DE19706334A1

DE19706334A1 - Logarithmische Umformschaltung

Info

Publication number: DE19706334A1
Application number: DE19706334A
Authority: DE
Inventors: Koichi Ueda
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1997-11-06
Also published as: US5793244A; JPH09229974A; TW385588B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft logarithmische Umformschaltungen und insbesondere eine logarithmische Umformschaltung, die in einer Eingangsschaltung eines Gerätes zum Analysieren von Wellenformen nützlich ist, wie z. B. Spektrumanalysatoren, und die nicht nur eine logarithmische Umformung von Breitbandsignalen durchführen kann, sondern auch Schmalbandsignale aus den Eingangssignalen für eine logarithmische Umformung erzeugen kann.

Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche logarithmische Umformschaltung dieses Typs. Die Umformschaltung ist aus einem Zwischenfrequenz(ZF)-Abschnitt, der einen Eingangsanschluß 201, ein Bandpaßfilter 202, ein Mischglied 203, einen Lokaloszillator 204, ein Bandpaßfilter 205, Schalter 206 und 207 und ein Mischglied 210 einschließt, sowie einem logarithmischen Umform(LOG)-Abschnitt zusammengesetzt, der logarithmische Verstärker 208 und 211 und ein Bandpaßfilter 209 einschließt.

Ein dem Eingangsanschluß 201 zugeführtes Signal wird im Bandpaßfilter 202 einem Wellenform-Formen unterzogen und als Signal mit einem vorbestimmten Frequenzband zum Mischglied 203 und zum Schalter 207 abgegeben. Das Mischglied 203 empfängt auch vom Lokaloszillator 204 ein Ausgangssignal und gibt diese Zwischenfrequenz-Signale an das Bandpaßfilter 205 ab. Das Ausgangssignal vom Mischglied 203 wird im Bandpaßfilter 205 einem Wellenform-Formen unterzogen und wird dem Mischglied 210 zugeführt. Das Mischglied 210 erhält ein Ausgangssignal vom Lokaloszillator 204 sowie das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 205 und führt diese ZF-Signale dem Schalter 206 zu.

Das Bandpaßfilter 202 ist so gewählt, daß es zu dem zu bestimmenden Eingangssignal paßt. Wenn beispielsweise die Mittenfrequenz des zu bestimmenden Signals 21,4 MHz beträgt, wird ein Bandpaßfilter mit einer Mittenfrequenz von 21,4 MHz und einem Übertragungsband von ungefähr 500 kHz gewählt.

Das Übertragungsband der Bandpaßfilter hängt von der Übertragungs-Mittenfrequenz ab. Wenn die Mittenfrequenz groß ist, ist es unmöglich, das Übertragungsband schmaler zu machen. Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal des Lokaloszillators 204 mit einer Schwingungsfrequenz von 24,98 MHz im Mischglied 203 gemischt, so daß ein ZF-Signal mit einer Mittenfrequenz von 3,58 MHz gebildet wird, das dem Bandpaßfilter 205 zugeführt wird.

Das Bandpaßfilter 205 ist ein sehr schmalbandiges Filter mit einer Übertragungs-Mittenfrequenz von 3,58 MHz und einem Übertragungsband von ungefähr 300 Hz und erzeugt Schmalbandsignale. Das Ausgangssignal vom Bandpaßfilter 205 wird wieder im Mischglied 210 mit dem Ausgangssignal des Lokaloszillators 204 gemischt, so daß ein ZF-Signal mit einer Mittenfrequenz von 21,4 MHz gebildet wird, das dem Schalter 206 zugeführt wird.

Die Schalter 206 und 207 werden derart geschaltet, daß nur einer von ihnen geschlossen ist, so daß sie als Ausgangssignal des ZF-Abschnitts entweder das Schmalbandsignal vom Schalter 206 oder das Breitbandsignal vom Schalter 207 liefern.

Im LOG-Abschnitt wird in den logarithmischen Verstärkern 208 und 211 eine logarithmische Umformung durchgeführt, und das Rauschen wird im zwischen ihnen vorgesehenen Bandpaßfilter 209 unterdrückt. Die Mittenfrequenz und das Übertragungsband des Bandpaßfilters 209 sind 21,4 MHz, was die Mittenfrequenz des ZF-Abschnitts ist, bzw. 500 kHz. Die beiden logarithmischen Verstärker 208 und 211 werden verwendet, um für eine genaue logarithmische Umformung zu sorgen.

Das Mischglied 210 wird verwendet, um die Mittenfrequenz des Breitbandsignals vom Schalter 207 an die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 209 anzupassen, so daß das Bandpaßfilter 209 das Rauschen entweder im Schmalbandsignal vom Schalter 206 oder im Breitbandsignal vom Schalter 207 unterdrücken kann.

Das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 211 wird dem A/D-Wandler eines Wellenform-Analysators zum Analysieren der Wellenform zugeführt.

In der herkömmlichen logarithmischen Umformschaltung sind die Schaltungen des LOG-Abschnittes in Serie geschaltet, so daß es erforderlich ist, die beiden Mittenfrequenzen im Schmal- und Breitbandsignal aneinander anzupassen. Folglich wird das Niederfrequenzsignal zur Verschmälerung des Bandes wieder einer Mischung zur Verbreiterung des Bandes unterzogen, so daß beide Mittenfrequenzen aneinander angepaßt sind. Außerdem erfordert die Frequenzumformung im Mischglied ein schwieriges Einstellen, was zu den hohen Herstellungskosten führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es ein Ziel der Erfindung, eine logarithmische Umformschaltung bereitzustellen, die mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird bereitgestellt: eine logarithmische Umformschaltung, die mindestens eine ein Schmalband erzeugende Einheit einschließt, die dazu dient, aus einem Breitband- Eingangssignal ein Schmalbandsignal zu erzeugen, das eine von derjenigen des Breitband-Eingangssignals verschiedene Mittenfrequenz aufweist; ein direkt mit der ein Schmalband erzeugenden Einheit verbundenes Auswählglied, das dazu dient, entweder das Schmalbandsignal oder das Breitband- Eingangssignal auszuwählen; ein erster und zweiter logarithmischer Verstärker, die mit dem Auswählglied in Reihe geschaltet sind; und eine zwischen dem ersten und zweiten logarithmischen Verstärker vorgesehene Rauschunterdrückungseinheit.

Die ein Schmalband erzeugende Einheit kann aus einem Lokaloszillator, einem Mischglied, das dazu dient ein Ausgangssignal des Lokaloszillators und das Breitband- Eingangssignal zu empfangen und ein ZF-Signal aus zugeben, sowie einem Bandpaßfilter zusammengesetzt sein, das mit dem Mischglied verbunden ist, um das Schmalbandsignal dem Auswählglied zuzuführen.

Die Rauschunterdrückungseinheit kann ein Bandpaß- und Tiefpaßfilter einschließen, die zwischen dem ersten und zweiten logarithmischen Verstärker parallelgeschaltet sind, um nur das Breitband-Eingangssignal bzw. das Schmalbandsignal durchzulassen.

Man sieht, daß die Mittenfrequenz eines Signals, das durch die ein Schmalband erzeugende Einheit erzeugt wird, von derjenigen des Eingangssignals verschieden ist, so daß dadurch die Notwendigkeit für das zweite Mischen zum Angleichen der Mittenfrequenzen der ZF-Ausgangssignale beseitigt ist.

Die Rauschunterdrückungseinheit weist sowohl das Bandpaßfilter als auch das Tiefpaßfilter auf, so daß das durch das Auswählglied ausgewählte Signal für eine logarithmische Umformung nur durch das entsprechende Filter hindurchgeht. Die untere Grenze des ZF-Bandes, das vom Mischglied der ein Schmalband erzeugenden Einheit ausgegeben wird, wird unterhalb des Übertragungsbandes des zweiten Bandpaßfilters so eingestellt, daß dadurch das Schmalbandsignal abgeblockt wird. Im Fall einer Mehrzahl von ein Schmalband erzeugenden Einheiten ist eine Mehrzahl von Bandpaßfiltern vorgesehen, um ähnliche Wirkungen zu erzeugen.

Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der herkömmlichen logarithmischen Umformschaltung; und

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer logarithmischen Umformschaltung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung,

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer logarithmischen Umformschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 2 ist die logarithmische Umformschaltung aus einem ZF- Abschnitt, der einen Eingangsanschluß 101, ein Bandpaßfilter 102, ein Mischglied 103, einen Lokaloszillator 104, ein Bandpaßfilter 105 und Schalter 106 und 107 als Auswähleinrichtung einschließt, und einem LOG-Abschnitt zusammengesetzt, der logarithmische Verstärker 108 und 111, ein Tiefpaßfilter 110 und ein Bandpaßfilter 109 einschließt. Das Mischglied 103, der Lokaloszillator 104 und das Bandpaßfilter 105 bilden eine ein Schmalband erzeugende Einheit.

Ein dem Eingangsanschluß 101 zugeführtes Signal wird im Bandpaßfilter 102 einem Wellenform-Formen unterzogen, so daß ein Signal mit einem vorbestimmten Übertragungs-Frequenzband gebildet wird, und wird dem Mischglied 103 und dem Schalter 107 zugeführt. Das Mischglied 103 empfängt das Ausgangssignal des Lokaloszillators 104 sowie das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 102, so daß dem Bandpaßfilter 105 diese ZF- Signale zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Mischglieds 103 wird im Bandpaßfilter 105 einem Wellenform-Formen unterzogen und dem Schalter 106 zugeführt.

In dieser Ausführungsform ist die Mittenfrequenz des zu bestimmenden Signals 21,4 MHz. Folglich weist das verwendete Bandpaßfilter 102 eine Mittenübertragungsfrequenz von 21,4 MHz und ein Übertragungsband von ungefähr 500 kHz auf. Der Lokaloszillator 104 weist eine Schwingungsfrequenz von 21,41 MHz auf, so daß dadurch ein Schmalbandsignal erzeugt wird. Das ZF- Signal mit einer im Mischglied 103 erzeugten Mittenfrequenz von 10 KHz wird dem Bandpaßfilter 105 zugeführt.

Das Bandpaßfilter 105 ist ein sehr schmalbandiges Filter mit einer Mittenübertragungsfrequenz von 10 kHz und einem Übertragungsband von ungefähr 30 Hz und erzeugt Schmalbandsignale. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 105 wird dem Schalter 106 zugeführt.

Die Schalter 106 und 107 werden derart geschaltet, daß nur einer von ihnen geschlossen ist, um entweder das Schmalbandsignal mit einer Mittenfrequenz von 10 kHz vom Schalter 106 oder das Breitbandsignal mit einer Mittenfrequenz von 21,4 MHz vom Schalter 107 bereitzustellen.

Im LOG-Abschnitt wird die logarithmische Umformung in den logarithmischen Verstärkern 108 und 111 durchgeführt. Ein Bandpaßfilter 109 und ein Tiefpaßfilter 110 sind parallel zwischen den logarithmischen Verstärkern 108 und 111 so vorgesehen, daß dadurch das Rauschen unterdrückt wird. Das Bandpaßfilter 109 ist für das Breitbandsignal vorgesehen und weist eine Mittenfrequenz von 21,4 MHz und ein Übertragungsband von 500 kHz auf. Das Tiefpaßfilter 110 ist für das Schmalbandsignal aus dem ZF-Abschnitt vorgesehen und überträgt nur Signale unterhalb 30 kHz.

Anders als die herkömmliche Schaltung, wie in Fig. 1 gezeigt, weisen die Breit- und Schmalbandsignale, die vom ZF-Abschnitt ausgegeben werden, verschiedene Mittenfrequenzen auf.

Das Breitbandsignal aus dem logarithmischen Verstärker 108 wird durch das Tiefpaßfilter 110 abgeblockt und erfährt im Bandpaßfilter 109 eine Rauschunterdrückung und wird dem logarithmischen Verstärker 111 zugeführt. Das Schmalbandsignal mit einer tiefen Mittenfrequenz kann das Bandpaßfilter 109 nicht passieren und erfährt im Tiefpaßfilter 110 eine Rauschunterdrückung und wird dem logarithmischen Verstärker 111 zugeführt. Das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 111 wird einem A/D-Wandler eines Wellenform-Analysiergeräts zum Analysieren von Wellenformen zugeführt.

Gemäß der Erfindung ist es erforderlich, nur eine einzige Frequenzumformschaltung (Mischglied 103) zu verwenden, die ein schwieriges Einstellen erfordert, indem man ein Tiefpaßfilter 110 zufügt, das einen einfachen Aufbau aufweist und so einfach einzustellen ist, daß die Herstellungskosten verringert werden.

Alternativ können die Schalter 106 und 107 durch einen Mehrfacheingangs-Einfachausgangs-Schalter ersetzt werden, um das Breit- oder Schmalbandsignal aus dem ZF-Abschnitt auszuwählen.

Fig. 3 zeigt einen derartigen Aufbau, in dem die Bandpaßfilter 102 und 105, das Mischglied 103 und der Lokaloszillator 104 des ZF-Abschnitts durch n Sätze von Bandpaßfiltern 102₁-102 _n und 105₁-105 _n, Mischgliedern 103₁-103 _n und Lokaloszillatoren 104₁-104 _n und diejenigen des LOG-Abschnitts durch die Bandpaßfilter 109₁-109 _n und die Tiefpaßfilter 110₁-110 _n ersetzt sind.

Die Mitten-Übertragungsfrequenzen der Bandpaßfilter 102 _m und 109 _m in einem m-Satz (1 < m < n) sind gleich, und die Mitten-Übertragungsfrequenz eines Bandpaßfilters 105 _m und die Grenzfrequenz eines Tiefpaßfilters 110 _m sind ebenfalls gleich gemacht.

Die Ausgangssignale der Bandpaßfilter 102₁-102 _n und 105₁-105 _n werden einem Mehrfacheingangs-Einfachausgangs-Schalter 306 zugeführt, so daß eines von ihnen zum logarithmischen Verstärker 108 ausgegeben wird. Das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 108 wird den Bandpaßfiltern 109₁-109 _n und den Tiefpaßfiltern 110₁-110 _n zugeführt. Die Ausgangssignale der Bandpaßfilter 109₁-109 _n und der Tiefpaßfilter 110₁-110 _n werden einem Mehrfacheingangs- Einfachausgangs-Schalter 307 zugeführt, so daß eines von ihnen über den logarithmischen Verstärker 111 an einen A/D-Konverter eines Wellenform-Analysiergerätes ausgegeben wird.

Die Arbeitsweisen der Schalter 306 und 307 sind miteinander verknüpft; d. h., wenn der Schalter 306 ein Bandpaßfilter 102 _m auswählt, wählt der Schalter 307 das Bandpaßfilter 109 _m aus, während, wenn der Schalter 306 ein Bandpaßfilter 105 _m auswählt, der Schalter 307 das Tiefpaßfilter 110 _m auswählt. Mit diesem Aufbau ist es möglich, eine Mehrzahl von Schmalbandsignalen mit verschiedenen Eigenschaften bereitzustellen.

Wie oben beschrieben worden ist, ermöglicht es die logarithmische Umformschaltung gemäß der Erfindung, das Schmalband-Ausgangssignal mit dem Filter auszuwählen. Es ist nur eine einzige Frequenz-Umformschaltung erforderlich, um eine einzige ein Schmalband erzeugende Einheit zu bilden, wodurch folglich die Herstellungskosten verringert werden.

Claims

1. Logarithmische Umformschaltung umfassend:
mindestens eine ein Schmalband erzeugende Einrichtung zum Erzeugen eines Schmalbandsignals mit einer von derjenigen des Breitband-Eingangssignals verschiedenen Mittenfrequenz aus einem Breitband-Eingangssignal;
eine Auswähleinrichtung, die direkt mit der ein Schmalband erzeugenden Einrichtung zum Auswählen entweder des Schmalbandsignals oder des Breitband-Eingangssignals verbunden ist;
einen ersten und zweiten logarithmischen Verstärker, die mit der Auswähleinrichtung in Reihe geschaltet sind; und
eine Rauschunterdrückungseinheit, die zwischen dem ersten und zweiten logarithmischen Verstärker vorgesehen ist.

2. Logarithmische Umformschaltung nach Anspruch 1, bei der die ein Schmalband erzeugende Einrichtung aus einem Lokaloszillator, einem Mischglied, das dazu dient, ein Ausgangssignal des Lokaloszillators und das Breitband- Eingangssignal zu empfangen und ein ZF-Signal auszugeben, sowie einem mit dem Mischglied verbundenen Bandpaßfilter zusammengesetzt ist, um das Schmalbandsignal der Auswähleinrichtung zuzuführen.

3. Logarithmische Umformschaltung nach Anspruch 1, bei der die Rauschunterdrückungseinheit ein Bandpaß- und Tiefpaßfilter umfaßt, die zwischen dem ersten und zweiten logarithmischen Verstärker parallelgeschaltet sind, um selektiv das Breitband- Eingangssignal oder das Schmalbandsignal durchzulassen.

4. Logarithmische Umformschaltung umfassend:
eine ein Schmalband erzeugende Einrichtung, die einen Lokaloszillator und ein Mischglied zum Empfangen eines Ausgangssignals des Lokaloszillators und des Eingangssignals sowie ein erstes Bandpaßfilter umfaßt, das mit dem Mischglied verbunden ist, so daß ein Schmalbandsignal aus einem Breitband- Eingangssignal erzeugt wird;
eine Auswähleinrichtung, die direkt mit dem ersten Bandpaßfilter zum Auszuwählen entweder des Eingangssignals oder des Schmalbandsignals verbunden ist;
einen ersten und zweiten logarithmischen Verstärker, die mit der Auswähleinrichtung in Serie geschaltet sind; und
eine Rauschunterdrückungseinrichtung, die zwischen dem ersten und zweiten logarithmischen Verstärker parallelgeschaltet ist und die ein zweites Bandpaßfilter zum Durchlassen nur des Breitband-Eingangssignals sowie ein Tiefpaßfilter zum Durchlassen nur des Schmalbandsignals einschließt.