DE2229610B2 - Frequenzanalysator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Frequenzanalysator mit einer ersten, das Eingangsfrequenzband mit Hilfe eines von einem frequenzsteuerbaren ersten Oszillator erzeugten Umsetzersignals auf eine erste Zwischenfrequenz umsetzenden Mischstufe, welche erste Zwischenfrequenz in einer zweiten Mischstufe mit einer ersten Festfrequenz in eine zweite Zwischenfrequenz umgesetzt wird, Ήϊί einem der zweiten Mischstufe nachgeschalteten Schmalbandfilter mit nachgeschaltetem Hiillkurven-Demodulator zur Erfassung der Hüllkurve des in die Frequenzebene transponierten Eingangssignals.

Frequenzanalysatoren sind an sich bekannte Vorrichtungen, wie beispielsweise die Druckschrift »Hewlett-Packard journal«, 1969, April, Ba.nd 20, Nr. 8, Seite 14—19, zeigt, in welcher Druckschrift ein Frequenzanalysator der eingangs genannten Art beschrieben wird.

Auch in den US-Patentschriften 26 30 528 und 33 66 877 werden Freqnenzanalysatoren beschrieben, so die jeweils einen Hochfrequenzempfänger aufweisen, in welchen das aufgenommene zu analysierende Hochfrequenzsignal zunächst mit einem ersten Oszillatorsignal gemischt und das dabei entstehende Zwischenfrequenzsignal nach Verstärkung in einer weiteren Mischstufe mit dem Ausgangssignal eines spannungssteuerbaren Oszillators gemischt wird, dessen Frequenz durch eine Ablenkspannung verändert wird, wobei diese Ablenkspannung außerdem den X-Ablenkplatten eines Oszillographen zugeführt wird, an dessen K-Platten das entstehende Frequenzspektrum angelegt wird. Der so aufgebaute Frequenzanalysator ermöglicht die Zerlegung des Eingangssignals in die einzelnen Frequenzkomponenten, so daß die Grundwelle und deren Modulationsprodukte getrennt gemessen und berechnet « werden können. Die bekannten Einrichtungen stellen somit frequenzmäßig rbstimmbare Spannungsmesser hoher Selektivität und hoher Empfindlichkeit dar. wobei die Messung entweder durch Betrachtung des Oszillographenschirms oder durch Ablesung der Auslenkung eines Zeigers eines Spannungsmessers erfolgt

Die bekannten Frequenzanalysatoren erfüllen ihren Zweck, sind jedoch in ihrem Aufbau verhältnismäßig kompliziert und besitzen nur eine begrenzte Empfindlichkeit Außerdem ist die Anwendungsmöglichkeit nicht vielseitig genug, insbesondere fehlt die Möglichkeit der Fernsteuerung und die der Verbindbarkeit mit einer Digitalsteuerung oder mit einem Digitalrechner.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Frequenzanalysator der eingangs genannten Art zu schaffen, der beispielsweise durch einen Rechner oder auch durch andere programmierbare Einrichtungen ferngesteuert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine digitale, der Signalquelle für die erste Festfrequenz nachgeschaltete Schaltung, die im Takte des zugeführten zweiten Festfrequenzsignals Impulse mit einer veränderlichen, ansteigenden Impulsbreite erzeugt wobei die Impulsbreitenstaffelu^ sich periodisch wiederholt und durch einen der digitalen Schaltung und dem ersten Oszillator nachgeschalteten Digitalanalogwandler zur Umsetzung des Impulszuges in eine linear veränderliche Gleichspannung zur Steuerung der Frequenz des ersten Oszillators.

Durch die Digitalisierung und die besondere Schaltungsanordnung wird die Möglichkeit eröffnet den Frequenzanalysator fernzusteuern, beispielsweise durch einen Digitalrechner. Eine solche Möglichkeit wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 22 29 609 beschrieben, die einen durch einen Rechner gesteuerten Hochfrequenz-Rausch- und Modulationsanalysator zum Gegenstand hat

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist

Es zeigt

F i g. 1 in einem Blockschaltbild eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzawlysators,

Fi g. 2 in einem Blockschaltbild die digitale Schaltung zur Durchstimmung des Oszillators gemäß F i g. 1,

F i g. 3 ein detaillierteres Blockschaltbild der Schaltung gemäß F i g. 2,

F i g. 4 ein Schemadiagramm der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Verknüpfungsschaltung und

Fig.5 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des Betriebs der digitalen Schaltung zur Durchstimmung des Oszillators gemäß F i g. 2 und 3.

Gemäß Fig. 1 ist ein durchstimmbar Oszillator 10 vorgesehen, dessen Ausgangsfrequenz in einer ersten Mischstufe 12 mit eitlem Eingangssignal überlagert vird, das beispielsweise ein neben einer Trägerfrequenz liegendes Rauschsignal sein kann. Das Rauschrignal wird einer Klemme 14 zugeführt und über einen Impedanzwandler 16 an eine Mischstufe 12 geleitet welcher Impedanzwandler beispielsweise ein Verstärker in EmittertO'fjerschaltung sein kann. Der durchstimmbare Oszillator 10 umfaßt einen spannungssteuerba^en Multivibrator (VFO), der beispielsweise mittels einer linearen Sägezahnspannung über eir.en Bereich von 500 —75OkHz durchstimmbar sein mag, wobei die lineare Sägezahnspannung in einer noch zu beschreibenden Weise erzejgt werden kann. Es sei angenommen, daß das Eingangssignal ein Rauschsignal mit einer Bandbreite von 1 kHz darstellt und daß die erste Mischstufe 12 an ihrem Auseane ein oberes und ein

unteres Seitenband liefert, das I kHz über bzw. unter der Ausgangsfrequenz des Oszillators 10 liegt. Diese Seitenbandfrequenzen werden direkt einer zweiten Mischstufe 18 zugeführt, die als weiteren Eingang ein sehr stabiles Rechteckwellensignal fester Frequenz aufnimmt, das nachfolgend als Taktsignal bezeichnet wird. Dieses Taktsignal kann aus einer Oszillatorfrequenz von 8 MHz mit Hilfe eines Oszillators 20 abgeleitet werden. Der Ausgang des Oszillators 20 wird im vorliegenden Fall einer digitalen Teilerschaltung 22 soigeführt, die beispielsweise ein Teilungsverhältnis von I : 16 haben kann, so daß am Ausgang des Teilers eine Taktfrequenz von 500 kHz zur Verfugung steht. Diese Taktfrequenz wird dem zweiten Gingang der zweiten Mischstufe 18 zugeführt.

Da die Taktfrequenz von 500 kHz im Durchstimmbereich (500 kHz bis 750 kHz) des spannungsgesteuerten Oszillators liegt und dessen untere Grenze darstellt, ergeben sich am Ausgang der zweiten Mischstufe 18 zwei weitere Seitenbandfrequenzen, von denen die eine der Eingangsfrequenz von I kHz entspricht. Durch ein Schmalbandfilter 21, das an den Ausgang der zweiten Mischstufe 18 angeschlossen ist, wird nur dieses Frequenzband von I kHz durchgelassen, während alle anderen Frequenzkomponenten zurückgehalten werden. Das Schmalbandfilter 21 ist beispielsweise ein aktives Filter mit im wesentlichen mehreren miteinander verbundenen Verstärkerstufen mit einer Bandbreite von beispielsweise 500 Hz und einer Mittenfrequenz von beispielsweise 800 Hz, das hier nicht näher erläutert zu werden braucht, da es dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Das vom Schmalbandfilter 21 gelieferte Ausgangsfrequenzband von 1 kHz wird dann einem Hüllkurven-Demodulator 23 zugeführt, der seinerseits eine Gleichspannung abgibt, die der Amplitude des zu analysierenden Rauscheingangssignals entspricht, das der Eingangsklemme 14 zugeführt wird. Diese Gleichspannung läßt sich mittels einer Meßvorrichtung messen, beispielsweise mit Hilfe eines Digitalvoltmeters 24, das eine direkte Ablesung des Meßsignalpegels ermöglicht

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform läßt sich durch eine externe Steuerspannung automatisch steuern, indem der frequenzsteuerbare Oszillator 10 mittels dieser von Ferne zugeführten Spannung angesteuert und durchgestimmt wird. Zu diesem Zweck ist eine digitale Schaltung 26 vorgesehen und derart angeschlossen, daß sie das Taktsignal von 500 kHz aufnimmt, das am Ausgang des Frequenzteilers 22 zur Verfügung steht. Die Schaltung 26 erzeugt einen Rechteckimpulszup. dessen Impulsbreite schrittweise und gleichförmig über das vorbestimmte Zeitintervall hinweg zunimmt. Beispielsweise könnte die Impulsbreite in Schritten von zwei Mikrosekunden von 0—8192 Mikrosekunden während eines Zeitraums von 33,5 Sekunden zunehmen. Der digitale Durchstimmbereich umfaßt dann 4095 Rechteckimpulse mit schrittweise zunehmender Impulsbreite. Die Einrichtung zur Erzeugung dieser Impulssignale ist in den Fig.2—5 näher erläutert Es sei wiederholt, daß die Impulsbreite um einen konstanten Betrag während des Zeitintervalls von 333 Sekunden stetig zunimmt

Durch Digitalanalogumwandlung des Ausgangssignals der Digitalschaltung 26 wird eine lineare Sägezahnspannung erzeugt, die zur Steuerung des Oszillators i0 dient und so dessen Frequenz über einen Bereich von 50OkHz bis 75OkHz durchstimmt Der Digitalanalogumsetzer 28 besitzt zwei Digitaleingänge, wobei der eine mit dem Ausgang der digitalen Schaltung 26 verbunden ist, welche die periodischen, breitengesteuerten Rechteckimpulse abgibt, während der andere Eingang ein digitales Signal aufnimmt, das von einem monostabilen Multivibrator 30 erzeugt wird, der mittels eines digitalen Signals getriggert wird, das von einer dritten Mischstufe 32 abgegeben wird. Einer der zwei Eingänge dieser Mischstufe 32 ist mit dem Ausgang des Oszillators 10 verbunden, während der andere mit der

ίο Teilerschaltung 22 in Verbindung steht und so die Taktsignale aufnimmt. Wie schon erwähnt kann der Oszillator 10 einen spannungsgesteuerten Multivibrator enthalten, dessen Frequenz von 500 kHz bis 750 kHz in Abhängigkeit vom jeweiligen Zeitwert der Amplitude

r> des zugeführten Sägezahnsignals spannungsgesteuert wird.

Die dritte Mischstufe 32 liefert dann ein Ausgangsrechteckwellensignal, das der Frequenzdifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Oszillators 10. das

2n zwischen 50OkHz und 75OkHz liegt, und dem Taktsignal von 500 kHz entspricht, so daß das Ausgangssignal der dritten Mischstufe 32 in Abhängigkeit vom jeweiligen Zeitwert der Frequenz des Oszillators 10 zwischen 0 und 250 kHz liegt Der

r> monostabile Multivibrator 30 wird überlicherweise derart betrieben, daß er mit jeder Triggerung eine Rechteckwelle von vorbestimmter konstanter Impulsbreite ab-riht. Das Ausgangssignal des Multivibrators 30 kann daher eine Impulsfolge sein, die aus einzelnen

in Impulsen mit einer Breite von 4 Mikrosekunden und einer Impulsratenfrequenz besteht die zwischen 0 und 250 kHz liegt. Das so erzeugte digitale Signal wird dem anderen Eingang des Digitalanalogwandlers 28 zugeführt, der durch Operationsverstärker derart aufgebaut

ii werden kann, daß er an seinem Ausgang eine lineare, analoge Ausgangsgleichspannung abgibt die dem Mittelwert der Differenz der beiden zugeführten Impulsspannungen entspricht, also einerseits der von der Digitalschaltung 26 gelieferten, ein digitales »Wobbel-Signal« darstellenden periodisch breitengesteuerten Rechteckimpulssignalspannung, andererseits der Ausgangssignalspannung des Multivibrators 30. Die die Mischstufe 32 und den monostabilen Multivibrator 30 umfassende Regelschleife stellt somit eine Frequenz-

4t regelschleife dar, deren Frequenz von dem als Führungsgröße dienenden Ausgangssignal der Digitalschaltung 26 festgelegt wird, das auch als digitales »Wobbel-Signal« bezeichnet werden könnte. Wird zu einem bestimmten Zeitpunkt die Wobbelung angehalten, wird auch die vom Oszillator 10 gelieferte Ausgangsfrequenz auf einen bestimmten Wert ffc 'ert Dadurch, daß die Impulsbreite des Wobbel-Signals während eines bestimmten Zeitintervalls kontinuierlich ansteigt entsteht am Ausgang des Digitalanalogwandlers eine Sägezahnspannung, die in einem invertierenden Verstärker 34 invertiert wird, derart, daß das dem spannungsgesteuerten Multivibrator 10 zugeführte Signal eine ansteigende Sägezahnspannung ist, die die Oszillatorfrequenz von 500 kHz auf 750 kHz erhöht

Am Ende des Zeitintervalls von 33,5 Sekunden, innerhalb dem die Impulsbreite des Ausgangs der Digitalschaltung 26 auf 8192 Mikrosekunden ansteigt, schaltet die Digitalschaltung 26 automatisch um und liefert nun eine Impulsfolge mit ständig um den gleichen Inkrementwert wie vorher abnehmender Impulsbreite, bis eine Impulsbreite von 128 Mikrosekunden erreicht ist woraufhin das Wobbel-Signal auf »0« zurückgestellt wird.

Jedesmal dann, wenn ein die Durchstimmung des Oszillators 10 anhaltendes Signal der digitalen Schaltung 26 zugeführt wird, gibt diese eine Impulsfolge konstanter Impulsbreite ab, wobei diese Impulsbreite der Impulsbreite entspricht, die gerade bei Auftreten ^r> des Stopp-Befehls vorhanden war. Mit Aufhören des Stopp-Signals setzt die Digitalschaltung ihre »Frequenz- ^w,'}bbelung« fort. Der Stopp-Befehl wird von einer Schwellwertstufe 36 abgegeben, die mit dem Hüllkurven-Demodulator 23 verbunden ist. Falls während des Durchstimmvorganges des Oszillators 10 der Demodulatorausgang einen vorbestimmten Spannungspegel überschreitet, der entweder von Hand oder ferngesteuert einstellbar ist, wird er Digitalschaltung 26 der erwähnte Stopp-Befehl zugeführt. Der Stopp-Befehl ι ■> gelangt auch an eine Klemme 39, die zum Beispiel mit einer Anzeigevorrichtung verbunden sein kann, die den Stopp-Befehl anzeigt. Wird während der Durchstimmiing des Oszillators 10 jedoch der vorbestimmte Schwellwert nicht überschritten, wird an eine andere Klemme 40 ein Signal abgegeben, das mit einer Anzeigevorrichtung verbunden sein kann, die ein entsprechendes Signal für die Fortsetzung des Betriebs liefert. Wird also der Schwellwert nicht erreicht, wiederholt sich der Durchstimmvorgang. Wird von der Schwellwertstufe 36 ein Stopp-Befehl an die Digitalschaltung 26 geliefert, bleibt die Ausgangsfrequenz des Oszillators 10 auf dem Wert stehen, der dem Frequenzwert des zu hohen Rauschsignals entspricht. Verbindet man mit dem Ausgang des Oszillators 10, Klemme 42, einen Frequenzzähler, erhält man sofort die dem zu großen Rauschsignal entsprechende Frequenz, wenn man nur die Grundfrequenz von 500 kHz von der Frequenz des an der Klemme 42 anstehenden Signals abzieht. is

Da der Oszillator 10 im wesentlichen durch das digitale Ausgangssignal der Digitalschaltung 26 gesteuert wird, ist die Anordnung besonders einfach extern digital zu beeinflussen. Dies sei anhand der Beschreibung des Betriebs der digitalen Schaltung 26 ausführlicher dargelegt, wobei F i g. 2 in Blockdiagrammform die Anwendung der digitalen Schaltung 26 zur Durchstimmung des Oszillators darstellt, während Fig.3 eine detailliertere Erläuterung der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ermöglicht. «5

Aus den F i g. 2 und 3 ergibt sich in Verbindung mit F i g. 5, die die in der Schaltung entstehenden Signale in ihrer Zeitabhängigkeit wiedergibt, daß der Oszillator 20 und der Frequenzteiler 22 gemäß F i g. 1 eine Rechteckimpulsfolge mit einer Impulsbreite von 1 Mikrosekunde und einer Wiederholungsfrequenz von 500 kHz erzeugen, siehe die Kurve a in Fig.5. Dieses Signal von 500 kHz stellt das Taktsignal dar. Das Taktsignal wird zunächst einem P-Signal-Generator 38 zugeführt, der drei Frequenzteiler 40, 42 und 44 sowie ein diesen Teilern nachgestaltetes Verknüpfungsglied 46 umfaßt, siehe F i g. 3. Von diesem Verknüpfungsglied 46 wird ein P-Signal erzeugt, das einen Impuls von 1 Mikrosekunde Impulsbreite umfaßt, der alle 8192 Mikrosekunden auftritt, wie durch die Welle b der Fig.5 angedeutet wird.

Das P-Signal wird der ersten Stufe 48 zugeführt, die zusätzlich noch das Taktsignal aufnimmt und eine erste Rechteckimpulsfolge erzeugt, deren Impulsbreite von 2 Mikrosekunden bis 16 Mikrosekunden in Schritten von 2 Mikrosekunden ansteigt Diese Impulsfolge äst mit FF·, bezeichnet und als Welle c in Fig.5 dargestellt Zusätzlich erzeugt diese erste Stufe 48 auch eine Folge von zeitlich derart abgestimmten Impulsen mit einer Impulsbreite von I Mikrosekunde, daß die Rückflanken dieser Impulse zeitlich mit der Rückflanke der Impulse des Signals FF\ zusammenfallen. Dieses weitere Signal ist mit Fi bezeichnet und in F i g. 5 als Welle d dargestellt.

Um die gegenseitige Beziehung zwischen den Impulsfolgen FFi und Fi näher zu erläutern, sei auf F i g. 3 verwiesen, wo auch die erste Stufe 48 in größeren Einzelheiten dargestellt ist. Wie zu erkennen ist, weist die Stufe 48 einen Adressenzähler 50 auf, dem die Taktimpulsfolge von 500 kHz zugeführt wird, außerdem einen Datenzähler 52, dem das P-Impuls-Signal zugeleitet wird. Zusätzlich gelangt das P-Signal an den Setzeingang (S) einer Kippstufe 54, deren Ausgangssignal die vorgenannte Impulsfolge FFi darstellt. Dieses Signal wird zur Rückstellung des Adressenzählers 50 verwendet und ist außerdem mit der folgenden oder zweiten Stufe 56 verbunden, die eine Impulsfolge abgeben kann, hei der die Impulsbreite von 16 Mikrosekunden bis 128 Mikrosekunden in Stufen von 16 Mikrosekunden veränderlich ist.

Bezüglich der ersten Stufe 48 ist noch hinzuzufügen, daß der Datenzähler 52 mit einer Binär-Oktal-Dekodierschaltung 58 verbunden ist, die acht Ausgangsleitun · gen aufweist, welche einer digitalen Multiplexschaltung 60 zugeführt werden. Durch diese Anordnung wird das Binär-Signal in ein Oktal-Signal umgesetzt. Die Multiplexschaltung 60 kann als einpoliger Schalter mit acht Stellungen realisiert werden, die nacheinander abgetastet werden, um den Dateninhalt in jeder Stellung schrittweise zu erfassen. Wenn ein binärer Impuls an einer dieser Stellungen auftritt, wird er mit dem Rückstelleingang der Kippstufe 54 verbunden, so daß diese Kippstufe ihren Zustand ändert. Auf diese Weise ergibt sich die Synchronisierung zwischen den Wellen Fi und FF\ (d bzw. c) gemäß F i g. 5. Der Impuls am Ausgang der Multiplexschaltung 60, der auch das Signal Fi umfaßt, wird auch einer Verknüpfungsschaltung 62 zugeführt, wie noch erläutert wird. Ein Verknüpfungsglied 64 gibt außerdem ein Ausgangssignal ab, wenn die Multiplexschaltung von der letzten der acht Leitungen der Dekodierschaltung 58 auf die erste Leitung zurückschaltet. Die Vorderflanke des P-Signals für den Datenzähler 52 ändert den Zustand des Zählers um eine Zählstufe. Die Rückflanke des P-Signals setzt außerdem die Kippstufe 54, wie schon erläutert wurde, wodurch wiederum der Adressenzähler 50 betätigt wird. Das dem Adressenzähler 50 zugeführte Taktsignal wird so lange gezählt, bis die Kippstufe 54 durch das Ausgangssignal Fi der Multiplexschaltung 60 abgeschaltet wird. Wenn ein Impuls des Signals FFi mit einer Breite von 16 Mikrosekunden zu einer Zeit erzeugt wird, zu der die Multiplexschaltung 60 mit der letzten Leitung der Dekodierschaltung 58 verbunden ist, leitet das Verknüpfungsglied 64 ein Signal an den Datenzähler 66 der zweiten Stufe 56. Während die Kippstufe 54 das P-Signal aufnimmt liegt am Setzeingang einer ähnlichen Kippstufe 68 der Impulszug FFi.

Die zweite Stufe 56 weist ebenfalls einen Adressenzähler 70, eine Binär-Oktal-Dekodiersehaltung 72, eine Multiplexschaltung 74 und einen Verknüpfungsschaltkreis 76 wie die erste Stufe 48 auf. Die zweite Stufe arbeitet in ähnlicher Weise wie die erste Stufe 48 und gibt einen Impulszug ab, bei dem die Impulsbreite in Inkrementen von 16 Mikrosekunden auf 128 Mikrosekunden entsprechend dem Signal FF2 mit der Wellenform e in F i g. 5 zunimmt In gleicher Weise wird ein

Impuls F2 mit einer Impulsbreite von 1 Mikrosekunde gemäß Kurvenform /'synchron zur Hinterflanke jedes der den Impulszug FF₂ bildenden Impulse abgeleitet. Der Impuls Fi mit der Impulsbreite von 1 Mikrosekunde wird auch der Verknüpfungsschaltung 62 zugeführt.

Eine dritte Stufe 78 ist identisch zur zweiten Stufe 66 und ebenfalls mit der Verknüpfungsschaltung 62 verbunden. Sie erzeugt einen Impulszug, der bezüglich der Impulsbreite von 128 MikroSekunden bis 1024 Mikrosekunden in Schritten von 128 MikroSekunden gemäß der Kurve g in F i g. 5 veränderlich ist. Auch hier wird der Verknüpfungsschaltung 62 ein Impuls mit einer Breite von 1 Mikrosekunde zugeführt, der eine mit der Hinterflanke der Impulse der Kurve g zeitlich zusammenfallende Hinterflanke aufweist und mit F] bezeichnet ist, siehe in F i g. 5 die Kurvenform h.

Schließlich ist eine Stufe 80 vorgesehen, die ähnlich der vorhergehenden Stufen aufgebaut ist, mit der Ausnahme, daß die Verknüpfungsschaltung zur Erkennung des Überschreitens der Achter-Folge fortgelassen ist. Die vierte Stufe weist jedoch einen Adressenzähler 82, einen Datenzähler 84 und einen Binär-Oktal-Dekodierer 86 sowie eine Multiplexschaltung 88 auf und erzeugt eine Impulsfolge, deren Einzelimpulse eine Impulsbreite besitzen, die in Stufen von 1024 Mikrosekunden zwischen 1024 Mikrosekunden und 8192 Mikrosekunden veränderlich ist. Diese maximale Impulsbreite stellt die Zeitspanne zwischen den einzelnen Impulsen des P-Impulszuges dar (Kurve b in F i g. 5). Das Ausgangssignal mit veränderlicher Impulsbreite der vierten Stufe 80 umfaßt das Signal FFt, das in F i g. 5 als Kurve 1 dargestellt ist, während die Kurve j der zeitlich abhängige Impuls F₄ mit einer Impulsbreite von 1 Mikrosekunde ist.

Die beschriebenen vier Stufen 48,56,78 und 80 bilden eine Art Schieberegister, bei dem dann, wenn eine Stufe ihr Signal maximaler Impulsbreite erzeugt, diese Stufe zurückgeschaltet und gleichzeitig die nachfolgende Stufe veranlaßt wird, ihre entsprechende Signalfolge zu erzeugen. Auf diese Weise wird eine Kombination von vier getrennten Impulszügen erzeugt, die zu einem einzigen ununterbrochenen Ausgangsimpulszug von 4095 sich nicht wiederholenden Impulsen verbunden werden können, welche bezüglich der Impulsbreite von 2 Mikrosekunden bis 8192 Mikrosekunden in Schritten von 2 Mikrosekunden veränderlich sind.

Würde man die Impulsfolgen von FF\, FF2, FFj und FFa beispielsweise lediglich einem logischen ODER-Verknüpfungsglied zuführen, könnten beim Übergang zwischen entsprechenden Impulsfolgen Umschaltspitzen auftreten. Um diese Spitzen in der Ausgangswelle zu vermeiden, ^;st die Verknüpfungsschaltung 62 gemäß Fig.4 mit einer Ausgangskippstufe 82 verbunden und besteht selbst aus vier NAND-Verknüpfungsgliedern 84, 86, 88 und 90, deren einem Eingang die Impulse Fi, F2, F] und Fa zugeführt werden, die bezüglich der Hinterflanke mit der der Impulse in den Impulsfolgen FFi, FF2, FF3 bzw. FF4 zusammenfallen. Der Ausgang der NAND-Verknüpfupgsglieder 84 bis 90 ist mit dem Eingang eines fünften NAND-Verknüpfungsgliedes 92 verbunden, dessen Ausgang mit einem K-Eingang der Kippstufe 82 verbunden ist. Stellt der K Eingang einen Rückstelleingang dar, und ist ein /-Eingang als Setzeingang für die Kippstufe 82 vorgesehen, und sprechen diese Eingänge auf negative Impulsflanken des Takteinganges C an, löst die abfallende Flanke eines eingehenden Taktimpulses sowie ein P-Signal am /-Eingang der Kippstufe 82 einen Ausgangsimpuls am (^-Ausgang beim nächsten Taktimpuls aus. Der Ausgangsimpuls bei Qwird durch einen Rückstellimpuls am /C-Eingang von der Verknüpfungsschaltung 62 sowie durch die abfallende Flanke des folgenden am Anschluß C zugeführten Taktimpulses beendet. Die Kippstufe 82 erzeugt somit mit Hilfe des P-Signals sowie aufgrund des zusammengesetzten Signals der Impulse F, ... F* eine Impulsfolge ohne Umschaltspitzen und mit Flanken, die mit den Flanken des 500-kHz-Taktsignals zusammenfallen. Dieser Impulszug bildet das Ausgangssignal der Digitalschaltung 26 zum Durchstimmen des Oszillators 10 gemäß F i g. 1 und ist als Wellenform k in F i g. 5 dargestellt.

Die Datenzähler 52, 66, ... 84 stellen in der Praxis Vorwärts/Rückwärtszähler dar, die es ohne weiteres ermöglichen, die Ausgangsimpulsfolge zu veranlassen, hinsichtlich der Impulsbreite abzunehmen, sobald ein Impuls mit der Impulsbreite von 8192 Mikrosekunden erzeugt wurde, so daß sich die Abfolge umkehrt und die Impulsbreite wieder bis zu einem vorbestimmten Wert von beispielsweise 128 Mikrosekunden abnimmt.

woraufhin die Erzeugung von Impulsen aufhört und die Schaltung auf 0 zurückgestellt wird Diese Umkehrungsschaltung ist bei der dargestellten Ausfuhrungsform nicht im einzelnen erläutert, da sie dem Durchschnittsfachmann geläufig ist.

Die beschriebene Anordnung stellt somit einen Analysator für elektrische Signale, insbesondere Rauschsignale dar, der auf digitale Weise arbeitet und einen Oszillator aufweist, dessen Frequenz mittels einer Analogspannung steuerbar ist, wobei das Analogsignal von einer digitalen Schaltung abgeleitet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Frequenzanalysator mit einer ersten, das Eingangsfrequenzband mit Hilfe eines von einem frequenzsteuerbaren ersten Oszillator erzeugten Umsetzersignals auf eine erste Zwischenfrequenz umsetzenden Mischstufe, weiche erste Zwischenfrequenz in einer zweiten Mischstufe mit einer ersten Festfrequenz in eine zweite Zwischenfrequenz ι ο umgesetzt wird, mit einem der zweiten Mischstufe nachgeschalteten Schmalbandfilter mit nachgeschaltetem Hüllkurven-Demodulator zur Erfassung der Hüllkurve des in die Frequenzebene transponierten Eingangssignals, gekennzeichnet durch f.* eine digitale, der Signalquelle (20, 22) für die erste Festfrequenz nachgeschalteten Schaltung (26), die im Takte des zugeführten zweiten Festfrequenzsignals Impulse mit einer veränderlichen, ansteigenden (bzw abfallenden) Impulsbreite erzeugt, wobei die ImpuLsbreitenstaffelung sich periodisch wiederholt, und durch einen der digitalen Schaltung (26) und dem ersten Oszillator (10) nachgeschalteten Digitalanalogwandler (28) zur Umsetzung des Impulszuges in eine linear veränderliche Gleich- 2s spannung zur Steuerung der Frequenz des ersten Oszillators (10).

2. Frequenzanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich eine dem Demodulator (23) nachgeschaltete Einrichtung (24) zum Messen und Anzeigen der Amplitude des HüIIkurvensignals and damit der Energie der Spektrallinien sowie eine ebenfalls dem D- ,nodulator (23) nachgeschaltete Schwellenstufe (36) aufweist, die bei Oberschreiten eines vorgegebV len Schwellenwertes die Impulsbreitensteuerung in der digitalen Schaltung (26) auf dem jeweils erreichten Wert der Impulsbreite anhält

3. Frequenzanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzsteuerbare erste Oszillator (10) und die Signalquelle (20, 22) for die erste Festfrequenz digitale Rechteckausgangssignale erzeugen und daß der Frequenzbereich des frequenzsteuerbaren ersten Oszillators (10) Frequenzen einschließt, die im wesentlichen nahe der Ausgangsfrequenz der Signalquelle (20, 22) für die Festfrequenz liegen.

4. Frequenzanalysator nach einem der Ansprüche 1 -3, gekennzeichnet durch eine dritte mit dem Ausgang der Signalquelle (20, 22) für die erste so Festfrequenz und dem Ausgang des frequenzsteuerbaren ersten Oszillators (10) verbundenen dritten Mischstufe (32) zur Abgabe einer die Differenzfrequenz der zugeführten Frequenzen aufweisenden Ausgangswellenform, durch einen der dritten Mischstufe (32) nachgeschalteten monostabilen Multivibrator (30), der durch die Rechteckausgangsspannung mit der Differenzfrequenz getriggert wird und ein Ausgangsimpulssignal konstanter Impulsbreite und einer der Differenzfrequenz entsprechenden Wiederholungsfrequenz abgibt, und durch eine Schaltverbindung zwischen dem Ausgang des monostabilen Multivibrators (30) und dem Digitalanalogwandler (28), wobei der Digitalanalogwandler derart arbeitet, daß er die Differenz der Impulsspan- 6' nungen des monostabilen Multivibrators (30) sowie der digitalen Schaltung (26) bildet und das sich ergebende Spannungssignal mittelt, so daß sich mit steigender Breite der von der Digitalschaltung (26) gelieferten Impulse die vom Digitalanalogwandler gelieferte Spannung sägezahnförmig verringert bzw, mit abnehmender Impulsbreite erhöht,

5. Frequenzanalysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Digitalanalogwandler (28) und dem frequenzsteuerbaren ersten Oszillator (10) ein invertierender Verstärker (34) angeordnet ist

6. Frequenzanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzsteuerbare erste Oszillator (10) einen spannungsgesteuerten Multivibrator (10) aufweist

7. Frequenzanalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Schaltung (26) eine erste Schaltung (38) aufweist, die mit der Signalquelle (20,22) für die erste Festfrequenz (a) verbunden ist und einen Ausgangsimpulszug (b) mit einer vorbestimmten konstanten Impulswiederholungsfrequenz abgibt, eine zweite Schaltung (48) der ersten Schaltung sowie der Signalquelle (20, 22) für die erste Festfrequenz nachgeschaltet ist zur Erzeugung eines Impulszuges (d) konstanter Impulsbreite und linear zunehmender Zeitverzögerung bezüglich des Ausgangsimpulszuges (b) der ersten Schaltung (38) und eines ersten Impulszuges (c) mit linear zunehmender. Impulsbreite zwischen einem ersten Impulsbreitenwert und einem zweiten Impulsbreitenwert in zeitliche Beziehung zu dem Ausgangsimpulszug (b) und dem ersten Impulszug konstanter Impulsbreite (d), eine dritte Schaltung (56) der zweiten Schaltung (48) und der Signalquelle (20,22) für die erste Festfrequenz nachgeschaltet ist zur Erzeugung eines zweiten Impulszuges #? konstanter Impulsbreite und linear zunehmender Zeitverzögerung, die größer als die Zeitverzögerung des ersten Impulszuges (d) konstanter Impulsbreite ist, und eines zweiten Impulszuges (e) mit linear zunehmender Impulsbreite zwischen dem zweiten Impulsbreitengrenzwert und einem dritten Impulsbreitengrenzwert in zeitliche Beziehung zu dein Ausgangsimpulszug (b) und dem zweiten Impulszug (f) konstanter Impulsbreite, daß eine vierte Schaltung (78) der dritten Schaltung (56) und der Signalquelle (20,22) für die erste Festfrequenz nachgeschaltet ist zur Erzeugung eines dritten Impulszuges (h) konstanter Impulsbreite mit linear zunehmenden Zeitverzögerungen, die größer als die Zeitverzögerungen des zweiten Impulszuges (!) konstanter Impulsbreite sind, und eines dritten Impulszuges (g) linear zunehmender Impulsbreite zwischen dem ersten Impulsbreitengrenzwert und einem vierten Impulsbreitengrenzwert der zeitlich auf den Ausgangsimpulszug (b) und den dritten Impulszug (h) konstanter Impulsbreite bezogen ist, eine fünfte Schaltung (80), die der vierten Schaltung (78) und der Signalquelle (20, 22) für die erste Festfrequenz zur Abgabe eines vierten Impulszuges Q) konstanter Impulsbreite und linear zunehmender Zeitverzögerung nachgeschaltet ist, die größer als diejenige des dritten fmpulszuges (h) konstanter impulsbreite ist, und eines vierten Impulszuges (i) linear zunehmender Impulsbreite von dem vierten Impulsbreitengrenzwert bis zu einem fünften Impulsbreitengrenzwert, und daß eine Schaltung (62) vorgesehen ist, die ausgewählte Impulszüge der zweiten, dritten, vierten und fünften Schaltung (38, 48, 56, 78 bzw. 80) aufnimmt und einen einzigen Impulszug (k) mit

linear zunehmender Impulsbreite abgibt, dessen Impulsbreite zwischen dem ersten Impulsbreitengrenzwert und dem fünften Impulsbreitengrenzwert schwankt

8. Frequenzanalysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (62) eine Verknüpfungsschaltung mit jeweils einem Eingang für den ersten, zweiten, dritten und vierten Impulszug konstanter Impulsbreite (d, f, h, i) sowie eine Kippstufe (82) mit Setz- und Rückstelleingang ι ο (j, k) sowie einen Ausging (q) sowie eine Schaltung zur Verbindung des Setzeinganges Q) mit dem Ausgangsimpulszug (b, P-Signal) der ersten Schaltung (38) und zur Verbindung des Rückstelleinganges (k)m\t dem Ausgang der Verknüpfungsschaltung (62) aufweist, wobei die Ausgangsklemme (q) der Kippstufe (82) einen einzigen Impulszug abgibt

9. Frequenzanalysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgangsimpulszug (b. P-Signal) der ersten Schaltung (38) eine Frequenz (zweite Festfrequenz) aufweist die im wesentlichen kleiner als die erste Festfrequenz (20,22) i~t

10. Frequenzanalysator nach einem der Ansprüche 1 —9, dadurch gekennzeichnet daß die Digitalschaltung (26) im Takte des zugeführten zweiten Festfrequenzsignals wechselnd Impulse mit einer zunächst ansteigenden und dann wieder abfallenden Impulsbreite erzeugt