DE19701209A1 - Spektrumanalysator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spektrumanalysator mit einem PLL-Synthesizer, in welchem eine Wobbeloperation für eine Frequenz eines daraus ausgegebenen Signals durchge­ führt wird.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Aufbau eines herkömmlichen Spektrumanalysators zeigt.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist der herkömmliche Synthesi­ zer folgendermaßen aufgebaut: aus einem PLL-Synthesizer 110 als Lokaloszillator, der ein Signal erzeugt, das mit einer von außerhalb gelieferten Referenzfrequenz synchronisiert ist, und das Signal zu einem Mischer 120 ausgibt; aus dem Mi­ scher 120, der das vom PLL-Synthesizer 110 gelieferte Signal und ein von außerhalb geliefertes beobachtetes Frequenzsignal multipliziert; aus einem Verstärker 130, der ein durch den Mischer 120 multipliziertes Signal verstärkt; aus einem A/D- Wandler 140, der das durch den Verstärker 130 verstärkte Si­ gnal in ein digitales Signal umwandelt; aus einer Berech­ nungseinheit 150, die eine Berechnung für das vom A/D-Wandler 140 gelieferte digitale Signal durchführt; und aus einer An­ zeigeeinheit 160, die ein Berechnungsergebnis von der Berech­ nungseinheit 150 anzeigt.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau des in Fig. 1 dargestellten PLL-Synthesizers 110 zeigt.

Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist der PLL-Synthesizer 110 ge­ mäß der herkömmlichen Technik folgendermaßen aufgebaut: aus einem spannungsgesteuerten Oszillator 111, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß einem vorgesehenen Spannungswert aus­ gibt; aus einem Frequenzteiler 112, der eine Frequenzkompo­ nente eines vom spannungsgesteuerten Oszillator 111 geliefer­ ten Signals teilt; aus einem Phasenkomparator 113, der eine durch den Frequenzteiler 112 geteilte Frequenz und eine von außerhalb gelieferte Referenzfrequenz vergleicht, um eine Fehlerspannung auszugeben; aus einer Abtast- und Halteschal­ tung 114, die die vom Phasenkomparator 113 gelieferte Fehler­ spannung liest, um sie nach einem Halten auszugeben; und aus einem Addierer 115, der ein von außerhalb geliefertes Wobbel­ signal und die von der Abtast- und Halteschaltung 114 gelie­ ferte Fehlerspannung addiert.

Nachfolgend wird eine Operation des wie oben beschrieben auf­ gebauten PLL-Synthesizers 110 beschrieben.

Zuerst wird ein Signal mit einer konstanten Frequenz vom spannungsgesteuerten Oszillator 111 geliefert.

Auf ein Empfangen des Signals vom spannungsgesteuerten Oszil­ lator 111 hin teilt der Frequenzteiler 112 die Frequenzkompo­ nente des vom spannungsgesteuerten Oszillator 111 gelieferten Signals. Dann führt der Phasenkomparator 113 einen Vergleich der im Frequenzteiler 112 geteilten Frequenz und der von au­ ßerhalb gelieferten Referenzfrequenz durch, so daß die Feh­ lerspannung ausgegeben wird.

Darauffolgend liest die Abtast- und Halteschaltung 114 die vom Phasenkomparator 113 gelieferte Fehlerspannung, um sie nach einem Halten auszugeben.

Dann addiert der Addierer 115 das von außerhalb gelieferte Wobbelsignal und die von der Abtast- und Halteschaltung 114 gelieferte Fehlerspannung. Die Frequenz des vom spannungsge­ steuerten Oszillator 111 ausgegebenen Signals wird basierend auf dem durch die Operation des Addierers 115 erhaltenen Spannungswerts geregelt.

Hier verändert der spannungsgesteuerte Oszillator 111 die Frequenz des daraus ausgegebenen Signals basierend auf einer auf das Anlegen der vom Addierer 115 gelieferten Spannung hin an ihn angelegten Spannung. Danach wird der spannungsgesteu­ erte Oszillator 111 in einem verriegelten Zustand gehalten, so daß die Frequenz des daraus ausgegebenen Signals bis zum nachfolgenden Anlegen der Spannung konstant ist.

Dann wird auf das nachfolgende Anlegen der Spannung hin der spannungsgesteuerte Oszillator 111 aus seinem verriegelten Zustand gelöst, so daß die Frequenz des daraus auszugebenden Signals basierend auf einer angelegten Spannung gewobbelt wird.

Jedoch enthält der oben beschriebene herkömmliche Spektrum­ analysator in sich die folgenden Probleme:

• (1) Während der Wobbel-Operation der Frequenz des durch den spannungsgesteuerten Oszillator ausgegebenen Signals wird der spannungsgesteuerte Oszillator frei vom verriegelten Zustand gehalten, so daß eine Frequenzstabilität und eine Meßbe­ reichswahrscheinlichkeit des vom spannungsgesteuerten Oszil­ lator ausgegebenen Signals sich verringern.
• (2) Während der Wobbel-Operation der Frequenz des durch den spannungsgesteuerten Oszillator ausgegebenen Signals wird der spannungsgesteuerte Oszillator frei vom verriegelten Zustand gehalten, so daß eine Ansprechzeit länger wird und eine Ein­ schwingzeit verzögert wird, wenn der spannungsgesteuerte Os­ zillator nach einem Beenden der Wobbel-Operation wiederum in den verriegelten Zustand gebracht wird.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Probleme ge­ macht, die es bei der vorangehend beschriebenen herkömmlichen Technik gibt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spektrumanalysator zu schaffen, der eine Frequenzstabi­ lität und eine Meßbereichswahrscheinlichkeit erhöhen kann.

Zum Lösen der vorangehenden Aufgabe weist die vorliegende Er­ findung folgendes auf:
einen PLL-Synthesizer, der ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, die mit einem Synchronisiersignal synchronisiert ist, um das Signal daraus auszugeben;
einen Mischer, der das vom PLL-Synthesizer gelieferte Si­ gnal und ein ihm geliefertes beobachtetes Frequenzsignal mul­ tipliziert;
einen Verstärker, der das durch den Mischer multiplizier­ te Signal verstärkt;
einen A/D-Wandler, der das durch den Verstärker verstärk­ te Signal in ein digitales Signal umwandelt;
eine Berechnungseinheit, die das vom A/D-Wandler gelie­ ferte digitale Signal berechnet; und
eine Anzeigeeinheit, die ein Ergebnis einer Berechnung durch die Berechnungseinheit anzeigt,
wobei der PLL-Synthesizer eine Frequenz des daraus ausge­ gebenen Signals basierend auf dem Synchronisiersignal verän­ dert, das mit einer Wobbel-Zeit einer vorgeschriebenen Fre­ quenz synchronisiert ist.

Der vorangehende PLL-Synthesizer weist folgendes auf:
einen spannungsgesteuerten Oszillator, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß einem zu ihm gelieferten Spannungswert ausgibt;
einen Frequenzteiler, der eine Frequenzkomponente des vom spannungsgesteuerten Oszillator gelieferten Signals teilt;
einen direkten digitalen Synthesizer, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß einem von außerhalb gelieferten Synchro­ nisiersignal synchronisiert mit einer Wobbel-Zeit einer vor­ geschriebenen Frequenz eines Signals erzeugt und der das Si­ gnal als Referenzfrequenz ausgibt;
einen Phasenkomparator, der die Frequenz des im Frequenz­ teiler geteilten Signals und die vom direkten digitalen Syn­ thesizer gelieferte Referenzfrequenz vergleicht, um einen Frequenzfehler auszugeben; und
einen Addierer, der ein Rampensignal und den vom Phasen­ komparator gelieferten Frequenzfehler addiert,
wobei der spannungsgesteuerte Oszillator das daraus aus­ gegebene Signal basierend auf dem durch den Addierer zum Ram­ pensignal addierten Frequenzfehler verändert.

Weiterhin weist der PLL-Synthesizer folgendes auf:
eine Steuerung, die den direkten digitalen Synthesizer steuert,
wobei das Synchronisiersignal über die Steuerung zum di­ rekten digitalen Synthesizer ausgegeben wird.

Bei der vorliegenden Erfindung, die aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist, wird der spannungsgesteuerte Oszillator basierend auf der Frequenz als Referenzfrequenz in einen ver­ riegelten Zustand gebracht, die vom direkten digitalen Syn­ thesizer geliefert wird. Dann führt der spannungsgesteuerte Oszillator eine Wobbel-Operation für eine Frequenz eines dar­ aus ausgegebenen Signals basierend auf dem Frequenzfehler durch, zu dem das Rampensignal durch den Addierer addiert ist, d. h. der Referenzfrequenz des vom direkten digitalen Synthesizer ausgegebenen Signals. Demgemäß wird die Wobbel- Operation durchgeführt, während der spannungsgesteuerte Os­ zillator im verriegelten Zustand gehalten wird.

Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klar, welche ein Beispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vor­ liegenden Erfindung darstellen.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaf­ ten Aufbau eines herkömmlichen Spektrumanaly­ sators zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines in Fig. 1 dargestellten PLL-Synthesizers zeigt;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungs­ beispiel eines Spektrumanalysators der vor­ liegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines in Fig. 3 dargestellten PLL-Synthesizers zeigt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen be­ schrieben.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel ei­ nes Spektrumanalysators der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, weist der Spektrumanalysator dieses Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung fol­ gendes auf: einen als Lokaloszillator dienenden PLL-Synthe­ sizer 10, der ein Frequenzsignal erzeugt, das mit einem von außerhalb gelieferten Synchronisiersignal synchronisiert ist, und der das Frequenzsignal zu einem Mischer 20 ausgibt; den Mischer 20, der das vom PLL-Synthesizer 10 gelieferte Signal und ein von außerhalb geliefertes beobachtetes Frequenzsignal multipliziert; einen Verstärker 30, der ein durch den Mischer 20 multipliziertes Signal verstärkt; einen A/D-Wandler 40, der das durch den Verstärker 30 verstärkte Signal in ein di­ gitales Signal umwandelt; eine Berechnungseinheit 50, die ei­ ne Berechnung für das vom A/D-Wandler 40 gelieferte digitale Signal durchführt; und eine Anzeigeeinheit 60, die ein Ergeb­ nis der Berechnung durch die Berechnungseinheit 50 anzeigt.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau des in Fig. 3 dargestellten PLL-Synthesizers 10 zeigt.

Der PLL-Synthesizer 10 dieses Ausführungsbeispiels der vor­ liegenden Erfindung, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, weist fol­ gendes auf: einen spannungsgesteuerten Oszillator 11, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß einem ihm zugeführten Span­ nungswert ausgibt; einen Frequenzteiler 12, der eine Fre­ quenzkomponente des vom spannungsgesteuerten Oszillator 11 gelieferten Signals teilt; einen direkten digitalen Synthesi­ zer 16, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß einer Fre­ quenz eines von außerhalb gelieferten Snychronisiersignals erzeugt, das mit einer Wobbel-Zeit für eine vorgeschriebene Frequenz synchronisiert ist, und der das erzeugte Signal als Signal mit einer Referenzfrequenz ausgibt;eine Steuerung 17, die den direkten digitalen Synthesizer 16 steuert; einen Pha­ senkomparator 13, der eine Frequenz des durch den Frequenz­ teiler 12 geteilten Signals und die Referenzfrequenz des vom direkten digitalen Synthesizer 16 gelieferten Signals ver­ gleicht, und der einen Frequenzfehler zwischen den Frequenzen der beiden Signale ausgibt; und einen Addierer 15, der ein von außerhalb geliefertes Rampensignal und den vom Phasenkom­ parator 13 gelieferten Frequenzfehler addiert.

Nachfolgend wird eine Operation des PLL-Synthesizers 10 be­ schrieben, der aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist.

Zuerst wird ein Signal mit einer bestimmten Frequenz vom spannungsgesteuerten Oszillator 11 zum Frequenzteiler 12 aus­ gegeben.

Dann teilt der Frequenzteiler 12 eine Frequenzkomponente ei­ nes vom spannungsgesteuerten Oszillator 11 gelieferten Si­ gnals.

Andererseits erzeugt dann, wenn ein mit einer Wobbel-Zeit für eine vorgeschriebene Frequenz synchronisiertes Synchronisier­ signal vorgesehen ist, der direkte digitale Synthesizer 16 ein Signal mit einer Frequenz gemäß dem zur Steuerung 17 ge­ lieferten Synchronisiersignal und gibt das Signal als Signal mit einer Referenzfrequenz aus.

Danach vergleicht der Phasenkomparator 13 die Frequenz des durch den Frequenzteiler 12 geteilten Signals und die vom di­ rekten digitalen Synthesizer 16 gelieferte Referenzfrequenz, um einen Frequenzfehler zwischen den Frequenzen der beiden Signale aus zugeben.

Darauffolgend addiert der Addierer ein von außerhalb gelie­ fertes Rampensignal und den vom Phasenkomparator 13 geliefer­ ten Frequenzfehler, so daß eine Frequenz eines vom spannungs­ gesteuerten Oszillator 111 ausgegebenen Signals basierend auf der durch den Addierer 15 erhaltenen Frequenz gesteuert wird.

Hier wird der spannungsgesteuerte Oszillator 11 in bezug auf die Frequenz des vom direkten digitalen Synthesizer 16 als Referenzfrequenz gelieferten Signals in einen verriegelten Zustand gebracht. Danach wobbelt der spannungsgesteuerte Os­ zillator 11 die Frequenz des daraus zu liefernden Signals ba­ sierend auf dem Frequenzfehler, der durch Addieren des Fre­ quenzfehlers zwischen den Frequenzen der vorangehenden beiden Signale erhalten wird, die vom Phasenkomparator 13 und vom Rampensignal mittels des Addierers 15 geliefert werden, d. h. der Referenzfrequenz, die vom direkten digitalen Synthesizer 16 geliefert wird. Somit führt der spannungsgesteuerte Oszil­ lator 11 die Wobbel-Operation unter dem Zustand durch, daß er im verriegelten Zustand gehalten wird.

Weiterhin wird durch Addieren des Rampensignals zum Frequenz­ fehler zwischen den Frequenzen der vom Phasenkomparator 13 gelieferten vorangehenden beiden Signale der Frequenzfehler ausgelöscht, so daß es für den spannungsgesteuerten Oszilla­ tor 11 einfacher wird, dem direkten digitalen Synthesizer 16 nachzufolgen.

Es sollte beachtet werden, daß die vorliegende Erfindung auf ein Wobbeln einer Frequenz eines Signalgenerators angewendet werden kann, welcher digital wobbeln kann, was anders als das Wobbeln der Frequenz durch den spannungsgesteuerten Oszilla­ tor ist, was beim vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrie­ ben ist.

Wie es oben beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Er­ findung der spannungsgesteuerte Oszillator in bezug auf die vom direkten digitalen Synthesizer gelieferte Frequenz unter Verwendung von ihr als Referenzfrequenz in den verriegelten Zustand gebracht. Danach führt der spannungsgesteuerte Oszil­ lator die Wobbel-Operation für die Frequenz des daraus gelie­ ferten Ausgangssignals basierend auf dem Frequenzfehler durch, der durch Addieren des Fehlers zwischen den Frequenzen der vorangehenden beiden Signale zum Rampensignal mit dem Ad­ dierer erhalten wird, d. h. der vom direkten digitalen Synthe­ sizer gelieferten Referenzfrequenz. Bei einem derartigen Auf­ bau kann der spannungsgesteuerte Oszillator die Wobbel- Operation für die Frequenz durchführen, während er im verrie­ gelten Zustand gehalten wird.

Somit ist es möglich, die Verschlechterung einer Frequenzsta­ bilität und einer Meßbereichswahrscheinlichkeit während der Wobbel-Operation für die Frequenz des durch den spannungsge­ steuerten Oszillator ausgegebenen Signals zu verhindern. Zu­ sätzlich ist es möglich, die Ansprechzeit bzw. Einschwingzeit zu löschen, die aufgrund eines Bringens des spannungsgesteu­ erten Oszillators in den verriegelten Zustand zur Zeit eines Beendens der Wobbel-Operation erzeugt wird.

Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden ist, sollte verstan­ den werden, daß verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen dabei durchgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (3)

1. Spektrumanalysator, der folgendes aufweist:
einen PLL-Synthesizer, der ein mit einem Synchroni­ siersignal synchronisiertes Frequenzsignal erzeugt, das von außen geliefert wird, und der das Frequenzsignal dar­ aus ausgibt;
einen Mischer, der ein beobachtetes Frequenzsignal und das Signal vom PLL-Synthesizer multipliziert;
einen Verstärker, der ein durch den Mischer erhalte­ nes Signal verstärkt;
einen A/D-Wandler, der das durch den Verstärker ver­ stärkte Signal in ein digitales Signal umwandelt;
eine Berechnungseinheit, die eine Berechnungsoperati­ on für das vom A/D-Wandler gelieferte digitale Signal durchführt; und
eine Anzeigeeinheit, die ein Ergebnis der Berechnung von der Berechnungseinheit anzeigt,
wobei der PLL-Synthesizer eine daraus ausgegebene Frequenz basierend auf dem von außerhalb gelieferten Syn­ chronisiersignal verändert, das mit einer Wobbel-Zeit für eine vorbestimmte Frequenz synchronisiert ist.

2. Spektrumanalysator nach Anspruch 1, wobei der PLL-Synthe­ sizer folgendes aufweist:
einen spannungsgesteuerten Oszillator, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß einem gelieferten Spannungswert ausgibt;
einen Frequenzteiler, der eine Frequenzkomponente des vom spannungsgesteuerten Oszillator gelieferten Signals teilt;
einen direkten digitalen Synthesizer, der ein Signal mit einer Frequenz gemäß dem von außerhalb gelieferten Synchronisiersignal erzeugt, das mit einer Wobbel-Zeit für die vorbestimmte Frequenz synchronisiert ist, und der das Signal als ein Signal mit einer Referenzfrequenz aus­ gibt;
einen Phasenkomparator, der die Frequenz des durch den Frequenzteiler geteilten Signals und die Referenzfre­ quenz des vom direkten digitalen Synthesizer gelieferten Signals vergleicht, um einen Frequenzfehler zwischen den Frequenzen der beiden Signale aus zugeben; und
einen Addierer, der ein von außerhalb geliefertes Rampensignal und den vom Phasenkomparator ausgegebenen Frequenzfehler addiert, und
wobei der spannungsgesteuerte Oszillator eine Fre­ quenz eines daraus ausgegebenen Signals basierend auf dem Frequenzfehler verändert, zu welchem das Rampensignal durch den Addierer addiert ist.

3. Spektrumanalysator nach Anspruch 2, wobei der PLL-Synthe­ sizer weiterhin eine Steuerung aufweist, die den direkten digitalen Synthesizer steuert, und
wobei das Synchronisiersignal durch die Steuerung zum direkten digitalen Synthesizer geliefert wird.