DE2631202C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum selektiven Messen des Summenpegels eines zu messenden Signals - Google Patents

Description

Dasselbe trifft für den aus der US-PS 35 73 626 bekannten Spektrumanalysator zu. Er vermag lediglich die Summe aus solchen Einzelpegelmessungen zu bilden, die einen einstellbaren Schwellenwert übersteigen.

Einer ersten Weiterbildung der Erfindung liegt die s Nebenaufgabe zugrunde, einen selektiven Summenpegelmesser anzugeben, der mindestens zwei unterschiedliche Empfangsbandbreiten, aber ZF-Filter mit nur einer Zwischenfrequenzbandbreite besitzt

Die erste Weiterbildung der Erfindung löst diese Nebenaufgabe mit den im Kennzeichen des Anspruchs 10 angegebenen Mitteln, denen ein selbständiger Schutz zukommt.

Einer zweiten Weiterbildung der Erfindung liegt die weitere Nebenaufgabe zugrunde, ein Verfahren und is eine Vorrichtung zum irequenzabhängig bewerteten Messen eines Summenpegels innerhalb eines frei vorgebbaren Frequenzbandes anzugeben.

Die zweite Weiterbildung der Erfindung löst diese Nebenaufgabe hinsichtlich des Verfahrens mit den Mitteln des Anspruchs 5 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Mittel/i des Anspruchs 11, denen jeweils selbständiger Schutz zukommt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Dichtespektrum der Spannung, zwei diskerete Spektrallinien, ein definiertes Frequenzband mit der Breite B. in dem der Summenpegel zu messen ist, ein in dem definierten Frequenzband verschiebbarer Spalt mit der F.mpfangsfrequenzbaniibreite b und den idealisierten Därnpfungsverlauf eines, bei einem praktischen Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6 benutzten ZF-Filters, der sich infolge des Wobbeivorgangs in das definierte Frequenzband abbildet,

F i g. 2 einen sägezahnförmigen zeitabhängigen Verlauf der Mittenfrequenz des verschiebbaren schmalen Frequenzbandes..

F i g. 3 einen treppenförmigen zeitabhängigen Verlauf der Mittenfrequenz des verschiebbaren schmalen «0 Frequenzbandes.

F i g. 4 einen im wesentlichen sägezahnförmigen zeitabhängigen Verlauf der Mittenfrequenz des schmalen Frequenzbandes, der zwecks frequenzabhängiger Bewertung des Summenpegels Abschnitte mit unterschiedlicher Wobbelgeschwindigkest aufweist,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig.6 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,

F i g. 7 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels,

F i g. 8 ein Ausschnitt aus einem Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels,

F i g. 9 ein Ausschnitt aus einem Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist als Beispiel eines zu messenden Signals über der Frequenz /ein Dichtespektrum der Spannung durch eine gestrichelte Linie 1 dargestellt. Außerdem enthält das Meßsignal bei den Frequenzen f_x und /2 zwei diskrete Spektrallinien 2 und 3. Es besteht die Aufgabe, den in einem definierten Frequenzband mit der Breite B zwischen den Grenzfrequenzen /„ und f_o auftretenden Summenpegel selektiv zu messen. Hierzu wird ein durch zwei strichpunk'.ierte Linien 4 dargestellter Spalt mit " einer in bezug auf die Breite B schmalen Empfangsfrequenzbandbreite b innerhalb der Grenzen f_u und f_o in der Weise periodisch verschoben, daß als Extremwerte der variablen Mittenfrequenz f_m des Spaltes die Werte /.--J-

und

'■♦4

erreicht werden. Die im Spalt auftretende Spannung wird effektiv gemessen, integriert und mit einem das

Bandbreitenverhältnis j- berücksichtigenden Pegelkorrekturwert

la = 10 Ig

versehen.

Die Verschiebung des Spaltes im definierten Frequenzband kann durch des in F i g. 1 links idealisiert dargestellten Dämpfungsverlaufes S eines bei einem praktischen Ausführungsbeispiel (Fig.6) benutzten ZF-Filters (16) mit der Empfangsbandbreite b und der Mittenfrequenz fm bewirkt werden, die sich beim Umsetzen der Spannungen des definierten Frequenzbandes in die Zwischenfrequenzlage mit Hilfe einer entsprechend gewobbelten Öberlagerungsfrequenz ergibt. Hierbei kann auch, wenn mit einer nur innerhalb eines beschränkten Bereiches variablen (wobbelbaren) Überiagerungsfrequenz gearbeitet wird, zunächst wahlweise eines von mehreren feststehenden Frequenzbändern mit jeweils der Breite Bdurch Frequenzumsetzung mit jewt-ih einer von mehreren festen Überlagerungsfrequenzen in das definierte Frequenzband umgesetzt werden.

In Fig.2 ist ein sägezahnförmiger Verlauf der Mittenfrequenz f_m des Spaltes über der Zeit t und damit auch der die Verschiebung bewirkenden Überlagerungsfrequenz dargestellt, wobei auf je vier Wobbelperioden 7Veine Meßperiode ^entfällt.

In Fig.3 ist ein treppenförmiger Verlauf der Miticnfrequcnz .'mdes Spaltes über der Zeit /dargestellt, wobei in jeder Wobbeiperiode Tw sechs Teilperioden mit jeweils einem anderen Wert der Mittenfrequenz f_m auftreten und einer Wobbeiperiode Tw eine Meßperiode 7"Mentspricht.

In F i g. 4 ist ein im Prinzip sägezahnförmiger Verlauf der Mittenfrequenz /_m des Spaltes über der Zeit dargestellt, der drej Teilperioden Twu 7\v2und Tw 3 mit unterschiedlichen Änderungsgeschwindigkeiten

df

der Mittenfrequenz f_m und damit auch der Überlage· rungsfrequenz aufweist Auf diese Weise läßt sich eine abschnittsweise unterschiedliche Bewertung des in einzelnen Teilfrequenzbereichen vorhandenen Summenpegels erzielen. Es ist hier angenommen, daß auf jede Meßperiode Tm zwei Wobbeiperioden Tw entfallen.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens liegt das Meßsignal an einer Eingangsklemme 6 eines in einem breiten Frequenzbereich duchstimmbaren Bandfilters 7 mit der Empfangsbandbreite b. Die durchgelassene Spannung wird einem Verstärker 8 zugeführt, der einen Effektivwertgleichrichter 9 speist Die von diesem abgegebene gleichgerichtete Spannung gelangt über ein /vC-Sicbgiied 10 zur Anzeige \r. einem Instrument 11. Die Mittenfrequenz f_m des Bandfilters 7 wird von einer Steuervorrichtung 12 zwischen den extremen, an ihr beliebig einstellbaren Frequenzwerten

-=■ und /. -

periodisch verschoben. Hierbei kann die Markierung der Einstellmittel auch unmittelbar in Werten von /„und /„erfolgen.

Bei d*"n in F i g. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel gelangt das zu messende Signal von einer Klemme 6' über ein Dämpfungsglied 13 zu einem Mischer 14, der von einem spannungssteuerbaren Oszillator 15 gespeist wird und dessen Ausgang mit einem festen Zwischenfrequenzbandfilter 16 verbunden ist, das die Empfangsfrequenzbandbreite b aufweist. Die durchgelassene Spannung wird einem Verstärker 8' zugeführt, der einen Effektivwertgleichrichter 9' speist, dessen Ausgangsspannung an einem RC-GWcd 10 liegt. Die Frequenz des Oszillators 15 wird von der sägezahnförmigen Ausgangsspannung eines Wobbelspannungsgenerators 17 bestimmt, deren Extremwerte so einstellbar sind, daß sich der gewünschte Wobbeifrequenzbereich der vom Oszillator 15 gelieferten Überlagerungsspannung ergibt. Gleichzeitig übernimmt der Wobbelspannungsgenerator 17 die periodische Steuerung eines Schalters 18 einer Abtast- und Halteschaltung, die ein Anzeigeinstrument 1Γ speist.

Das in F i g. 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich hauptsächlich in zweifacher Hinsicht von der Anordnung gemäß F i g. 6.

Das zu messende Signal wird zweimal frequenzumgesetzt. 7wischen dem einstellbaren Dämpfungsglied 13' und dem mit der periodisch sich ändernden Überlagerungsfrequenz gespeisten Mischer 14' sind ein weiterer Mischer 19 und ein von dessen Ausgangssignal gespeistes Bandfilter 20 mit einer maximalen Bandbreite B_m.x geschaltet. Der weitere Mischer 19 wird von einem weiteren Oszillator 21 gespeist, dessen Frequenz in mehreren Grobstufen mit der Schrittweite B_mtx sowie gegebenenfalls auch kontinuierlich innerhalb der so gebildeten Frequenzbereiche abstimmbar ist, so daß das zu messende Signal aus jedem beliebigen definierten

Frequenzband in den Durchlaßbereich des Bandfilters

20 umsetzbar ist, sofern nur die Bandbreite /„ - /„ des definierten Frequenzbandes kleiner oder gleich der

Filterbandbreite S_n,.* ist. Ein Rechner 22 bewirkt mindestens die Bildung des

ίο Meßergebnisses sowie die Steuerung der Oszillatoren. Hierzu wird der Rechner 22 auf die gewünschten Frequenzwerte /₀ und /_u eingestellt, woraufhin er durch Digitalsignale sowohl den weiteren Oszillator 21 auf den erforderlichen Frequenzwert als auch den Wobbelspan nungsgenerator 17' auf die erforderlichen Wobbelfre- quenzgrenzwerte

einstellt, die einen Frequenzverlauf des von ihm gesteuerten Oszillators 15' etwa nach dem in Fig.2 dargestellten Diagramm ergeben. Außerdem bildet der

Rechner 22 die Summe der digitalen Einzelmeßergebnisse, die ein vom Effektivwertgleichrichter 9" gespeister Analog-Digital-Umsetzer 23 am Ende jeder durch eine eigene Mittenfrequenz /_m bestimmten Teilperiode ausgibt, und er steuert mit dieser Summe eine

Digitalanzeigevorrichtung 24 an.

Soll bei einer rechnergesteuerten Anordnung gemäß F i g. 6 ein Frequenzverlauf gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Diagramm erreicht werden, so kann, wie dies in Fig.9 in einem Ausschnitt dargestellt ist, der Wobbelspannungsgenerator als Digital-Analog-Umsetzer 29 ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum selektiven Messen des in einem beliebig wählbaren (definierten) Frequenzband auftretenden Summenpegels eines zu messenden Signals, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel in einem in bezug auf die Breite B des definierten Frequenzbandes eine schmale Frequenzbandbreite b aufweisenden Spalt (Empfangsfrequenz- band) effektiv gemessen wird, daß der Spalt über das definierte Frequenzband in dessen Grenzen periodisch mit einer Geschwindigkeit verschoben (gewobbelt) wird, die kleiner oder gleich dem Produkt aus der Breite B des definierten Frequenzbandes is und der Frequenzbandbreite b des Spaltes ist (Vw < b - B), daß der im Spalt effektiv gemessene Pegelwert integriert wird und daß das Integral mit einem das Verhältnis b zu B berücksichtigenden Pegel-Kornpfcturwert

a = 10 Ig-|

korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierlich oder quasikontinuierlich durch das definierte Frequenzba'nd wandernde Spalt durch Frequenzumsetzung des definierten Frequenzbandes mit einer frequenzvariablen (gewobbelten) Überlagerungsfrequenz in eine festste- hende Zwischenfrequenzlage und Ausfiltern eines schmalen Zwischenfrequenrbandes (5) mit der schmalen Frequenzbandbreite b erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise eines von mehreren feststehenden Frequenzbändern mit jeweils der Bandbreite B durch Frequenzumsetzung mit jeweils einer von mehreren festen Überlagerungsfrequenzen in das definierte Frequenzband umgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit der variablen Überlagerungsfrequenz konstant ist

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit der variablen Überlagerungsfrequenz während jedes Wobbeldurchlaufs einer Bewertungsfunktion folgt (F ig. 4).

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, mit einem vom Meßsignal direkt oder mittelbar nach einer ein- oder mehrmaligen Frequenzumsetzung und von einem frequenzvariablen Überlagerungsoszillator gespeisten Mischer, dessen Ausgangssignal über ein schmalbandiges und steilflankiges Zwischenfrequenzbandfilter einem eine Auswerte-, Registrier- oder Anzeigeeinrichtung (Instrument) speisenden Gleichrichter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbandbreite b des Zwischenfrequenzbandfilters (16) wesentlich geringer als die Breite B des definierten Frequenzbandes des so Meßsignals ist, daß die Frequenz des Überlagerungsoszillators (15) um

B- b

lagerungsfrequenz gewobbelt ist, daß der Gleichrichter (90 ein Effektivwertwandler ist, daß die durch eine Integrationseinrichtung (10') des Gleichrichters bestimmte Meßzeit Tu gleich der Wobbeizeit Tw oder einem Vielfachen derselben ist und daß eine Pegelkorrektureinrichtung (8') vorgesehen ist, die eisen Pegelkorrekturwert

a = 10 IgA

besitzt

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsoszillator

(15) kontinuierlich oder quasikontinuierlich gewobbelt ist und daß die Integrationseinrichtung des Effektivwertgleichrichters (9') ein ÄC-Glied (10') mit einer einem Vielfachen der Wobbeizeit Tw entsprechenden Zeitkonstanten ist

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsoszillator

(16) kontinuierlich oder quasikontinuierlich gewobbelt ist und daß zwischen der Integrationseinrichtung (10') des Effektivwertgleichrichters (9') und dem Instrument (11') eine am Ende jeden Wobbeidurchgangs ansprechende Abtast- und Halteschaltung (18) liegt (F i g. 6).

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß- der Überlagerungsoszillator (15') quasikoruinuierlich gewobbelt ist und daß die sich während jeder Wobbeizeit bei den einzelnen Wobbeiteilschritten ergebenden Ausgangsgrößen des Effektivwertgleichrichters (9") digital erfaßt und rechnerisch summiert werden (F i g. 7).

10. Selektiver Pegelmesser nach Anspruch 6, dessen Empfangsbandbreite auf einem von mehreren unterschiedlichen Werten 5,(1 < /< /^einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbandbreite b des Zwischenfrequenzfilters (16) dem geringsten Wert B\ der unterschiedlichen Werte B, der Empfangsbandbreite entspricht, bei dessen Einstellung der Überlagerungsoszillator (15) nicht gewobbelt ist, daß bei Einstellung größerer Empfangsbandbreiten der Überlagerungsoszillator (16)

B₁ - B₁

65

symmetrisch zu einer der Mitte F_m des definierten Frequenzbandes zugeordneten einstellbaren Über gewobbelt ist und daß die Pegelkorrektureinrichtung (8") jeweils auf einen Pegelkorrekturfaktor

zusammen mit der Einstellung der jeweiligen Empfangsbandbrette eingestellt ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden Ansprüche zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprueh 5, dadureh gekennzeichnet, daß die Frequenzbandbreite b des Zwischenfrequenzfiiters (16) gleich oder kleiner als ein auf einem schmälsten Teilabschnitt der Bewertungsfunktion entfallender Ausschnitt aus der Breite ßdes definierten Frequenzbandes des Meßsignals ist, daß der Überlagerungsoszillator ein wobbelbarer spannungssteuerbarer Oszillator (15") mit einem Steuereingang ist, der an einen Hubregler (27) mit einem

3 4

Steuerspaitnungs-Furtktionsgenerator (28) verbun- Frequenzbereich von konstanter oder auch stufig

den ist, dessen Kurvenfonn einer jeweils gewünsch- einstellbare¹· Breite innerhalb eines durchgehenden oder

ten Bewertungsfunktion entsprechend einstellbar ist mehrerer aneinander anschließender Abstimmbereiche

(F i g. 8). einstellbar sind (z. B. selektive Pegelmesser SPM-6, BN

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü- 5 341 bzw. SPM-60, BN 61 ί von Wandel & Goltermann, ehe 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbereich 6 kHz bis 18,6MHz in mehreren Frequenzbandbreite b des Zwischenfrequenzfilters 1-MHz-Bereichen dzw. in einem durchgehenden be-(16'") gleich oder kleiner als ein auf einem reich und mit Bandbreiten von 0,5 und 3 bzw. 03 und schmälsten Teilabschnitt der Bewertungsfunktion 2ß kHz). Derartige selektive Pegelmesser können auch entfallender Ausschnitt aus der Breite B des io zusammen mit einem zugehörigen Pegelsender (z.B. definierten Frequenzbandes des zu messenden PS-6, BN 340 bzw. PS-60, BN 610) gewobbelt werden, Signais ist und daß der Überlagerungsoszillator ein um z. B. Frequenzgänge von Prüflingen auf einem wobbelbarer spannungssteuerbarer Oszillator (15'") Sichtgerät darzustellen, und sie sind mit Mittelwertmit einem Steuereingang ist, dessen Eingänge von gleichrichtern versehen, die mit zwischenfrequenten einem Rechner (22') gesteuert werden. is sinusförmigen Spannungen betrieben werden und in

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, da- Effektivwerten geeicht sind.

durch gekennzeichnet, daß zur Panoramadarstellung Zufolge der Verfügbarkeit nur schmaler ZF-Bandder im definierten Frequenzband auftretenden breiten sind daher die bekannten selektiven Pegelmes-Signale der Ausgang (30) des schmalen ZF-Bandfil- ser nicht '.n der Lage, Summenpegel in beliebig ters (16) über einen Gleichrichter (31) mit dem 20 definierbaren Frequenzbereichen zu .-.aessen. So ist es Vertikalablenkeingang und der Ausgang des Wob- insbesondere nicht möglich, in einem TF-System den belspannungsgenerators (17) mit dem Horizontalab- Summenpegel selektiv zu messen, der in einer ganzen lenkeingang eines Sichtgerätes bzw. Oszüiografen Gruppe mit z. B. 12 oder 60 Kanälen in der TF-Lage von (32) verbunden sind (F ig. 6). 60 bis 108 kHz bzw. von 312 bis 552 kHz oder der in

14. Schaltungsanordnung zur Durchführung des 25 entsprechend breiten Abschnitten eines aus Primär-Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- bzw. Sekundärgruppen zusammengesetzten Basisbannet, daß einem ZF-Ausgang eines an sich bekannten des auftritt. Dazu wären selektive Pegelmesser mit Panoramaempfängers eine Pegelkorrektureinrich- Bandbreiten erforderlich, die denjenigen von Primärtung, ein Effektivwertgleichrichter und eine Auswer- bzw. Sekundärgruppen entsprechen und an deren te- und/oder Registrier- und/oder Anzeigeeinrich- 30 Selektion relativ hohe Anforderungen zu stellen wären, tung (Instrument) nachgeschaltet sind. wie sie von Durchschaltefiltern für die Rauschklirrmessung her bekannt sind. Oft besteht darüber hinaus auch der Wunsch, den Summenpegel in einem definierten (beliebig gelegenen und beliebig breiten) Abschnitt zu

35 messen.

Es ist nun zwar ein Pegelmesser (Hewiett-Packard

3745A bzw. 3745B) bekannt, dessen größte ZF-Band-

breite 48 kHz beträgt. Er vermag daher nur eine einzige

Primärgruppe der standardisierten Breite von 48 kHz

40 zu erfassen und ist für TF-Gruppen mit hiervon

abweichender Frequenzbandbreite ungeeignet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messen des in einem beliebig wählbaren (definierten) Verfahren und eine zu dessen Durchfünrung geeignete Frequenzband auftretenden Summenpegels eines zu Vorrichtung zum selektiven Messen des in einem messenden Signals und eine Vorrichtung zu dessen 45 hinsichtlich seiner Breite und seiner Lage beliebig Durchführung. wählbaren Frequenzband auftretenden Summenpegels

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zu anzugeben, das bzw. die hohe Selektionsforderungen dessen Durchführung ist z. B. in der elektrischen erfüllt und eine geringe Meßzeit benötigt
Nachrichtenübertragungrtechnik erwünscht, um den Die Erfindung löst diese Aufgabe hinsichtlich des

Summenpegel eines ganzen Basisbandes zu messen. 50 Verfahrens mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 Hierzu sind Breitbandpecelmesser bekannt, die einen angegebenen Mitteln und hinsichtlich einer vom durchgehenden Frequenzbereich besitzen (z.B. der Oberbegriff des Anspruchs 6 ausgehenden Vorrichtung Breitbandpegelmesser REB-50 von Wandel & Goiter- _mj_; den im Kennzeichen dieses Anspruchs angegebenen mann, BN 405/1, mit einem Frequenzbereich von 6 kHz Mitteln.

bis 30 MHz). 55 Nun sind zwar aus »Funktechnik«, Nr. 4/1556, Seiten

Damit sind die bekannten Breitbandpegelmesser aber 92,93, ein Fernseh-Frequenz-Panoramaempfänger zum

nicht in der Lage, nur den in einem breiten, aber Beobachten der Frequenzbelegung von Fernsehkanälen

definierte Grenzen aufweisenden Frequenzbereich _und aus dem Datenblatt 1500 211 D-2 der Firma Rohde

auftretenden Summenpegel selektiv zu erfassen. & Schwarz »Panoramazusatz« Typ ESUP ein Panora-

Es wäre zwar näheliegend, einem derartigen bekann- 60 mazusatz zur Analyse der spektralen Verteilung von

ten Breitbandpegelmesser entsprechende Filter (Durch- Signalen, die im ZF-Durchlaßbereich eine? vorgeschal-

schaltefilter) vorzuschalten. Sollte eine solche Anord- _teten Empfängers enthalten sind, bekannt. Beide

nung aber einerseits hohe Selektionsfordc-ungen bekannten Anordnungen gestatten nicht das selektive

erfüllen und andererseits auf beliebige Frequenzbänder Messen des Summe ,ipegels eines Signals in einem

einstellbar sein, müßie ein außerordentlicher Aufwand 65 beliebig definierbaren Frequenzband, und sie messen

getrieben werden. weder einen im Spalt auftretenden Pegel effektiv, noch

Es sind auch selektive Pegelmesser bekannt, die nach integrieren sie das Meßergebnis, noch gestatten sie eine

Art eines Überlagerungsempfängers auf einen schmalen Wobbeigeschwindigkeit V_w < b · B.