DE19919592A1

DE19919592A1 - Setting predetermined output level variation for frequency-tunable HF generator involves taking desired frequency-dependent level variation values into account in level calibration device

Info

Publication number: DE19919592A1
Application number: DE1999119592
Authority: DE
Inventors: Thilo Bednorz
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2000-11-02

Abstract

The method involves entering level values corresponding to the desired frequency-dependent level variation as correction values into a correction device (10) associated with a calibration device and taking the level values into account in the evaluation of the demand values and actual values performed in the level calibration device. Independent claims are also included for the following: an HF generator.

Description

Die Erfindung betrifft und geht aus von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to and is based on a method according to the preamble of Main claim.

Bei Netzwerkanalysatoren mit eingebautem und in einem breiten Frequenzbereich abstimmbaren Hochfrequenzgenerator ist es bekannt, eine zusätzliche Pegelkalibriereinrichtung vorzusehen. Diese Pegelkalibriereinrichtung besteht aus einem Leistungsmesser und einer hierdurch angesteuerten Korrektureinrichtung. Damit kann der Ausgangspegel an einer beliebigen Bezugsebene, beispielsweise am Eingang eines Meßobjekts, im Gesamtfrequenzbereich auf einem konstanten vom Benutzer vorgegebenen Wert gehalten werden (siehe beispielsweise Betriebshandbuch "Vektorieller Netzwerkanalysator" ZVR der Firma Rohde & Schwarz, Seiten 2.304 bis 2.315). Zur Pegelkalibrierung wird der Meßkopf des Leistungsmessers an die zu kalibrierende Bezugsebene angeschlossen und es wird dann für jeden Frequenzpunkt des Frequenzbereiches der Pegel gemessen. In einer ersten Korrektureinrichtung wird dann die Differenz zwischen dem gemessenen Pegel-Istwert und dem vom Benutzer vorgegebenen konstanten Pegel-Sollwert als Korrekturwert berechnet und gespeichert. Mittels einer dem Generator zugeordneten Stelleinrichtung kann dann in Abhängigkeit von diesen gespeicherten Korrekturwerten die Generatorausgangsleistung entsprechend korrigiert werden.For network analyzers with built-in and in a wide frequency range tunable high frequency generator, it is known to be an additional Provide level calibration device. This level calibration device consists of a Power meter and a correction device controlled thereby. So that can the output level at any reference level, for example at the input of a DUT, in the overall frequency range at a constant by the user specified value (see, for example, the operating manual "Vectorial network analyzer" ZVR from Rohde & Schwarz, pages 2,304 to 2,315). For level calibration, the measuring head of the power meter is connected to the calibrated reference level and it is then for each frequency point of the Frequency range of the levels measured. Then in a first correction device the difference between the measured actual level and that of the user predetermined constant level setpoint is calculated as a correction value and stored. By means of an actuating device assigned to the generator, it can then be made dependent the generator output power correspondingly from these stored correction values Getting corrected.

In manchen Fällen kann der Meßkopf des Leistungsmessers nicht direkt an der Bezugsebene angeschlossen werden, sondern es muß beispielsweise zum Schutz des Meßkopfes zwischen diesem und der Bezugsebene ein zusätzliches Dämpfungsglied zwischengeschaltet werden. Für diesen Fall ist es ferner bekannt, noch eine zweite Korrektureinrichtung vorzusehen, über welche die frequenzabhängigen Dämpfungswerte dieses zwischengeschalteten Dämpfungsgliedes als zusätzliche Korrekturwerte eingegeben werden. Durch diese werden die gemessenen Ausgangspegel-Istwerte vor der Sollwert-Istwert-Differenzbildung erhöht und in der ersten Korrektureinrichtung entsprechend erhöhte Pegelwerte abgespeichert (Betriebshandbuch zu ZVR, Seite 2.314, Betriebsweise "Power Loss List"). Zwischen den einzelnen Stützpunkten der Dämpfungsliste wird automatisch linear interpoliert.In some cases the measuring head of the power meter cannot be attached directly to the Reference level can be connected, but it must, for example, to protect the Measuring head between this and the reference plane an additional attenuator be interposed. In this case it is also known to have a second one To provide correction device via which the frequency-dependent Attenuation values of this intermediate attenuator as additional Correction values can be entered. Through this the measured Output level actual values before the setpoint actual value difference formation and in the correspondingly increased level values are stored in the first correction device (Operating manual for ZVR, page 2.314, operating mode "Power Loss List"). Between The individual points on the damping list are automatically interpolated linearly.

Es ist auch bekannt, eine dritte Korrekturvorrichtung vorzusehen, in welcher die Frequenzabhängigkeit des Leistungsmesser-Meßkopfes als Pegelkorrekturwerte abgespeichert sind. Auch diese frequenzabhängigen Pegelwerte können zur Korrektur in der ersten Korrektureinrichtung benutzt werden.It is also known to provide a third correction device in which the Frequency dependence of the power meter measuring head as level correction values are saved. These frequency-dependent level values can also be corrected in the first correction device can be used.

In der Hochfrequenzmeßtechnik besteht oftmals die Aufgabe, Meßobjekte mit exakt vorgegebenen veränderlichen Meßsignalpegeln zu vermessen und zwar entweder bei einer konstanten Frequenz oder in einem vorgegebenen breiten Gesamtfrequenzbereich. Dies ist mit den bisher bekannten Generatoren mit der erforderlichen Genauigkeit nicht möglich. Bei einem Netzwerkanalysator kann zwar für eine feste Frequenz ein gewisser Pegelverlauf des Ausgangspegels eingestellt werden, die Genauigkeit hängt jedoch von der Linearität des Stellgliedes ab und ist daher für exakte Messungen nicht ausreichend.In high-frequency measurement technology, there is often the task of measuring objects precisely to measure predetermined variable measurement signal levels, either at a constant frequency or in a predetermined broad overall frequency range. This is not the case with the previously known generators with the required accuracy possible. In the case of a network analyzer, a certain can be used for a fixed frequency Level curve of the output level can be set, but the accuracy depends on the linearity of the actuator and is therefore not sufficient for exact measurements.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein vorbestimmter Pegelverlauf des Ausgangspegels an einem in der Frequenz abstimmbaren Hochfrequenzgenerator, beispielsweise am internen Generator eines Netzwerkanalysators, mit hoher Genauigkeit einstellbar ist.It is therefore an object of the invention to demonstrate a simple method with which a predetermined level curve of the output level at a frequency tunable high-frequency generator, for example on an internal generator Network analyzer, is adjustable with high accuracy.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren laut Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere auch für eine einfache Anordnung zum Ausführen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.This problem is solved by a method according to the main claim. Beneficial Developments, especially for a simple arrangement for executing this Procedures result from the subclaims.

Gemäß der Erfindung kann mit einer beispielsweise bei Netzwerkanalysatoren schon vorgesehenen Pegelkalibriereinrichtung auf einfache Weise ein beliebiger vorbestimmter Pegelverlauf der Ausgangsfrequenz des Hochfrequenzgenerators mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, es sind keinerlei weitere Zusatzeinrichtungen erforderlich. Gemäß der Erfindung kann so entweder im gesamten Frequenzabstimmbereich des Generators oder nur in einem Teil davon jeder beliebige Pegelverlauf vorgegeben werden. Es ist damit auch erstmals möglich, ein Meßobjekt quasi bei nur einer einzigen Frequenz mit einem vorgegebenen speziellen exakt kalibrierten Pegelverlauf zu vermessen, indem der Pegelverlauf nur in einem schmalen Frequenzbereich in Umgebung einer Mittenfrequenz eingestellt wird. Die Mittenfrequenz ist damit als quasi-konstant anzusehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im übrigen auch bei Meßanordnungen angewendet werden, bei denen über einen Netzwerkanalysator noch zusätzliche weitere externe Hochfrequenzgeneratoren angesteuert werden.According to the invention, one can be used, for example, in network analyzers provided level calibration device any predetermined one in a simple manner Level curve of the output frequency of the high frequency generator with high accuracy can be set, no additional equipment is required. According to the invention can thus either in the entire frequency tuning range of the generator or only any part of any level curve can be specified. It is This also makes it possible for the first time to use a test object at just one frequency to measure a predetermined special, precisely calibrated level curve by the Level curve only in a narrow frequency range in the vicinity of a Center frequency is set. The center frequency is therefore quasi-constant to watch. The method according to the invention can also be used for Measurement arrangements are used in which still have a network analyzer additional additional external high-frequency generators can be controlled.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with the aid of schematic drawings Exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Meßanordnung mit einem Netzwerkanalysator 1, beispielsweise einem vektoriellen Netzwerkanalysator ZVR, wie er in dem eingangs erwähnten Betriebshandbuch der Firma Rohde & Schwarz beschrieben ist. Im Netzwerkanalysator 1 ist ein interner Hochfrequenzgenerator 2 vorgesehen, durch den über einen Schalter 15 die beiden Ausgänge 3 und 4 gespeist sind. Der Generator ist in einem vorgegebenen Frequenzbereich beispielsweise zwischen 10 KHz und 4 GHz in der Frequenz durchstimmbar. Außerdem ist der Ausgangspegel des Generators 2 über eine Stelleinrichtung 5 einstellbar, die ihrerseits über eine erste Korrektureinrichtung 13 gesteuert ist, in welcher für mehrere Frequenzstützwerte f1 bis fn die zugehörigen Pegelwerte K1 bis Kn gespeichert sind. Fig. 1 shows the principle circuit diagram of a measuring arrangement with a network 1, such as a vector network analyzer ZVR, as described in the aforementioned Operating Manual Rohde & Schwarz. An internal high-frequency generator 2 is provided in the network analyzer 1 , through which the two outputs 3 and 4 are fed via a switch 15 . The generator can be tuned in frequency in a predetermined frequency range, for example between 10 KHz and 4 GHz. In addition, the output level of the generator 2 can be adjusted via an adjusting device 5 , which in turn is controlled via a first correction device 13 , in which the associated level values K1 to Kn are stored for several frequency support values f1 to fn.

Zur Pegelkalibrierung ist eine zusätzliche Pegelkalibriereinrichtung vorgesehen, die aus einem Leistungsmesser 7 mit Meßkopf 8 besteht. Zur Pegelkalibrierung wird der Meßkopf 8 beispielsweise am Ausgang 3 des Netzwerkanalysators angeschaltet und die so beim Durchstimmen des Generators 2 für aufeinanderfolgende Frequenzstützwerte gemessenen Ausgangspegel-Istwerte werden einem Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 zugeführt. Sie werden dort mit vorgegebenen Ausgangspegel-Sollwerten verglichen. Mit der Differenz zwischen Sollwert und Istwert werden die Pegelwerte K1 bis Kn der ersten Korrektureinrichtung 13 geändert und so über die Stelleinrichtung 5 die Leistung des Generators 2 eingestellt. Bei der üblichen Pegelkalibrierung auf konstanten Ausgangspegel wird ein konstanter Sollwert in den Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 eingegeben.An additional level calibration device is provided for level calibration, which consists of a power meter 7 with a measuring head 8 . For level calibration, the measuring head 8 is switched on, for example, at the output 3 of the network analyzer, and the actual output level values measured in this way when the generator 2 is tuned for successive frequency base values are fed to a setpoint / actual value comparator 6 . There they are compared with specified output level setpoints. The level values K1 to Kn of the first correction device 13 are changed with the difference between the setpoint value and the actual value and the power of the generator 2 is thus set via the setting device 5 . In the usual level calibration to a constant output level, a constant setpoint is entered into the setpoint-actual value comparator 6 .

Da in manchen Fällen der Meßkopf 8 nicht unmittelbar mit dem Ausgang 3 verbunden werden kann und in solchen Fällen also zwischen Meßkopf 8 und Ausgang 3 beispielsweise ein Dämpfungsglied oder ein Verstärker 9 mit einem entsprechenden Pegelfrequenzgang zwischengeschaltet wird, ist in dem Netzwerkanalysator 1 noch eine zusätzliche zweite Korrektureinrichtung 10 vorgesehen, in welche vom Benutzer vorbestimmte Pegelkorrekturwerte A1 bis Am für Frequenzstützwerte f1 bis fm eingegeben werden, die den entsprechenden Dämpfungs- bzw. Verstärkungs-Werten des zwischengeschalteten Dämpfungsgliedes bzw. Verstärkers 9 entsprechen. Diese zusätzlichen Korrekturwerte werden vor dem Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 den gemessenen Ausgangspegel-Istwerten des Leistungsmessers 7 hinzuaddiert. Auf diese Weise können bei der Pegelkalibrierung die zusätzlichen frequenzabhängigen Dämpfungswerte des Dämpfungsgliedes 9 mit berücksichtigt werden. Zur Berücksichtigung des frequenzabhängigen Pegelverlaufes des Leistungsmesser- Meßkopfes 8 kann eine weitere dritte Korrektureinrichtung 16 vorgesehen sein, in welcher für die Frequenzstützwerte f1 bis f_k entsprechende Pegelkorrekturwerte D1 bis D_k gespeichert sind, so daß auch diese frequenzabhängigen Pegelwerte des Meßkopfes 8 in der ersten Korrektureinrichtung 13 entsprechend berücksichtigt werden.Since in some cases the measuring head 8 cannot be connected directly to the output 3 and in such cases an attenuator or an amplifier 9 with a corresponding level frequency response is interposed between the measuring head 8 and the output 3 , there is an additional second one in the network analyzer 1 Correction device 10 is provided, into which the user enters predetermined level correction values A1 to Am for frequency support values f1 to fm, which correspond to the corresponding attenuation or amplification values of the intermediate attenuator or amplifier 9 . These additional correction values are added to the measured output level actual values of the power meter 7 in front of the setpoint-actual value comparator 6 . In this way, the additional frequency-dependent attenuation values of the attenuator 9 can also be taken into account in the level calibration. To take into account the frequency-dependent level curve of the power meter measuring head 8 , a further third correction device 16 can be provided, in which corresponding level correction values D1 to D _k are stored for the frequency support values f1 to f _k , so that these frequency-dependent level values of the measuring head 8 are also stored in the first correction device 13 are taken into account accordingly.

Gemäß der Erfindung wird diese Anordnung dazu ausgenutzt, um einen vorbestimmten gewünschten Pegelverlauf des Ausgangspegels des Generators 2 über der Frequenz einzustellen. Dazu ist es nur erforderlich, in die zweite Korrektureinrichtung 10 die Pegelwerte A1 bis Am in Abhängigkeit von der Frequenz f1 bis fm einzugeben, die einem gewünschten vorbestimmten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechen. In gleicher Weise kann in der dritten Korrektureinrichtung 16 durch Eingabe entsprechender vorbestimmter Pegelwerte ein gewünschter Pegelverlauf des Ausgangspegels eingestellt werden.According to the invention, this arrangement is used to set a predetermined desired level curve of the output level of the generator 2 over the frequency. For this purpose, it is only necessary to enter the level values A1 to Am in the second correction device 10 as a function of the frequency f1 to fm, which correspond to a desired predetermined frequency-dependent level curve. In the same way, a desired level curve of the output level can be set in the third correction device 16 by inputting corresponding predetermined level values.

Fig. 2 zeigt, wie auf diese Weise beispielsweise im unteren Frequenzbereich des Netzwerkanalysators bis 1 GHz ein konstanter Pegelverlauf und dann anschließend ein sinusförmiger Pegelverlauf zwischen 1 und 4 GHz eingestellt werden kann, indem die in Fig. 2 dargestellten frequenzabhängigen Pegelwerte für die jeweiligen Frequenzen in die zweite oder dritte Korrektureinrichtung 10 bzw. 16 vom Benutzer eingegeben werden. Wenn dann anschließend der Meßkopf 8 wieder unmittelbar mit dem Ausgang 3 des Netzwerkanalysators verbunden wird und ein übliches Pegelkalibrierverfahren mit konstantem Sollwert abläuft, so wird der Ausgangspegel am Ausgang 3 automatisch auf diesen in Fig. 2 dargestellten Pegelverlauf eingestellt. Auf diese Weise können beispielsweise auch Pegelverläufe eingestellt werden, die in ausgewählten Frequenzbereichen einen geringeren Ausgangspegel aufweisen, wie dies für manche Meßaufgaben von Vorteil ist. Fig. 2 shows how a constant level curve and then a sinusoidal level curve between 1 and 4 GHz can be set in this way, for example in the lower frequency range of the network analyzer up to 1 GHz, by the frequency-dependent level values for the respective frequencies shown in FIG the second or third correction device 10 or 16 can be entered by the user. Then when the measuring head 8 is then directly connected again to the output 3 of the network analyzer and a conventional level calibration method with a constant setpoint value takes place, the output level at the output 3 is automatically set to this level curve shown in FIG. 2. In this way it is also possible, for example, to set level curves which have a lower output level in selected frequency ranges, as is advantageous for some measuring tasks.

Gemäß Fig. 3 kann auch ein vorbestimmter kontinuierlich ansteigender Pegelverlauf bei einer quasi-konstanten Frequenz eingestellt werden, in dem der Pegelverlauf nur in einem schmalen Frequenzbereich von beispielsweise 1 GHz ± 10 KHz eingestellt wird. Zuerst wird für eine erste Frequenz f1 ein erster Pegelwert A1 und dann für eine Frequenz f2 ein Pegelwert A2 in die zweite Korrektureinrichtung 10 eingegeben, zwischen diesen beiden Frequenzwerten wird dann durch die im Gerät vorgesehene lineare Interpolation der gewünschte exakte linear ansteigende Pegelverlauf eingestellt.According to FIG. 3, a predetermined continuously increasing level curve can also be set at a quasi-constant frequency, in which the level curve is only set in a narrow frequency range of, for example, 1 GHz ± 10 KHz. First, a first level value A1 is entered for a first frequency f1 and then a level value A2 for a frequency f2 into the second correction device 10 , between these two frequency values the desired exact linearly increasing level curve is then set by the linear interpolation provided in the device.

In gleicher Weise kann auch an einem zusätzlichen externen HF-Generator 11, der in bekannter Weise über den Netzwerkanalysator 1 in der Frequenz gesteuert ist und selbst nur eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Ausgangspegels am Ausgang 12 aufweist, ein vorgegebener Pegelverlauf eingestellt werden. Dem externen Generator 11 ist eine der ersten Korrektureinrichtung 13 entsprechende erste Korrektureinrichtung 14 zugeordnet, in welcher für die Frequenzstützwerte f1 bis f_v entsprechende Pegelkorrekturwerte K1 bis K_v für die eigentliche Pegelkalibrierung des externen Generators 11 zugeordnet ist. Bei der normalen Pegelkalibrierung auf konstantem Pegel wird durch Eingabe eines konstanten Sollwertes in den Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 eine entsprechende Pegelkorrekturtabelle in die erste Korrektureinrichtung 14 eingespeichert. Diesem externen Generator 11 ist außerdem wieder eine zweite Korrektureinrichtung 10' zugeordnet, in welcher für Frequenzstützwerte f₁ bis f_m entsprechende Pegelwerte B1 bis Bm, die einem zwischengeschalteten Dämpfungsglied 9 bzw. Verstärker entsprechen, vom Benutzer eingegeben sind. Durch Eingabe von einem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerten in diese zweite Korrektureinrichtung 10' bzw. wiederum in die dritte Korrektureinrichtung 16 kann so auch für den externen Generator 16 jeder beliebige gewünschte Pegelverlauf eingestellt werden, indem der Meßkopf 8 des Netzwerkanalysators unmittelbar mit dem Ausgang 12 des externen Generators 11 verbunden wird.In the same way, a predetermined level curve can also be set on an additional external HF generator 11 , the frequency of which is controlled in a known manner via the network analyzer 1 and even has only one actuating device for setting the output level at the output 12 . A first correction device 14 corresponding to the first correction device 13 is assigned to the external generator 11 , in which corresponding level correction values K1 to K _v for the actual level calibration of the external generator 11 are assigned for the frequency support values f1 to f _v . In normal level calibration at a constant level, a corresponding level correction table is stored in the first correction device 14 by inputting a constant setpoint into the setpoint-actual value comparator 6 . This external generator 11 is also again associated with a second correction device 10 ', in which level values B1 to Bm, which correspond to an interposed attenuator 9 or amplifier, are entered by the user for frequency support values f ₁ to f _m . By entering a desired frequency dependent level curve corresponding level values in this second correction means 10 'and turn in the third correction means 16 16, any desired level curve can be set also for the external generator by the measuring head 8 of the network directly of with the output 12 external generator 11 is connected.

Die Eingabe der dem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerte in die zweiten Korrekturspeicher 10 bzw. 10' bzw. den dritten Korrekturspeicher 16 kann entweder von Hand über den Benutzer erfolgen oder auch automatisch über einen internen oder externen Steuerrechner, in welchen der gewünschte frequenzabhängige Pegelverlauf eingegeben wird und der dann automatisch die entsprechenden Korrekturwerte berechnet und in die Korrektureinrichtungen eingibt.The level values corresponding to the desired frequency-dependent level curve can be entered into the second correction memories 10 or 10 'or the third correction memory 16 either manually by the user or automatically via an internal or external control computer, into which the desired frequency-dependent level curve is entered and which then automatically calculates the corresponding correction values and inputs them into the correction devices.

Claims

1. A method for setting any frequency-dependent level curve of the output level of an RF generator having a level calibration device, in particular a network analyzer, characterized in that in a correction device assigned to the level calibration device the level values corresponding to a desired frequency-dependent level curve are entered as correction values, which are used in the subsequent setpoint Actual value evaluation in the level calibration device are taken into account accordingly.

2. The method according to claim 1, characterized, that the desired level curve only in a small part of the tunable Total frequency range of the RF generator and thus a predetermined level curve is set at a quasi-constant frequency.

3. HF generator for executing a method according to claim 1 or 2, the output frequency of which can be tuned in a wide frequency range and the output level of which can be adjusted by means of a level calibration device comprising a power meter ( 7 , 8 ) and at least two correction devices ( 10 , 13 , 16 ), the difference between the actual output level measured by means of the power meter and a predetermined output level setpoint and the generator power being set as a function thereof is stored in a first correction device ( 13 ), and in which a second correction device ( 10 or 16 ) additional frequency-dependent level correction values (A1 to Am; D1 to Dk) can be entered, by which the measured actual output level values are increased before the setpoint-actual value difference is formed, characterized in that; that the level values corresponding to a desired frequency-dependent level curve are entered as correction values in the second correction device ( 10 or 16 ) and a desired predetermined level curve of the output level of the HF generator can thus be set.

4. HF generator according to claim 3 with at least one further frequency-controlled external generator ( 11 ), the output level of which is adjustable via a controllable adjusting device ( 14 ), characterized in that the power meter ( 7 , 8 ) of the level calibration device with the output of the external generator ( 11 ) is connected and in a second correction device ( 10 ') of the level calibration device the level values (B1 to Br) corresponding to a desired frequency-dependent level curve of the external HF generator are entered as correction values and thus a desired level curve of the output level of the external HF Generator is adjustable.

5. HF generator according to claim 3 or 4, characterized in that the input of the desired frequency-dependent level curve corresponding level values in the second correction devices ( 10 , 10 ', 16 ) is carried out automatically via an internal or external computer.