DE19531098C2 - Anordnung zum Messen und graphischen Darstellen von frequenzabhängigen Meßparametern eines Leistungsverstärkers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft und geht aus von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Während der Entwicklungsphase von ein- oder mehrstufigen Leistungsverstärkern ist es wichtig, nicht nur spezielle frequenzabhängige Meßparameter wie Verstärkung oder Ausgangsleistung innerhalb eines vorgegebenen Frequenz­ bereiches einzustellen, sondern z. B. auch den Betriebs­ gleichstrom der einzelnen Verstärkerstufen zu optimieren, um so eine Überhitzung der Leistungstransistoren der Endstufe eines solchen Leistungsverstärkers zu vermeiden. Mit den handelsüblichen Netzwerkanalysatoren, wie sie aus der DE 39 12 795 C2 bekannt sind oder dem Netzwerkanalysator ZVR der Firma Rohde & Schwarz, können zwar diese frequenzabhängigen HF-Meßparameter wie Verstärkung oder Ausgangsleistung gemessen und als frequenzabhängige Meßkurven auf dem Bildschirm des Analysators graphisch dargestellt werden, nicht jedoch Gleichströme.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßanordnung für einen Netzwerkanalysator zu schaffen, mit der bei der Entwicklung von Leistungsverstärkern gleichzeitig alle den Entwickler interessierende Meßgrößen gemessen und dargestellt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Gemäß der Erfindung wird durch einen einfachen Gleich­ stromwandler, dessen Ausgang mit einem externen Gleich­ strom-Anzeigekanal des Netzwerkanalysators verbunden wird und dessen Eingang an einem interessierenden Schaltungspunkt des Leistungsverstärkers angeschaltet wird, die Möglichkeit geschaffen, den Betriebsgleichstrom an interessierenden Schaltungspunkten des Leistungsver­ stärkers in eine Gleichspannung gegen Masse umzuwandeln, die dann über den externen Anzeigekanal des Netzwerkanaly­ sators als zusätzliche Gleichstrom-Meßkurve auf dem Bildschirm des Analysators angezeigt werden kann. Damit können mit einem einzigen Meßgerät (Netzwerkanaly­ sator) während der Entwicklungsphase eines Leistungsver­ stärkers alle für den Entwickler wichtigen Meßwerte gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellt werden, also beispielsweise die gewünschte Hochfrequenzverstärkung und Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Frequenz in einem interessierenden Frequenzbereich zusammen mit den dabei fließenden Betriebsgleichströmen der einzelnen Verstärkerstufen. Wenn nur ein einziger externer Anzeigekanal am Netzwerkanalysator vorgesehen ist und über mehrere Stromwandler an verschiedenen interessierenden Schaltungspunkten des Leitungsverstärkers jeweils die Betriebsgleichströme gemessen werden sollen, so können diese Gleichstromwandler entweder nacheinander oder zyklisch über eine entsprechende Umschalteinrichtung angeschaltet werden. Als Gleichstromwandler sind alle handelsüblichen induktiven oder auch elektronisch unter Verwendung von Operationsverstärkern arbeitende Wandler geeignet, die den auf einer Leitung fließenden Strom in eine Gleichspannung gegen Masse umwandeln können, hierfür sind beispielsweise auch sogenannte Stromwandlerzangen geeignet, die ein Auftrennen der Leitung an dem interessierenden Schaltungspunkt überflüssig machen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den oder die Stromwandler unmittelbar in einen üblichen Netzwerkanalysator mit einzubauen, die über gesonderte Eingangsbuchsen am Gerät unmittelbar mit den interessieren­ den Schaltungspunkten verbunden werden können. Bei einem solchen internen Einbau der Stromwandler ist es ferner auch auf einfache Weise möglich, unmittelbar den Wirkungsgrad im Rechner des Netzwerkanalysators zu berechnen, indem in üblicher Weise die Hochfrequenz-Aus­ gangsleistung des Verstärkers gemessen oder berechnet wird und über den Stromwandler der Gesamtbetriebsstrom und gleichzeitig auch noch die Betriebsspannung gemessen wird. Daraus kann dann im Netzwerkanalysator die zugeführte Gleichstromleistung und in Relation zur Hochfrequenz­ leistung der Wirkungsgrad berechnet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Netzwerkanalysator 1, in dem ein Hochfrequenzgenerator zum Erzeugen von Meßsignalen unterschiedlicher Frequenz in einem vorgegebenen Frequenz­ bereich von beispielsweise 1 bis 400 MHz angeordnet ist, die über ein Meßtor 2 am Eingang 4 eines zu vermessenden mehrstufigen Hochfrequenz-Leistungsverstärkers 5 einspeisbar sind. Der Ausgang 6 dieses Leistungsverstärkers ist über ein Dämpfungsglied 7 mit einem weiteren Meßtor 3 des Analysators verbunden. Mit dem Analysator 1 können auf diese Weise beliebige frequenzabhängige Hochfrequenz­ meßparameter des Leistungsverstärkers 5 gemessen werden, beispielsweise die S-Parameter, über die dann beispielsweise die Verstärkung oder die Ausgangsleistung des Verstärkers in Abhängigkeit von der Frequenz f als Meßkurven 9 bzw. 10 auf dem Bildschirm 11 graphisch dargestellt werden.

Am Netzwerkanalysator 1 sind noch zwei zusätzliche externe Anzeigekanäle 12 und 13 vorgesehen, über die externe Meß-Gleichspannungen als weitere Meßkurven auf dem Bildschirm 11 darstellbar sind. An dem Eingang 12 des einen externen Anzeigekanals ist ein Stromwandler 14 angeschlossen, dessen Eingang mit der Speisestromleitung für die eine Transistor-Leistungsverstärkerstufe 15 des Verstärkers 5 verbunden ist, der andere externe Anzeigekanal 13 ist über einen weiteren Stromwandler 16 mit der Speisestromleitung eines der Vorverstärker 17 verbunden. Auf diese Weise können in Abhängigkeit von der Frequenz f auf dem Bildschirm 11 gleichzeitig mit der Verstärkung 9 bzw. der Ausgangsleistung 10 auch noch die Speisegleichströme I1 der Endstufe 15 bzw. I2 der Vorverstärkerstufe 17 graphisch dargestellt werden, der Entwickler hat damit die Möglichkeit, sowohl die Verstärkung und Ausgangsleistung als auch die Ströme der einzelnen Verstärkerstufen zu optimieren.

Vorzugsweise sind die Stromwandler unmittelbar in das Gerät 1 eingebaut und mit einer entsprechenden Umschalteinrichtung zum Einschalten verschiedener Meßbereiche von beispielsweise 1, 10 und 50 A ausgestattet. Wenn gleichzeitig noch über eine weitere Buchse des Analysators dem Rechner im Analysator die Größe der Betriebsspannung U_B eingegeben wird so kann über die Messung des Gesamtbetriebsstromes I_B des Verstärkers 5 auf der Leitung 8 die Gleichstrom-Eingangsleistung berechnet werden. Da über die S-Parametermessung die Hochfrequenz-Ausgangsleistung des Verstärkers berechnet werden kann, kann auf diese Weise auch unmittelbar der Wirkungsgrad η des Verstärkers berechnet und als weitere Meßkurve 18 auf dem Bildschirm des Analysators angezeigt werden. Dadurch wird die Entwicklungsarbeit noch weiter vereinfacht, da dem Entwickler auf einen Blick auf dem gleichen Bildschirm alle zu optimierenden Meßgrößen graphisch angezeigt werden und so der Verstärker auf einfache Weise auf Optimum abgestimmt werden kann.

Claims (2)

1. Anordnung zum Messen und graphischen Darstellen von frequenzabhängigen Meßparametern eines Leistungs­ verstärkers (5) mittels eines Netzwerkanalysators (1), der einen Hochfrequenzgenerator zum Erzeugen eines in der Frequenz variablen Meßsignals und eine Meßeinrichtung zum Messen und graphischen Anzeigen der gewünschten Meßparameter auf einem Bildschirm (11) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Netzwerkanalysator (1) mindestens ein zusätzlicher externer Gleich­ strom-Anzeigekanal (12, 13) vorgesehen ist und an mindestens einem dieser externen Anzeigekanäle (12, 13) ein Gleichstromwandler (14, 16) angeschaltet ist, dessen Eingang mit einem interessierenden Schaltungspunkt (15, 17) des Leistungsverstärkers (5) verbindbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einem Gleichstromwandler der Gesamtbetriebs-Gleichstrom (I_B) des Leistungsver­ stärkers (5) gemessen, unter Berücksichtigung der Betriebs-Gleichspannung (U_B) des Leistungsverstärkers die Gleichstrom-Eingangsleistung des Verstärkers berechnet und unter Berücksichtigung der mit dem Analysator (1) gemessenen Hochfrequenz-Ausgangsleistung (10) daraus der Wirkungsgrad (18) des Leistungs­ verstärkers berechnet und graphisch dargestellt wird.