DE10331092A1 - Phase synchronization arrangement for electronic measurement units, especially network or spectrum analyzers, whereby each unit has a frequency generator with a phase locked loop with the generator outputs linked to each other - Google Patents

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Abstract

Phase synchronization arrangement for synchronizing a number of measurement units (T1, T2), especially network and spectrum analyzers, each of which has at least a phase locked loop (PLL) for regulating a frequency generator (R1, R2), whereby the outputs from the frequency generators are linked to each other via a connection line (L) and with a respective phase-synchronized input (E1, E2) of the frequency generators.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Phasensynchronisation von mehreren zu einem Meßsystem zusammengefaßten elektronischen Meßgeräten, beispielsweise Netzwerk- oder Spektrumanalysatoren.The The invention relates to an arrangement for phase synchronization of several to a measuring system combined electronic measuring devices, for example Network or spectrum analyzers.

Elektronische Meßgeräte, die wie Netzwerkanalysatoren oder Spektrumanalysatoren zur Messung von komplexen Meßgrößen geeignet sind, werden zur Beschleunigung von Meß- bzw. Abgleicharbeiten an einem mehrere Meßtore aufweisenden Meßobjekt in zunehmendem Maße zu Meßsystemen zusammengefaßt. So gibt es zwar beispielsweise Netzwerkanalysatoren mit zwei oder vier Meßtoren, zur Messung im Prüffeld beispielsweise an Mobiltelefonen müssen aber möglichst gleichzeitig an 10 oder 20 Meßtoren entsprechende Messungen durchgeführt werden, was nur mit mehreren solchen nur zwei oder vier Meßtore aufweisenden Netzwerkanalysatoren zu einem Gesamtmeßsystem möglich ist. Dabei können die einzelnen Meßgeräte vorteilhafterweise auch räumlich getrennt voneinander angeordnet sein. Solche Systemmessungen mit mehreren an ein gemeinsames Meßobjekt gleichzeitig angeschalteten Meßgeräten sind nur möglich, wenn alle den Meßtoren zugeführten Meßsignale konstante und auch nach Schaltvorgängen stets wiederkehrende Phase zueinander aufweisen. Die bisher übliche Synchronisation solcher Meßgeräte über ein externes den Geräten zugeführtes Referenzsignal, das entweder das interne Referenzsignal der Geräte ersetzt oder dieses über eine Phasenregelschleife synchronisiert, kann diese Forderung nicht erfüllen, da eine Phasenregelschleife (PLL) zwar auf Änderungen der Phase reagiert, wegen beispielsweise beteiligter Frequenzteiler jedoch keine absolute Phasenbeziehung zwischen den Meßgeräten sicherstellen kann.electronic Measuring instruments, the like network analyzers or spectrum analyzers for measuring suitable for complex measured quantities are, are to speed up measurement or adjustment work one more measuring gates having test object increasingly summarized to measuring systems. So there For example, network analyzers with two or four measuring ports, for Measurement in the test field For example, on mobile phones but must as possible at 10 or 20 measuring gates corresponding measurements were carried out which only have two or four gates with multiple such Network analyzers to a total measuring system is possible. The can individual measuring devices advantageously also spatial be arranged separately from each other. Such system measurements with several to a common DUT simultaneously connected measuring devices only possible, if all the measuring gates supplied measuring signals constant and even after switching operations always recurring phase to each other exhibit. The usual Synchronization of such instruments via a external to the devices supplied Reference signal that either replaces the internal reference signal of the devices or this over synchronizing a phase locked loop, this requirement can not fulfill, because a phase-locked loop (PLL) reacts to changes in the phase, However, because of, for example, participating frequency divider no absolute Ensure phase relationship between the meters can.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Phasensynchronisation von mehreren zu einem Meßsystem zusammengefaßten elektronischen Meßgeräten zu schaffen, die eine absolute Phasensynchronisation der in diesen Meßgeräten vorgesehenen phasengeregelten Hochfrequenzgeneratoren und/oder Taktgeneratoren ermöglicht, so daß auch mit einem solchen aus mehreren Meßgeräten bestehenden Meßsystem komplexe Messungen möglich sind. Ferner besteht die Aufgabe darin ein zugehöriges Meßgerät zu schaffen.It is therefore an object of the invention, an arrangement for phase synchronization from several to a measuring system combined to create electronic measuring instruments the one absolute phase synchronization provided in these meters phase-controlled high-frequency generators and / or clock generators allows so that too with such a measuring system consisting of several measuring devices Complex measurements possible are. Furthermore, the object is to provide an associated meter.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Anspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale. Die Lösung für das Meßgerät ist in Anspruch 6 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Is solved this task starting from an arrangement according to the preamble of Claim 1 by its characterizing features. The solution for the meter is in Claim 6 specified. Advantageous developments emerge from the dependent claims.

Gemäß der Erfindung werden die Ausgänge der Hochfrequenzgeneratoren bzw. Taktgeneratoren der Meßgeräte über eine gesonderte Verbindungsleitung zwischen den Meßgeräten miteinander und mit dem jeweiligen Phasensynchronisier-Eingang dieser Generatoren verbunden. Durch diese bidirektionale Verbindung wird aus dem jeweiligen Ausgangssignal beispielsweise des einen Hochfrequenzgenerators des einen Meßgerätes und dem Ausgangssignal des Hochfrequenzgenerators des zweiten Meßgeräts ein Differenzsignal gebildet, mit dem die Phasenregelschleife der beiden Hochfrequenzgeneratoren entsprechend in der Phase nachgeregelt wird, bis absolute Phasengleichheit besteht und zwar unabhängig von zufälligen Phasenzuständen dieser Phasenregelschleifen der Hochfrequenzgeneratoren nach dem Einschalten, nach einem Frequenzwechsel oder dergleichen Schaltvorgängen.According to the invention will be the outputs of the High-frequency generators or clock generators of the measuring devices via a separate connecting line between the measuring instruments with each other and with the respective phase synchronization input connected to these generators. Through this bidirectional connection becomes from the respective output signal for example of the one High frequency generator of a measuring device and the output signal the high-frequency generator of the second measuring device forms a difference signal, with the phase locked loop of the two high frequency generators is adjusted accordingly in the phase, to absolute phase equality exists and regardless of random phase states this phase locked loops of the high frequency generators after the Turn on, after a frequency change or the like switching operations.

Gemäß der Erfindung können alle dem System zugeordneten Meßgeräte völlig gleichberechtigt sein und sowohl Hardware- als auch Software-mäßig identisch aufgebaut sein und es muß nicht eines der Meßgeräte als Master und die anderen als Slave definiert werden.According to the invention can all the measuring devices assigned to the system are completely equal and be constructed identically both hardware and software and it does not have to one of the measuring instruments as master and the others are defined as slaves.

Durch die bidirektionale Verbindung ist die erreichte Phasengleichheit unabhängig von der Länge des Verbindungskabels, so daß auch bei thermischer oder mechanischer Längenänderung der bidirektionalen Verbindungsleitung kein Phasenfehler auftritt. Gemäß der Erfindung können so beispielsweise Hochfrequenzgeneratoren von Meßgeräten, die eine konstante gleiche Ausgangsfrequenz erzeugen, auf absolute Phasengleichheit geregelt werden, wozu es nur erforderlich ist, die Ausgänge dieser Hochfrequenzgeneratoren und deren Phasensynchronisier-Eingänge über die bidirektionale Verbindungsleitung miteinander zu verbinden.By the bidirectional connection is the achieved phase equality independently of the length the connecting cable, so that too with thermal or mechanical change in length of the bidirectional Connecting line no phase error occurs. According to the invention can such as high-frequency generators of measuring instruments, which are a constant same Generate output frequency, controlled to absolute phase equality All that is required is the outputs of these high-frequency generators and their phase synchronizing inputs via the bidirectional connection line to connect with each other.

Wenn drei oder mehr solche Meßgeräte synchronisiert werden sollen, werden diese Verbindungsleitungen entweder sternförmig oder kaskadenförmig zusammengeschaltet. In gleicher Weise können beispielsweise auch phasengeregelte Taktgeneratoren phasensynchronisiert werden. Wenn in einem Meßgerät Frequenzsynthesizer vorgesehen sind, die auf unterschiedliche Ausgangsfrequenzen einstellbar sind und denen jeweils ein Referenzgenerator zugeordnet ist, so können auch diese gemäß der Erfindung phasensynchronisiert werden, indem die Ausgänge und Phasensynchronisier-Eingänge dieser Referenzgeneratoren erfindungsgemäß durch eine bidirektionale Verbindungsleitung miteinander verbunden werden. Voraussetzung ist allerdings, daß in diesem Fall der Synthesizer die Eigenschaft besitzt, daß die Phase seiner Ausgangsfrequenz jeweils unabhängig von der Frequenzeinstellung absolut phasensynchron ist mit der Ausgangsfrequenz des Referenzgenerators. Für das Zusammenschalten der Meßgeräte ist es nur erforderlich, außen an den Meßgeräten entsprechende Anschlußbuchsen vorzusehen, die mit dem Phasensynchronisier-Eingang des zu synchronisierenden Generators und mit einem entsprechenden Übertrager zum Auskoppeln des Ausgangssignals des zu synchronisierenden Generators verbunden sind.If three or more such meters are to be synchronized, these connection lines are interconnected either star-shaped or cascade-shaped. In the same way, for example, phase-locked clock generators can also be phase-synchronized. If in a meter frequency synthesizer are provided which are adjustable to different output frequencies and each of which a reference generator is assigned, they can also be phase-synchronized according to the invention by the outputs and phase-synchronizing inputs of these reference generators are connected according to the invention by a bidirectional connection line. However, the prerequisite is that in this case the synthesizer has the property that the phase of its output frequency ever because regardless of the frequency setting is absolutely phase synchronous with the output frequency of the reference generator. For the interconnection of the measuring devices, it is only necessary to provide appropriate sockets outside the meters, which are connected to the phase synchronizing input of the generator to be synchronized and with a corresponding transformer for decoupling the output signal of the generator to be synchronized.

Die Meßgeräte können über diese Verbindungsbuchsen einfach durch eine Zweidrahtleitung miteinander verbunden werden, wobei die Länge dieser Verbindungsleitungen keinen zusätzlichen Phasenfehler hervorruft.The Measuring devices can use these Connection sockets simply by a two-wire line with each other be connected, the length these connection lines causes no additional phase error.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung am Ausführungsbeispiel eines Meßsystems beschrieben, das aus mehreren Netzwerkanalysatoren zum Vermessen eines Meßobjekts mit mehreren Meßtoren geeignet ist. In der Zeichnung zeigen:The Invention will be described below with reference to a schematic drawing at the embodiment a measuring system described, consisting of several network analyzers for surveying a test object with several measuring gates suitable is. In the drawing show:

1 das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung und 1 the basic principle of the inventive arrangement and

2 ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 a detailed embodiment of the invention.

1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung. Hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen. 1 shows the basic principle of the invention. Reference is made to the above explanations.

In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel soll ein Meßobjekt DUT, beispielsweise ein Mobiltelefon, mit insgesamt neun Meßtoren M1 bis M9 komplex vermessen werden. Dazu werden an allen Meßtoren mehrere Netzwerkanalysatoren T angeschaltet, der Übersichtlichkeit halber sind im Ausführungsbeispiel der 2 nur zwei Netzwerkanalysatoren T1 und T2 dargestellt, ein dritter T3 ist nur angedeutet. Jeder dieser Netzwerkanalysatoren T hat zwei Meßtore N1 und N2 und umfaßt einen Referenzgenerator R1 bzw. R2 und einen Synthesizer S1 bzw. S2, die jeweils nicht näher dargestellte Phasenregelschleifen PLL aufweisen, die ihrerseits über Phasensynchronisier-Eingänge E1 bzw. E2 in der Phase synchronisierbar sind. Die Synthesizer S1 und S2 besitzen die Eigenschaft, daß ihre Ausgangsfrequenz fs, die über eine Meßschaltung P1 bzw. P2 den eigentlichen Meßtoren N1, N2 zugeführt wird, absolut phasensynchron ist mit der Ausgangsfrequenz fr des jeweiligen Referenzgenerators R1 bzw. R2.In the in 2 In the embodiment shown, a measured object DUT, for example a mobile telephone, with a total of nine measuring ports M1 to M9 is to be measured in a complex manner. For this purpose, several network analyzers T are switched on at all measuring ports, for the sake of clarity in the exemplary embodiment of FIG 2 only two network analyzers T1 and T2 shown, a third T3 is only hinted at. Each of these network analyzers T has two measuring ports N1 and N2 and comprises a reference generator R1 or R2 and a synthesizer S1 and S2, respectively, having phase-locked loops PLL not shown in detail, which in turn can be synchronized via phase-synchronizing inputs E1 and E2 in phase , The synthesizers S1 and S2 have the property that their output frequency f s , which is fed to the actual measuring ports N1, N2 via a measuring circuit P1 or P2, is absolutely phase-synchronized with the output frequency f r of the respective reference generator R1 or R2.

Die Ausgangsfrequenz fr der Referenzgeneratoren R1 und R2 wird über einen Transformator ausgekoppelt und über einen Widerstand an einen Geräteanschluß G1 bzw. G2 an der Außenseite des Meßgerätes geführt. Diese Anschlüsse G1 bzw. G2 sind außerdem mit dem Phasensynchronisier-Eingang E1 bzw. E2 des phasengeregelten Referenzgenerators R1 bzw. R2 verbunden.The output frequency f r of the reference generators R1 and R2 is decoupled via a transformer and passed through a resistor to a device terminal G1 or G2 on the outside of the meter. These terminals G1 and G2 are also connected to the phase-synchronizing input E1 and E2 of the phase-locked reference generator R1 and R2, respectively.

Zur absoluten Phasensynchronisation der Referenzgeneratoren werden die Geräte über diese Anschlüsse G mittels Verbindungsleitungen L miteinander verbunden, wie dies für die beiden Geräte T1 und T2 im Ausführungsbeispiel der 2 dargestellt ist. Wenn drei oder mehrere solche Netzwerkanalysatoren synchronisiert werden sollen, werden diese Anschlüsse entweder sternförmig oder in Kaskade zusammengeschaltet, wie dies für einen dritten Netzwerkanalysator T3 und die Verbindung der drei Anschlüsse G1, G2 und G3 schematisch angedeutet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der eine Pol der Verbindungsleitung durch die Masseverbindung realisiert. Vorzugsweise wird jedoch zur Verbindung eine Zweidrahtleitung benutzt und an den Geräten werden dazu jeweils zweipolige Anschlüsse vorgesehen, wie dies durch den Anschluß G4 schematisch angedeutet ist.For absolute phase synchronization of the reference generators, the devices are connected to one another via these connections G by means of connection lines L, as is the case for the two devices T1 and T2 in the exemplary embodiment of FIG 2 is shown. When three or more such network analyzers are to be synchronized, these ports are connected in a star-shaped or cascaded manner, as indicated schematically for a third network analyzer T3 and the connection of the three ports G1, G2 and G3. In the embodiment shown, one pole of the connecting line is realized by the ground connection. Preferably, however, a two-wire line is used for connection and to the devices are each provided for two-pole connections, as indicated schematically by the terminal G4.

In gleicher Weise können auch eventuelle Taktgeneratoren, die über Phasenregelschleifen PLL synchronisierbar sind, phasensynchronisiert werden, wie dies mit den Taktgeneratoren A1 und A2 schematisch angedeutet ist, deren Phasensynchronisier-Eingang und deren die Taktfrequenz führender Ausgang jeweils mit einem nach außen geführten Geräteanschluß G5 bzw. G6 verbunden ist. Durch Verbindung dieser Anschlüsse G5 und G6 durch eine entsprechende vorzugsweise wiederum Zweidraht-Verbindungsleitung können so auch die Taktgeneratoren auf absolute Phasengleichheit synchronisiert werden.In same way also possible clock generators that can be synchronized via phase-locked loops PLL are phase locked, as with the clock generators A1 and A2 is indicated schematically, the phase-synchronizing input and whose the clock frequency leading Output is connected in each case with an outwardly led device port G5 or G6. By connecting these connections G5 and G6 through a corresponding preferably again two-wire connection line can so synchronized the clock generators to absolute phase equality become.

Claims (6)

Anordnung zur Phasensynchronisation von mehreren zu einem Meßsystem zusammengefaßten elektronischen Meßgeräten (T1, T2), insbesondere Netzwerk- oder Spektrumanalysatoren, die jeweils mindestens einen über eine Phasenregelschleife (PLL) phasengeregelten Frequenzgenerator (R1, R2) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang dieser Frequenzgeneratoren (R1, R2) der Meßgeräte (T1, T2) über eine Verbindungsleitung (L) miteinander und mit einem jeweiligen Phasensynchronisier-Eingang (E1, E2) der Frequenzgeneratoren (R1, R2) verbunden sind.Arrangement for phase synchronization of several to a measuring system combined electronic Measuring instruments (T1, T2), in particular network or spectrum analyzers, each at least one over a Phase Locked Loop (PLL) phase locked frequency generator (R1, R2), characterized in that the output of these frequency generators (R1, R2) of the measuring devices (T1, T2) a connection line (L) with each other and with a respective one Phase locked entrance (E1, E2) of the frequency generators (R1, R2) are connected. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der zu synchronisierenden Frequenzgeneratoren und deren Phasensynchronisier-Eingänge (E1, E2) jeweils mit einem Geräteanschluß (G1–G6) an der Außenseite der Meßgeräte verbunden sind, die ihrerseits über eine Verbindungsleitung miteinander verbindbar sind.Arrangement according to claim 1, characterized in that the outputs of the frequency generators to be synchronized and their phase-synchronizing inputs (E1, E2) are each connected to a device connection (G1-G6) on the outside of the measuring devices, which in turn via a Verbin can be connected to one another. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung eine Zweidrahtleitung ist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized that the Connecting line is a two-wire line. Anordnung zur Phasensynchronisation nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Meßgeräte, die einen auf unterschiedliche Ausgangsfrequenzen einstellbaren Frequenzsynthesizer aufweisen, der mit einem phasengeregelten Referenzgenerator (R1, R2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Referenzgeneratoren (R1, R2) der Meßgeräte über eine Verbindungsleitung miteinander und mit dem jeweiligen Phasensynchronisier-Eingang (E1, E2) der Referenzgeneratoren (R1, R2) verbunden sind.Arrangement for phase synchronization according to one of previous claims for measuring instruments that a frequency synthesizer adjustable to different output frequencies having a phase-locked reference generator (R1, R2), characterized in that the outputs of the reference generators (R1, R2) of the measuring instruments via a Connection line with each other and with the respective phase synchronization input (E1, E2) of the reference generators (R1, R2) are connected. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für drei oder mehr zu einem Meßsystem zusammengefaßte elektronische Meßgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgeräte über Verbindungsleitungen sternförmig oder kaskadenförmig miteinander verbunden sind.Arrangement according to one of the preceding claims for three or more to a measuring system combined electronic Measuring instruments, by characterized in that Measuring instruments via connecting cables star shape or cascade with each other are connected. Elektronisches Meßgerät, insbesondere Netzwerkanalysator, für eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem über eine Phasenregelschleife (PLL) phasengeregelten Hochfrequenzgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gerätegehäuses ein Steckeranschluß (G1 bis G6) vorgesehen ist, der mit dem Ausgang von mindestens einem dieser phasengeregelten Hochfrequenzgeneratoren sowie dem jeweils zugehörigen Phasensynchronisier-Eingang verbunden ist.Electronic measuring device, in particular network analyzer, for one Arrangement according to one of the preceding claims, with at least one via a Phase-locked loop (PLL) phase-locked high-frequency generator, characterized in that the outside of the device housing a plug connection (G1 to G6) provided with the output of at least one of these phase-controlled high-frequency generators and the respectively associated phase synchronization input connected is.
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