DE2430832A1

DE2430832A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines gleichlaufs eines empfaengers mit einem wobbelgenerator

Info

Publication number: DE2430832A1
Application number: DE2430832A
Authority: DE
Inventors: Robert Coackley; David Dack; Bay Dunfermline Dalgety; Reid Urquhart
Original assignee: Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Ltd
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1975-06-26
Also published as: FR2255755A1; DE2430832B2; GB1457747A; US3965424A; FR2255755B3; DE2430832C3

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINES GLEICHLAUFS EINES EMPFÄNGERS MIT EINEM WOBBELGENERATOR

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines frequenz-selektiven Empfängers mit einem inkrementell gewobbelten Generator sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Um die Frequenzcharakteristik eines Netzwerks oder eines Übertragungsweges anzuzeigen, ist es üblich, mit einem Generator den interessierenden Frequenzbereich durchzufahren und entweder einen Breitbandempfänger zur Wiedergabe zu benutzen oder einen selektiven Empfänger synchron durchzustimmen. Thermisches Rauschen oder andere Signale in dem zu prüfenden Netzwerk begrenzen den dynamischen Bereich der Messung, wenn ein Breitbandempfänger benutzt wird. Daher wird das synchrone Durchstimmen eines selektiven Empfängers bevorzugt.

Letzteres kann dadurch erreicht werden, daß im Empfänger ein Oszillator, mit Spannungsabstimmung durch dasselbe Wobbelsignal durchgestimmt wird, das auch zur Durchstimmung

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des Generators benutzt wird. Alternativ dazu können ein oder mehrere Referenzsignale vom Generator benutzt werden, um sicherzustellen, daß der Empfängereingang immer auf die Ausgangsfrequenz des Generators abgestimmt ist. Dieses Verfahren lcann natürlich auch umgekehrt werden, indem Referenzsignale vom Empfänger benutzt werden, um den Generator synchron durchzustimmen. Eine solche Anordnung wird üblicherweise als "gleichlaufender Generator" bezeichnet. Beispiele von Anordnungen, wie sie oben beschrieben sind, finden sich in der Hewlett-Packard Application Note 150-3, August 1972. Das allgemeine Problem solcher Anordnungen besteht darin, daß Generator und Empfänger durch mindestens einen zusätzlichen Signalkanal verbunden werden müssen, der parallel zum zu prüfenden Netzwerk oder Übertragungsweg liegt.

Ein ähnliches Problem tritt auf, wenn als Generator ein Prequenz-Synthetisierer und als lokaler Oszillator im Empfänger ein zusätzlicher Frequenz-Synthetisierer benutzt werden. Wenn Empfänger und Generator räumlich nahe beieinander liegen, ist es möglich, einen gemeinsamen Oszillator für das synchrone Durchstimmen vorzusehen. Es ist auch möglich, die beiden Synthetisierer gemeinsam zu steuern, wenn Empfänger und Generator voneinander entfernt sind, indem beide durch einen Zweirichtungs-Datenkanal miteinander verbunden werden.

Vielfach ist es ungünstig, einen getrennten Datenkanal vorzusehen, z.B. bei großer Entfernung zwischen Generator und Empfänger oder bei Telefonsystemen, bei denen nur serielle Datenübertragung möglich ist und eine Parallel/Serien-Umwandlung notwendig werden könnte. Es ist möglich, Generator und Empfänger so aufzubauen, daß sie genau gleichlaufend gewobbelt werden, indem zwei identische Taktfrequenzen benutzt werden. Um gute Meßergebnisse sicherzustellen ist es jedoch wesentlich, beide Vorrichtungen im gleichen Augenblick zu triggern und genügend Zeit zur Verfügung zu stellen, daß sowohl das zu prüfende Netzwerk als auch die Empfänger-Schaltkreise sich

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einschwingen können. Das führt normalerweise dazu, daß die Wobbelgeschwindigkeit unnötig klein ist. Dies ist ein besonderer Nachteil bekannter Prüfmethoden für Filter. Bei derartigen Methoden wird eine konstante Wobbelgeschwindigkeit benutzt, die kleiner als oder gleich wie die Geschwindigkeit sein muß, die notwendig ist, um die sich am schnellsten ändernden Bereiche der Charakteristik des zu prüfenden Netzwerks genau zu messen. Das bedeutet, daß die sich langsam ändernden Bereiche langsamer als nötig gemessen werden. Die bekannten Anordnungen haben außerdem den Nachteil, daß keine automatische Synchronisierung erfolgt, wenn das System außer Tritt gefallen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, zu dessen Durchführung ein zusätzlicher Signalkanal zwischen Generator und Empfänger parallel zum zu prüfenden.Netzwerk oder übertragungsweg nicht erforderlich ist.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen frequenz-selektiven Empfänger zu schaffen, der zur Erzeugung eines Gleichlaufs mit einem inkrementell gewobbelten Generator keinen zusätzlichen Signalkanal parallel zum zu prüfenden Netzwerk oder übertragungsweg benötigt.

Außerdem soll erfindungsgemäß eine schnellere Messung insbesondere der Übertragungsscharakteristik von Filtern möglich sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines frequenz-selektiven Empfängers mit einem inkrementell gewobbelten Generator ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von Testsignalen mit jeweils einer anderen diskreten Frequenz erzeugt wird, die entsprechend einem Programm periodisch und inkrementell geändert wird, wobei die Verweilzeit bei jeder Frequenz für die Ausführung mindestens zweier

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Messungen durch den Empfänger ausreicht; daß die Folge von Testsignalen einer zu prüfenden Vorrichtung zugeführt wird; daß die AusgangsSignaIe der zu prüfenden Vorrichtung dem frequenz-selektiven Empfänger zugeführt werden, der auf einer der entsprechend dem Programm zugeführten diskreten Frequenz arbeitet; daß die Arbeitsfrequenz des. Empfängers entsprechend dem gleichen Wobbelprogramm und mit mindestens der gleichen Wobbeigeschwindigkeit verändert wird; daß die Pegel mindestens zweier aufeinanderfolgender Messungen am Empfängerausgang mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden, der so ausgewählt ist, daß andere, nicht zum Wobbelprogramm gehörende Signale unterdrückt werden; daß die Empfängerfrequenz solange auf einem konstanten Wert gehalten wird, wie der Vergleich ergibt, daß der Signalpegel unter dem Referenzpegel liegt; und daß der Empfänger freigegeben wird, dem Wobbelprogramm zu folgen, solange der Vergleich ergibt, daß der Signalpegel am Empfängerausgang größer als der oder gleich dem Referenzpegel ist.

Vorzugsweise wird ein Pegeldifferenzwert definiert, der so gewählt ist, daß er instabile Messungen unterdrückt, und der Empfängerfrequenz wird nur dann erlaubt, dem Wobbelprogramm zu folgen, wenn und.solange die Differenz zwischen den Pegeln zweier oder mehrere aufeinanderfolgender Ausgangssignale des Empfängers innerhalb des definierten Differenzbereichs liegt. Auf diese Weise wird eine Wobbeigeschwindigkeit ausgewählt, die für jeden Bereich der Charakteristik des zu prüfenden Netzwerks paßt, und es wird eine schnellere Gesamtmessung erzielt.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein frequenz-selektiver Empfänger für den Gleichlauf mit einem inkrementell gewobbelten Generator, der·gekennzeichnet ist durch eine Vorrichtung zum inkrementellen und periodischen Durchstimmen der Empfängerfrequenz gemäß einem bestimmten Wobbelprogramm mit vorgegebener Mindestwobbelgeschwind-igkeit und durch einen Komparator,

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dessen einer Eingang mit dem Empfängerausgang und dessen anderer Eingang mit einem ersten Referenzpotential, verbunden ist, welches so gewählt ist, daß es vom erlaubten Wobbeiprogramm abweichende Signale unterdrückt, wobei der Ausgang des !Comparators mit der Vorrichtung zum Durchstimmen der Frequenz verbunden ist und an diese ein Hemmsignal abgibt, durch das die Empfängerfrequenz und gegebenenfalls die erzeugte Frequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden, wenn und solange der Pegelvergleich zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Signalen, ergibt, daß der gemessene Pegel unterhalb des Referenzpotentials liegt.

Der Empfänger enthält vorzugsweise eine Einrichtung zur Subtraktion der zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Messungen und zur Abgabe der Pegeldifferenz zwischen den Messungen sowie eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Pegeldifferenz mit einem erlaubten, die ,Stabilität und Wiederholbarkeit von ' Messungen definierenden Wert, wobei der Ausgang der Vergleichseinrichtung mit der Vorrichtung zum Durchstimmen der Frequenz verbunden ist und an diese ein Hemmsignal abgibt, durch das die Empfängerfrequenz und gegebenenfalls die erzeugte Frequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden, wenn und solange der Pegelvergleich zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Signalen ergibt, daß die Pegeldifferenz größer als die erlaubte Abweichung ist.

Die. Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen ■

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur' Durchführung des GleichlaufVerfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm des GleichlaufVerfahrens, welches mit der Anordnung nach Fig. 1 durchgeführt wird; und

Fig. 3 ein Frequenz/Zeit-Diagramm, das das in der Anordnung nach Fig. 1 verwendete Wobbeiprogramm darstellt.

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In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist ein Prüfling 10 mit seinem Eingang an einen inkrementell gewobbelten Generator 12 und mit seinem Ausgang an einen frequenz-selek™ tiven Empfänger 14 angeschlossen. Das Wobbein des Generators 12 und des Empfängers 14 erfolgt durch je eine Wobbeiprogrammeinheit 16 bzw. 18. Hierzu können alle geeigneten Programmeinheiten benutzt werden, z.B. Geräte, die an ihren Ausgängen inkrementell durchgestimmte Spannungen abgeben, wenn Generator 12 und Empfänger 14 spannungsabstimmbar sind. Die Wobbeiprogramme der Einheiten 16 und 18.sind identisch. Ihre Wobbel-Durchlauffrequenzen R bzw. R„ sind jedoch verschieden, wobei R₂ > R, .

Ein typisches Wobbeiprogramm zeigt Fig. 3, in welcher die Generatorfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist. Der Wobbeihub beträgt in diesem Beispiel 10 MHz, jedoch kann auch ein anderer Wobbeihub benutzt werden und zwar vorzugsweise im Bereich von 10 kHz bis 25 MHz. Der Frequenzsprung (Inkrement) beträgt im vorliegenden Beispiel 500 kHz, kann aber jeder beliebige Wert oberhalb vorzugsweise 10 Hz sein. Die Verweilzeit beträgt typischerweise eine Sekunde. Die Wobbel-Dorchlauffrequenz hängt von dem Frequenzsprung und dem Wobbeihub ab. Sie beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel 0,05 Hz. Die Verweilzeit bei jeder Frequenz ist lang genug, um mindestens zwei aufeinanderfolgende Messungen mit der benötigten Wiederholbarkeit zu ermöglichen.

Ein Komparator 20 (z.B. ein passend programmierter Rechner) ist vorgesehen, um wiederholbare Messungen festzustellen, die oberhalb einer ausgewählten Stelle liegen/ wie weiter unten näher beschrieben ist. Ein Eingang des Komparators 20 ist mit dem Ausgang des Empfängers 14 verbunden, und zwei Ausgänge 22 und 24 des Komparators 20 führen zur Wobbeiprogrammeinheit 18 bzw. zu einer Anzeige 26. Der Komparator 20 ist so aufgebaut, daß er die folgenden Prüfungen durchführen kann, um zu entscheiden, ob sich der Empfänger mit dem Ge-

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nerator im richtigen Gleichlauf befindet:

a) - Ein Stabilitätstest, um sicherzustellen, daß

der gemessene Pegel für zwei oder mehr aufeinanderfolgende Messungen innerhalb eines definierten Pegelbereichs stabil ist. Im allgemeinen reichen zwei wiederholbare Messungen, um zu zeigen, daß der Prüfling 10 und/oder der Empfänger 14 sich •eingeschwungen haben. Zum Beispiel könnte eine einzelne Frequenzmessung als "gut" bezeichnet werden, wenn zwei aufeinanderfolgende Messungen um nicht mehr als 0,1 dB voneinander abweichen. Zur Berücksichtigung von Rauschen kann es notwendig werden, diese Toleranzbreite zu erhöhen.

b) Ein Pegeltest, um sicherzustellen, daß ein Signal gemessen wird,· dessen Pegel den von anderen, unerwünschten Fehler- oder Rauschsignalen überschreitet, die vom Empfänger 14 und/oder vpm Prüfling 10 herrühren können. Zum Beispiel kann eine einzelne Frequenzmessung als "gut" bezeichnet werden, wenn zwei oder mehr aufeinanderfolgende Messungen bei dieser Frequenz oberhalb einer festen Grenze oder eines Schwellwertes von zum Beispiel - 40 dBm bei einem Pegelmeßpunkt von - 20 dBm liegen.

Die Toleranzbreite und der Schwellwert können festliegen, oder sie können extern durch Tasten oder andere Programmierverfahren eingegeben werden.

Wenn' die Bedingungen a) bzw. b) nicht erfüllt sind, hält der Komparator 20 das Wobbeiprogramm des Empfängers 14 mittels eines Hemmsignals am Ausgang 22 an, welches der Einheit 18 solange zugeführt wird, bis die Bedingungen erfüllt sind. Wenn aus irgendeinem Grunde ein Signalverlust auftritt, wartet der Empfänger 14 somit bis zum nächsten

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Wobbeidurchgang des Generators 12 und wird automatisch wieder auf ihn synchronisiert. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, springt der Empfänger 14 zur nächsten Frequenz. Das Meßergebnis bei der Frequenz, bei der die Bedingungen erfüllt sind, wird dann an den Ausgang 24 gegeben und kann durch die Anzeige 26 wiedergegeben oder durch einen Schreiber aufgezeichnet werden. Die Meßgeschwindigkeit des Empfängers muß gleich oder größer als die doppelte Schrittgeschwindigkeit des Generators sein, um die Generator-Durchstimmung zu verfolgen, da der Empfänger mindestens zwei Messungen bei jeder Frequenz macht. Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung im wesentlichen ein asynchrones System ist, in welchem der Empfänger schneller als der Generator weiterschreiten kann.

Die automatische Erfassung macht eine simultane Triggerung von Generator 12 und Empfänger 14 überflüssig. Außerdem ergibt sich eine sehr wichtige Möglichkeit, die in einem synchronen Schrittbetrieb eingesetzt werden kann. Bei einem solchen Betrieb schreiten Generator 12 und Empfänger 18 synchron mit Hilfe einer Programmverbindung weiter, die in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 28 dargestellt ist. Die Wobbelprogrammeinheit 16 wird dann weggelassen, und nur ein Wobbeiprogramm ( 18) wird benutzt. Die Schrittfolge wird angehalten, wenn die oben beschriebene Stabilitätstest-Bedingung nicht erfüllt ist. Auf diese Weise bleiben Generator 12 und Empfänger 14 nötigenfalls bei jeder Frequenz stehen, bis der Prüfling sich soweit eingeschwungen hat, daß die Stabilitätsbedingung erfüllt wird. Dies ist besonders bei der Prüfung von Filtern wichtig.

Ein Flußdiagramm des oben beschriebenen Gleichlaufverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt.

Es ist möglich, das System in einer Weise zu benutzen, daß die Programmeinheit 18 des Empfängers ein nächfolgendes Sender/

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Empfänger-Paar ansteuert, um Messungen an einer Kaskade von Netzwerken vorzunehmen.

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Claims

Hewlett-Packard Ltd.

DT Ltd. 9 18. Juni 1974

Patentansprüche

f I.)Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines frequenz-selektiven Empfängers mit einem inkrementell gewobbelten Generator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von Testsignalen mit jeweils einer anderen diskreten Frequenz erzeugt wird, die entsprechend einem Programm periodisch und inkrementell geändert wird, wobei die Verweilzeit bei jeder Frequenz für die Ausführung mindestens zweier Messungen durch den Empfänger ausreicht; daß die Folge von Testsignalen einer zu prüfenden Vorrichtung zugeführt wird; daß die Ausgangssignale der zu prüfenden Vorrichtung dem frequenzselektiven Empfänger zugeführt werden, der auf einer der entsprechend dem Programm zugeführten diskreten Frequenzen arbeitet; daß die Arbeitsfrequenz des Empfängers entsprechend dem gleichen Wobbeiprogramm und mit mindestens der gleichen Wobbeigeschwindigkeit verändert wird; daß die Pegel mindestens zweier aufeinanderfolgender Messungen am Empfängerausgang mit mindestens einem Referenzwert verglichen werden, der so ausgewählt ist, daß andere, nicht zum Wobbeiprogramm gehörende Signale unterdrückt werden; daß die Empfängerfrequenz solange auf einem konstanten Wert gehalten wird, wie der Vergleich ergibt, daß der Signalpegel unter dem Referenzpegel liegt; und daß der Empfänger freigegeben wird, dem Wobbeiprogramm zu folgen, solange der Vergleich ergibt, daß der Signalpegel am Empfängerausgang größer als der oder gleich dem Referenzpegel ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pegeldifferenzwert definiert wird, der so gewählt ist, daß er instabile Messungen unterdrückt

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und daß der Empfängerfrequenz nur erlaubt wird, dem Wobbeiprogramm zu folgen, wenn und solange die Differenz zwischen den Pegeln zweier oder mehr aufeinanderfolgender Empfänger-Ausgangssignale sich innerhalb des definierten Differenzbereichs befindet.
3. Frequenz-selektiver Empfänger für den Gleichlauf mit einem inkrementell gewobbelten Generator, -gekennzeichnet, durch eine Vorrichtung (18) zum inkrementellen und periodischen Durchstimmen der Empfängerfrequenz gemäß einem bestimmten Wobbeiprogramm mit vorgegebener Mindestwobbelgeschwindigkeit und durch einen Komparator (20), dessen einer Eingang mit dem Empfänger-Ausgang· und dessen anderer Eingang mit einem ersten Referenzpotential verbunden ist, welches so gewählt ist, daß es vom erlaubten Wobbeiprogramm abweichende Signale unterdrückt, wobei der Ausgang (.22) des Komparators (20) mit der Vorrichtung (18) zum Durchstimmen der Frequenz verbunden ist und an diese ein Hemmsignal abgibt, durch das die Empfängerfrequenz und gegebenenfalls die erzeugte Frequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden, wenn und solange der Pegelvergleich zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Signalen ergibt, daß der gemessene Pegel unterhalb des Referenzpotentials liegt.
4. Empfänger, nach Anspruch 3, gekennzeichnet, ' durch eine Einrichtung zur Subtraktion der zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Messungen und zur Abgabe der Pegeldifferenz zwischen den Messungen und durch eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Pegeldifferenz mit einem erlaubten, die Stabilität und Wiederholbarkeit von Messungen definierenden Wert, wobei der Ausgang der Vergleichseinrichtung mit der Vorrichtung zum. Durchstimmen der Frequenz verbunden ist und an diese ein Hemmsignal abgibt, durch das . die Empfängerfrequenz und gegebenenfalls die erzeugte Frequenz auf einem konstanten Wert gehalten .werden, wenn und

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solange der Pegelvergleich zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Signalen ergibt, daß die Pegeldifferenz größer als die erlaubte Abweichung ist. "
5. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Referenzpotential einstellbar ist.
6. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Pegeldifferenz einstellbar ist.
7. Empfänger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung des jeweils zuletzt gemessenen Signalpegels für den Vergleich mit dem nächstfolgenden Signalpegel.

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