DE2430832C3 - Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines Empfängers mit einem Wobbelgenerator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ejn Verfahren zur Erzeugung eines Gleichlaufs eines frequenz-selektiven 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

jo 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 Hurchfc .-stimmt 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 diirchziistimmen. 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 15Ί-3. August 1972. Das allgemeine Problem solcher Anordnungen besteht darin, daß Generator und Empfänger durch mindestens einen zusatzlichen 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 zusatzlicher Frequenz^SynthCtisie-

rcr benutzt werden. Wenn Empfänger Uriel Generator räumlich nahe beieinander liegen, ist es möglich, einen gemeinsamen Oszillator für das synchrone Durchstimmen vorzusehen. Eis 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, einer getrennten Datenkanal vorzusehen, z. B. bei großer Entfernung zwischen Generator und Empfänger oder bei Telefonsystemen, bei denen nur serielle Datenübertragung möglich ist und eine Para'.lel/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 einschwinger, können. Das führt normalerweise dazu, daß die Wobbeigeschwindigkeit unnötig klein ist. Dies ist ein besonderer Nachteil bekannter Prüfmethoden für Filter. Bei derartigen Methoden wird eine konstante Wobbe'igeschwindigkeit benutzt, die kleiner als oder gleich wie die Geschwindigkeit sein muß, die notwendig ist, um die sich am schnellsten ändernden Bereiche der Charakteristik des /u 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 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 Erzeugung eines Gleichlaufs mit einem in Stufen gewobbelten Generator kein zusätzlicher Signalkanal parallel zum prüfenden Netzwerk oder Übertragungsweg benötigt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen 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 schnellere Gesamtmessung erzielt.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Glei»hlaufverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ei;-·,Flußdiagramm des Gleichlaufverfahrens, welches mit der Anordnung nach Fig. 1 durchgeführt wird, und

Fig. 3 ein Frequen/./Z.eit-Diagramm,dasdas in der Anordnung nach Fig. I 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 frequenzselektivcn Empfänger 14 angeschlossen. Das Wobbein des Generators 12 und des Empfängers 14 erfolgt durch je eine Wobbeiprogrammeinheit 16 bzw. 18. Hierzu können alle geeigneten Programrrieinheiten benutzt werden, z. B. Geräte, die an ihren Ausgängen stufenartig durchgestimmte Spannungen abgeben, wobei Generator 12 und Empfänger 14 eine entsprechende Stsuerspannung erhalten. Die Wobbeiprogramme der Einheiten 16 und 18 sind in der Frequenzstaffel identisch. Ihre Wobbel-Durchlauffrequenzen R₁ und R₂ sind jedoch ϊ verschieden, wobei R₂> /?, ist.

Ein typisches Woboelprogramm 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 andern rer 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 π 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 aufeinan- ^n derfolgende Messungen mit der benötigten Wiederholbarkeit zu ermöglichen.

Ein Komparator 20 (z. B. ein passend programmierter Rechner) ist vorgesehen, dei wiederholte Messungen durchführt und feststellt, ob das Ergebnis gleich oder größer als der Wert eines vorgegebenen Toleranzrasters ist, wie weiter unten näher beschrieben ist. Liin Eingang des !Comparators 20 ist mit dem Ausgang des Empfängers 14 verbunden, und zwei Ausgänge 22 und 24 des Komparators 20 fuhren zur ίο 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 konnte 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 ei hohen, 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 Rauschsignale.n überschreitet, die vom Empfänger 14 und/oder vom Prüfling 10 herrühren können. Zum Beispiel kann eine Messung auf einer t requerizstufe als »gut« bezeichnet werden, wenn zwei oder mehr aufeinanderfolgende Messungen bei dieser Frequenz oberhalb ei.ier festen Grenze oder eines Schwellenwertes von mm Beispiel -4OdBm bei einem Pegelmeßpunkt von - 20 dßm liegen.

Die Toleranzbreite und der Schwellenwert können festliegen oder sie können extern durch lasten oder andere Programmierverfahren eingegeben werden. Wenn die Bedingungen a) bzw, b) nicht erfüllt sind, hält di;r Komparator 20 das Wobbeiprogramm des Empfäingers 14 rnit'.els eines Hemmsignals am Ausgang 22 an, welches der Einheit 18 solange zugeführt wird, bis die Bedingungen erfüllt sind. Wenn aus ir-

gendeinem Grunde ein Signalverlust auftritt, wartet der Empfänger 14 somit bis /um nächsten 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 Aus^ gang 24 gegeben und kann durch die Anzeigevorrichtung 26 wiedergegeben oder durch einen Schreiber aufgezeichnet werden. Die Meßgeschwindigkeit des Empfängers muß gleich oder größer als die doppelte Schrittgeschwindigkeit des Generators sein, wenn das Generator-Durchstimmprogfamin 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 synchronen Schrittbelricbs. 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 Wobbelprogrammcinheit 16 wird dann weggelassen, und nur ein Wobbeiprogramm 18 wird benutzt. Die Schrittfolge Wird jedoch angehalten, Wenn die oben beschriebene Stabilitätstest-Bedingung nicht er-^ füllt ist. Auf diese Weise bleiben Generator 12 und Empfänger 14 nötigenfalls bei jeder Frequenz stehen, bis der Prüfling 10 sich soweit cingcschwüngcri hat, daß die Stabilitätsbedingung erfüllt wird, Dies ist besonders bei der Prüfung von Filtern wichtig.

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

Es ist möglich, das System in einer Weise zu benutzen, daß die Prografnnieinheit 18 des Empfängers ein nachfolgendes Serider/Empfäriger-Päar ansteuert, um Messungen an einer Kaskade von Netzwerken vorzunehmen.

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 Freqiienzarbeitet,dadurch gekennzeichnet,daß die Arbeitsfrequenz des Meßempfängers in ihrer Stufenfolge entsprechend derjenigen des Wobbeiprogramms des Meßgenerators, jedoch, wenn nicht angehalten, mit vergleichsweise erhöhter WobbelgescrKvindigkeit verändert wird; daß die Verwcüzeit 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 Referenzpegei liegt: und daß der Meßempfänger frpiopophpn "itd ipinem Wo'ihelnn.eramm zu folgen, wenn der Vergleich erj'ibt, daß der Signalpcgel am Empfängerausgang größer als der oder gleich dem Referenzpege! und stabil ist.

2. Verfahren nach Anspruc.i 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 Wobheiprogramm mit einer Wobbeigeschwindigkeit, die größer als die des Meßgenerators ist, und durch einen Komparator (20), dessen einer Eingang mit dem Empfängerausgang, dessen anderer F ingang mit einem Referenzpotential und dessen Ausgang (22) mit der Steuervorrichtung (18) verbunden ist und an diese ein Hemmsignal abgibt, durch das die Hmpfangerfrequenz und ggf. die Generatorfrequenz auf einem konstanten Wert gehalten werden, wenn und solange der Pegelvergleich mindestens zweier aufeinanderfolgender auf gleicher Frequenzstufe erhaltener Signale mit dem Referenzpotential ergibt, daß der gemessene Pegel unterhalb des Referenzpötentials 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 Meßergcbnissen vorgesehen Und durch eine Vergleichs=

einrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden ist, welche an. diese ein Hemmsignal abgibt, durch das die Empfängerfrequenz und ggf. die 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.