DE2460558C3

DE2460558C3 - Procedure for measuring the AM / PM conversion coefficient

Info

Publication number: DE2460558C3
Application number: DE19742460558
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Muenzel; Helmut Dipl.-Ing. Strobel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE2460558B2; DE2460558A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung des AM/PM-Konvenionskoeffizienten, bei dem ein hochfrequenter Testträger mit einer niederfrequenten Sinusspannung amplitudenmoduliert und das Modulationssignal einem Meßobjekt zugeführt wird, der Testträger nach dem Meßobjekl in einem Frequenzdemodulator demoduliert und die niederfrequente Modulationsspannung in einem Bandpaß ausgefiltert und mit einem Pegelmesser ihre Amplitude gemessen wird.The invention relates to a method for measuring the AM / PM convention coefficient which a high-frequency test carrier amplitude-modulates with a low-frequency sinusoidal voltage and that Modulation signal is fed to a test object, the test carrier after the test object in one Frequency demodulator is demodulated and the low-frequency modulation voltage is filtered out in a bandpass filter and their amplitude is measured with a level meter.

Die AM/PM-Konversion ist eine Eigenschaft nichtlinearer Vierpole. Sie bewirkt, daß einem Träger eine Phasenverschiebung aufgedrückt wird, die eine Funktion seiner Amplitude ist. Dieser Effekt hat seine Ursache in aussteuerungsabhängigen Sperrschichtkapazitälen von Transistoren und Dioden oder in der aussteuerungsabhängigen elektrischen Länge von Laufzeitröhren. Für gewöhnlich tritt AM/PM-Konversion in Vierpolen auf, die auch starke Amplituderinichtlinearität zeigen, z. B. Sättigung.The AM / PM conversion is a property of non-linear quadrupoles. It causes a wearer a Phase shift is imposed, which is a function its amplitude is. This effect has its cause in level-dependent junction capacitances of transistors and diodes or in the level-dependent electrical length of time-of-flight tubes. Usually AM / PM conversion occurs in quadrupole, which also has strong amplitude non-linearity show e.g. B. Saturation.

Ein Maß für die AM/PM-Konversion ist der AM/PM-Konversionskoeffizient kp, der meist in Grad/dB angegeben wird. 1 Grad/dB bedeutet, daß bei einer Amplitudenänderung des Testträgers um 1 dB am Eingang des Vierpols eine Phasenverschiebung am Ausgang von I Grad auftritt.A measure of the AM / PM conversion is the AM / PM conversion coefficient kp, which is usually given in degrees / dB. 1 degree / dB means that if the amplitude of the test carrier changes by 1 dB at the input of the quadrupole, a phase shift of 1 degree occurs at the output.

Zur Messung des AM/PM-Konversionskoeffizienten sind zwei Methoden bekannt, die jedoch beide bei kleinen Konversionsfaktoren (< 1 Grad/dB) versagen. Die bekannten, nachstehend beschriebenen Methoden wie auch das erfindungsgemäße Verfahren eignen sichTwo methods are known for measuring the AM / PM conversion coefficient, but both are known for small conversion factors (<1 degree / dB) fail. The known methods described below as well as the method according to the invention are suitable

für Vierpole, die Frequenzumsetzer enthalten.for four-pole that contain frequency converters.

Die eine der bekannten Methoden, deren Prinzip durch ein in F i g. 1 dargestelltes Blockschaltbild veranschaulicht wird, beruht auf der direkten Messung des AM/PM-Konversionskoeffizienten. Hierbei wird in einem Hochfrequenzgenerator 1 ein Testträger erzeugt, der in einem Modulator 2 mit einer, aus einem -.veiteren Generator 3 stammenden niederfrequenten Sinusspannung amplitudenmoduliert wird. Das modulierte Signal ίο wird auf das Meßobjekt M gegeben und nach dem Durchlaufen des Meßobjekts wird der Testträger in einem Frequenzmodulator 4 demoduliert. In einem nachfolgenden Bandpaß 5 wird die niederfrequente Modulationsspannung ausgefiltert und mit dem Pegelmesser 6 ihre Amplitude gemessen. Sie ist ein Maß für den Frequenzhub des Testträgers am Ausgang des Meßobjekts. Da das Modulationssignal sinusförmig ist, läßt sich der Frequenzhub leicht in den Phasenhub umrechnen und dieser mit Hilfe des am Amplitudenmodulator eingestellten Modulationsgrades in den AM/ PM-Konversionskoeffizienten. Die Genauigkeit dieser Messung wird durch eine ungewollte Phasenmodulation begrenzt, die im Amplitudenmodulator entsteht. Sie kann von der Auswerteschaltung am Ausgang des Meßobjekts nicht von der im Meßobjekt seibst entstandenen Phasenmodulation unterschieden werden und geht daher in den Anzeigewert als Meßfehler ein.One of the known methods, the principle of which is illustrated in FIG. 1 is based on the direct measurement of the AM / PM conversion coefficient. In this case, a test carrier is generated in a high-frequency generator 1, which is amplitude-modulated in a modulator 2 with a low-frequency sinusoidal voltage coming from a further generator 3. The modulated signal ίο is applied to the test object M and after it has passed through the test object, the test carrier is demodulated in a frequency modulator 4. In a subsequent bandpass filter 5, the low-frequency modulation voltage is filtered out and its amplitude is measured with the level meter 6. It is a measure of the frequency deviation of the test carrier at the output of the DUT. Since the modulation signal is sinusoidal, the frequency deviation can easily be converted into the phase deviation and this can be converted into the AM / PM conversion coefficient with the aid of the degree of modulation set on the amplitude modulator. The accuracy of this measurement is limited by an unwanted phase modulation that occurs in the amplitude modulator. It cannot be distinguished by the evaluation circuit at the output of the test object from the phase modulation that has arisen in the test object itself and is therefore included in the display value as a measurement error.

Die zweite Methode zur Messung des AM/PM-Konversionskoeffizienten, die bekannt ist aus Bell Syst. Techn. J. 35 (1956) 11, S. 1285-1346, erfolgt über das Intermodulationsspektrum. Das Meßprinzip dieser Methode ist in Fig.2 dargestellt. Hierbei werden in zwei Generatoren 11 und 12 zwei hochfrequente Träger mit eng benachbarten Frequenzen /1 und f₂ erzeugt und mit Hilfe eines Richtungskoppler 13 zusammengeführt. Der Pegelunterschied zwischen beiden Trägern soll etwa 3OdB betragen. Im nachfolgenden Meßobjekt M werden die Pegel der beiden Träger verändert; außerdem entsteht ein Intermodulationsprodukt auf der Frequenz /3 = 2/1-/2, wobei f\ die Frequenz des stärkeren Trägers ist. Das Spektrum am Ausgang des Meßobjekts wird mit einem Spektrumanalysator 14 gemessen. Aus den Pegeln der beiden Testträger und des Intermodulationsproduktes kann nach einer entsprechenden Formel der AM/PM-Konversionskoeffizient berechnet werden. Zur Erreichung einer ausreichenden Meßgenauigkeit ist es hierbei notwendig, die Pegeldifferenzen für die Signale auf den Frequenzen Z₂ und /"3 sehr genau zu messen. Da diese Anforderung mit kleiner werdender Meßgröße schärfer wird, ist diese Methode bei Meßgrößen 5 1 Grad/dB nicht mehr anwendbar.The second method of measuring the AM / PM conversion coefficient known from Bell Syst. Techn. J. 35 (1956) 11, pp. 1285-1346, takes place via the intermodulation spectrum. The measuring principle of this method is shown in Fig.2. Here, two high-frequency carriers with closely spaced frequencies / 1 and f _{2 are} generated in two generators 11 and 12 and combined with the aid of a directional coupler 13. The level difference between the two carriers should be around 3OdB. In the following DUT M , the levels of the two carriers are changed; In addition, there is an intermodulation product on the frequency / 3 = 2 / 1- / 2, where f \ is the frequency of the stronger carrier. The spectrum at the output of the test object is measured with a spectrum analyzer 14. The AM / PM conversion coefficient can be calculated from the levels of the two test carriers and the intermodulation product using a corresponding formula. In order to achieve sufficient measurement accuracy, it is necessary _{to measure the level differences for the signals at the frequencies Z 2} and / "3 very precisely. Since this requirement becomes more acute as the measured variable becomes smaller, this method is not applicable to measured variables 5 1 degree / dB more applicable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber den bekannten Methoden weiteres Verfahren zur Messung des AM/PM-Konversionskoeffizienten anzugeben, bei dem eine ungewollte Phasenmodulation, die im Amplitudenmodulator entsteht, das Meßergebnis nicht verfälscht.The invention is based on the object of a further method compared to the known methods to specify the measurement of the AM / PM conversion coefficient at which an unwanted phase modulation, which arises in the amplitude modulator does not falsify the measurement result.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Messung des AM/PM-Konversionskoeffizienten, bei dem ein hochfrequenter Testträger mit einer niederfrequenten Sinusspannung amplitudenmoduliert und das Modulationssignal einem Meßobjekt zugeführt wird, der Testträger nach dem Meßobjekt in einem Frequenzdemodulator demoduliert und die niederfre- ' quente Modulationsspannung in einem Bandpaß ausgefiltert und mit einem Pegelmesser ihre Amplitude gemessen wird, gemäß der Erfindung in der WeiseThis task is accomplished with a method for measuring the AM / PM conversion coefficient, at which a high-frequency test carrier amplitude-modulates with a low-frequency sinusoidal voltage and that Modulation signal is fed to a device under test, the test carrier after the device under test in one Frequency demodulator demodulated and the low-frequency modulation voltage filtered out in a bandpass filter and its amplitude is measured with a level meter, according to the invention in the manner

gelöst, daß das Ausgangssignal des Meßobjekts mit einem kleinen Teil seines Eingangssignals in einem Mischer gemischt wird und am Ausgang des Mischers ein geeignetes Mischprodukt ausgefiltert und dem Frequenzdemodulator zugeführt wird.solved that the output signal of the device under test with a small part of its input signal in one Mixer is mixed and a suitable mixed product is filtered out at the outlet of the mixer and the Frequency demodulator is supplied.

An sich ist zwar durch die oben angegebene Literaturstelle Bell Syst. Techn. J. 35 (1956), Seite 1319, F i g. 24 bereits eine Meßanordnung bekannt, bei der das Ausgangssignal des Amplitudenmodulators über einen Abzweig hinweg sowohl direkt als auch über das Meßobjtkt hinweg einer PhasenmeßbrOcke zugeführt wird. Abgesehen davon, daß hier bei größeren Werten der Amplitudenmodulation des Testträgers Rückwirkungen auf das Meßergebnis auftreten, ist diese Anordnung für Meßobjekte mit Frequenzumsetzung unbrauchbar.Actually, by the above-mentioned reference Bell Syst. Techn. J. 35 (1956), page 1319, F i g. 24 already known a measuring arrangement in which the output signal of the amplitude modulator via a The branch is fed to a phase measuring bridge both directly and via the measuring object will. Apart from the fact that there are repercussions here at larger values of the amplitude modulation of the test carrier occur on the measurement result, this arrangement is for DUTs with frequency conversion unusable.

Bei Frequenzumsetzung im Meßobjekt in Regellage wird dabei am Ausgang des Mischers die Differenzfrequenz zwischen Eingang und Ausgang des Meßobjekts ausgefiltert, bei Frequenzumsetzung im Meßobjekt in Kehrlage die Summenfrequenz zwischen Eingang und Ausgang des Meßobjekts.In the case of frequency conversion in the DUT in the normal position, the difference frequency is at the output of the mixer filtered out between input and output of the device under test, with frequency conversion in the device under test in Inverted position is the sum frequency between the input and output of the DUT.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in Fi g. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt in einem Blockschaltbild den prinzipiellen Aufbau einer Schaltung für das erfindungsgemäße Verfahren, das auf der direkten Messung des AM/PM-Konversionskoeffizienten beruht. Entsprechend der Anordnung nach Fig. 1 sind hierbei ein Hochfrequenzgenerator 21, der einen Testträger erzeugt, und ein Generator 23 für eine niederfrequente Sinusspannung vorgesehen. Beide Signale werden einem Amplitudenmodulator 22 zugeführt, in dem der Testträger mit der niederfrequenten Sinusspannung amplitudenmoduliert wird. Im Unterschied zu der Messung gemäß der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird hierbei das Ausgangssignal des Meßobjekts M zunächst mit seinem Eingangssigna] ruckgemischt. Hierzu wird ein kleiner Teil des dem Meßobjekt zugeführten Eingangssignals, gebildet von dem amplitudenmodulierten AusgangssignaJ des Amplitudenmodulators 22, mit einem zwischen Amplitudenmodulator 22 und Meßobjekt M eingeschalteten Richtkoppler 24 abgezweigt und zusammen mit dem Ausgangssignal des Meßobjekts M einem Mischer 25 zugeführt Am Ausgang des Mischers 25 wird ein geeignetes Mischprodukt mit einem Bandpaß 26 ausgefiltert und einem Frequenzdemodulator 27 zugeführt Dem Frequenzdemodulator 27 sind, entsprechend der Schaltung gemäß Fig. 1, ein Bandpaß 28 und ein Pegelmesser 29 nachgeschaltet, in denen die niederfrequente Modulationsspannung ausgefiltert und ihre Amplitude gemessqn wird. Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, daß das Meßobjekt Frequenzumsetzer enthält Erfolgt die Frequenzumsetzung im Meßobjekt in Regellage, d. h. bei einer Erhöhung der Eingangsfrequenz erhöht sich auch die Ausgangsfrequenz, so wird in dem dem Mischer nachgeschalteten Bandpaß 26 die Differenzfrequenz zwischen Eingang und Ausgang des Meßobjekts ausgefiltert. Bei Frequenzumsetzung in Kehrlage wird die Summenfrequenz im Bandpaß ausgefiltert.The invention is illustrated below with the aid of one shown in FIG. 3 illustrated embodiment explained in more detail. The figure shows in a block diagram the basic structure of a circuit for the method according to the invention, which is based on the direct measurement of the AM / PM conversion coefficient. According to the arrangement according to FIG. 1, a high-frequency generator 21, which generates a test carrier, and a generator 23 for a low-frequency sinusoidal voltage are provided here. Both signals are fed to an amplitude modulator 22, in which the test carrier is amplitude-modulated with the low-frequency sinusoidal voltage. In contrast to the measurement according to the circuit shown in FIG. 1, the output signal of the device under test M is first mixed back with its input signal. For this purpose, a small part of the input signal supplied to the device under test, formed by the amplitude-modulated output signal from the amplitude modulator 22, is branched off with a directional coupler 24 connected between the amplitude modulator 22 and the device under test M and fed together with the output signal from the device under test M to a mixer 25 at the output of the mixer 25 a suitable mixed product is filtered out with a bandpass filter 26 and fed to a frequency demodulator 27. The frequency demodulator 27 is followed by a bandpass filter 28 and a level meter 29, in accordance with the circuit of FIG. 1, in which the low-frequency modulation voltage is filtered out and its amplitude is measured. With this method it is necessary that the device under test contains frequency converters.If the frequency conversion in the device under test takes place in the normal position, i.e. when the input frequency is increased, the output frequency also increases, then the frequency difference between the input and output of the device under test is filtered out in the bandpass filter 26 downstream of the mixer . In the case of frequency conversion in the inverted position, the sum frequency is filtered out in the bandpass filter.

Durch die Rückmischung des Ausgangssignals des Meßobjekts mit seinem Eingangssignal wird erreicht, daß die im Amplitudenmodulator ungewollt entstehende Phasenmodulation wieder kompensiert wird. Am Ausgang des dem Mischer nachgeschalteten Bandpasses ist dadurch ein Signal verfügbar, dessen Phasenmodulation nur durch die AM/PM-Konversion des Meßobjekts erzeugt wird. Durch diese Kompensation wird also der zur Begrenzung des Meßbereichs führende Meßfehler eliminiert und damit das erfindungsgemäße Meßverfahren auch bei kleinen AM/PM-Konversionskoeffizienten (S 1 Grad/dB) anwendbar.By backmixing the output signal of the device under test with its input signal, that the phase modulation that occurs inadvertently in the amplitude modulator is compensated for again. At the A signal is available at the output of the bandpass filter connected downstream of the mixer, its phase modulation is only generated by the AM / PM conversion of the DUT. With this compensation thus the measurement error leading to the limitation of the measurement range is eliminated and thus the one according to the invention Measurement method can also be used with small AM / PM conversion coefficients (S 1 degree / dB).

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for measuring the AM / PM conversion coefficient, in which a high-frequency test carrier is amplitude-modulated with a low-frequency sinusoidal voltage and the modulation signal is fed to a device under test, the test carrier is demodulated after the device under test in a frequency demodulator and the low-frequency modulation voltage is filtered out in a bandpass filter and with a Level meter its amplitude is measured, characterized in that the output signal of the device under test (M) is mixed with a small part of its input signal in a mixer (25) and a suitable mixed product is filtered out at the output of the mixer (25) and sent to the frequency demodulator (2 /) is fed.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the case of frequency conversion in the device under test (M) in the normal position at the output of the mixer (25), the difference frequency between the input and output of the device under test is filtered out.

3. The method according to claim 1, characterized in that in the case of frequency conversion in the test object (M) in the inverted position at the output of the mixer (25), the sum frequency between the input and output of the test object is filtered out.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the small part of the input signal of the device under test (M) is decoupled from the signal path by means of a directional coupler (24).