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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät, ein
Prüfgerät und ein Messverfahren. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Messgerät,
ein Prüfgerät und ein Messverfahren zum Messen
von Charakteristiken eines Filters.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
Gruppenverzögerungscharakteristik eines Filters kann durch
eine Netzwerk-Analysevorrichtung gemessen werden, wie beispielsweise
in der
Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung
Nr. 7-333271 .
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE
PROBLEME
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Wenn
die Gruppenverzögerungscharakteristik eines Filter unter
Verwendung einer Netzwerk-Analysevorrichtung gemessen wird, benötigt
die Messung jedoch eine lange Zeit, da die Frequenz des zu dem Filter gelieferten
Messsignals gewobbelt werden muss. Wenn eine Prüfung der
Gruppenverzögerungscharakteristik bei einem Filter durchgeführt
wird, muss das Prüfgerät mit einer Netzwerk-Analysevorrichtung
versehen sein, um die Gruppenverzögerung des Filters zu
messen. Jedoch ist es schwierig, eine Netzwerk-Analysevorrichtung,
die ein großes Gerät ist, innerhalb des Prüfgeräts
vorzusehen.
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Es
ist daher eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung,
ein Messgerät, ein Prüfgerät und ein
Messverfahren vorzusehen, die in der Lage sind, die vorgenannten,
den Stand der Technik begleitenden Nachteile zu überwinden.
Die vorstehende und andere Aufgaben können durch in den
unabhängigen Ansprüchen beschriebene Kombinationen
gelöst werden. Die abhängigen Ansprüche
definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen
der vorliegenden Erfindung.
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MITTEL ZUM LÖSEN
DER PROBLEME
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Messgerät
vorgesehen, das eine Charakteristik eines Filters misst, aufweisend
eine erste Übertragungsleitung, in die das Filter eingebunden
ist, wobei die erste Übertragungsleitung ein Multitonsignal
mit Signalkomponenten bei mehreren Frequenzen an einem Eingangsende
empfängt, das Multitonsignal durch das Filter hindurchführt
und das Multitonsignal an einem Ausgangsende ausgibt; eine zweite Übertragungs leitung,
die das Multitonsignal an einem Eingangsende empfängt,
das Multitonsignal weiterleitet und das Multitonsignal an einem
Ausgangsende ausgibt; und eine Messschaltung, die die Charakteristik
des Filters auf der Grundlage des an dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals und des an dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals berechnet.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfgerät
vorgesehen, das ein Filter prüft, aufweisend eine Funktionsplatte,
auf die das Filter geladen ist; und eine Messschaltung, die eine
Charakteristik des Filters berechnet. Die Funktionsplatte enthält
eine erste Übertragungsleitung, in die das Filter eingebunden
ist, wobei die erste Übertragungsleitung ein Multitonsignal
mit Signalkomponenten bei mehreren Frequenzen an einem Eingangsende
empfängt, das Multitonsignal durch das Filter hindurchführt
und das Multitonsignal an einem Ausgangsende ausgibt; und eine zweite Übertragungsleitung,
die das Multitonsignal an einem Eingangsende empfängt,
das Multitonsignal weiterleitet und das Multitonsignal an einem
Ausgangsende ausgibt. Die Messschaltung berechnet die Charakteristik
des Filters auf der Grundlage des an dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals und des am Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Messverfahren
zum Messen einer Charakteristik eines Filters vorgesehen, aufweisend
die Eingabe eines Multitonsignals mit Signalkomponenten bei mehreren
Frequenzen an einem Eingangsende einer ersten Übertragungsleitung,
in die das Filter eingebunden ist; das Empfangen des durch das Filter
hindurchgegangenen Multitonsignals an einem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung;
das Eingeben des Multitonsignals an einem Eingangsende einer zweiten Übertragungsleitung;
das Empfangen des in der zweiten Übertragungsleitung weitergeleiteten
Multitonsignals an einem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung;
und das Berechnen der Charakteristik des Filters auf der Grundlage
des an dem ersten Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals und des an dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals.
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Die
Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen
Merkmale der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorbeschriebenen
Merkmale sein. Die vorgenannten und anderen Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden augenscheinlicher anhand der folgenden
Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Konfiguration eines Prüfgeräts 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, zusammen
mit einem Filter 100.
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2 zeigt
eine beispielhafte Konfiguration der Messschaltung 24 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm für die Berechnung der Gruppenverzögerung
durch das Prüfgerät 10 nach dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt
beispielhafte Signalkomponenten nahe einer beliebigen gemessen Frequenz
des von der Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ausgegebenen
Multitonsignals.
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5 zeigt
eine Konfiguration des Prüfgeräts 10 gemäß einer
ersten Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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6 zeigt
einen Prozessfluss des Prüfgeräts 10 gemäß der
ersten Modifikation.
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7 zeigt
eine Konfiguration des Prüfgeräts 10 gemäß einer
zweiten Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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8 zeigt
eine Konfiguration des Prüfgeräts 10 gemäß einer
dritten Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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9 zeigt
einen Prozessfluss des Prüfgeräts 10 gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel.
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BESTE ART DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Die Ausführungsbeispiele beschränken
die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht,
und alle Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen
beschriebenen Merkmale sind nicht notwendigerweise wesentlich für
durch Aspekte der Erfindung vorgesehene Mittel.
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1 zeigt
eine Konfiguration eines Prüfgeräts 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, zusammen
mit einem Filter 100. Das Prüfgerät 10 prüft
das Filter 100. Genauer gesagt, das Prüfgerät 10 misst
Charakteristiken des Filters 100 und beurteilt die Annehmbarkeit
des Filters 100 durch Vergleichen des Messergebnisses mit
einem erwarteten Wert. Das Filter 100, welches das Prüfzielobjekt
ist, d. h. das Messzielobjekt, kann ein Übertragungspfad
oder eine elektronische Schaltung, der/die ein Eingangssignal mit
einer vorbeschriebenen Übertragungscharakteristik überträgt,
ein Teil einer Schaltung innerhalb einer elektronischen Vorrichtung
oder dergleichen sein.
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Das
Prüfgerät 10 enthält eine Wellenform-Erzeugungsschaltung 20,
eine Funktionsplatte 22, eine Messschaltung 24 und
eine Beurteilungsschaltung 26. Die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 erzeugt
ein Multitonsignal mit Signalkomponenten bei mehreren Frequenzen.
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Das
Filter 100 ist auf die Funktionsplatte 22 geladen.
Die Funktionsplatte 22 enthält eine Teilungsschaltung 32,
eine erste Übertragungsleitung 34 und eine zweite Übertragungsleitung 36.
Die Teilungsschaltung 32 teilt das von der Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ausgegebene
Multitonsignal durch ein vorgeschriebenes Energieverhältnis
wie 1/2. Die Teilungsschaltung 32 liefert eines der geteilten
Multitonsignale, d. h., ein erstes Multitonsignal zu der ersten Übertragungsleitung 34 und
liefert das andere geteilte Multitonsignal, d. h., ein zweites Multitonsignal
zu der zweiten Übertragungsleitung 36.
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Das
Filter 100 ist in die erste Übertragungsleitung 34 eingebunden.
Die erste Übertragungsleitung 34 empfängt
das erste Multitonsignal an ihrem Eingangsende, führt das
erste Multitonsignal durch das Filter 100 hindurch und
gibt das sich ergebende erste Multitonsignal an ihrem Ausgangsende
aus. Die zweite Übertragungsleitung 36 empfängt
das zweite Multitonsignal an ihrem Eingangsende und leitet das zweite
Multitonsignal weiter, um es an ihrem Ausgangsende auszugeben.
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Hier
können der Pfad der ersten Übertragungsleitung 34 unter
Ausschluss des Filters 100 und der Pfad der zweiten Übertragungsleitung 36 im
Wesentlichen denselben Verzögerungsbetrag von dem Eingangsende bis
zu dem Ausgangsende haben. Als eine Folge ist in dem Prüfgerät 10 die
Phasenverschiebung in dem Multitonsignal, die durch den Durchgang
durch die erste Übertragungsleitung 34 unter Ausschluss
des Filters 100 bewirkt wird, gleich der Phasenverschiebung
des Multitonsignals, die durch den Durchgang durch die zweite Übertragungsleitung 36 bewirkt
wird.
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Die
Messschaltung 24 berechnete eine Charakteristik des Filters 100 auf
der Grundlage des an dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegebenen
Multitonsignals und des an dem zweiten Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung 36 ausgegebenen
Multitonsignals. Beispielsweise kann die Messschaltung 24 die
Gruppenverzögerung des Filters 100 berechnen.
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Die
Beurteilungsschaltung 26 beurteilt die Annehmbarkeit des
Filters 100 durch Vergleichen der von der Messschaltung 24 berechneten
Charakteristik des Filters 100 mit einer erwarteten Charakteristik.
Beispielsweise kann die Beurteilungsschaltung 26 eine Charakteristik
des Filters 100 durch Vergleichen der von der Messschaltung 24 berechneten
Gruppenverzöge rung des Filters 100 mit einer erwarteten
Gruppenverzögerung beurteilen. Die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 kann
zwei Multitonsignale mit identischen Wellenformen und synchronisierten
Zeiten erzeugen. In einem derartigen Fall enthält die Funktionsplatte 22 anstelle der
Teilungsschaltung 32 eine erste Eingangsschaltung, die
eines der Mehrtonsignale, d. h., das erste Mehrtonsignal zu der
ersten Übertragungsleitung 34 liefert, und eine
zweite Eingangsschaltung, die das andere Multitonsignal, d. h.,
das zweite Multitonsignal, zu der zweiten Übertragungsleitung 36 liefert.
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2 zeigt
eine beispielhafte Konfiguration der Messschaltung 24 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Messschaltung 24 kann
eine erste Abtastschaltung 42, eine zweite Abtastschaltung 44 und eine
Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 enthalten
und die Gruppenverzögerung des Filters 100 berechnen.
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Die
erste Abtastschaltung 42 tastet das durch das Filter 100 hindurchgegangene
und an dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegebene
Multitonsignal ab. Beispielsweise kann die erste Abtastschaltung 42 das
durch das Filter 100 hindurchgegangene Multitonsignal gemäß einem
vorgeschriebenen Takt abtasten und digitalisieren.
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Die
zweite Abtastschaltung 44 tastet das Multitonsignal, das
nicht durch das Filter 100 hindurchgegangen ist und das
an dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung 36 ausgegeben
wird, ab. Beispielsweise kann die zweite Abtastschaltung 44 das
Multitonsignal, das nicht durch das Filter 100 hindurchgegangen ist,
gemäß einem vorgeschriebenen Takt abtasten und digitalisieren.
Die erste Abtastschaltung 42 und die zweite Abtastschaltung 44 können
das Multitonsignal unter Verwendung desselben Takts abtasten.
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Die
Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 berechnet
die Gruppenverzögerung des Filters 100 auf der
Grundlage einer Phasendifferenz bei jeder Frequenz zwischen dem
von der ersten Abtastschaltung 42 abgetasteten ersten Multitonsignal
und dem von der zweiten Abtastschaltung 44 abgetasteten
zweiten Multitonsignal. Genauer gesagt, die Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 berechnet
den negativen Ableitungswert, d. h., die Neigung, der Phasendifferenz
bei jeder Frequenz zwischen dem ersten Multitonsignal und dem zweiten
Multitonsignal und gibt das Berechnungsergebnis als die Gruppenverzögerung
des Filters 100 aus.
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Die
Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 kann
eine erste FFT-Schaltung 52, eine zweite FFT-Schaltung 54,
eine Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 und eine Berechnungsschaltung 58 enthalten.
Die erste FFT-Schaltung 52 führt eine FFT ei dem
von der ersten Abtastschaltung 42 abgetasteten ersten Multitonsignal
durch, um die Signalkomponenten zu berechnen, d. h., die reelle
Komponente (I-Komponente) und die imaginäre Komponente
(Q-Komponente) bei jeder Frequenz in dem ersten Multitonsignal.
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Die
zweite FFT-Schaltung 54 führt eine FFT bei dem
von der zweiten Abtastschaltung 44 abgetasteten zweiten
Multitonsignal durch, um die Signalkomponenten (I-Komponente und
Q-Komponente) bei jeder Frequenz in dem zweiten Multitonsignal zu
berechnen. Die erste FFT-Schaltung 52 und die zweite FFT-Schaltung 54 führen
die FFTen mit denselben Operationsbedingungen durch, z. B. derselben
Anzahl von FFT-Punkten, und berechnen Signalkomponenten bei denselben
Frequenzen. Die erste FFT-Schaltung 52 und die zweite FFT-Schaltung 54 können
durch ein einzelnes Hardwarestück realisiert werden.
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Die
Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 berechnet für
jede Frequenz die Phasendifferenz zwischen den Signalkomponenten
des ersten Multitonsignals und den Signalkomponenten des zweiten
Multitonsignals. Beispielsweise kann die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 für
jede Frequenz das Produkt aus (i) den Signalkomponenten (I-Komponente
und Q-Komponente) des ersten Multitonsignals und (ii) dem komplex
konjugierten Wert der Signalkomponenten (I-Komponente und Q-Komponente)
des zweiten Multitonsignals berechnen und dieses Produkt als die
Phasendifferenz bei jeder Frequenz ausgeben. Mit anderen Worten,
die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 berechnet für
jede Frequenz das Produkt aus (iii) den Signalkomponenten des Multitonsignals,
das durch das Filter 100 hindurchgegangen ist, und (iv)
dem komplex konjugierten Wert der Signalkomponenten des Multitonsignals,
das nicht durch das Filter 100 hindurchgegangen ist.
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Hier
haben der Pfad der ersten Übertragungsleitung 34 unter
Ausschluss des Filters 100 und der Pfad der zweiten Übertragungsleitung 36 im
Wesentlichen denselben Verzögerungsbetrag. Daher kann die
Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 die Signalkomponenten
(I-Komponente und Q-Komponente) bei jeder Frequenz des Multitonsignals,
das eine sich aus dem Filter 100 ergebende Phasenverschiebung
hat, unter Ausschluss der durch den Übertragungspfad bewirkten
Phasenverschiebung berechnen.
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Die
Berechnungsschaltung 58 berechnet den negativen Ableitungswert,
d. h., die Neigung, der Phase bei jeder Frequenz auf der Grundlage
der Signalkomponenten (I-Komponente und Q-Komponente) bei jeder Frequenz,
die von der Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 ausgegeben
wurden. Die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 gibt
dann als die Gruppenverzögerung des Filters 100 den
berechneten negativen Ableitungswert der Phase der Signalkomponenten
bei jeder Frequenz aus.
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Hier
kann die Gruppenverzögerung GD(f) relativ zur Frequenz
des Filters 100 erhalten werden durch Teilen der Phase θ(f)
durch die Frequenz f, wie durch den nachfolgenden Ausdruck 1 gezeigt
ist.
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Die
rechte Seite des Ausdrucks 1 kann in dem nachfolgenden Ausdruck
2 transformiert werden. Hier stellt I(f) den reellen Teil der Signalkomponente
dar, und Q(f) stellt den imaginären Teil der Signalkomponente dar.
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Der
Ausdruck 2 kann transformiert werden, um den nachfolgenden Ausdruck
3 zu erhalten. Hier ist die Ableitung von tan–1x
gleich 1/(x2 + 1) und somit kann der Ausdruck
3 in den Ausdruck 4 transformiert werden.
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Durch
Einsetzen von Q(f)/I(f) für x kann Ausdruck 4 in Ausdruck
5 transformiert werden.
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Indem
der Teil von Ausdruck 5, der durch die Ableitung dargestellt ist,
wieder als eine Subtraktionsformel von Abtastpunkten ausgedrückt
wird, kann Ausdruck 5 in Ausdruck 6 transformiert werden. Im Ausdruck 6
stellt n die Abtastzahl bei einer beliebigen Frequenz dar, d. h.,
die Abtastzahl bei der Frequenz, für die die Gruppenverzögerung
berechnet wird, und Tsample stellt den inversen
Wert der Differenz zwischen der Frequenz der Abtastzahl (n-1) und
der Frequenz bei der Abtastzahl n dar.
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Mit
anderen Worten, die Gruppenverzögerung GD(n) bei jeder
Frequenz wird durch Ausdruck 6 ausgedrückt. Daher kann
die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 die Gruppenverzögerung
GD(n) durch Lösen des Ausdrucks 6 auf der Grundlage der
Signalkomponenten (I(n) und Q(n)) bei jeder Frequenz n des Multitonsig nals,
aus dem die durch die Übertragungsleitung bewirkte Verschiebung
entfernt ist, berechnen.
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3 zeigt
einen Fluss zum Berechnen der Gruppenverzögerung durch
das Prüfgerät 10 nach dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel. 4 zeigt
beispielhafte Signalkomponenten nahe einer beliebigen gemessenen
Frequenz des von der Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ausgegebenen
Multitonsignals.
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Zuerst
erzeugt die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 das Multitonsignal
und führt das Multitonsignal durch die erste Übertragungsleitung 34 und
die zweite Übertragungsleitung 36 hindurch (S1001).
Hier erzeugt die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 für
jede Zielfrequenz, bei der die Gruppenverzögerung zu messen
ist, ein Multitonsignal, das Signalkomponenten bei zwei oder mehr
die Zielfrequenz umgebenden Frequenzen hat. Beispielsweise kann,
wie in 4 gezeigt ist, de Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein
Multitonsignal erzeugen, das eine Signalkomponente bei einer Frequenz,
die mit der Zielfrequenz übereinstimmt, und Signalkomponenten
bei Frequenzen, die größer und kleiner als die
Zielfrequenz sind, enthält. Auf diese Weise kann die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein
Multitonsignal erzeugen, das die Neigung der Phase bei der Zielfrequenz
messen kann.
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Wenn
das Verhältnis der Spitzenenergie zu der Durchschnittsenergie
(PAPR) des von der Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 erzeugten
Multitonsignals groß ist, wird es für die Messschaltung 24 schwierig, die
Gruppenverzögerung des Filters 100 genau zu messen.
Mit anderen Worten, wenn die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein
Multitonsignal erzeugt, indem die Spitzenspannung größer
als der Eingangsbereich des Fil ters 100 ist, kann die Messschaltung 24 die
Gruppenverzögerung nicht genau messen, da das durch das Filter 100 hindurchgegangene
Signal verzerrt ist. Andererseits bewirkt die Herabsetzung der Spitzenspannung eines
Multitonsignals mit einem großen PAPR derart, dass sie
nicht größer als der Eingangsbereich des Filters 100 ist,
dass die Durchschnittsenergie des durch das Filter 100 hindurchgegangenen
Signals abnimmt, und somit kann die Messschaltung 24 die
Gruppenverzögerung aufgrund des großen dynamischen
Bereichs nicht genau messen.
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Um
dieses Problem zu lösen, kann die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 die
Phase der Signalkomponenten des Multitonsignals bei jeder Frequenz
derart einstellen, dass der Spitzenwert nicht größer
als der Eingangsbereich des Filters 100 ist und die Durchschnittsenergie
nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Beispielsweise kann
die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein Multitonsignal
erzeugen, dessen Anfangsphase unter Verwendung der Technik eingestellt
wird, die in dem Nichtpatentdokument 1 (S. Narazaki, T.
Nojima, "Setting Initial Phase of a Multi-tone Signal to
Reduce the Peak to Average Power Ratio (PAPR)", Electronic
Information Communication Society Publication, November 1995, Nr.
11, Seiten 663–671) vorgeschlagen wird. Die Durchschnittsenergie,
die so eingestellt ist, dass nicht kleiner als der vorbestimmte
Wert ist, kann ausreichend größer als der Störungspegel
sein. Als eine Folge werden sowohl die Verzerrung als auch der dynamische
Bereich des Multitonsignals, das durch das Filter 100 hindurchgegangen
ist, herabgesetzt, und somit kann die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 die
Charakteristik des Filters 100 genau messen.
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Als
Nächstes tastet die erste Abtastschaltung 42 das
Multitonsignal, das durch das Filter 100 hindurchgegangen
und von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegeben
ist, ab (S1002). Parallel zu diesen Vorgängen tastet die
zweite Abtastschaltung 44 das Multitonsignal, das nicht
durch das Filter 100 hindurchgegangen ist und das von dem
Ausgangsende der zweiten Übertragungslinie 36 ausgegeben wurde,
ab (S1002).
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Als
Nächstes führt die erste FFT-Schaltung 52 eine
FFT bei dem von der ersten Abtastschaltung 42 abgetasteten
Multitonsignal durch, und die zweite FFT-Schaltung 54 führt
eine FFT bei dem von der zweiten Abtastschaltung 44 abgetasteten
Multitonsignal durch (S1003).
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Die
Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 führt
dann wiederholt die Prozesse der Schritt S1005 und S1006 für
jede Frequenz der als Ergebnisse der FFTen erhaltenen Signalkomponenten
durch (S1004, S1007). Zuerst berechnet die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 den
komplex konjugierten Wert der Signalkomponenten des Multitonsignals,
das nicht durch das Filter 100 hindurchgegangen ist, d.
h., des von der zweiten Abtastschaltung 44 abgetasteten
Multitonsignals durch (S1005). Als Nächstes führt
die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 eine komplexe
Multiplikation (i) der Signalkomponenten des Multitonsignals, das
durch das Filter 100 hindurchgegangen ist, d. h., des durch
die erste Abtastschaltung 42 abgetasteten Multitonsignals,
und (ii) des komplex konjugierten Werts der Signalkomponenten des
Multitonsignals, das nicht durch das Filter 100 hindurchgegangen
ist, durch (S1006). Nachdem die Phasendifferenz-Berechnungsschaltung 56 die
Schritte S1005 und S1006 für alle Frequenzen beendet hat,
bewegt sich der Prozess zum Schritt S1008.
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Als
Nächstes berechnet die Berechnungsschaltung 58 die
negative Ableitung, d. h., die Neigung der Phase bei jeder Frequenz
auf der Grundlage der Signalkomponenten (I-Komponente und Q-Komponente),
die bei jeder Frequenz in den Schritten S1004 bis S1007 berechnet
wurden. Die Berechnungsschaltung 58 gibt als die Gruppenverzögerung
den negativen Ableitungswert der bei jeder Frequenz berechneten
Phase aus (S1008).
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Das
vorstehend beschriebene Prüfgerät 10 braucht
den Verzögerungsbetrag bei jeder Frequenz durch Wobbeln
der Frequenz nicht zu messen und kann daher die Messzeit verkürzen.
Weiterhin kann das Prüfgerät 10 die Gruppenverzögerung
ohne Verwendung einer Netzwerk-Analysevorrichtung messen und kann
daher kleiner sein.
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5 zeigt
eine Konfiguration des Prüfgeräts 10 gemäß einer
ersten Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Das Prüfgerät 10 gemäß der
in 5 gezeigten ersten Modifikation hat angenähert
dieselbe Funktion und Konfiguration wie das in 1 gezeigte
Prüfgerät 10, und daher enthält
die folgende Beschreibung nur die unterschiedlichen Punkte.
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Vor
der Messung der Charakteristik des Filters 100 führt
das Prüfgerät 10 eine Kalibrierung durch. Während
der Kalibrierung erzeugt die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein
Einstellsignal anstelle des Multitonsignals. Beispielsweise kann
die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein Einstellsignal
ausgeben, das identisch mit dem während der Charakteristikmessung
ausgegebenen Multitonsignal ist.
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Während
der Kalibrierung empfängt die erste Übertragungsleitung 34 das
Einstellsignal an dem Eingangsende und gibt das Einstellsignal an
dem Ausgangsende aus, während das Filter 100 umgangen
wird. Während der Kalibrierung empfängt die zweite Übertragungsleitung 36 das
Einstellsignal an dem Eingangsende und gibt das Einstellsignal an
dem Ausgangsende aus.
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Die
erste Übertragungsleitung 34 kann einen ersten
Pfad 70, einen zweiten Pfad 72 und erste Schalter 74 (74-1 und 74-2)
enthalten. In den ersten Pfad 70 kann das Filter 100 eingebunden
sein. Während der Charakteristikmessung empfängt
der erste Pfad 70 das Multitonsignal an dem Eingangsende,
führt das Multitonsignal durch das Filter 100 hindurch
und gibt das Multitonsignal an dem Ausgangsende aus. Während
der Kalibrierung empfängt der zweite Pfad 72 das
Einstellsignal an dem Eingangsende und gibt das Einstellsignal an dem
Ausgangsende aus, während das Filter 100 umgangen
wird.
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Die
ersten Schalter 74 (74-1 und 74-2) schalten
den Übertragungspfad, der von dem Eingangsende zu dem Ausgangsende
verläuft, um. Genauer gesagt, die ersten Schalter 74 verbinden
das Eingangsende und das Ausgangsende während der Charakteristikmessung über
den ersten Pfad 70 miteinander, und sie verbinden das Eingangsende
und das Ausgangsende während der Kalibrierung über
den zweiten Pfad miteinander. Das Prüfgerät 10 kann
weiterhin eine Schaltersteuerschaltung 62 enthalten, die
das Schalten der ersten Schalter 74 steuert.
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Die
Messschaltung 24 enthält weiterhin eine Fehlerberechnungsschaltung 64 und
eine Korrekturschaltung 66.
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Während
der Kalibrierung tastet die erste Abtastschaltung 42 das
Einstellsignal ab, das von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegeben
wird und das das Filter 100 umgeht. Während der Kalibrierung
tastet die zweite Abtastschaltung 44 das Einstellsignal
ab, das nicht durch das Filter 100 hindurchgegangen ist
und das von dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung 36 ausgegeben
wird.
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Während
der Kalibrierung berechnet die Fehlerberechnungsschaltung 64 den
Fehler des Verzögerungsbetrags zwischen der zweiten Übertragungsleitung 36 und
der ersten Übertragungsleitung 34 unter Ausschluss
des Filters 100 auf der Grundlage (i) des von dem Ausgangsende
der zweiten Übertragungsleitung 36 ausgegebenen
und von der zweiten Abtastschaltung 44 abgetasteten Einstellsignals
und (ii) des von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 und
von der ersten Abtastschaltung 42 abgetasteten Einstellsignals.
Beispielsweise kann die Fehlerberechnungsschaltung 64 die
negative Ableitung, d. h., die Neigung der Phasendifferenz zwischen
den beiden abgetasteten Einstellsignalen berechnen und das Ergebnis
als den Fehler des Verzögerungsbetrags ausgeben. Die Fehlerberechnungsschaltung 64 kann
dieselbe Berechnung wie die Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 durchführen,
um den Fehler des Verzögerungsbetrags bei jeder Frequenz
zu berechnen.
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Während
der Charakteristikmessung des Filters 100 korrigiert die
Korrekturschaltung 66 die durch die Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 berechnete
Gruppenverzögerung auf der Grundlage des von der Fehlerberechnungsschaltung 64 berechneten
Fehlers des Verzögerungsbetrags. Beispielsweise kann die
Korrekturschaltung 66 die von der Gruppenverzögerungs- Berechnungsschaltung 46 berechnete
Gruppenverzögerung korrigieren durch Addieren des von der
Fehlerberechnungsschaltung 64 berechneten Fehlers zu der
von der Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 berechneten
Gruppenverzögerung oder durch Subtrahieren des von der
Fehlerberechnungsschaltung 64 berechneten Fehlers von der
durch die Gruppenverzögerungs-Berechnungsschaltung 46 berechneten
Gruppenverzögerung.
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6 zeigt
einen Prozessfluss des Prüfgeräts 10 gemäß der
ersten Modifikation. Zuerst führt das Prüfgerät 10 eine
Kalibrierung durch (S1011). Auf diese Weise kann das Prüfgerät 10 den
Fehler zwischen dem Verzögerungsbetrag der zweiten Übertragungsleitung 36 und
dem Verzögerungsbetrag der ersten Übertragungsleitung 34 unter
Ausschluss des Filters 100 berechnen.
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Als
Nächstes misst das Prüfgerät 10 die
Gruppenverzögerung des Filters 100 (S1012). Hier
führt das Prüfgerät 10 den Prozess
der in 3 gezeigten Schritte S1001 bis S1008 durch.
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Als
Nächstes korrigiert das Prüfgerät die
im Schritt S1012 berechnete Gruppenverzögerung auf der Grundlage
des im Schritt S1011 berechneten Fehlers (S1013). Wie vorstehend
beschrieben ist, kann, selbst wenn ein Fehler zwischen dem Pfad
der ersten Übertragungsleitung 34 unter Ausschluss
des Filters 100 und dem Pfad der zweiten Übertragungsleitung 36 vorhanden
ist, das Prüfgerät 10 gemäß der
ersten Modifikation die Wirkung dieses Fehlers beseitigen. Als eine
Folge kann das Prüfgerät 10 nach der
ersten Modifikation die Gruppenverzögerung des Filters 100 genau
messen.
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7 zeigt
eine Konfiguration des Prüfgeräts 10 ge mäß einer
zweiten Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Das Prüfgerät 10 nach dem in 7 gezeigten
zweiten Ausführungsbeispiel verwendet angenähert
dieselbe Funktion und Konfiguration wie das in 5 gezeigte
Prüfgerät 10, und daher enthält
die folgende Beschreibung nur unterschiedliche Punkte.
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Die
erste Übertragungsleitung 34 enthält
den ersten Pfad 70, den zweiten Pfad 72 und die
ersten Schalter 74 (74-1 und 74-2). Ein
Filter 100-1 kann in den ersten Pfad 70 eingebunden
sein. Der erste Pfad 70 empfängt das Multitonsignal
am Eingangsende, führt das Multitonsignal durch das Filter 100-1 hindurch
und gibt das Multitonsignal am Ausgangsende aus. Der zweite Pfad 72 empfängt
das Multitonsignal am Eingangsende und gibt das Multitonsignal am
Ausgangsende aus, während das Filter 100-1 umgangen
wird. Während einer ersten Messzeit, die das Messen der
Charakteristik des in die erste Übertragungsleitung 34 eingebundenen
Filters 100-1 einbezieht, verbinden die ersten Schalter 74 das
Eingangsende und das Ausgangsende über den ersten Pfad 70 miteinander.
Während einer zweiten Messzeit, die die Messung der Charakteristik
eines in die zweite Übertragungsleitung 36 eingebundenen
Filters 100-2 einbezieht, verbinden die ersten Schalter 74 das
Eingangsende und das Ausgangsende über den zweiten Pfad 72 miteinander.
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Die
zweite Übertragungsleitung 36 enthält
einen dritten Pfad 80, einen vierten Pfad 82 und
zweite Schalter 84 (84-1 und 84-2). Der
dritte Pfad 80 empfängt das Multitonsignal an
dem Eingangsende und gibt das Multitonsignal an dem Ausgangsende
aus, während das Filter 100-2 umgangen wird. Das
Filter 100-2 kann in den vierten Pfad 82 eingebunden
sein. Der vierte Pfad 82 empfängt das Multitonsignal
an dem Eingangsende, führt das Multitonsignal durch das
Filter 100-2 hindurch und gibt das Multitonsignal an dem
Ausgangsende aus. Während der ersten Messzeit verbinden
die zweiten Schalter 84 das Eingangsende und das Ausgangsende über
den dritten Pfad 80 miteinander. Während der zweiten
Messzeit verbinden die zweiten Schalter 84 das Eingangsende
und das Ausgangsende über den vierten Pfad 82 miteinander.
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Die
Schaltersteuerschaltung 82 schaltet die ersten Schalter 74 und
die zweiten Schalter 84 synchron miteinander um. Während
der ersten Messzeit schaltet die Schaltersteuerschaltung 62 die
ersten Schalter 74 so, dass das durch das Filter 100-1 hindurchgegangene
Multitonsignal von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegeben
wird. Mit anderen Worten, wenn die Schaltersteuerschaltung 62 bewirkt, dass
das durch das Filter 100-1 hindurchgegangene Multitonsignal
während der ersten Messzeit von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegeben
wird, schaltet die Schaltersteuerschaltung 62 die zweiten
Schalter 84 derart, dass das das Filter 100-2 umgehende
Multitonsignal von dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung 36 ausgegeben
wird.
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Während
der zweiten Messzeit schaltet die Schaltersteuerschaltung 62 die
ersten Schalter 74 derart, dass das das Filter 100-1 umgehende
Multitonsignal von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegeben
wird. Mit anderen Worten, wenn die Schaltersteuerschaltung 62 bewirkt,
dass das das Filter 100-1 umgehende Multitonsignal von
dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 während
der zweiten Messzeit ausgegeben wird, gibt die Schaltersteuerschaltung 62 das
durch das Filter 100-2 hin durchgehende Multitonsignal von
dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung 36 aus.
Das Prüfgerät 10 gemäß der
zweiten Modifikation kann diese Schaltoperation verwenden, um die
Charakteristiken eines Filters 100 leicht zu messen, ungeachtet
dessen, ob das Filter 100 in die erste Übertragungsleitung 34 oder
in die zweite Übertragungsleitung 36 eingebunden
ist.
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8 zeigt
eine Konfiguration des Prüfgeräts 10 gemäß einer
dritten Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Das Prüfgerät 10 gemäß der
in 8 gezeigten dritten Modifikation hat angenähert
dieselbe Funktion und Konfiguration wie das in 1 gezeigte
Prüfgerät 10, und daher enthält
die folgende Beschreibung nur die unterschiedlichen Punkte.
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Die
Messschaltung 24 nach der dritten Modifikation enthält
weiterhin eine Verstärkungsberechnungsschaltung 90.
Die Verstärkungsberechnungsschaltung 90 berechnet
die Verstärkung des Filters 100 bei jeder Frequenz
auf der Grundlage der Amplitudendifferenz bei jeder Frequenz zwischen
dem von der ersten Abtastschaltung 42 abgetasteten Multitonsignal
und dem von der zweiten Abtastschaltung 44 abgetasteten
Multitonsignal. Genauer gesagt, die Verstärkungsberechnungsschaltung 90 berechnet
die Amplitudendifferenz zwischen dem ersten Multitonsignal und dem
zweiten Multitonsignal bei jeder Frequenz und gibt die Ergebnisse als
die Verstärkung des Filters 100 bei jeder Frequenz
aus. Auf diese Weise kann das Prüfgerät 10 nach
dem dritten Ausführungsbeispiel die Verstärkung
des Filters 100 leicht messen.
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Weiterhin
kann das Prüfgerät 10 nach der dritten
Modifikation eine Einstellschaltung 92 enthalten. Die Einstellschaltung 92 ermöglicht,
dass die Wellenform- Erzeugungsschaltung 20 ein Multitonsignal
erzeugt, in welchem die Amplituden von Signalkomponenten bei mehreren
Frequenzen gemäß der Verstärkung des
Filters 100 bei der entsprechenden Frequenz eingestellt
werden.
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Die
Messschaltung 24 des Prüfgeräts 10 gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel kann weiterhin eine Korrekturschaltung 94 enthalten.
In einem derartigen Fall führt das Prüfgerät 10 während
der Kalibrierung einen Prozess durch, der identisch mit der in 5 beschriebenen
Kalibrierung ist. Weiterhin berechnet das Prüfgerät
während der Kalibrierung einen Fehler der Verstärkung
der zweiten Übertragungsleitung 36 und der Verstärkung
der ersten Übertragungsleitung 34 unter Ausschluss
des Filters 100 auf der Grundlage des von dem Ausgangsende
der zweiten Übertragungsleitung 36 ausgegebenen
Einstellsignals und des von dem Ausgangsende der ersten Übertragungsleitung 34 ausgegebenen
Einstellsignals. Während der Charakteristikmessung des
Filters 100 korrigiert die Korrekturschaltung 94 die
durch die Verstärkungsberechnungsschaltung 90 berechnete
Verstärkung auf der Grundlage des während der
Kalibrierung berechneten Verstärkungsfehlers.
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9 zeigt
einen Prozessfluss des Prüfgeräts 10 gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel. Zuerst misst das Prüfgerät 10 die
Verstärkung des Filters 100 bei jeder Frequenz
(S1021). Als Nächstes stellt die Einstellschaltung 92 das
von der Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 erzeugte Multitonsignal
auf der Grundlage der im Schritt S1021 berechneten Verstärkung
des Filters 100 bei jeder Frequenz ein (s1022).
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Beispielsweise
kann die Einstellschaltung 92 ein Mul titonsignal erzeugen
durch Konstanthalten der Amplitude des durch das Filter 100 hindurchgegangenen
Multitonsignals bei jeder Frequenz. Wenn beispielsweise das Filter 100 die
Charakteristiken eines Tiefpassfilters hat, bewirkt die Einstellschaltung 92,
dass die Wellenform-Erzeugungsschaltung 20 ein Multitonsignal
ausgibt, in welchem die Amplitude bei hohen Frequenzen vorher erhöht
wurde.
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Als
Nächstes misst das Prüfgerät 10 die
Gruppenverzögerung des Filters 100 (S1023). Auf
diese Weise kann bei dem Prüfgerät 10 nach
der dritten Modifikation ein Signal, bei dem der Durchschnitt der
Amplitude in den Hochfrequenzbereichen gebildet ist, d. h., ein
Signal mit einem kleinen dynamischen Bereich von dem Filter 100 ausgegeben
werden. Als eine Folge kann das Prüfgerät 10 die
Gruppenverzögerung des Filters 100 genau messen.
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Während
die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben
wurden, ist der technische Bereich der Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist für
den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Änderungen
und Verbesserungen zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
hinzugefügt werden können. Es ist auch anhand
des Bereichs der Ansprüche ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele,
denen derartige Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt
sind, in den technischen Bereich der Erfindung einbezogen werden
können.
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Zusammenfassung:
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Es
ist ein Messgerät vorgesehen, das die Charakteristik eines
Filters (100) misst, aufweisend eine erste Übertragungsleitung
(34), in die das Filter eingebunden ist, wobei die erste Übertragungsleitung
ein Multitonsignal mit Signalkomponenten bei mehreren Frequenzen
an einem Eingangsende empfängt, das Multitonsignal durch
das Filter hindurchführt und das Multitonsignal an einem
Ausgangsende ausgibt; eine zweite Übertragungsleitung (36),
die das Multitonsignal an einem Eingangsende empfängt,
das Multitonsignal weiterleitet und das Multitonsignal an einem
Ausgangsende ausgibt; und eine Messschaltung (24), die
die Charakteristik des Filters auf der Grundlage des an dem Ausgangsende
der ersten Übertragungsleitung ausgegebenen Multitonsignals
und des an dem Ausgangsende der zweiten Übertragungsleitung
ausgegebenen Multitonsignals berechnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - S. Narazaki,
T. Nojima, ”Setting Initial Phase of a Multi-tone Signal
to Reduce the Peak to Average Power Ratio (PAPR)”, Electronic
Information Communication Society Publication, November 1995, Nr.
11, Seiten 663–671 [0044]
