DE2430832B2 - Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines Empfängers mit einem Wobbelgenerator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines frequenz-seJektiven Meßempfängers mit einem periodisch in der Frequenz ansteigend gewobbelten Meßgenerator sowie auf einen frequenz-selektiven Meßempfänger zur Durchführung dieses Verfahrens, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.

Um die Frequenzcharakteristik eines Netzwerks

oder eines Übertragungsweges anzuzeigen, ist es üblich, mit einem Generator den interessierenden Frequenzbereich durchzufahren und entweder einen

ίο 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 Breitband-

j5 empfänger 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 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 kann natürlich auch umgekehrt werden, indem Referenzsignale vom Empfänger benutzt werden, um den Generator synchron durchzustimmen. Eine solche Anordnung wird üblicherweise

so 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. Es ist auch eine stufenförmige Frequenzumschaltung unter Programmsteuerung bekannt (»Frequenz« Nr.

4, April 1967, Seite 4), die mit einem zusätzlichen Signalkanal arbeitet.

Ein ähnliches Problem tritt auf, wenn als Generator ein Frequenz-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 Daten- "· kanal 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 ι» und Empfänger so aufzubauen, daß sie genau gleichlaufend gewobbelt werden, indem zwei identische Taktfrequenzen benutzt werden. LJm gute Meßergebnisse sicherzustellen ist es jedoch wesentlich, beide Vorrichtungen im gleichen Augenblick zu triggern r> und genügend Zeit zur Verfügung zu stellen, daß sowohl das zu prüfende Netzwerk als auch die Empfänger-Schaltkreise sich einschwingen können. Das führt normalerweise dazu, daß die Wobbeigeschwindigkeit unnötig klein ist. Dies ist ein besondere Nachteil be- -'" kannrer Prüfmethoden für Filter. Bei derartigen Methoden wird eine konstante Wobbeigeschwindigkeit benutzt, die kleiner als oder gleich wie die Geschwindigkeit sein muß, die notwendig ist, um die sich am schnellsten ändernden Bereiche der Charakteristik 2^r> 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 i" das System außer Tritt gefallen ist.

Der in den Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen frequenz-selektiven Meßempfänger der eingangs genannten Art zu schaffen, derart, daß zur r> Erzeugungeines Gleichlaufs mit einem in Stufen gewobbelten Generator kein zusätzlicher Signalkanal parallel zum prüfenden Netzwerk oder Übertragungsweg benötigt ivird.

Vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Weiterbil- w düngen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die Definition des Pegeldifferenzwertes wird eine Wobbeigeschwindigkeit ausgewählt, die für jeden Bereich der Charakteristik des zu prüfenden Netzwerkes paßt, und es wird eine -r> schnellere Gesamtmessung erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

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.

In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist ein Prüfling 10 mit seinem Eingang an einen in Stufen ansteigend gewobbelten Generator 12 und mit seinem Ausgang an einen frequenzselektiven 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 stufenartig durchgestimmte Spannungen abgeben, wobei Generator 12 und Empfänger 14 eine entsprechende Steuerspannungerhalten. Die Wobbeiprogramme der Einheiten 16 und 18 sind in der Frequenzstaffel identisch. Ihre Wobbel-Durchlauffrequenzen R₁ und R₂ sind jedoch verschieden, wobei R₁>R_i ist.

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 beträgt im vorliegenden Beispiel 500 kHz, kann aber jeder beliebige Wert oberhalb vorzugsweise 10 Hz sein. Die Verweilzeit beträgt üblicherweise eine Sekunde. Die Wobbel-Durchlauffrequenz 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, der wiederholte Messungen durchführt und feststellt, ob das Ergebnis gleich oder größer als der Wert eines vorgegebenen Toleranzrasters ist, wie weiter unten näher beschrieben ist. Ein Eingang des !Comparators 20 ist mit dem Ausgang des Empfängers 14 verbunden, und zwei Ausgänge 22 und 24 des !Comparators 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 Generator im richtigen Gleichlauf befindet:

a) Ein Stabilitätstest, der sicherstellt, daß der gemessene Pegel bei zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Messungen innerhalb eines definierten Pegelbereichs stabil ist. Im allgemeinen reichen zwei wiederholte Messungen, um zu zeigen, daß der Prüfling 10 und/oder der Empfänger 14 sich eingeschwungen haben. Zum Beispiel könnte eine Messung auf einer Frequenzstufe als »gut« bezeichnet werden, wenn zwei aufeinanderfolgende Messungen auf dieser Stufe um nicht mehr als 0,1 dB voneinander abweichen. Zur Berücksichtigung von Rauschen kann es notwendig werden, diese Toleranzbreite zu erhöhen.

b) Ein Pegeltest, der sicherstellt, daß ein Signal gemessen wird, dessen Pegel demjenigen eines vorgegebenen Werts entspricht, zumindest aber den Pegel von anderen, unerwünschten Fehler- oder Rauschsignalen überschreitet, die vom Empfänger 14 und/oder vom Prüfling 10 herrühren können. Zum Beispiel kann eine Messung auf einer Frequenzstufe als »gut« bezeichnet werden, wenn zwei oder mehr aufeinanderfolgende Messungen bei dieser Frequenz oberhalb einer festen Grenze oder eines Schwellenwertes von zum Beispiel -4OdBm bei einem Pegelmeßpunkt von -2OdBm liegen.

Die Toleranzbreite und der Schwellenwert 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 ir-

gendcincm Grunde ein Signalverlust auftritt, wartet der Empfänger 14 somit bis zum nächsten Wobbcldurchgang 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 Anzeigevorrichtung 26 wiedergegeben oder durch einen Schreiber aufgezeichnet werden. Die Meügesehwindigkeit des Empfängers muß gleich oder größer als die doppelte Schrittgeschwindigkeit des Generators sein, wenn das Generator-Durchstimmprogramm verfolgt werden soll, 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 synchrone Auslösung von Generator 12 und Empfänger 14 überflüssig. Außerdem ergibt sich zusätzlich noch die sehr wichtige, an sich bekannte Möglichkeit eines syn chronen Schrittbetriebs. Bei einem solchen Betriel schreiten Generator 12 und Empfänger 18 synchroi mit Hilfe einer Programmverbindung weiter, die ii Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 28 dargestellt ist Die Wobbeiprogrammeinheit 16 wird dann weggelas sen, und nur ein Wobbeiprogramm 18 wird benutzt Die Schrittfolge wird jedoch angehalten, wenn di( oben beschriebene Stabilitätstest-Bedingung nicht er füllt ist. Auf diese Weise bleiben Generator 12 um Empfänger 14 nötigenfalls bei jeder Frequenz stehen bis der Prüfling 10 sich soweit eingeschwungen hat daß die Stabilitätsbedingung erfüllt wird. Dies ist be sonders bei der Prüfung von Filtern wichtig.

Ein Flußdiagramm des oben beschriebenen Gleich lauf Verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt.

Es ist möglich, das System in einer Weise zu benut zen. daß die Programmeinheit 18 des Empfängers cii nachfolgendes Sender/Empfänger-Paar ansteuert, un Messungen an einer Kaskade von Netzwerken vorzu nehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines frequenzselektiven Meßempfängers mit einem periodisch in der Frequenz ansteigend gewobbelten Meßgenerator, der eine Folge von Testsignalen mit jeweils einer anderen diskreten Frequenz erzeugt, die entsprechend einem Programm stufenweise angehoben wird, wobei die Folge von Testsignalen einer zu prüfenden Vorrichtung zugeführt wird und die Ausgangssignale der zu prüfenden Vorrichtung dem Meßempfänger zugeführt werden, der jeweils auf der entsprechend dem Programm zugeführten diskreten Frequenz arbeitet,dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfrequenz des Meßempfängers in ihrer Stufenfolge entsprechend derjenigen des Wobbeiprogramms des Meßgenerators, jedoch, wenn nicht angehalten, mit vergleichsweise erhöhter Wobbelgeschwindigkeit verändert wird; daß die Verweilzeit bei jeder Frequenz für die Ausführung mindestens zweier Messungen durch den Meßempfänger ausreicht; daß die Pegel mindestens zweier aufeinanderfolgender Messungen auf jeder Frequenzstufe am Empfängerausgang mit einem jeweils vorgegebenen Referenzpegel verglichen werden; daß die Empfängerfrequenz so lange auf einem konstanten Wert gehalten wird, als der Vergleich ergibt, daß der Signalpegel unter dem Referenzpegel liegt; und daß der Meßempfänger freigegeben wird, seinem Wobbeiprogramm zu folgen, wenn der Vergleich ergibt, daß der Signalpegel am Empfängerausgang größer als der oder gleich dem Referenzpegel und stabil ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pegeldifferenzwert definiert wird und daß der Empfängerfrequenz nur erlaubt wird, dem Wobbeiprogramm zu folgen, wenn und solange die Differenz zwischen den Pegeln zweier oder mehrerer aufeinanderfolgender Empfänger-Ausgangssignale sich innerhalb des definierten Differenzbereichs befindet.

3. Frequenz-selektiver Meßempfänger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (18) zum stufenweisen Durchstimmen der Empfängerfrequenz gemäß einem bestimmten Wobbeiprogramm mit einer Wobbeigeschwindigkeit, die größer als die des Meßgenerators ist, und durch einen Komparator (20), dessen einer Eingang mit dem Empfängerausgang, dessen anderer Eingang mit einem Referenzpotential und dessen Ausgang (22) mit der Steuervorrichtung (18) verbunden ist und an diese ein Hemmsignal aljgibt, durch das die Empfängerfrequenz und ggf. die Generatorfrequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden, wenn und solange der Pegelvergleich mindestens zweier aufeinanderfolgender auf gleicher Frequenitstufe erhaltener Signale mit dem Referenzpotential ergibt, daß der gemessene Pegel unterhalb des Referenzpotentials liegt.

4. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Subtraktion von aufeinanderfolgenden auf einer Frequenzstufe erhaltenen Meßergebnissen und zur Abgabe der Pegeldifferenz zwischen den Meßergebnissen vorgesehen und durch eine Vergleichseinrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden ist, welche an diese ein Hemmsignal abgibt, durch das die Empfängerfrequenz und ggf. dip. Generatorfrequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden, wenn und solange die erlaubte Abweichung überschritten wird.

5. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzpotential einstellbar ist.

6. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegeldifferenz einstellbar ist.