzeugten Zeitversatz, engl. Jitter, zwischen dem gesendeten Signal und dem empfangenen Signal detektieren zu können und einen Trigger so einzustellen, dass der Zeitversatz nicht zu Fehltriggerungen und eine daraus resultierende Fehldetektion des Signals führt. Der Störsignaldetektor dient demnach lediglich zum Finden des korrekten Triggerzeitpunkts.
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Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, ein Messgerät sowie ein Verfahren zum Anzeigen eines zu untersuchenden Messsignals anzugeben, welches den konkreten Einfluss eines Störsignals auf einem zu untersuchenden Messsignal visualisiert. Insbesondere sind dabei Hochfrequenz-Anwendungen zu untersuchen, um festzustellen, inwieweit die Parametrisierung eines Störsignalfilters einer Einflussnahme des Störsignals auf das zu untersuchende Messsignal entgegenwirkt und inwieweit eine ungestörte Übertragung der Informationen sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 beschriebenen Messgerät gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Messgeräts sind in den zum Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben. Überdies wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Messgerät mit einem Messsignaleingang zum Anlegen eines zu untersuchenden Messsignals und einem Anzeigeelement zum Anzeigen des zu untersuchenden Messsignals gelöst. Erfindungsgemäß weist das Messgerät ein Störsignalfilter zum Filtern von Störsignalen im zu untersuchenden Messsignal auf. Dabei ist der Störsignalfilter mittels eines Schalters aktivierbar und deaktivierbar.
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Diese Lösung hat den technischen Effekt, dass das zu untersuchende Messsignal jeweils mit und auch ohne Störsignaleinflüsse betrachtet werden kann. Durch das Aktivieren oder Deaktivieren des Störsignalfilters kann überprüft werden, ob das zu übertragende Informationssignal korrekt empfangen wird oder ob weiterhin Störeinflüsse auf dem zu untersuchenden Messsignal vorliegen und der Störsignalfilter alternativ parametrisiert werden muss.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung aktiviert der Schalter in einem ersten Schaltzustand das Störsignalfilter, wodurch Störsignale die dem zu untersuchenden Messsignal überlagert sind, bei der Anzeige des zu untersuchenden Messsignals dem Störsignalfilter unterliegen und wobei der Schalter in einem zweiten Schaltzustand das Störsignalfilter deaktiviert, wodurch der Einfluss der Störsignale bei der Anzeige des zu untersuchenden Messsignals mit angezeigt wird.
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Durch dieses Betreiben des Schalters mittels des ersten und zweiten Schaltzustands kann ein Benutzer in vorteilhafter Weise den Einfluss der Störsignale visualisieren und erkennt inwieweit die Parametrisierung des Störsignalfilters zum wirksamen Eliminieren des Störsignals bei der Übertragung des Informationssignals führt oder nicht.
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Bevorzugt weist das Anzeigeelement eine grafische Benutzeroberfläche, englisch Graphical User Interface, kurz GUI, auf, in welcher der Schalter dargestellt ist. Insbesondere ist in der grafischen Benutzeroberfläche der Schaltzustand des Schalters dargestellt, so dass ein Benutzer unmittelbar erkennt, ob der Schalter aktiviert oder deaktiviert ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Störsignalfilter als Softwarekomponente in einer Recheneinheit des Messgeräts ausgebildet. Somit ist eine einfachere Implementierung in den Signalpfad des Messgeräts möglich und eine Adaptierung und Parametrisierung des Störsignalfilters erleichtert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das zu untersuchende Signal ein Taktsignal eines Datenbusses zwischen einem Sender und einem Empfänger. Insbesondere das Taktsignal ist auf Zeitverzögerung durch Störsignaleinflüsse zu prüfen, um eine stets korrekte Triggerung und Taktung zur Dekodierung des Signals und ein Erfassen der Informationen aus dem zu übertragenden Informationssignal zu ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das zu untersuchende Signal ein Datensignal eines Datenbusses zwischen einem Sender und einem Empfänger. Das Datensignal ist dabei bevorzugt aus Kopfdaten bzw. Metadaten, englisch Header, und Nutzdaten gebildet, wobei die Nutzdaten das eigentlich zu übertragende Informationssignal bilden.
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Bevorzugt weist das Messgerät eine Triggereinheit auf, wobei die Triggereinheit einen vom Störsignalfilter unabhängigen Trigger-Störsignaldetektor aufweist. Dieser Trigger-Störsignaldetektor detektiert einen Zeitversatz und dient somit der Anpassung eines Trigger-Zeitpunkts, welcher durch den Einfluss der Störsignale im Übertragungsweg verschoben wurde. Der Trigger-Störsignaldetektor der Triggereinheit ist unabhängig vom Störsignalfilter des Messgeräts.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Störsignalfilter ein adaptives Filter. Durch eine entsprechende Parametrisierung des Filters, die entweder iterativ durch das Messgerät selbst oder durch eine Benutzereingabe erfolgt, wird das Störsignalfilter veränderbar eingestellt und an den jeweiligen konkreten Übertragungsweg angepasst. Somit kann nunmehr in vorteilhafter Weise überprüft werden, inwieweit das Störsignalfilter korrekt parametrisiert ist.
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Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Verfahren zum Anzeigen eines Messsignals zwischen einem Sender und einem Empfänger mittels eines Messgeräts vorgeschlagen. Das Messsignal ist dabei empfängerseitig mit einem Störsignal überlagert. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: Erfassen des zu untersuchenden Messsignals in einem Messgerät; Anzeigen des Messsignals auf einem Anzeigeelement des Messgeräts. Erfindungsgemäß weist das Verfahren einen Filterschritt auf, wobei das Signal mittels eines Störsignalfilters gefiltert wird, wobei die Filter mittels eines Schalters aktiviert oder deaktiviert wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt nach dem Filterschritt und vor dem Anzeigenschritt ein Dekodierschritt. Werden nun die senderseitigen Informationssignale auf dem Messgerät mit angezeigt, kann ein direkter Vergleich zwischen dem gesendeten Informationssignal und dem dekodierten empfangenen Informationssignal erfolgen, um den Einfluss des Dekodierens und den Einfluss des Störsignals abbilden zu können. Die Wirksamkeit des Störsignalfilters wird somit visualisiert.
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Nachfolgend werden anhand von Figuren der Zeichnung die Erfindung, weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung beispielhaft erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei können die dargestellten Elemente übertrieben einfach oder übertrieben groß dargestellt sein. Es zeigen:
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1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts als Blockschaltbild;
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1b einen beispielhaften Signalverlauf eines senderseitigen Informationssignals;
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1c einen beispielhaften Signalverlauf eines empfängerseitigen Informationssignals überlagert mit einem Störsignal;
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2 eine Weiterbildung des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Messgeräts;
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3 ein zu 3 alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts;
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4 eine erfindungsgemäße grafische Benutzeroberfläche zum Anzeigen des Schaltzustands des Störsignalfilters und
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5 ein beispielhaftes Verfahrensablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1a zeigt einen beispielhaften Übertragungsweg zwischen einem Sender S und einem Empfänger E. Zwischen Sender S und Empfänger E ist eine Bus-Kommunikation ausgebildet, welche neben einem Taktsignal zumindest ein Datensignal aufweist. Über den gezeigten Übertragungsweg werden Informationen mittels Informationssignalen in Form von elektrischen Signalen übertragen. Die Übertragung ist dabei leitungskodiert, kanalkodiert und/oder quellkodiert, um ein optimales Übertragungsverhalten zu erwirken. Die Kodierung wird mittels eines senderseitigen Kodierers erwirkt, eine korrespondierende Dekodierung erfolgt in einem empfängerseitigen Dekodierer.
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Die Übertragung zwischen Sender S und Empfänger E ist nicht ideal, sondern wird durch zumindest eine Störquelle beeinflusst. Die Störquelle erzeugt ein Störsignal SN. Das von dem Sender ausgesendete Informationssignal SDS ist in 1b dargestellt. Dieses ausgesendete Informationssignal SDS wird von dem Störsignal SN überlagert und beim Empfänger E als Addition beider Signale als empfängerseitiges Informationssignal SDE empfangen. Das empfängerseitige Informationssignal SDE ist beispielhaft in 1c dargestellt.
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Als Unterschied zwischen dem ausgesendeten Signal SDS und dem empfangenen Signal SDE ist eine Fehldetektion FD aufgrund von Signalverzögerungen aufgetreten, welcher einerseits durch das Kodieren und Dekodieren der Signale und andererseits durch ein nicht-ideale Übertragungsmedium begründet ist.
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Die in 1a gezeigte Störquelle ist dabei repräsentativ für eine Vielzahl von Störeinflüssen, insbesondere ein weißes Rauschen, eine Störsignaleinkopplung durch umliegende Spannungsquellen, einen Zeitversatz aufgrund der Laufzeiten und dergleichen mehr.
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Um das Übertragungsverhalten des Übertragungswegs zwischen Sender S und Empfänger E zu optimieren, muss der Einfluss des Störsignals SN auf das Informationssignal untersucht werden. Wird nunmehr das zu untersuchende Messsignal SDE in einem Messgerät 1 angezeigt, so ist erfindungsgemäß sicherzustellen, dass der Einfluss der Störsignalquelle visualisiert werden kann.
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Dazu weist das Messgerät 1 gemäß 1a einen Messsignaleingang 2 auf, an dem das zu untersuchende Messsignal SDE angelegt ist. Weiterhin weist das Messgerät 1 einen Störsignalfilter 6 auf. Weiterhin weist das Messgerät 1 ein Anzeigeelement 4, auch Display genannt, auf. Das Anzeigeelement 4 ist vorgesehen, um das zu untersuchende Messsignal SDE darzustellen. Überdies weist das Messgerät 1 einen Schalter 5 auf, welcher den Einfluss des Störsignalfilters 6 aktiviert oder deaktiviert.
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Mittels des Schalters 5 wird der Störsignalfilter 6 in den Signalpfad des Messgeräts 1 geschaltet oder nicht. In einem ersten Schaltzustand des Schalters 5 wird das zu untersuchende Messsignal SDE direkt auf dem Display 4 angezeigt. Das angezeigte Signal weist beispielsweise den in 1c dargestellten Signalverlauf auf, sodass alle Störeinflüsse des Störsignals SN visualisiert sind. Ein derartig empfangenes Informationssignal SDE im Empfänger E würde zu fehlerhaften Dekodierungen führen, wodurch Fehler in der Informationsübertragung zwangsläufig wären.
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In einem zweiten Schaltzustand wird in den Signalpfad des Messgeräts 1 das Störsignalfilter 6 eingebracht. Wenn der Störsignalfilter 6 optimal eingestellt und parametrisiert ist, erfolgt eine Darstellung des zu untersuchenden Messsignals SDE mit einem Signalverlauf gemäß 1b auf dem Anzeigeelement 5. Ist der Störsignalfilter 6 fehlangepasst, so wird der Signalverlauf gemäß 1b nicht erhalten werden.
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Der Benutzer eines erfindungsgemäßen Messgeräts 1 kann sich somit entscheiden, ob er das zu untersuchende Messsignal SDE mit oder ohne Störsignaleinfluss darstellen möchte. Auf diese Weise kann der Einfluss des Störsignalfilters 6 untersucht werden. Bei nicht-optimaler Parameterisierung des Störsignalfilters 6 kann nun in einem iterativen Prozess durch das Messgerät 1 oder durch eine Benutzereingabe eine Anpassung des Störsignalfilters 6 erfolgen. Stellt sich heraus, dass signifikante Fehler bei der Störsignalfilterung weiterhin im zu untersuchenden Messsignal SDE vorhanden sind, so kann durch Adaption und Umparametrisierung des Störsignalfilters 6 eine Beeinflussung der Störquelle eliminiert und schlussfolgernd ein verminderter Einfluss des Störsignals SN erwirkt werden.
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In 2 ist eine Weiterbildung des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Messgeräts dargestellt. Das Messgerät 1 gemäß 2 weist zusätzlich einen Eingangsverstärker 7 auf. Dem Eingangsverstärker 7 ist ein Analog-/Digital-Wandler 10 nachgeschaltet. Am Ausgang des Digitalwandlers 10 ist der Schalter 5 angeordnet. Der Schalter 5 ist mit einem ersten Ausgang mit dem Störsignalfilter 6 und mit einem zweiten Ausgang mit einer Recheneinheit 3 verbunden. Die Recheneinheit 3 ist wiederum mit dem Anzeigeelement 4 verbunden. Die Recheneinheit 3 weist ein Schaltsignal SSCH auf, um den Schalter 5 zu betätigen. Durch die Recheneinheit 3 wird somit der Schalter 5 aktiviert oder deaktiviert.
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Weiterhin ist am Ausgang des Eingangsverstärkers 7 ein Trigger-Schalter 11 vorgesehen. Der Trigger-Schalter 11 schaltet entweder ein externes Referenzsignal oder das zu untersuchende Messsignal SDE an einen Trigger 8, um eine Triggerung des zu untersuchenden Messsignals SDE zu ermöglichen. Der Triggereinheit 8 ist ein weiterer Trigger-Störsignaldetektor 9 nachgeschaltet. Mit diesem Trigger-Störsignaldetektor 9 wird die gemäß 1c dargestellte Fehldetektion FD detektiert und der Triggerzeitpunkt für eine Triggerung des zu untersuchenden Messsignals SDE angepasst. Insbesondere wird ein Zeitversatz ΔT sowie einer daraus resultierenden Fehldetektion FD mittels des Trigger-Störsignaldetektors 9 kompensiert. Der Trigger-Störsignaldetektor 9 ist vom Störsignalfilter 6 verschieden.
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Durch das Schaltsignal SSch wird der Schalter 5 aktiviert oder deaktiviert. Wird nun in der Recheneinheit 3 ein Kommando empfangen, um den Störsignalfilter 6 zu aktivieren oder deaktivieren, wird zur Kompensation des Störsignals SN ein Schaltsignal SSch generiert, um den Schalter 5 zu betätigen. Auf dem Anzeigeelement 4 wird somit das zu untersuchende Messsignal SDE mit oder ohne Störsignaleinfluss SN angezeigt.
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In 3 ist ein zu 2 alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts 1 dargestellt. Insbesondere ist das Störsignalfilter 6 als Softwarekomponente innerhalb der Recheneinheit 3 ausgebildet. In einem weiteren Unterschied wird das Schaltsignal SSch von dem Anzeigeelement 4 bereitgestellt. In diesem Fall ist das Anzeigeelement 4 ein berührungsempfindlicher Bildschirm, englisch Touchscreen, welcher eine Visualisierung des Schalters 5 auf einer grafischen Benutzeroberfläche GUI aufweist, um den Störsignalfilter 6 zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Der Benutzer kann sich somit intuitiv durch Bedienung des Touchscreens entscheiden, ob das zu untersuchende Messsignal SDE mit oder ohne Störsignalkompensation angezeigt werden soll. Auf diese Weise kann visuell ermittelt werden, ob das Störsignalfilter 6 seine Wirkung entfaltet und das Störsignal SN im zu untersuchenden Messsignal SDE kompensiert wird.
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In 4 ist eine grafische Benutzeroberfläche GUI dargestellt, welcher einem Benutzer anzeigt, ob ein Störsignalfilter 6 aktiviert oder deaktiviert ist. Insbesondere ist die grafische Benutzeroberfläche GUI im Anzeigeelement 4 dargestellt. Bevorzugt ist das Anzeigeelement 4 als Touchscreen ausgestaltet, sodass der Schalter 5 zum Aktivieren und Deaktivieren des Störsignalfilters 6 in der grafischen Benutzeroberfläche integriert ist. Dies ermöglicht eine einfache und intuitive Überprüfung der Wirksamkeit der Störsignalkompensation durch das Störsignalfilter 6. In 5 ist ein Verfahrensablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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Zunächst erfolgt das Erfassen des zu untersuchenden Messsignals SDE. Anschließend wird abgefragt, ob eine Störsignalfilterung durchgeführt werden soll. Wird die Abfrage bejaht, erfolgt in einem nächsten Schritt die Aktivierung des Störsignalfilters 6. Anschließend wird in einem Filterschritt das zu untersuchende Messsignal SDE gefiltert, um das Störsignal SN vom zu untersuchenden Messsignal SDE zu entfernen.
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Wird die Abfrage verneint, erfolgt in einem nächsten Schritt die Deaktivierung des Störsignalfilters 6.
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Anschließend wird in einem Anzeigeschritt das zu untersuchende Messsignal SDE auf dem Anzeigeelement 4 dargestellt, wobei in Abhängigkeit der Abfrage der Einfluss des Störsignalfilters 6 dargestellt ist oder nicht.
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Optional erfolgt nach der Störsignalfilter-Aktivierung bzw. -Deaktivierung eine Triggeradaptions-Abfrage. Wird die Triggeradaptions-Abfrage bejaht, erfolgt in einem nächsten Schritt die Aktivierung des Trigger-Störsignaldetektors 9. Dieser Schritt wird umgangen, wenn die Triggeradaptions-Abfrage verneint wird. Anschließend erfolgt die Triggerung auf das zu untersuchende Messsignal SDE.
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Optional erfolgt nach dem Triggerschritt ein Dekodierschritt. Damit wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass der Einfluss der Kodierung sowie der Dekodierung neben dem Einfluss der Störsignalfilterung visualisiert wird. In der Folge kann auch die Kodierung und Dekodierung für den jeweiligen Übertragungsweg angepasst werden.
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Alle gezeigten Merkmale der Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann die Recheneinheit 3 weitere Komponenten des Messgeräts 1 beinhalten oder Komponenten der Recheneinheit 3 können diskret im Messgerät integriert sein.
