DE19615651A1 - Spektralanalysator und diesen verwendendes Meßverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spektralanalysator und ein den Spektralanalysa­ tor in dem Fall verwendendes Meßverfahren, wo der Spektralanalysator und das Meßverfahren zur Messung beispielsweise der Frequenzcharakteristik eines Burstsignals verwendet werden können, wobei eine Vielzahl von Frequenzbereichen innerhalb eines Wobbelfrequenzbereichs zu messen sind und diese Frequenzbereiche bekannt sind.

Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Spektralanalysator. Ein Eingangssignal an einem Eingangsan­ schluß 11 wird einem Frequenzmischer 13 geliefert, nachdem unerwünschte Hochfrequenz­ komponenten mittels eines Tiefpaßfilters 12 entfernt wurden. Das dem Frequenzmischer 13 gelieferte Signal wird dann mit einem Überlagerungssignal von einem Überlagerungssignalgene­ rator 14 frequenzgemischt. Eine Zwischenfrequenzkomponente von dem Frequenzmischer 13 wird mittels eines Zwischenfrequenzfilters 15 entnommen und dann in einem logarithmischen Verstärker 16 verstärkt. Das verstärkte Signal wird mittels eines Detektors 17 detektiert bzw. gleichgerichtet und das Detektorausgangssignal mittels eines AD-Umsetzers 18 in ein Digital­ signal umgesetzt. Das Digitalsignal wird dann in ein RAM 21 innerhalb eines Steuerteiles 19 geschrieben. Die Daten in dem RAM 21 werden erforderlichenfalls nach Maßgabe der Geräte­ charakteristik justiert und die Daten an einer Anzeigeeinheit 22 angezeigt. Die Anzeige an der Anzeigeeinheit 22 erfolgt mit der Horizontalachse als Frequenzachse mit beispielsweise 500 Meßpunkten und der Vertikalachse als Meßpegel. Für jeden Punkt auf der horizontalen Achse wird ein entsprechender Wert von dem RAM 21 angezeigt.

Eine CPU 24 des Steuerteils 19 ist mit dem AD-Umsetzer 18, dem RAM 21, einer Tastatur 23, einem Frequenzteiler 25 und einem Synthesizer 26 über eine Bus 20 verbunden. Wenn ein Meßfrequenzbereich über die Tastatur 23 eingegeben wird, stellt die CPU 24 aufgrund ihres Programms ein Frequenzteilerverhältnis entsprechend dem eingestellten Frequenzbereich in einer variablen Frequenzteilerschaltung 25 innerhalb des Überlagerungssignalgenerators 14 ein. Die CPU 24 stellt außerdem eine Referenzsignalfrequenz in dem Frequenzsynthesizer 26, der eine analoge phasensynchronisierte Schleife (PLL) umfaßt, ein und stellt außerdem in einem Rampenspannungsgenerator 27 eine Wobbelgeschwindigkeit ein. Ein Schwingungssignal von einem Oszillator 28 mit variabler Frequenz in dem Überlagerungssignalgenerator 14 wird von dem Frequenzteiler 25 frequenzgeteilt, und das geteilte Ausgangssignal wird mit dem Referenz­ signal von dem Frequenzsynthesizer 26 mittels eines Phasenkomparators 29 verglichen. Das Ausgangssignal des Phasenkomparators wird in einer Abtast- und Halteschaltung 32 nach Durchlauf durch ein Schleifenfilter 31 abgetastet. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators 28 mit variabler Frequenz wird von dem abgetasteten Ausgangssignal gesteuert. Wenn die Schwingungsfrequenz des Oszillators 28 mit variabler Frequenz gleich der von dem Synthesizer 26 ausgegebenen Referenzsignalfrequenz wird, hält die Abtast- und Halteschaltung 32 das zu diesem Zeitpunkt vorhandene Ausgangssignal. Die Rampenspannung des Rampenspannungsge­ nerators 27 wird in einem Addierer 33 zu dem gehaltenen Ausgangssignal addiert. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators 28 mit variabler Frequenz wird von dem Ausgangssignal des Addierers 33 gesteuert. Als Folge werden nur die Frequenzkomponenten des eingestellten Frequenzbereichs aus dem Eingangssignal vom Eingangsanschluß 11 von dem Zwischenfre­ quenzfilter 15 entnommen. Auf diese Weise werden bei diesem Beispiel die repräsentativen 500 Frequenzkomponenten (Pegel) innerhalb des eingestellten Frequenzbereichs an der Anzeigeein­ heit 22 angezeigt.

Als Folge ergibt sich beispielsweise auf einem Schirm 35 der Anzeigeeinheit 22 eine Anzeige, wie sie in Fig. 3A dargestellt ist. Wenn keine Rampenspannung von dem Rampenspannungsge­ nerator 27 erzeugt wird, wird an der am weitesten links liegenden Position des Schirms 35 der Pegel einer Frequenzkomponente angezeigt, die gleich der untersten Frequenz innerhalb des eingestellten Frequenzbereichs des Eingangssignals ist. In diesem Moment befindet sich die Abtast- und Halteschaltung in einem Haltezustand. Die Eingangsfrequenzen werden durch Hinzuaddieren der Rampenspannung von dem Rampenspannungsgenerator 27 in dem Addierer 33 zu der gehaltenen Spannung gewobbelt. Der Pegel jeder Eingangssignalfrequenzkomponente wird nacheinander von links nach rechts auf dem Schirm 35 angezeigt.

Bei einem herkömmlichen Spektralanalysator erfordert das Durchwobbeln von beispielsweise 500 Frequenzpunkten etliche 100 Millisekunden bis zu etlichen Sekunden. Wenn daher beispielsweise das Spektrum, das heißt die einzelnen Frequenzkomponenten eines Burstsignals 36 kurzer Dauer, wie in Fig. 3B gezeigt gemessen wird, läßt sich keine genaue Messung durch­ führen, wenn nicht, im Fall des zuvor erwähnten Beispiels, die Burstsignale während einer längeren Zeitdauer empfangen werden als der Periode T₁, die Leistung der den 500 Meßpunkten auf der Frequenzachse jeweils entsprechenden Frequenz auf einer Burst-für-Burst-Basis gemes­ sen wird und die Messung durch sequentielles Verstellen der Meßfrequenz für jeden Burst durchgeführt wird. Wenn folglich die Periode T₁ des Burstsignals 36 beispielsweise 20 ms beträgt, ist die zum Durchwobbeln von 500 Frequenzmeßpunkten erforderliche Zeit wenigstens 20 ms × 500 = 10 Sekunden. Diese lange Wobbelzeit wird länger als die vom Spektralanalysa­ tor garantierte zugesicherte Genauigkeitszeit (accuracy assured timel, die auf der Basis der Bandbreitenauflösung (RBW), der Videobandbreite (VBW) und der Spanne definiert ist, so daß eine schnelle Messung nicht ausgeführt werden kann.

Bei dem herkömmlichen System wird daher gemäß Darstellung in Fig. 3C die Wobbelperiode innerhalb der zugesicherten Genauigkeitszeit durch sogenanntes Fensterwobbeln erhalten, bei dem es sich um ein Frequenzwobbeln zwischen beispielsweise nur 400 Meßpunkten auf der Frequenzachse des Schirms 35 handelt. Bei der Messung der Streuleistung zu benachbarten Kanälen müssen jedoch die Frequenzkomponenten gemessen werden, die oberhalb und unter­ halb der Trägerfrequenz von dieser um ein durch eine Norm vorgegebenes Frequenzintervall beabstandet sind. Bei dem Fensterwobbeln liegen die definierten Frequenzkomponenten außer­ halb des Wobbelbereiches und können daher nicht gemessen werden.

Im übrigen wird auch ein Verfahren ausgeführt, bei dem ein Eingangssignal mittels der schnellen Fouriertransformation (FFT) transformiert wird und die Frequenzkomponenten gemessen werden. Bei diesem Verfahren ist jedoch der Dynamikbereich durch die Anzahl von Bits des AD- Umsetzers zur Umsetzung des Eingangssignals in ein digitales Signal beschränkt. Daher kann mit diesem Verfahren ein Eingangssignal mit einem großen Dynamikbereich nicht gemessen werden.

In der JP 6-331663 A wird zur gleichzeitigen Beobachtung einer Mehrzahl von Signalen mit Frequenzen mit relativ großen Abständen ein Spektralanalysator zur Beobachtung einer Mehr­ zahl von Eingangssignalen mit deutlich verschiedenen Frequenzen unter Verwendung eines DDS (Direct Digital Synthesizer) als Überlagerungssignalgenerator und durch sequentielles Umschal­ ten der Überlagerungssignalfrequenz entsprechend der Frequenz eines jeweils zu empfangenden Signals vorgeschlagen. Da die Frequenzumschaltzeit durch den Überlagerungssignalgenerator unter Verwendung eines DDS zu weniger als einer Millisekunde gemacht werden kann, kann gleichzeitig eine Mehrzahl von Eingangssignalen in verschiedenen Frequenzbändern beobachtet werden, deren Pegel sich in etlichen 100 Millisekunden ändern.

Dieses bekannte Verfahren dient jedoch zur gleichzeitigen Messung der Frequenz jedes einzel­ nen von um ein relativ großes Frequenzintervall beabstandeten Punkten und nicht zum Durch­ wobbeln der Meßbereiche, die voneinander um relativ große Frequenzintervalle beabstandet sind. Ferner umfaßt dieses bekannte Verfahren für den Fall, daß das Eingangssignal eine Burst­ welle ist, nicht die Idee der Messung des gewünschten Frequenzbandes in einer kurzen Zeit­ spanne.

Eine Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, einen Spektralanalysator zu schaffen, der in einer relativ kurzen Zeitspanne ein Eingangssignal mit Frequenzbändern messen kann, die um relativ große Frequenzintervalle voneinander beabstandet sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein den Spektralanalysator verwendendes Meßverfahren zu schaffen.

Diese Aufgaben werden durch die Meßverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 sowie den Spektralanalysator nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach einem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrzahl von zu messenden Frequenzbereichen in einem Speicher eingestellt. Das Eingangssignal wird derart gemessen, daß jeder zu messende Meßfrequenzbereich nacheinander mit niedrigerer Geschwindigkeit hinsicht­ lich der Frequenz durchgewobbelt und jeder nicht zu messende Nichtmeßfrequenzbereich mit höherer Geschwindigkeit durchgewobbelt wird.

Das heißt, daß es beispielweise bei der Messung der Streuleistung in benachbarte Kanäle ausreicht, die Leistung des schmalen Frequenzbereichs zu messen, der nahe an der Trägerfre­ quenz liegt und diese einschließt, sowie die Leistungen der schmalen Frequenzbereiche zu messen, die nahe bei Frequenzen liegen, die jeweils um einen vorbestimmten Wert oberhalb und unterhalb von der Trägerfrequenz liegen und diese Frequenzen einschließen. Diese Frequenzbe­ reiche sind durch eine Norm für jeden der Kommunikationsmodi definiert. Somit wird bei der Messung eines Signal mit bekanntem Meßfrequenzbereich der Meßfrequenzbereich in einem Speicher eingestellt. Dann werden für den Meßfrequenzbereich die Frequenzkomponenten mit einer langsameren Wobbelgeschwindigkeit durchgewobbelt, die langsam genug für die genaue Messung ist, und für den Bereich außerhalb des Meßfrequenzbereichs werden die Frequenz­ komponenten mit einer höheren Wobbelgeschwindigkeit als die langsamere Wobbelgeschwin­ digkeit durchgewobbelt. Auf diese Weise kann die Wobbelperiode für einen einzelnen Wobbel­ vorgang kurz gemacht werden, so daß die Wobbelperiode kürzer als die durch die Norm defi­ nierte zugesicherte Genauigkeitszeit ist.

Im Fall eines Burstsignals ist die langsamere Wobbelgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit dergestalt, daß die Meßzeit für einen Anzeigepunkt auf der Anzeigeeinheit, das heißt die Meßzeit für eine einzelne Frequenzkomponente, größer oder gleich der Periode des Burstsignals ist. Ferner ist die schnellere Wobbelgeschwindigkeit die maximale in dem Spektralanalysator zur Verfügung stehende Wobbelgeschwindigkeit. Alternativ wird der Meßfrequenzbereich von einem Meßfrequenzbereich in den nächsten Meßfrequenzbereich direkt umgeschaltet, das heißt, kein Wobbelbetrieb wird für Nichtmeßfrequenzbereiche durchgeführt.

Bei dem Spektralanalysator der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsfrequenz aus dem Digitaldirektsynthesizer inkrementiert, wann immer ein Takt bzw. ein Taktimpuls in den Digital­ direktsynthesizer eingegeben wird. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators mit variabler Frequenz wird durch einen PLL-Kreis unter Verwendung des Ausgangssignals des Digitaldirekt­ synthesizers als Referenzsignal gesteuert. Das Ausgangssignal des Oszillators mit variabler Frequenz wird als Überlagerungssignal verwendet. Der zu messende Meßfrequenzbereich, der Anzeigepunktbereich des Schirms und die Wobbelperiode (-geschwindigkeit) werden nacheinan­ der in dem Speicher gespeichert. Ein Zähler zählt den Takt, um eine Anzeigepunktposition des Schirms auszugeben. Jeder Meßfrequenzbereich wird von den Steuermitteln aus dem Speicher ausgelesen. Der ausgelesene Meßfrequenzbereich und die Wobbelperiode werden in dem Digital­ direktsynthesizer eingestellt. Wenn der Zählwert des Zählers gleich dem letzten Anzeigepunkt des gelesenen Anzeigebereichs wird, wird die Leseadresse des Speichers durch ein Interrupt- Verfahren inkrementiert.

Der Zählwert des Zählers wird in ein Analogsignal umgesetzt. Dieses Analogsignal wird zu dem Steuersignal des PLL-Kreises addiert, um den Oszillator mit variabler Frequenz zu steuern. Das heißt, ein herkömmlicher Rampenspannungsgenerator ist ebenfalls vorgesehen. ?Der Generator mit variabler Frequenz wird sowohl von dem Rampenspannungsgenerator als auch dem Digital­ direktsynthesizer gesteuert.

Zusätzlich zu den Meßfrequenzbereichen werden davon verschiedene Bereiche (Nichtmeßfre­ quenzbereiche) innerhalb des Frequenzbereichs entsprechend dem Gesamtanzeigebereich des Schirms, die Anzeigepunktbereiche und die Wobbelperiode, die kürzer als diejenige für den Meßfrequenzbereich ist (schnellere Wobbelgeschwindigkeit), in der Frequenzreihenfolge in dem Speicher gespeichert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1A ein Blockschaltbild, das ein Beispiel des Aufbaus eines Spektralanalysators des vorlie­ genden Erfindung zeigt;

Fig. 1B ein Speicherungsbeispiel des RAM 51 in Fig. 1A;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Spektralanalysators nach dem Stand der Technik;

Fig. 3A und 3C Beispiele von Wellenformen, die mit dem Spektralanalysator nach dem Stand der Technik gemessen wurden;

Fig. 3B ein Wellenformbeispiel eines Burstsignals;

Fig. 4A ein Beispiel der angezeigten Wellenform der gemessenen Daten gemäß der vorliegen­ den Erfindung;

Fig. 4B Beispiele der Zähltakte des Rampenspannungsgenerators 27 und ein Beispiel des Eingangsfrequenzwobbelns;

Fig. 4C ein Beispiel des angezeigten Zählerwerts der Streuleistung in benachbarte Kanäle;

Fig. 5 eine Verfahrenssequenz in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah­ rens;

Fig. 6A ein Speicherungsbeispiel des Speichers 49 in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6B ein Blockschaltbild, das einen Teil einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 1A zeigt ein Beispiel des Aufbaus des erfindungsgemäßen Spektralanalysators, mit dem auch das erfindungsgemäße Meßverfahren ausgeführt werden kann. Die Teile, die denjenigen in Fig. 2 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen. Bei dieser Ausführungsform ist ein Digitaldirektsynthesizer (DDS) 41 als Frequenzsynthesizer zum Liefern eines Referenzsignals in einem Überlagerungssignalgenerator 14 vorgesehen. Der DDS 41 ist beispielsweise in der US 5,028,887 dargestellt. Bei dieser US 5,028,887 weist der DDS 41 einen DDS-Hauptteil 42 und einen digitalen Signalprozessor (DSP) 43 zum Steuern des DDS-Hauptteils 42 auf. In Abhängig­ keit von der von einer CPU 24 eingestellten Frequenz und der Wobbelperiode wird die Startfre­ quenz und die Frequenzteilung (Frequenzschrittweite) von dem DSP 43 berechnet. Die Lesege­ schwindigkeit eines Sinuswellenspeichers in dem DDS-Hauptteil 42 wird nach Maßgabe der berechneten Werte variiert. Eine aus dem Sinuswellenspeicher ausgelesene digitale Sinuswelle wird in ein Analogsignal umgesetzt. Die mit der Startfrequenz beginnenden, sich mit der Frequenzschrittweite Schritt für Schritt ändernden Sinuswellensignale werden als Referenzsignal an einen Phasenkomparator 29 ausgegeben. Sinuswellensignale mit eingestellten Frequenzen können ebenfalls von dem DDS 41 ohne Änderung der Frequenzen Schritt für Schritt ausgege­ ben werden.

Der innere Aufbau des Rampenspannungsgenerators 27 ist in Fig. 2 nicht gezeigt. Der Rampen­ spannungsgenerator 27 ist jedoch im wesentlichen wie der herkömmliche Rampenspannungs­ generator aufgebaut. Im Rampenspannungsgenerator 27 wird ein Referenztakt aus einem Refe­ renztaktgenerator 44 von einem programmierbaren Frequenzteiler 45 frequenzgeteilt. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 45 wird von einem Zähler 46 gezählt, und der Zählwert wird von einem DA-Umsetzer 47 in ein Analogsignal umgesetzt und als die Rampenspannung ausgegeben. Ein Frequenzteilerverhältnis nach Maßgabe der Frequenzwobbelgeschwindigkeit von der CPU 24 wird in dem Frequenzteiler 45 eingestellt.

Gemäß dieser Ausführungsform werden eine Mehrzahl von Meßfrequenzbereichen, Wobbelpe­ rioden für jeden der Meßfrequenzbereiche, Frequenzbereiche außerhalb der Meßfrequenzberei­ che und Wobbelperioden für jene Frequenzbereiche außerhalb der Meßfrequenzbereiche in dem Speicher 49 eingestellt. Diese Wobbelperioden stellen die Zeit dar, die benötigt wird, um die gemessenen Werte für alle Anzeigepunkte, 500 Punkte in diesem Beispiel, einmal zu erhalten. Das bedeutet, daß die Wobbelperioden den jeweiligen Wobbelgeschwindigkeiten entsprechen. Wenn beispielsweise eine Trägerfrequenz F_C, nämlich die Mittenfrequenz des zu messenden Eingangssignals, und Größen wie die Streuleistung in die benachbarten Kanäle von einer Tasta­ tur 23 aus eingegeben werden, führt die CPU 24 ein Programm zur Bestimmung der Meßfre­ quenzbereiche aus. Wie in Fig. 4A gezeigt ist, werden von der CPU 24 beispielsweise Frequen­ zen F₁ und F₂, die einen schmalen Frequenzbereich angeben, deren Mittenfrequenz um einen vorbestimmten Wert niedriger als F_C ist, Frequenzen F₃ und F₄, die einen schmalen Frequenzbe­ reich angeben, dessen Mittenfrequenz F_C ist, und Frequenzen F₅ und F₆, die einen schmalen Frequenzbereich angeben, dessen Mittenfrequenz um einen vorbestimmten Wert höher als F_C ist, erhalten und in dem Speicher 49 gespeichert. Wie ebenfalls in Fig. 4A gezeigt, werden Frequenzen F₀ und F₇, die den gesamten Empfangswobbelfrequenzbereich angeben, die Anzei­ gepositionen (-nummern) N₀ bis N₇ auf dem Schirm 35 entsprechend diesen Frequenzen F₀ bis F₇, eine Wobbelperiode t₁ entsprechend der Wobbelgeschwindigkeit für Frequenzen F₀ bis F₁, F₂ bis F₃, F₄ bis F₅ und F₆ bis F₇ außerhalb des Meßbereichs (t₁ repräsentiert die Periode für einmaliges Wobbeln aller Anzeigepunkte, 500 Punkte in diesem Beispiel) und eine Wobbelpe­ riode t₂ entsprechend der Wobbelgeschwindigkeit für die Meßfrequenzbereiche F₁ bis F₂, F₃ bis F₄ und F₅ bis F₂ (t₂ repräsentiert die Periode zum einmaligen Durchwobbeln aller Anzeige­ punkte, 500 Punkte in diesem Beispiel) erhalten und in dem Speicher 49 gespeichert. In diesem Fall ist t₁ ein Wert, der der maximalen Wobbelgeschwindigkeit des Spektralanalysators entspricht, und wenn die Eingangssignals Burstsignale sind und nur eine Frequenz pro Burst gemessen werden kann, ist t₂ ein Wert, der durch Multiplizieren der Periode des Burstsignals mit der Anzahl aller Anzeigepunkte (N₁ bis N₂ + N₃ bis N₄ + N₅ bis N₆) erhalten wird.

Ferner ist bei dieser Ausführungsform im Rampenspannungsgenerator 27 ein RAM 51 vorgese­ hen, das unter Verwendung des Zählwerts als Adresse ausgelesen wird. Wie in Fig. 1B gezeigt ist, wird eine numerische "1" in jeden Grenzpunkt in der Anzeige zwischen dem Meßfrequenz­ bereich und dem Nichtmeßfrequenzbereich, das heißt in jeden durch N₁, N₂ . . . oder N₆ zu adressierenden Speicherbereich des RAM 51 geschrieben. Ferner wird die Zahl "0" in jeder der anderen Speicherbereiche des RAM 51 geschrieben.

Das heißt, daß die CPU 24 wie in Fig. 5 gezeigt eine Trägerfrequenz F_C und Größen einstellt (S₁). Wenn diese eingestellt sind, werden den Wobbelfrequenzbereich und die Meßfrequenzbe­ reiche angebende Frequenzen F₀ bis F₇, entsprechende Anzeigepunkte N₀ bis N₇ sowie die Wobbelperioden t₁ und t₂ für den jeweiligen Nichtmeßfrequenzbereich und Meßfrequenzbereich erhalten (S₂). Diese erhaltenen Daten werden für jeden Frequenzbereich beispielsweise nach Darstellung in Fig. 1A in aufsteigender Reihenfolge im Speicher 49 gespeichert, und ferner wird jeweils eine numerische "1" in den entsprechenden Anzeigepunkten N₁ bis N₆ gespeichert (S₃), wie in Fig. 1B gezeigt ist. Danach wird i auf Null gesetzt (S₄). Der Speicher 49 wird unter Verwendung von i als Adresse ausgelesen, und die Frequenzteilerverhältnisse für die jeweiligen Frequenzteiler 25 und 45 werden nach Maßgabe des gelesenen Frequenzbereichs und der Wobbelperiode eingestellt, worauf die Startfrequenz und die Wobbelperiode in dem DSP 43 eingestellt werden (S₅). Der DSP 43 berechnet die Frequenzschrittweite nach Maßgabe der Startfrequenz und der Wobbelperiode und stellt die Frequenzschrittweite in dem DDS-Hauptteil 42 ein, damit der DDS-Hauptteil 42 das Signal entsprechend der Frequenz ausgibt. Auf dieser Grundlage wird von dem Überlagerungsoszillator 14 ein Überlagerungssignal ausgegeben, das eine solche Frequenz hat, daß die Empfangsfrequenz F₀ wird. Die Wobbelperiode t₁ gibt in diesem Beispiel eine maximale Wobbelgeschwindigkeit an, und die Geschwindigkeit des Eingangstaktes in den Zähler ist dementsprechend ebenfalls schnell, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Der Ausgangstakt des Frequenzteilers 45 wird in den DSP 43 eingegeben. Die Frequenz des Referenzsignals aus dem DDS-Hauptteil 42 wird hinsichtlich der Frequenzschrittweite für jedes der Taktsignale geändert. Im übrigen ist die Abtast- und Halteschaltung 32 derart eingestellt, daß nur ein Abtastvorgang und kein Haltevorgang ausgeführt wird.

Wenn der Anzeigepunkt während des Hochgeschwindigkeitswobbelns zu N₁ kommt, wird 1 aus dem RAM 51 ausgelesen, und die "1" bewirkt einen Interrupt bei der CPU 24. Wenn bei der CPU 24 ein Interrupt ausgeführt wird (S₆), wird i um 1 inkrementiert (S₇). Dann wird geprüft, ob der Wert i den Maximalwert überschritten hat, der in diesem Beispiel 6 beträgt (S₈). Wenn der Wert i den Maximalwert nicht überschritten hat, kehrt das Verfahren zu Schritt S₅ zurück (S₈). Durch dieses Verfahren wird die eingestellte Wobbelperiode für den Frequenzteiler 45 und den DSP 43 auf t₂ geändert. Die Wobbelperiode wird derart gewählt, daß jede Frequenzkompo­ nente des Eingangssignals genau genug gemessen werden kann. Wie in Fig. 4B gezeigt ist, wird die Ausgangstaktgeschwindigkeit des Frequenzteilers 45 beträchtlich langsam, und die Frequenzänderungsgeschwindigkeit des Referenzsignals aus dem Synthesizer 41, der die Frequenz mit jedem Taktimpuls ändert, wird ebenfalls langsam. Das heißt, daß die Periode zum Empfang einer eingestellten Empfangsfrequenzkomponente lang genug wird. Da die Abtast- und Halteschaltung 32 nur den Abtastvorgang ausführt und die Haltefunktion ausgeschaltet ist, wird die Schwingungsfrequenz des VCO 28 wie vorstehend ausgeführt auf die Frequenz eingestellt, die der von dem DDS-Hauptteil 42 eingestellten Referenzsignalfrequenz entspricht, ohne daß sie durch das Ausgangssignal des DA-Umsetzers 47 beeinflußt wird. Die Referenzsignalfrequenz aus dem DDS-Hauptteil 42 wird für jeden Taktimpuls der Geschwindigkeit nach Maßgabe der Wobbelperiode t₂ verändert, und die Empfangsfrequenzen werden mit niedriger Geschwindigkeit durchgewobbelt. Die Eingangssignalleistung bei jeder der Empfangsfrequenzen wird in dem Daten-RAM 21 gespeichert. Wenn das Frequenzwobbeln fortschreitet und die Wobbelfrequenz die dem Anzeigepunkt N₂ entsprechende Frequenz annimmt, wird die CPU 24 ähnlich wie im vorgenannten Fall unterbrochen. Dann wird die Wobbelperiode auf t₁ geändert, und die Wobbelgeschwindigkeit wird auf die hohe Wobbelgeschwindigkeit geändert. In einem derartigen Fall wird das Durchwobbeln der Empfangsfrequenzen wie in Fig. 4B gezeigt derart ausgeführt, daß die Nichtmeßfrequenzbereiche F₀ bis F₁, F₂ bis F₃₁ F₄ bis F₅ und F₆ bis F₇ mit hoher Geschwindigkeit und die Meßfrequenzbereiche F₁ bis F₂, F₃ bis F₄ und F₅ bis F₆ mit niedriger Geschwindigkeit durchgewobbelt werden. Somit werden die notwendigen bzw. erwünschten Frequenzkomponenten genau gemessen.

Wenn i den Maximalwert überschreitet, der in diesem Beispiel 6 beträgt, und wenn die Meßgröße "Streuleistung in die benachbarten Kanäle" ist, werden die in dem Daten-RAM 21 gespeicherten Leistungspegel der jeweiligen Frequenzkomponenten innerhalb jedes Meßfre­ quenzbereichs aufaddiert und ein Verhältnis der Leistung jedes Meßfrequenzbereichs zur Leistung des F_C enthaltenden Meßfrequenzbereichs berechnet. Dann wird wie in Fig. 4C als Beispiel gezeigt auf dem Schirm 35 angezeigt, daß die Leistung der Frequenzkomponenten in dem Bereich F₅ bis F₆, der um 300 kHz höher liegt als die Trägerfrequenz, 60 dB ist und die Leistung der Frequenzkomponenten in dem Bereich F₁ bis F₂, der um 300 kHz niedriger liegt als die Trägerfrequenz, 58 dB ist. Erforderlichenfalls kann die graphische Darstellung wie in Fig. 4A gezeigt erfolgen. In diesem Fall werden die Nichtmeßfrequenzbereiche verglichen mit der Periode des Burstsignals mit beträchtlich höherer Geschwindigkeit durchgewobbelt. Demzufolge ist die Empfangsleistung in jeder dieser Frequenzbereiche sehr klein.

Bei dem obigen Beispiel werden die Nichtmeßfrequenzbereiche mit maximaler Wobbelgeschwin­ digkeit durchgewobbelt. Die Nichtmeßfrequenzbereich können jedoch auch mit niedrigerer Geschwindigkeit als der maximalen Geschwindigkeit durchgewobbelt werden, und zwar in dem Ausmaß, in dem die Gesamtwobbelperiode kürzer als die durch den Spektralanalysator defi­ nierte zugesicherte Genauigkeitszeit ist und in dem die relevanten Frequenzkomponenten genau genug gemessen werden können. Die Nichtmeßfrequenzbereiche können wahlweise übergangen werden, ohne durchgewobbelt zu werden. Das heißt beispielsweise, daß die Einstellung in dem DSP 43 derart erfolgen kann, daß, wenn der Empfang der Frequenz F₂ beendet ist, die Empfangsfrequenz sofort auf F₃ umgestellt wird. In diesem Fall kann in Fig. 1A ein Zahlenwert in dem Zähler 46 des Steuerteiles 19 eingestellt werden. In diesem Fall ist der Ablauf im wesentlichen der gleiche wie die in Fig. 5 gezeigte Sequenz. Das heißt, daß die CPU 24, wenn verschiedene für die Messung benötigte Größen eingestellt sind (S₁), den Meßbereich und die Wobbelperiode bestimmt (S₂). Die Bestimmung erfolgt in diesem Fall nur für die Meßfrequenz­ bereiche F₁ bis F₂, F₃ bis F₄ und F₅ bis F₆ sowie für die Wobbelperiode t₂. Wie in Fig. 6A gezeigt, werden die Meßfrequenzbereiche, die Bereiche ihrer Anzeigepunktnummern und die Wobbelperioden in den jeweiligen Speicherbereichen in dem Speicher 49 gespeichert (S₂). In diesem Fall werden die Daten über die Nichtmeßfrequenzbereiche nicht in dem Speicher 49 gespeichert. Im RAM 51 wird eine numerische "1" wie in Fig. 1A in jedem N₁, N₂ . . . gespei­ chert. Danach wird i auf Null gesetzt und der Speicher 49 unter Verwendung von i als Adresse ausgelesen, worauf die jeweiligen Frequenzteilerverhältnisse für die Frequenzteiler 45 und 25 nach Maßgabe der Wobbelperiode t₂ eingestellt werden. Danach werden die Startfrequenz und die Wobbelperiode in dem DSP 43 eingestellt und die erste Anzeigepunktnummer N₁ innerhalb des Anzeigepunktbereichs in dem Zähler 46 in diesem Fall eingestellt (S₅). Darauf wird der Empfang für den Meßfrequenzbereich F₁ bis F₂ begonnen. Wenn "1" aus dem RAM 51 ausgele­ sen und bei der CPU 24 ein Interrupt ausgeführt wird (S₆) wird i um 1 inkrementiert (S₇). Dann wird in diesem Fall überprüft, um zu sehen, ob i 3 überschritten hat (S₈). Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt S₅ zurück. Danach wird der nächste Meßfrequenzbereich F₃ bis F₄ empfangen. Das Verfahren geht danach in ähnlicher Weise weiter.

Bei dieser Ausführungsform führt die Abtast- und Halteschaltung 32 keinen Haltevorgang durch.

Ferner kann sowohl im Fall des Durchwobbelns der Empfangsfrequenzen wie in Fig. 1A oder des Durchwobbelns der Empfangsfrequenzen wie in Fig. 6A das Ausgangssignal des Schleifen­ filters 31 direkt an den VCO 28 unter Umgehung der Abtast- und Halteschaltung, des Addierers 33 und des DA-Umsetzers 47 geliefert werden. Bei dem in Fig. 6A gezeigten Fall jedoch ist, wie aus der in Fig. 6B gezeigten Teildarstellung ersichtlich, das RAM 51 weggelassen und ein Regi­ ster 61 vorgesehen. Der Zählwert des Zählers 46 wird von einer Übereinstimmungserfassungs­ schaltung 62 mit dem in dem Register 61 gespeicherten Wert verglichen. Wenn diese überein­ stimmen, wird bei der CPU 24 ein Interrupt ausgeführt. Der Betriebsablauf in der CPU 24 ist der gleiche wie vorstehend beschrieben mit der Ausnahme, daß, wenn der Meßfrequenzbereich F₁ bis F₂ durchgewobbelt wird, die Startnummer N₁ des entsprechenden Anzeigebereichs N₁ bis N₂ in dem Zähler 46 eingestellt und die Endnummer N₂ in dem Register 61 gespeichert wird.

Wenn im übrigen der DA-Umsetzer 47 wie in Fig. 1A vorgesehen ist, insbesondere wenn die Empfangsfrequenzen stark verändert werden, wird ein größeres Steuersignal als das Steuer­ signal auf der Basis des Referenzsignals des DDS 41 von dem DA-Umsetzer 47 an den VCO 28 geliefert. Somit kann die Frequenz des VCO an die eingestellte Frequenz schnell und genau angepaßt werden.

Die Einstellung der Meßfrequenzbereiche im Speicher 49 kann durch direkte Eingabe von F₀ bis F₇ über die Tastatur 23 anstatt der Bestimmung von F₀ bis F₇ durch die CPU 24 erfolgen. In Fig. 1A wird der Zählwert des Zählers 46 an den DA-Umsetzer 47 und das RAM 51 in anderer Weise geliefert, wie durch eine gepunktete Linie angegeben ist. Der maximale Zählwert des Zählers 46 wird beispielsweise um das 2- bis 3-fache größer als die Anzahl der Anzeigepunkte auf dem Schirm 35 (500 im obigen Beispiel) gemacht. Der an das RAM 51 gelieferte Zählwert des Zählers 46 ist gleich der Anzahl an Anzeigepunkten (500 im obigen Beispiel) des Schirms für eine Wobbelperiode, jedoch ist der an den DA-Umsetzer 47 gelieferte Zählwert des Zählers 46 beispielsweise doppelt so groß (1000 in dem obigen Beispiel) für eine Wobbelperiode. Somit ändert sich der Zählwert für den DA-Umsetzer 47 zwei- bis dreimal schneller als der Zählwert für das RAM 51. Somit kann die Wobbelauflösung der Empfangsfrequenzen erhöht werden. Das heißt, von den an den DA-Umsetzer 47 gelieferten Bits des Zählwerts des Zählers 46 werden die oberen Bits zu dem RAM 51 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Inkrementierung der Ausgangsfrequenz des DDS 41 bei höherer Geschwindigkeit als die Inkrementierungsgeschwin­ digkeit des an das RAM 51 gelieferten Zählwerts ausgeführt. In diesem Fall kann das Verhältnis zwischen dem Zählwert für den DA-Umsetzer 47 und dem Zählwert für das RAM 51 von der CPU 24 verändert werden. Im übrigen kann es für den DDS-Hauptteil 42 schwierig sein, das Durchwobbeln des großen Frequenzbereichs, beispielsweise 5 MHz Basisbandfrequenzbreite, auszuführen. In einem derartigen Fall wird ein Referenzsignal mit konstanter Frequenz aus dem DDS 41 ausgegeben. In diesem Zustand wird die Abtast- und Halteschaltung 32 in den Haltezu­ stand versetzt, nachdem die Steuerung des VCO 28 stabilisiert ist, wonach das Frequenzwob­ beln unter Verwendung nur des Rampensignals aus dem Rampenspannungsgenerator 27 durch­ geführt wird.

Erfindungsgemäß wird, wie vorstehend ausgeführt ist, der Meßfrequenzbereich langsam durch­ gewobbelt und der Nichtmeßfrequenzbereich schnell durchgewobbelt oder übergangen. Somit können die erwünschten Frequenzkomponenten innerhalb der durch den Spektralanalysator definierten zugesicherten Genauigkeitszeit gemessen werden.

Wenn der Nichtmeßfrequenzbereich mit der Maximalwobbelgeschwindigkeit des Spektralanaly­ sators durchgewobbelt wird, kann die Datenaufnahme für das Daten-RAM 21 für den gesamten Wobbelbereich erfolgen. Folglich kann das herkömmliche Verarbeitungsprogramm mit kleinen Änderungen verwendet werden. Das heißt, wenn der Nichtmeßfrequenzbereich übergangen wird, erfolgt die Datenaufnahme für das Daten-RAM 21 in dem Nichtmeßfrequenzbereich nicht. Demzufolge werden die jeweiligen Daten für die Meßfrequenzbereiche N₁ bis N₂, N₃ bis N₄ und N₅ bis N₆ in komprimierter Form ab der Adresse N₀ in das Daten-RAM 21 geschrieben. Als Folge werden die Korrelationen zwischen den Frequenzen und den Anzeigepunkten verloren. Deshalb kann das herkömmliche Verarbeitungsprogramm nicht verwendet werden. Wenn jedoch der Nichtmeßbereich mit maximaler Wobbelgeschwindigkeit durchgewobbelt wird, erfolgt die Datenaufnahme sogar bei dem Nichtmeßfrequenzbereich, weshalb ein derartiges Problem vermieden werden kann.

Da der VCO 28 zusätzlich zum Frequenzwobbeln durch den DDS 41 ebenfalls durch die Rampenspannung aus dem Rampenspannungsgenerator gesteuert wird, ist die Variation des Ausgangssignals des Phasenkomparators 29 im Vergleich zu dem Fall gering, in dem Frequen­ zen nur durch den DDS 41 geändert werden. Als Folge kann die Frequenz des VCO 28 schnell mit der eingestellten Frequenz verriegelt werden.

Claims (13)

1. Meßverfahren unter Verwendung eines Spektralanalysators, der Frequenzen eines Eingangssignals unter Verwendung eines Überlagerungssignals umsetzt, die umgesetzten Frequenzausgangssignale erfaßt und die Frequenzen des Überlagerungssignals durchwobbelt, um ein Ausgangssignal auf Frequenzbasis zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder aus einer Mehrzahl zu messender Meßfrequenzbe­ reiche nacheinander mit niedriger Geschwindigkeit durchgewobbelt und jeder von Nichtmeßfre­ quenzbereiche außerhalb der Meßfrequenzbereiche mit einer höheren Geschwindigkeit als der niedrigen Geschwindigkeit durchgewobbelt wird.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, bei dem die höhere Geschwindigkeit im wesentli­ chen gleich der maximalen Wobbelgeschwindigkeit des Spektralanalysators ist.

3. Meßverfahren unter Verwendung eines Spektralanalysators, der Frequenzen eines Eingangssignals unter Verwendung eines Überlagerungssignals umsetzt, die umgesetzten Frequenzausgangssignale erfaßt und die Frequenzen des Überlagerungssignals durchwobbelt, um ein Ausgangssignal auf Frequenzbasis zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder aus einer Mehrzahl zu messender Meßfrequenzbe­ reiche nacheinander mit niedriger Geschwindigkeit durchgewobbelt wird und keiner der Nicht­ meßfrequenzbereiche durchgewobbelt wird.

4. Meßverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem, wenn das Eingangssignal ein Burstsignal ist, die niedrige Geschwindigkeit eine Geschwindigkeit dergestalt ist, daß die Meßzeit für eine Frequenz, die durch die Auflösung des Spektralanalysators bestimmt ist, im wesentlichen gleich der Periode des Burstsignals ist.

5. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Überlagerungssignal auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Digitaldirektsynthesizers (41) ist.

6. Meßverfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Schwingungsfrequenz eines Oszilla­ tors (28) mit variabler Frequenz von einen PLL-Kreis (26) unter Verwendung eines Ausgangs­ signals des Digitaldirektsynthesizers (41) als Referenzsignal gesteuert wird und ein Steuersignal für den Oszillator (28) entsprechend der Ausgangssignalfrequenz des Digitaldirektsynthesizers (41) von einem Rampensignalgenerator (27) erzeugt sowie zu einem Steuersignal des PLL-Krei­ ses (26) addiert wird, um dem Oszillator (28) geliefert zu werden.

7. Spektralanalysator, der Frequenzen eines Eingangssignals unter Verwendung eines Überlagerungssignals von einem Überlagerungssignalgenerator (14) umsetzt, die umgesetzten Frequenzausgangssignale erfaßt und die Frequenzen des vom Überlagerungssignalgenerator (14) erzeugten Überlagerungssignals durchwobbelt, um ein Ausgangssignal auf Frequenzbasis zu erhalten, wobei der Überlagerungssignalgenerator (14) einen Digitaldirektsynthesizer (41) zum Inkrementieren der Ausgangsfrequenz für jeden Eingangstakt, einen Oszillator (28) mit variabler Frequenz zur Ausgabe eines Schwingungsausgangssignals als das Überlagerungssignal und einen PLL-Kreis (26) zum Steuern der Schwingungsfrequenz des Oszillators (28) mit variabler Frequenz unter Verwendung des Ausgangssignals des Digitaldirektsynthesizers (41) als Refe­ renzsignal aufweist;
wobei der Spektralanalysator aufweist:
einen Speicher (49), in dem nacheinander zu messende Meßfrequenzbereiche (F₁ bis F₂, F₃ bis F₄, F₅ bis F₆), Anzeigepunktbereiche (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) auf einem Schirm (35) und Wobbelperioden (t₁, t₂) gespeichert sind;
einen Zähler (46) zum Zählen des Taktes zur Ausgabe von Anzeigepunktpositionen (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) des Schirms (35); und
Steuermittel (24) zum Auslesen des Speichers (49) für jeden Meßfrequenzbereich (F₁ bis F₂, F₃ bis F₄, F₅ bis F₆), zum Einstellen der Meßfrequenzbereiche (F₁ bis F₂, F₃ bis F₄, F₅ bis F₆) und der Wobbelperioden (t₁, t₂) in dem Digitaldirektsynthesizer (41) und zum Weiter­ schalten der Leseadresse des Speichers (49), wenn der Zählwert des Zählers (46) der Endpunkt des gelesenen Anzeigepunktbereiches (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄₁ N₅ bis N₆) wird.

8. Spektralanalysator nach Anspruch 7, umfassend:
einen DA-Umsetzer (47) zum Umsetzen des Zählwerts des Zählers (46) in ein Analog­ signal;
einen Addierer (33) zum Addieren des Analogausgangssignals des DA-Umsetzers (47) zu einem Steuersignal für den Oszillator (28) des PLL-Kreises (26), um es dem Oszillator (28) mit variabler Frequenz zu liefern;
einen variablen Frequenzteiler zum Frequenzteilen eines Referenztakts durch ein von den Steuermitteln (24) eingestelltes Teilerverhältnis; und
ein RAM (51), das unter Verwendung des Zählwerts des Zählers (46) als Adresse ausgelesen wird, wobei ein Bit, das jeweils einen Startpunkt und einen Endpunkt jedes der Anzeigepunktbereiche (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) angibt, in einem Adressenteil entspre­ chend jedem der Startpunkte und Endpunkte gespeichert ist;
wobei Nichtmeßfrequenzbereiche (F₀ bis F₁, F₂ bis F₃, F₄ bis F₅, F₆ bis F₇), entspre­ chende Anzeigepunktbereiche (N₀ bis N₁, N₂ bis N₃, N₄ bis N₅, N₆ bis N₇) und kürzere Wobbelperioden als die Wobbelperiode für außerhalb der Meßfrequenzbereiche (F₁ bis F₂, F₃ bis F₄, F₅ bis F₆) in dem Speicher (49) in Frequenzreihenfolge sowohl für die Nichtmeßfrequenzbe­ reiche (F₀ bis F₁, F₂ bis F₃, F₄ bis F₅, F₆ bis F₇) als auch die Meßfrequenzbereiche (F₁ bis F₂, F₃ bis F₄, F₅ bis F₆) gespeichert sind, und wenn das einen Startpunkt und einen Endpunkt ange­ bende Bit aus dem RAM (51) ausgelesen wird, die Steuermittel (24) unterbrochen werden, und die Steuermittel (24) den Speicher (49) nacheinander auslesen, um den Frequenzbereich und die Wobbelperiode in dem Digitaldirektsynthesizer (41) einzustellen und ein Frequenzteilerverhältnis in dem Frequenzteiler nach Maßgabe der ausgelesenen Wobbelperiode einzustellen.

9. Spektralanalysator nach Anspruch 8, bei dem ein unterer Teil der Bits, der niedriger als der dem RAM (51) gelieferten Bitteil ist, in den Zähler (46) geleitet und der Zählwert des Zählers (46) dem DA-Umsetzer (47) einschließlich des Teils der unteren Bits geliefert wird.

10. Spektralanalysator nach Anspruch 7, bei dem ein RAM (51), das unter Verwen­ dung des Zählwerts des Zählers (46) als Adresse ausgelesen wird und in dem ein einen Endpunkt des jeweiligen Anzeigepunktbereichs (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) angebendes Bit an dem Endadressenteil des jeweiligen Anzeigepunktbereichs (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) gespeichert ist, vorgesehen ist, und wenn das einen Endpunkt angebende Bit ausgelesen wird, die Steuermittel (24) unterbrochen werden und der Startpunkt des ausgelesenen Anzeige­ punktbereichs (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) in dem Zähler (46) voreingestellt wird.

11. Spektralanalysator nach Anspruch 7, bei dem ein Register (61) zum Speichern des Endpunkts des ausgelesenen Anzeigepunktbereichs (N₁ bis N₂, N₃ bis N₄, N₅ bis N₆) und eine Übereinstimmungserfassungsschaltung (62) zum Erfassen der Übereinstimmung des gespeicher­ ten Werts des Registers (61) mit dem Zählwert des Zählers (46) sowie zum Unterbrechen der Steuermittel (24) vorgesehen sind, und bei dem der Startpunkt des ausgelesenen Anzeigepunkt­ bereichs in dem Zähler (46) voreingestellt ist.

12. Spektralanalysator nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Anzahl der Meßfrequenzbereiche 3 beträgt und Mittel zum Berechnen und Anzeigen der Leistungsverhält­ nisse der jeweiligen Leistungen der Meßfrequenzbereiche auf beiden Seiten der Mittenmeßfre­ quenz (F_C) zur Leistung des Mittenmeßfrequenzbereichs (F₃ bis F₄) enthalten sind.

13. Spektralanalysator nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend:
eine Eingabeeinrichtung (23), die mit den Steuermitteln (24) verbunden ist, und Mittel zum Erhalten der Frequenzbereiche etc. nach Maßgabe einer Eingabe, wenn eine Mittenfrequenz und Meßgrößen als die Eingabe über die Eingabeeinrichtung (23) eingegeben werden, und zum Speichern der Frequenzbereiche etc. in dem Speicher (49).