DE1270126B - Schaltungsanordnung zur niederfrequenten Abtastung hochfrequenter Schwingungszuege - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03b

GOIr

Deutsche Kl.: 21 a4-6/02

1270 126
P 12 70 126.7-35
23. Februar 1965
12.Juni 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur niederfrequenten Abtastung hochfrequenter Schwingungszüge, bei der in Abhängigkeit von Auslösesignalen eine Folge bezüglich der Impulsperiode schmaler Abtastimpulse erzeugt wird und die Amplitude eines jeden Abtastimpulses vom Momentanwert des abzutastenden Schwingungszuges zur Zeit des jeweiligen Auslösesignals abhängt.

Signalabtast- oder sogenannte Sampling-Schaltungen liefern aus einem Eingangssignal hoher, veränderlicher Frequenz ein Signal konstanter niedriger Frequenz, das dieselbe Schwingungsform hat wie das zugeführte hochfrequente Signal und dessen Signalpegel und Phaseninformation in einer bestimmten Beziehung zu dem zugeführten hochfrequenten Signal stehen.

Es ist bereits eine Signalabtastschaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei welcher unter Steuerung von Auslöseimpulsen eine Folge von sogenannten Abtastimpulsen erzeugt wird, deren jeweilige Amplitude dem Momentanwert des abzutastenden Eingangssignals zu der Zeit entspricht, zu welcher jeweils der entsprechende Auslöseimpuls erscheint.

Die Erfindung bezweckt unter anderem,- eine Abtastschaltung beispielsweise für Oszillographen, Amplituden- und Phasenmeßgeräte, Analysiergeräte usw. anzugeben, die gewährleistet, daß die im Eingangssignal enthaltenen Oberwellen und Seitenbandsignale auch im Ausgangssignal erscheinen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Folgefrequenz der Auslösesignale entsprechend der Phasenbeziehung zwischen einem Bezugssignal und einer bestimmten Frequenzkomponente der Amplitudenänderungen der Abtastimpulse in dem Sinn verändert wird, daß die Phasenbeziehung konstant bleibt.

Gemäß der Erfindung wird also ein Abtastkreis vorgesehen, in welchem die Schwingungsform eines Eingangssignals mittels einer phasensynchronisierten oder phasenstarren Schleife wiedergegeben wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Eingangssignal einem Hochfrequenz-Abtast- oder Sampling-Kreis zugeführt, der in bekannter oder vorgeschlagener Weise ausgebildet sein kann und mit einer bestimmten Frequenz Raster- oder Abtastimpulse erzeugt, deren Amplituden in Beziehung zur Augenblicksamplitude des Eingangssignals stehen. Die Änderungen der Abtastimpulsimplitude werden in einem Phasendetektor mit einem niederfrequenten Bezugssignal verglichen, wobei eine Spannung erzeugt wird, die die Wiederholungsfrequenz der Abtastimpulse steuert. Die Schaltungs- Schaltungsanordnung zur niederfrequenten
Abtastung hochfrequenter Schwingungszüge

Anmelder:

Hewlett-Packard Company,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Chu-sun Yen, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. März 1964 (348 675)

anordnung liefert für alle Eingangssignalfrequenzen ein Ausgangssignal, das die gleiche feste Frequenz wie ein Bezugsoszillator und die gleiche Schwingungsform wie das Eingangssignal hat. Im Eingangssignal enthaltene Oberwellen und Seitenbandsignale bleiben erhalten und erscheinen im Ausgangssignal als Oberwellen und Seitenbänder der Bezugsoszillatorfrequenz. Um eine Information über das Pegelverhältnis und die Phasenverschiebung von Signalen zwischen bestimmten Punkten eines untersuchten Kreises zu erhalten, kann man sich eines zweiten Abtastoder Sampling-Kreises bedienen, der Rasterimpulse derselben Wiederholungsfrequenz liefert.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung als Blockschaltbild dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen ersten Abtast- oder Rasterkreis 9, dem von einem ersten Eingang 1 ein Eingangssignal, dessen Frequenz in typischen Fällen in der Größenordnung von einem Gigahertz liegt, und von einem Impulsgenerator 11 ein Impulszug zugeführt wird. Der Abtastkreis 9 liefert auf einer Leitung 13 Abtastimpulse, deren Wiederholungsfrequenz von der Frequenz des vom Generator 11 erzeugten Impulszuges abhängt und deren Amplituden sich ändern wie die Augenblicksamplitude des Eingangssignals zu den jeweiligen Abtastzeitpunkten. Diese Änderung der Abtastimpulsamplitude wird in einem Phasendetektor 15 mit der

809 5S9/164

Ausgangsspannung eines Bezugsoszillators 17 verglichen. Der Detektor 15 liefert auf einer Leitung 19 eine Steuersparmung, die der Phasenbeziehung zwischen der Bezugsfrequenz und der Grundfrequenz (Fundamentalkomponente) der Änderungen der Abtastimpulsamplitude proportional ist. Diese Steuerspannung wird einem mittels einer Spannung abstimmbaren Oszillator 21 zugeführt und steuert die Frequenz der Oszillatorausgangsspannung, die dem Impulsgenerator 11 zugeführt wird, um die Wiederholungsfrequenz der dem Abtastkreis 9 zugeführten Impulse zu ändern. Auf diese Weise ist eine Phasensynchronisation zwischen dem Bezugsoszillator 17 und der Grundwelle der Amplitudenänderungen der Abtastimpulse gewährleistet, welche der Abtastkreis 9 entsprechend den ihm von Generator 11 zugeführten Impulsen liefert. Das Ausgangssignal der phasensynchronisierten oder phasenstarren Schleife erscheint auf der Leitung 13 als Signal fester Frequenz, das einem Verbraucherkreis 23 zugeführt wird. Die beschriebene Schaltungsanordnung erhält den Informationsinhalt hinsichtlich Oberwellen und Seitenbändern des Eingangssignals, da auf der Leitung 13 die Oberwellen und Seitenbänder der Spannung des Bezugsoszillators 17 mit entsprechenden Amplituden wiedergegeben werden. Die Schaltungsanordnung kann daher zur Messung hochfrequenter Signalspannungen verwendet werden, wenn der Eingangssignalpegel groß genug ist, beispielsweise mindestens 1 mV, um einen phasensynchronisierten Betrieb der Schalfang zu gewährleisten.

Die Anordnung kann noch einen zweiten Abtastkreis 25 enthalten, wenn sie als Hochfrequenz-Phasenmeßgerät oder Voltmeter hoher Empfindlichkeit verwendet werden soll. Der zweite Abtastkreis 25 wird vom Impulsgenerator 11 mit Impulsen gespeist und liefert auf seiner Ausgangsleitung 27 Abtastimpulse, deren Amplitude sich wie die Augenblicksamplitude des Eingangssignals an einem mit dem zweiten Abtastkreis verbundenen zweiten Eingang während der einzelnen Abtastzeiten ändert. Die Abtastimpulse werden einem Kreis 29 zur Nutzbarmachung zugeführt. In der Praxis können die Kreise 23, 29 Tiefpaßfilter enthalten, die alle Frequenzen oberhalb einer bestimmten Oberwelle des Bezugs-Oszillators 17 sperren. Die Kreise 23,29 können außerdem eine Schaltungsanordnung enthalten, die die Komponente fester Frequenz auf den Ausgangsleitungen 13,27 kombiniert und eine Anzeige des Unterschiedes zwischen den Phasenwinkeln der Signale an den Eingängen 1 und 2 liefert. Außerdem können diese Kreise eine Schaltangsanordnung enthalten, die eine Anzeige des Signalpegels, des Klirrfaktors und einer Amplitudenmodulation eines oder beider Eingangssignale liefert. Bei einer solchen Anordnung liefert die beschriebene Schaltungsanordnung Angaben über die Phase und Amplitude von Signalen an bestimmten Punkten einer zu prüfenden Schaltung. Die den Abtastkreis 9 enthaltende phasensynchronisierte Schleife kann wieder an einen Schaltungspunkt angeschlossen werden, wo der Signalpegel für eine Phasensynchronisierung der Schleife ausreicht, während der den Abtastkreis 25 enthaltende Teil zur Messung von Signalen niedrigen Pegels, z. B. etwa 10 Mikrovolt, in dem geprüften Kreis dient.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur niederfrequenten Abtastung hochfrequenter Schwingungszüge, bei der in Abhängigkeit von Auslösesignalen eine Folge bezüglich der Impulsperiode schmaler Abtastimpulse erzeugt wird und die Amplitude eines jeden Abtastimpulses vom Momentanwert des abzutastenden Schwingungszuges zur Zeit des jeweiligen Auslösesignals abhängt, dadurchgekennzeichnet, daß die Folgefrequenz der Auslösesignale entsprechend der Phasenbeziehung zwischen einem Bezugssignal und einer bestimmten Frequenzkomponente der Amplitudenänderungen der Abtastimpulse in dem Sinn verändert wird, daß die Phasenbeziehung konstant bleibt. , _

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal und die Abtastimpulse einem Phasendetektor (15) zugeführt sind, der ein Steuersignal liefert, das eine Funktion der relativen Phasenlage der zugeführten Signale ist, und daß das Steuersignal den Generator (11) der Auslösesignale und deren Folgefrequenz derart beeinflußt, daß eine Phasen- .. synchronisation zwischen den dem Phasendetektor zugeführten Signalen aufrechterhalten wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösesignalgenerator (11) zusätzlich Auslösesignale an einen zweiten Abtastkreis (25) liefert, der aus einem zugeführten Signal entsprechende Abtastimpulse erzeugt, und daß die Abtastimpulse von mindestens einem der beiden Abtastkreise (9, 25) einer Auswerteschaltung (23, 29) zugeführt sind.

4. Schaltangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgefrequenz der Auslösesignale vom Phasenunterschied zwischen einem Bezugssignal und der Grundfrequenz der Abtastimpulse abhängt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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