DE2014080C3

DE2014080C3 - Circuit arrangement for measuring the frequency-dependent slope of a frequency modulator or demodulator

Info

Publication number: DE2014080C3
Application number: DE19702014080
Authority: DE
Inventors: Rudolf DipL-Ing. 7412 Eningen Dick
Original assignee: Wandel U. Goltermann, 7410 Reutlingen
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1977-05-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung der frequenzabhängigen Steilheit eines Frequenzmodulatoii bzw. -demodulators.The invention relates to a circuit arrangement for measuring the frequency-dependent slope of a frequency modulation or demodulator.

Derartige Messungen interessieren insbesondere bei der Entwicklung und beim Betrieb von Richtfunk-Modems. Such measurements are of particular interest in the development and operation of directional radio modems.

Während die aussteuerungsabhängigen Nichtlinearitäten von Richtfunk-Modems zwar bequem mit Hilfe \on Verzerrungsmeßgeräten gemessen werden können, ist kein Gerät zur bequemen Messung der frequenzabhängigen Steilheit bekannt.While the level-dependent non-linearities of directional radio modems are convenient with the help Can be measured on distortion meters, is not a device for convenient measurement of the frequency-dependent Steepness known.

In der Praxis wird z. B. ein aus Erfahrung als »gut« bekannter Demodulator dem zu untersuchenden Modulator nachgeschaltet und dann der Video-Frequenzgang (Basisband/Basisband) gemessen. Ein derartiges Meßverfahren ist zwar einfach aber sehr ungenau.In practice, for. B. one from experience as "good" known demodulator the modulator to be examined downstream and then measured the video frequency response (baseband / baseband). Such a measuring method is simple but very imprecise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur genauen Messung der frequenzabhängigen Steilheit eines Frequenzmodulators bzw. eines Frequenzdemodulaiors anzugeben.The invention is based on the object of a circuit arrangement for the precise measurement of the frequency-dependent Specify the slope of a frequency modulator or a frequency demodulator.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bezüglich der Messung eines Frequenzmodulators durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen Mittel. Für die Untersuchung lediglich von Frequenzmodulatoren empfiehlt sich dabei die Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 2 angegebenen Mittel.
Sollten dagegen außer Frequenzmodulatoren auch Frequenzdemodulatoren untersucht werden, so ist zur Messung von Frequenzmodulatoren die Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 3 angegebenen Mittel zweckmäßig. Eine derartige Anordnung kann zur Messung der frequenzabhängigen Steilheit von Frequenzdemodulatoren durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 4 angegebenen Mittel abgewandelt werden.The invention solves this problem with regard to the measurement of a frequency modulator by the means specified in the characterizing part of claim 1. For the investigation of frequency modulators only, the use of the means specified in the characterizing part of claim 2 is recommended.
If, on the other hand, frequency demodulators are also to be examined in addition to frequency modulators, then it is advisable to use the means specified in the characterizing part of claim 3 to measure frequency modulators. Such an arrangement can be modified to measure the frequency-dependent slope of frequency demodulators by the means specified in the characterizing part of claim 4.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand zweier Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Hierbei zeigtThe invention is shown schematically in the drawing using two exemplary embodiments. Here indicates

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles, das nur der Messung von Frequenzmodulatoren dient, und
F i g. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles, das wahlweise der Messung von Frequenzmodulatoren oder -demodulatoren dienen kann.F i g. 1 shows a block diagram of a first exemplary embodiment which is only used to measure frequency modulators, and
F i g. 2 shows a block diagram of a second exemplary embodiment which can optionally be used to measure frequency modulators or frequency demodulators.

Im ersten Ausführungsbeispiel gibt ein von einem Sägezahngenerator 1 frequenzgesteuerter Signalgenerator 2 eine in ihrer Frequenz /gewobbelte Sinusspannung an den Signaleingang eines als Konstantspannungsquelle dienenden Regelverstärker 3. Dessen Ausgangsspannung wird mittels einer Stellspannung, dieIn the first exemplary embodiment, there is a signal generator which is frequency-controlled by a sawtooth generator 1 2 a sinusoidal voltage swept in its frequency / swept to the signal input of a as a constant voltage source Serving control amplifier 3. Its output voltage is controlled by means of a control voltage, the

aus der Ausgangsspannung mittels eines Gleichrichters 4 erzeugt und einem Stelleingang 5 des Regelverstärkers 3 zugeführt wird, automatisch auf konstante Amplitude geregelt und dem Eingang eines Differenziergliedes 6 zugeführt, welches aus einem Ä-C-beschalteten Operationsverstärker besteht und einen streng /-proportionalen Frequenzgang besitzt. Das Differenzierglied 6 ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines Frequenzmodulators 7 verbunden, dessen frequenzabhängige Steilheit gemessen werden soll. Der Ausgang des Frequenzmodulators 7 liegt an einem ersten Eingarg eines Phasendiskriminators 8, der an seinem zweiten Eingang über einen Tiefpaß 9 mit einer Bezugsspannung beaufschlagt wird, die ein vorn Mittelwert der Ausgangsspannung des Phasendemodu· lators 8 frequenz- und phasengesteuerter Vergleichsoszillator iO liefert, dessen Frequenz gleich der Trägerfrequenz des frequenzmodulierten Signals ist, und die zu dieser eine konstante mittlere Phasendifferenz einhält. Der Ausgang des Phasendiskrimina'ors 8 ist über einen zweiten Tiefpaß il (dessen Grenzfrequen/ wesentlich höher is' als die des Tiefpasses 9) und einen gleichrichtenden Anzeigeverstärker 12 mit dem j-Verstärker eines als Sichtgerät dienenden Kathodenstrahloszülographen 13 verbunden. Der Phasendiskriminatorgenerated from the output voltage by means of a rectifier 4 and fed to a control input 5 of the control amplifier 3, automatically regulated to constant amplitude and fed to the input of a differentiating element 6, which consists of an λ-C-wired operational amplifier and has a strictly / -proportional frequency response. The differentiating element 6 is connected on the output side to the input of a frequency modulator 7, the frequency-dependent slope of which is to be measured. The output of the frequency modulator 7 is at a first input of a phase discriminator 8, to which a reference voltage is applied at its second input via a low-pass filter 9, which supplies a front average value of the output voltage of the phase demodulator 8 frequency and phase controlled comparative oscillator iO, the frequency of which is equal to the carrier frequency of the frequency-modulated signal, and which maintains a constant mean phase difference to this. The output of the phase discriminator 8 is connected to the j-amplifier of a cathode ray detector 13 serving as a viewing device via a second low-pass filter il (whose cutoff frequency / is significantly higher than that of the low-pass filter 9) and a rectifying display amplifier 12. The phase discriminator

8 weist fui· ein FM-Signal einen , -proportionalen8 has a, -proportional one for an FM signal

Frequenzgang, das heißt einen hyperbolischen Verlauf des Verhältnisses zwischen der Amplitude der Ausgangsspannung des Phasendemodulators 8 und der Modulationsspannung am Eingang des Freq;enzmodulators 7, auf. welcher durch den linear mit der Frequenz ansteigenden (/-proportionalen) Frequenzgang des als Korrekturglied wirkenden Differenziergliedes 6 korn pensiert wird, so daß am Ausgang des Phasendiskriminators 8 eine der Steilheit des Frequenzmodulators 7 streng proportionale Spannung erscheint.Frequency response, that is, a hyperbolic curve of the ratio between the amplitude of the output voltage of the phase demodulator 8 and the Modulation voltage at the input of the frequency modulator 7, on. which by the linearly increasing (/ -proportional) frequency response of the als Correction element acting differentiator 6 is compensated grain, so that at the output of the phase discriminator 8 a voltage that is strictly proportional to the steepness of the frequency modulator 7 appears.

Die x-Ablenkung des Oszillografen 13 wird vom Sägezahngenerator 1 gesteuert mit derselben Spannung, die auch den Signalgenerator 2 in der Frequenz wobbelt, so daß auf dem Schirm des Oszillografen 13 die Steilheit des Frequenzmodulators 7 in Abhängigkeit von der Frequenz /erscheint.The x-deflection of the oscilloscope 13 is from Sawtooth generator 1 controlled with the same voltage, which also the signal generator 2 in frequency wobbles, so that on the screen of the oscilloscope 13 the slope of the frequency modulator 7 as a function of the frequency / appears.

Im zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen die mit 21 bis 23 bzw. mit 27 bis 33 bezifferten Elemente den Elementen des ersten Ausführungsbeispieles mit der Bezifferung 1 bis 3 bzw. 7 bis 13. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten zunächst dadurch, daß es außer für die Messung der frequenzabhängigen Steilheit eines Frequenzmodulators 27 auch für die Messung der Steilheit eines Frequenzdemodulators 26 geeignet ist. Dabei ist letzterer in Reihe zum ersteren geschaltet. Außerdem ist die Funktion der Meßanordnung so abgewandelt, daß die Verstärkung des mit frequenzgewobbelter Spannung beaufschlagten Regelverstärkers 23 nicht mehr auf konstante Amplitude seiner Ausgangsspannung geregelt wird, sondern daß sie so geregelt wird, daß der Frequenzhub am Ausgang des Modulators 27 unabhängig von der Frequenz /konstant bleibt. Dies geschieht über einen Regelkreis, an dem in Serie zu dem Frequenzmodulator 27 (der auch bei Messung des Demodulators 26 vorhanden sein muß, dabei aber nicht »ideal« zu sein braucht) auch ein Phasendiskriminator 28 mit Tiefpaß 29 und Vergleichsoszillator 30 beteiligt ist, ferner seriell zum Diskriminator ein zweiter TießpaßIn the second exemplary embodiment, the elements numbered 21 to 23 and 27 to 33 correspond to the Elements of the first embodiment with the numbers 1 to 3 or 7 to 13. The second Embodiment differs from the first first in that it is except for the measurement of the frequency-dependent slope of a frequency modulator 27 also for measuring the slope of a Frequency demodulator 26 is suitable. The latter is connected in series with the former. Also is the function of the measuring arrangement modified so that the gain of the frequency swept voltage applied control amplifier 23 is no longer regulated to a constant amplitude of its output voltage is, but that it is controlled so that the frequency deviation at the output of the modulator 27 is independent of the frequency / remains constant. This is done via a control loop on which in series with the Frequency modulator 27 (which must also be present when measuring the demodulator 26, but not in this case Needs to be “ideal”) a phase discriminator 28 with low-pass filter 29 and comparison oscillator 30 is also involved is, furthermore, in series with the discriminator, a second low pass

31 mil höherer Grenzfrequenz, eine von diesem gesteuerte Stromquelle 36 und eine Induktivität 37, deren dem Differential des: in sie eingespeisten Stromes proportionale Spannung von einem Verstärker 24 verstärkt und nach Gleichrichtung durch einen Gleichrichter 25 dem Regelverstärker 23 als Führungsgröße für dessen Verstärkung zugeführt wird.31 with a higher cut-off frequency, a current source 36 controlled by this and an inductance 37, their voltage, proportional to the differential of the current fed into them, from an amplifier 24 amplified and after rectification by a rectifier 25 the control amplifier 23 as a reference variable for the amplification of which is supplied.

Der streng /-proportionale Frequenzgang der Spannung an der Induktivität 37 kompensiert den > -proportionalen Frequenzgang des Phasendiskriminators 28. Da (bis auf den Frequenzmodulator 27) die anderen Glieder des Regelkreises frequenzunabhängig sind und der Frequenzhub am Ausgang des Modulators 27 konstant gehalten wird, isi die Amplitude der Spannung am Eingang des Modulators 27 (Ausgangsspannung des Regelverstärkers 23) der frequenzabhängigen Steilheit des Modulators umgekehrt proportional und kann bei leitendem Schalter 34 und sperrendem Schalter 35 (Demodulator 26 unwirksam) über den Anzeigeverstärker 32 auf dem Oszillographen 33 dargestellt werden, wobei die v-Ablenkung wie im ersten Ausführungsbeispiel geschiehtThe strictly / proportional frequency response of the voltage across the inductance 37 compensates for the> -proportional frequency response of the phase discriminator 28. Since (except for the frequency modulator 27) the others Elements of the control loop are frequency-independent and the frequency deviation at the output of the modulator 27 is kept constant, isi the amplitude of the voltage at the input of the modulator 27 (output voltage of the Control amplifier 23) of the frequency-dependent slope of the modulator is inversely proportional and can with conductive switch 34 and blocking switch 35 (demodulator 26 ineffective) via the display amplifier 32 can be displayed on the oscilloscope 33, the v-deflection as in the first embodiment happens

Soll statt der frequenzabhängigen Steilheit des Modulators 27 die des Demodulators 26 angezeigt werden, so ist der Schalter 34, der den Eingang des Modulators mit einem Eingang des AnzeigeverstärkersShould, instead of the frequency-dependent slope of the modulator 27, that of the demodulator 26 be displayed so is the switch 34 which connects the input of the modulator to an input of the display amplifier

32 verbindet, in sperrenden Zustand und der Schalter 35, der den Ausgang des zu messenden Demodulators 26 mit einem Eingang des Anzeigeverstärkers 32 verbindet, in leitenden Zustand zu bringen. In diesem Fall wird die Amplitude des Ausgangssignals des mit konstantem Frequenzhub beaufschlagten Demodulators und damit dessen Steilheit auf dem Schirm des Oszillographen 33 dargestellt. Der Frequenzgang des Modulators 27 spielt hierbei keine Rolle, da er ausgeregelt wird.32 connects, in the blocking state, and the switch 35, which connects the output of the demodulator 26 to be measured connects to an input of the display amplifier 32 to bring into the conductive state. In this case it will the amplitude of the output signal of the demodulator to which a constant frequency deviation is applied, and thus its slope is shown on the screen of the oscilloscope 33. The frequency response of the modulator 27 plays irrelevant here because it is regulated.

Auch die gleichzeitige Darstellung der frequenzabhängigen Steilheiten des Modulators und des Demodulators ist im zweiten Ausführungsbeispiel möglich, wenn beide Schalter 34 und 35 leitend gemacht werden und sie z. B. mit den festen Kontakten eines Umschalters hoher Schaltfrequenz verbunden werden, dessen Umschaltkontakt mit dem y-Plattenpaar des Oszillographen 33 Verbindung hat.Also the simultaneous display of the frequency-dependent slopes of the modulator and the demodulator is possible in the second embodiment if both switches 34 and 35 are made conductive and they z. B. be connected to the fixed contacts of a high switching frequency switch, the changeover contact is connected to the y-plate pair of the oscilloscope 33.

Bei beiden Ausführungsbeispielen macht die Erfindung die Verwendung eines empirisch als »gut« bekannten Modulators oder Demodulators als Meßnormal unnötig, indem sie Regelcchaltungen vorsieht, welche die benötigten Meßbedingungen auf einfache Weise herstellen.In both exemplary embodiments, the invention makes the use of an empirically as "good" known modulator or demodulator unnecessary as a measuring standard because it provides control circuits, which produce the required measurement conditions in a simple manner.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for measuring the frequency-dependent slope of a frequency modulator or frequency demodulator, characterized in that the frequency modulator (7 or 27) is woven with a frequency Modulation voltage is modulated and a phase modulator (8 or 28) feeds whose reference voltage is one of the mean value of the output voltage of the phase modulator (8 or 28) frequency and phase-controlled comparative oscillator (10 or 30), the frequency of which is equal to the carrier frequency of the frequency-modulated signal and to this maintains a constant mean phase difference, and that the series connection of the frequency modulator and the phase modulator resulting hynerbolic curve of the Relationship between the amplitude of the output voltage of the phase modulator (8 or 28) and the modulation voltage amplitude at the input of the frequency modulator (7 or 27) by means of a correction element with strictly / -proportional frequency response is compensated.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the correction element (6) between one output of a stage which emits a modulation voltage with constant amplitude (3) (control amplifier) and the input of the frequency modulator (7) is arranged and the amplitude the output voltage of the phase modulator (8, 9, 10) is displayed.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the corrector (36, 37) between the output of the phase demodulator (28,29,30) and the input of a rectifier stage (25) whose output voltage is used as a reference variable of a control amplifier (23), which the The amplitude of the modulation voltage of the frequency modulator (27) is so influenced that the frequency modulator generates a constant frequency deviation, and the amplitude of the frequency modulator supplied Modulation voltage is displayed.

4. Circuit arrangement according to claim 3, modified so that for measuring the frequency response the frequency-dependent slope of a frequency demodulator (26) the circuit arrangement any frequency modulator (27) whose output voltage has a constant frequency deviation at the same time the phase demodulator (28,29,30) and the frequency demodulator to be measured (26) feeds, and that instead of the amplitude of the modulation voltage fed to the frequency modulator (27) the amplitude of the output voltage of the frequency demodulator to be measured (26) is displayed.

5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the correction circuit is off a controllable or controllable constant voltage source or from a controllable or controllable constant current source is fed and one which increases proportionally with the frequency Input voltage generated as a modulation signal for the modulator.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the correction circuit has a from a constant voltage source (3) fed differentiating circuit (6)

7. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the correction circuit has a from a constant current source controlled by the output voltage of the phase demodulator (36) fed inductance (37) is.

8. Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the to be displayed Voltage to a display device (12, 13 or 32, 33) is supplied, the time deflection by means of a The wobble voltage causing the modulation voltage is also wobbled.