DE2331150C3 - Frequenzanalysator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Frequenzanalysator, bei dem ein Breitbandeingangssignal mit der Oszillatorfrequenz eines frequenzvariablen Oszillators gemischt wird und das Meßsignal i\, einem Schmalbandfilti;r gefiltert zur Spektrumsanzeige an ei en Oszillographen gelangt, dessen Ablenkgenerator die Frequenz des frequenzvariablen Oszillators entsprechend der Oszillographenablenkung steuert, bei dem in den Verlauf der Ablenkspannung periodisch kurzzeitig Verläufe mit konstanter, einstellbarer Amplitude eingefügt sind urd innerhalb dieser Zeiten in einem Steuergerät Steuerimpulse konstanter Zeitdauer erzeugt werden, die eine Torschaltung auftasten, an die aus einem zweiten Frequenzmischer ein Mischsignal gelangt, das in seiner Frequenz von derjenigen des Ausgangssignals des frequenzvariablen Oszillators und von der Frequenz arn Ausgang des Schmalbandfilters abhängt und bei tufgetasteter Torschaltung an einen dieser nachgeschailteten Zähler gelangt, der die Schwingung dieses Mischsignals auszählt.

Bei einem aus »Hewlett Packard Journal«, August 1970. Seite 10—12, bekannten Frequenzanalysator dieser Art ist ein separater Quarzoszillator erforderlich, der der Mittelfrequenz des Schmalbandfilters angepaßt sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Frequenzanalysator der eingangs genannten Art durch Reduzierung des Schaltungsaufwandes zu vereinfachen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß an den zweiten Frequenzmischer unmittelbar das Ausgangssignal des Schmalbandfilters oder ein aus diesem Signsil durch Frequenzumsetzung abgeleitetes Signal gelegt ist

Zwar wird auch beim Anmeldungsgegenstand ein Quarzoszillator — dort zur Erzeugung der Tortastim* pulse — benötigt* wenn die Messung befriedigen soll, liti der zitierten Entgegenhaltung jedoch ist nichts darüber angegeben, wie diese Tortastimpulse erzeugt werden.

Dazu benötigt man eine Quarzfrequenz und es ist vielleicht nicht ausgeschlossen, diese Quarzfrequenz von dem vorhandenen Quarzoszillator abzugreifen. Aber davon ist in dieser Entgegenhaltung nichts gesagt.

Der Erfinder zeigt eine Lösung auf, die einen Quarzoszillator, der auf die Mittelfrequenz des Schmalbandfilters angepaßt sein muß, erübrigt. Er erzielt damit die angestrebte Vereinfachung, was nicht dadurch bedeutungslos wird, daß unter Umständen gewisse Eigenschaften des vorbekannten Frequenzanalysator beim Anmeldungsgegenstand nicht vorhanden sind. Wenn zum Beispiel ein gezieltes definiertes Aufsuchen, wie es bei dem vorbekannten Frequenzanalysator durchführbar zu sein scheint, vom Benutzer nicht gewünscht wird — wa& nach den Erfahrungen des Anmelders in der Praxis der Fall ist — dann bleibt der mit der Erfindung erzielbare geringere Aufwand als Vorteil bestehen, ohne daß dieser durch ins Gewicht fallende Nachteile erkauft wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 im Blockschaltbild ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

F i g. 2 Zeitspannungsdiagramme zur Erläuterung der Funktion des ersten Ausführungsbeispiels und

F i g. 3 ausschnittsweise im Blockdiagramm ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, das hinsichtlich der nic^'t dargestellten Teile genau so ausgebildet ist wie das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel.

Gemäß F i g. 1 wird ein Schwingungssignal, dessen Frequenz gemessen werden soll, an dem Eingangsanschluß ί eingespeist. Dieses Signal wird in dem Frequenzmischer Xi mit dem Oszillatorsignal aus einem Oszillator OL gemischt. Der Oszillator OL ist hinsichtlich seiner Frequenz durch eine Steuerspannung verstellbar. Das Mischsignal aus dem Frequenzmischer Xi gelangt unter Zwischenschaltung eines Schmalbandfilters FX an einen Verstärker A1, dessen Ausgangssignal unter Zwischenschaltung einer Vorstufe D an die in V-Richtung auslenkenden Ablenker eines tvathodenstrahlanzeigegerätes C gelangt. Die die Kathodenstrahlanzeige in -Y-Richtung ablenkende Spannung stammt aus einem Ablenkoszillator SO, dessen Ablenkspannung auch zur Frequenzsteuerung in den Oszillator OL gelangt. Mit den bis jetzt beschriebenen Teilen wird in an sich bekannter Weise das Spektrum des Eingangssignals durch das Kathodenstrahlanzeigegerät angezeigt.

Nach der Erfindung ist ein zweiter Frequenzmischer X 2 vorgesehen, in dem die Oszillatorfrequenz des Oszillators OL mit dem Ausgangssignal des Verstärkers A 1 gemischt wird. Das Mischsignal des zweiten Frequenzmischers X 2 gelangt an den einen Eingangsanschluß einer Torschaltung C 1.

Nach der Erfindung erzeugt der Ablenkoszillator SO die in Fig. 2A aufgetragene Ablenkspannung, bei der Sägezahnimpulse mit Rechteckimpulsen alternierend aufeinander folgen. Eine Ablenkspannung nach F i g. 2A kann man sehr leicht dadurch erzielen, daß man mit einer Triggerschaltung, die alternierend positive und negative Impulse erzeugt, einen Sägezahngenerator und einen Rechteckgenerator anstößt und zwar derart, daß bei positiven Triggenmpuisen ein Sägezahn- und bei negativen Triggerirripulsen ein Rechteckimpuls erzeugt Wird. Die Amplitude der Rechteckimpulse der Ablenkspannung ist Variabel. Mit den Rechteckimpulsen kann man eine bestimmte Oszillatorfrequenz des Oszillators

OL ansteuern und damit eine bestimmte Frequenz aus dem Spektrum des Eingangssignals herausgreifen. Die jeweils durch die Rechteckimpulse der Ablenkspannung herausgegriffene Frequenz wird in dem Frequenzspektrum des Kathodenstrahlanzeigegerätes als heller Punkt oder als schwarzer Punkt auf der X-Achse angezeigt, so daß man also in der Kathodenstrahlanzeige deutlich erkennen kann, weiche Frequenz durch die getroffene Amplitudeneinstellung der Rechteckimpulse herausgegriffen wurde.

Die Ablenkspannung des Ablenkoszillators gelangt außerdem ar. ein Steuergerät K, das von einem quarzstabilisierten Bezügsoszillator OSgesteuert wird.

Das Steuergerät K erzeugt bei Vorliegen eines Rechteckimpulses in der Ablenkspannung einen rechteckigen Steuerimpuls, wie in F i g. 2B angegeben. Dieser Steuerimpuls hat aufgrund der Steuerung durch die quarzstabilisierte Oszillatorfrequenz des Oszillators OS eine exakte vorbestimmte zeitliche Länge. Dieser Steuerimpuls gelangt an den zweiten Eingang der Torschaltung Gi, die daraufhin periodisch während einer exakt bemessenen Zeitspanne geöffnet ist, während derer der Oszillator OL auf die bes^f'mmte fest Frequenz eingestellt ist, die durch die Amplitude der Rechteckimpulse gemäß Fig.2A bestimmt ist. Die Schwingungen dieser Frequenz werden in dem nachfolgenden Zähler N gezählt, und da sich diese Zählung jeweils über einen ganz bestimmten Zeitabschnitt, nämlich die Länge eines Steuerimpulses, erstreckt, erreicht der Zähler N bei jedem Steuerimpuls gemäß Fig.2B eine Zählung, die der Frequenz der durch die Amplitude der Rechteckimpulse gemäß Fig.2A eingestellten Frequenz des Oszillators OL entspricht. Diese Frequenz wiederum entspricht der im Frequenzspektrum des Eingangssignals herausgegriffenen Frequenz, so daß es möglich ist, den Zähler N auf diese herausgegriffenen Frequenz des Eingangssignals, die in dem Kathodenstrahlanzeigegerät markiert angezeigt wird, zu zeichnen. Eine Zählung des Zählers N kann sich statt über einen einzigen Steuerimpuls auch über eine vorbestimirte größere Anzahl von Steuerimpulsen erstrecken. Der Zähler A/wird nach jeder Zählung durch das Steuergerät K zurückgeschaltet.

Wenn das Eingangssignal sehr hohe Frequenz aufweist, dann empfiehlt es sich, wie in F i g. 3 angezeigt, zwei weitere Frequenzmischer X3 und X 4 vorzusehen, die von tinem gemeinsamen qu&. ^stabilisierten, auf feste Frequenz eingestellten Oszillator O 2 gesteuert werden. In Fig.3 sind mit F2 und F3 zwei weitere Schmalbandfilter bezeichnet

Die Ausgangsspannung des Schmalbandfilters wird in dem dritten Frequenzmischer X3 mit der Oszillatorspannung eines zweiten frequenzstabilisierten Oszillators OI gemischt Das so entstandene Mischsignal wird in dem zweiten Schmalbandfilter F2 gefiltert und gelangt zur oszillographischen Anzeige und in den vierten Frequenzmischer, in dem es mit der Oszillatorfrequenz des zweiten Oszillators O 2 gemischt wird. Diesem vierten Frequenzmischer X4 ist das Schmalbandfilter F3 nachgeschaltet, dessen Ausgangsspannung siatt mit der Ausgangsspannung des Verstärkers A 1 bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 in dem zweiten Frequenzmischer X2 mit der Oszillatorspannung des frequenzvariablen Oszillators OL gemischt wird und dann über die Torschaltung G1 zur Auszählung in den Zähler N gelangt Hinsichtlich der nicht dargestellten Teile ist das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 genauso ausgebildet wie das nach F i g. 1.

In Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann die Ablenkspannung statt synchronisiert und alternierend Sägezahn- und RechtecVimpulse aufzuweisen, auch eine andere sein. Es kot.nen beispielsweise jeweils mehrere Sägezahnimpulse aufeinander folgen, ehe ein Rechteckimpuls auftritt Die Rechteckimpulse können auch innerhalb der Sägezahnimpulse angeordnet sein, beispielsweise in der Weise, daß die Sägezahnspannung zunächst auf die Amplitude des Rechtecksignals ansteigt dann für die Dauer des Rechtecksignals konstant bleibt und erst dann sich der Sägezahnimpuls fortsetzt

Die Erfindung gestattet es, in vorteilhafter Weise eine bestimmte Frequenz aus dem Frequenzspektrum eines Eingangssignals herauszugreifen und mit der hohen Genauigkeit, wie sie durch einen stabilisierten Oszillator erzielbar ist, zu messen.

Die Ausgangsspannung des Schmalbandfilters wird in einem dritten Frequenzmischer mit der Oszillatorspannung eines frequenzstabilisierten zweiten Oszillators O 2 gemischt, und die so entstandene Mischspannung in einem zweiten Schmalbandfilter F2 gefiltert zur oszillographischen Anzeige und gelangt in einen vierten Frequenzmischer in dem sie mit der Oszillatorfrequenz des zweiten Oszillators gemischt wird und diesem vierten Mischer X4 ist ein Schmalbandfilter F3 nachgeschaltet, dessen Ausgangsspannung in dem zweiten Frequenzmischer X2 mit der Oszilla'.orspannung des frequenzvariablen Oszillators OL gemischt wird und dann über die Torschaltung G1 zur Auszählung in den Zähler Ngelangt.

1 Blatt Ze^:chnun"cn

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Frequenzanalysator, bei dem ein Breitbandeingangssigna] mit der Oszj]|atorfrequenz eines frequenzvariablen Oszillators gemischt wird und daß Meßsignal in einem Schmalbandfüter gefiltert zur Spektrumsanzeige an einen Oszillographen gelangt, dessen Ablenkgenerator die Frequenz des frequenzvariablen Oszillators entsprechend der Oszillographenablenkung steuert, bei dem in den Verlauf der Ablenkspannung periodisch kurzzeitig Verläufe mit konstanter, einstellbarer Amplitude eingefügt sind und innerhalb dieser Zeiten in einem Steuergerät Steuerimpulse konstanter Zeitdauer erzeugt werden, die eine Torschaltung auftasten, an die aus einem zweiten Frequenzmischer ein Mischsignal gelangt, das in seiner Frequenz von derjenigen des Ausgangssignals des frequenzvariablen Oszillators und von der Frequenz am Ausgang des Schmalbandfilters abhängt und bei aufgetasteter Torschaltung an einen dies°r nachgeschalteten Zähler gelangt, der die Schwingung dieses Mischsignals auszählt, dadurch gekennzeichnet, daß an den zweiten Frequenzmischer unmittelbar das Ausgangssignal des Schmalbandfilters oder ein aus diesem Signal durch Frequenzumsetzung abgeleitetes Signal gelegt ist