DE2635016A1

DE2635016A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum messen der gruppenlaufzeit

Info

Publication number: DE2635016A1
Application number: DE19762635016
Authority: DE
Inventors: David D Sharrit
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1975-08-11
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1977-05-18
Also published as: JPS567594B2; US3968427A; GB1546667A; DE2635016C3; DE2635016B2; JPS5221874A

Description

^ 2. August 1976

Hewlett-Packard Company

Case 997 VERFAHREN UND SCHALTUNGSANORDNUNG ZUM MESSEN DER

GRUPPENLAUFZEIT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Gruppenlaufzeit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Die Gruppenlaufzeit ist definiert als die auf die Frequenz bezogene Phasenänderung eines Signales nach dem Durchlaufen einer untersuchten Schaltung und stellt ein wichtiges Maß für das Übertragungsverhalten für Hochfrequenz - und Mikrowellenanordnungen dar. Insbesondere gibt es Aufschluß über die Signalverzerrungen einer Übertragungsstrecke oder eines Schaltkreises.

Bisher wurde die Gruppenlaufzeit bei einer einzelnen Frequenz gemessen, indem die Frequenz des durch die untersuchte Schaltung gelangenden Signales geringfügig geändert wurde und die Phasenänderung notiert wurde. Es kann dann die Phasenänderung bezogen auf die Frequenzänderung berechnet und daraus die durchschnittliche Gruppenlaufzeit des Frequenzbereichs ermittelt werden, innerhalb dessen die Frequenz geändert wurde. Einzelne Frequenzmessungen sind jedoch unbefriedigend, wenn eine Übertragungseinrichtung mit einem breiten Frequenzband untersucht werden soll, da die Messung dann in allen interessierenden Frequenzbereichen wiederholt werden muß.

Weiterhin ist es bekannt, die Gruppenlaufzeit mit gewobbelten Frequenzen zu messen. Ein derartiges Ver-

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fahren ist beispielsweise beschrieben in der Hewlett-Packard Application Note 77-4 mit dem Titel"Swept Frequency Group Delay Measurements", 1968. Dabei gibt ein Wobbelgenerator an die untersuchte Schaltung ein Signal ab, dessen Frequenz sich linear mit der Zeit ändert. Dieses Signal wird mit einer erheblich niedrigeren Frequenz bezüglich der Amplitude moduliert und dann der untersuchten Schaltung zugeführt. Das Ausgangssignal der untersuchten Schaltung wird einem Detektor zugeführt, der dieses demoduliert. Durch ein Vektorvoltmeter wird dann die Differenz der Modulationssignale am Ausgang und am Eingang der untersuchten Schaltung gemessen. Das Voltmeter gibt die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen an, und bei gegebener Modulationsfrequenz kann aus dieser Phaseninformation die Gruppenlaufzeit berechnet werden.

Dieses Verfahren hat jedoch mehrere prinzipielle Nachteile. Die Modulationsfrequenz ist ein Maß der kleinsten Bandbreite, innerhalb deren Schwankungen der Gruppenlaufzeit gemessen werden können und die Periode des Modulationssignales ist gleich der größten meßbaren Gruppenlaufzeit. Je kleiner die Modulationsfrequenz ist, desto genauer kann die Messung ausgeführt werden. Bei kleineren Modulationsfrequenzen ergeben sich jedoch auch kleinere Phasenverschiebungen, welche schwieriger zu messen sind. Daher nimmt die Empfindlichkeit mit abnehmender Modulationsfrequenz ab. Andererseits führt eine Erhöhung der Modulationsfrequenz zwecks Steigerung der Empfindlichkeit zu einer niedrigeren Genauigkeit und somit zu dem Problem, daß die Modulationsfrequenz größer sein kann als der Obertragungsbereich der untersuchten Schaltung. Weiterhin erfordert dieses Verfahren die Messung der Phase zwischen zwei sinusförmigen Signalen, dem Modulationsprüfsignal und dem gemessenen Modulationssignal. Jede

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von der Prüfvorrichtung verursachte Verzerrung des Modulationssignales kann zu Fehlern bei der Messung der Phase bzw. der Gruppenlaufzeit führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß kein externer Modulator und keine externe Modulationsquelle erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Vorzugsweise wird ein Netzwerkanalysator vorgesehen, der einen Prüfkanal und einen Referenzkanal aufweist. Mit dem Referenzkanal und mit der untersuchten Schaltung wird ein Wobbelgenerator verbunden. Der Ausgang der untersuchten Schaltung wird mit dem Prüfkanal verbunden, und die Signale in beiden Kanälen werden auf eine gemeinsame Zwischenfrequenz (IF) durch einen lokalen Oszillator umgesetzt, welcher der Wobbelfrequenz des Generators folgt. Die Frequenz jedes Zwischenfrequenzsignales wird durch einen Diskriminator gemessen, der ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional der Frequenz des Signales am Eingang des Diskriminators ist. Die Ausgänge der beiden Diskriminatoren werden mit einer Schaltung verbunden, die ein Signal erzeugt, das gleich der Differenz zwischen den beiden Signalen ist. Der Wobbelgenerator liefert auch ein Gleichspannungs-Abstimmsignal, dessen Wert sich entsprechend der geänderten Ausgangssignalfrequenz ändert. Eine Differenzierschaltung in dem Netzwerkanalysator differenziert das Abstimmsignal und erzeugt ein Signal, welches den Augenblickswert der Steigung der Frequenz vom Wobbelgenerator nur anzeigt. Sowohl das Signal über die Frequenzdifferenz als auch das Steigungssignal werden einer Teilerschaltung zugeführt,

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in welcher das Signal über die Frequenzdifferenz durch das Steigungssignal dividiert wird und ein Signal erzeugt wird, welches die durch das untersuchte. Gerät verursachte Gruppenlaufzeit angibt.

Somit werden weder ein externer Modulator noch eine externe Modulationsquelle benötigt. Da kein sinusförmiges Modulationssignal verwendet wird, entfallen auch die Probleme, die: mit der Messung der Phase von verzerrten Sinussignalen verbunden sind. Schließlich bestimmt die Geschwindigkeit, mit welcher der Wobbelgenerator die Frequenz ändert, die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Messung, und es wird ein zweckmäßiger Kompromiß sowohl für Breitbandanordnungen als auch für Schmalbandanordnungen gefunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; es stellen dar:

Figur 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der

Erfindung;
Figur 2A bis 2E Kurvenverläufe zur Erläuterung des

Betriebs der bevorzugten Ausführungsform; Figur 3 ein Schaltbild eines Frequenzdiskriminators und einer Summierschaltung;

Figur 4 ein Schaltbild einer Differenzierschaltung; Figur 5 ein Schaltbild einer Teilerschaltung; Figur 6 ein Schaltbild der Steuerlogik von Figur 1 ; Figur 7 ein Schaltbild eines Sägezahngenerators; Figur 8 und 9 Kurvenverläufe zur Erläuterung des Betriebs der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Ein Wobbelgenerator 10 erzeugt ein Ausgangssignal mit

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sich ändernder Frequenz auf einer Leitung 12. Ein Teil des Ausgangssignales V₁ wird einer untersuchten Schaltung 14 über einen Anschluß 11 zugeführt und ein anderer Teil des Signales V_ wird direkt einem Eingangsmischer 16 eines Netzwerkanalysator zugeleitet. Das Ausgangssignal v- von der untersuchten Schaltung gelangt an einen Mischer 18 über einen Anschluß 13. Die Frequenzen der Signale V₂ und V werden durch das gleiche durch einen Oszillator zugeführte Signal V. herabtransformiert,der genau der Frequenz des Signales von dem Wobbelgenerator folgt und sich von dieser um einen festen Betrag unterscheidet. Diese, feste Frequenzdifferenz bestimmt die Zwischenfrequenz des Netzwerkanalysators, und das Steuersignal V. kann in verschiedener bei Netzwerkanalysatoren bekannter Weise erzeugt werden. Der Wobbelfrequenzgenerator 10 hat auch eine Ausgangsleitung 22, welche ein Gleichstromsignal führt, das sich bezüglich der Amplitude proportional zu den Änderungen der Frequenz des Signals V₁ ändert. Typischerweise ist das Signal auf dieser Leitung ein gepuffertes Abstimmsignal, das zum Einstellen der Frequenz des Oszillators in einem Wobbelgenerator dient.

Die Gruppenlaufzeit kann bestimmt werden durch Vergleich der Zeitverzögerung des Signales V„ mit dem Signal V-,. Für das Ausgangssignal vom Wobbelfrequenzgenerator V. gilt die Gleichung:

V₁ = A sin CCCu₀ + 1/2 dif) t) .

Dabei bedeutet die Frequenz des Ausgangssignales im Zeitpunkt t = 0 und die Änderungsgeschwindigkeit bzw. Steigung der Wobbeifrequenz in rad/s/s . Der Frequenzverlauf des Signales V₁ ist in Figur 2B dargestellt, und die entsprechende Änderung des Signales

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auf der Leitung 22 ist dargestellt in Figur 2A.Wenn das Signal durch die .untersuchte Schaltung 14 gelangt, wird es durch das Zeitintervall t„ bei einer bestimmten Frequenz verzögert, und entsprechend wird das Signal auf der Leitung 15 für den Mischer 16 durch

einen Betrag t_D verzögert. Somit können die Signale κ.

V_ und V_ ausgedrückt werden durch: V₂ = A sin ((ω_ο + 1/2oL(t+t_T)) · (t+t_T))

V₃ = A« sub ((co_o + 1/2ot(t+t_R)) · (t+t_R))

Das in der Frequenz umgesetzte Signal vom Oszillator 20 folgt der Frequenz des Signales V₁ mit einer konstanten Differenz _Tp entsprechend der Gleichung:

V₄ = B sin aaj_o + Cü_if + 1/2 dt) t)

Das Ergebnis der Frequenzumsetzung besteht aus zwei Zwischenfrequenzsignalen, nämlich dem Signal V-j-p vom Mischer 18 und dem Signal V_TTJ vom Mischer 16, auf den Leitungen 24 bzw. 16, und für diese gilt:

V_IF = C sin (to t_T + 1/2oCt_T ² + cojpt + *tt_T) ,

V_IF = C sin (co_ot_R + 1/2oU_R ^{2 +}co_IFt + *tt_R) R

Die durch die Leitung 15 hervorgerufene Verzögerung des Signales V_ ergibt eine konstante Zeitverzögerung t_D für alle Frequenzen, falls die Leitung 15 eine gute Übertragungsleitung ist. Dieses geht aus Figur 2C hervor, in welcher das Signal V als Funktion der Zeit, zeitlich um den Betrag t_O gegenüber dem Signal V. verschoben dargestellt ist. Bei den meisten Anordnungen, bei denen es sich nicht um einfache Übertragungsleitungen handelt, ist die Zeitverzögerung eine Funktion der Frequenz und ändert sich entsprechend

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dem Signal V~ in Figur 2C. Wie vorher erwähnt wurde_t ist die Gruppenlaufzeit bei einer bestimmten Frequenz die Zeitverzögerung tj. zwischen den Signalen V~ und V_ in Figur 2C. Der Wert von t~ kann aus der Frequenzdifferenz £lp und der Steigung der Frequenzkurve V_ in einem bestimmten Zeitpunkt t₁ ermittelt werden. Obgleich der dargestellte Verlauf der Frequenzkurve V, eine konstante Steigung aufweist, gilt das gleiche Verhältnis für eine Kurve mit einer veränderlichen Steigung. Δρ ändert sich ebenso wie die Gruppenlaufzeit, und diese Frequenzdifferenz tritt in den Zwisehenfrequenzsignalen nach der Herabtransformation der Frequenz auf. Wie in Figur 1 dargestellt ist, ist die das Signal V-j-p führende Leitung 24 mit einem Diskriminator 28

verbunden, der einen Ausgangsstrom erzeugt, dessen Gleichstomwert direkt proportional der Frequenz des Signales V_Tt, ist. In ähnlicher Weise ist die das Signal V_T1-j führende Leitung 26 mit einem Diskriminator 30

verbunden, der ein der Frequenz des Signales V_TF

R proportionales Signal erzeugt. Die Differenz zwischen den Frequenzen der Signale V_TF und V_TF kann ermittelt

T R werden, indem die Differenz zwischen den Ausgangs-Signalen von den Diskriminatoren 28 und 30 in einer Summierschaltung 32 mit einem negativen Eingang 34 und einem positiven Eingang 36 ermittelt wird. Aus den Gleichungen für die Signale V_TV und V_TT; ergibt sich

F = et (t_T - t_R) .
Hieraus folgt:

Am Ausgang der Summierschaltung 32 tritt eine Spannung auf, die proportional der Frequenzdifferenz ^F ist. Um die Gruppenlaufzeit t„ zu bestimmen, ist es lediglich erforderlich, daß die Steigung des zeitlichen

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Frequenzverlaufs bestimmt wird, d.h. die Wobbeigeschwindigkeit cfv. . Die das Abstimmsignal führende Leitung 22 ist mit einer Differenzierschaltung 38 verbunden, die das Einschaltsignal differenziert und ein der Steigung des Einschaltsignales proportionales Signal erzeugt. Da das Einschaltsignal sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Frequenz des Signales V₁ ändert, ist das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 38 proportional der Wobbeigeschwindigkeit <f- . Der Ausgang der Summierschaltung 32 ist mit einer analogen Teilerschaltung 40 verbunden. Der Ausgang der Differenzierschaltung 38 ist ebenfalls mit der Teilerschaltung 40 über ein synchrones Tiefpaßfilter (LPF) 42 verbunden. Die Teilerschaltung 40 erzeugt ein analoges Aus-

Δ F gangssignal, das proportional dem Verhältnis -—rist, und dieses Ausgangssignal gelangt durch eine Abtast-Halteschaltung 44 an ein Sichtgerät 46. Das Sichtgerät 46 kann ein Spannungsmeßgerät, eine Kathodenstrahlröhre, eine digitale Anzeigeeinrichtung oder dgl. sein.

Das synchrone Tiefpaßfilter 42 und die Abtast-Halteschaltung 44 werden durch eine Steuerlogik 48 gesteuert, so daß während eines Wobbeivorganges des Wobbeigenerators 10 beide Schaltkreise geschlossen bleiben und den direkten Durchgang der Signale gestatten. Dagegen sind diese Schaltkreise unterbrochen während der Rückführung der Wobbeifrequenz, um eine Störung der Anzeige zu vermeiden.

Da die Diskriminatoren nicht rückgekoppelt sind, ist eine Eichschaltung vorgesehen, um beide Diskriminatoren periodisch zu eichen. Die Steuerlogik schaltet periodisch einen Oszillator 50 ein, der ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt, welches vorzugsweise eine Frequenz von 100 kHz hat. Dieses Signal geht den Ein-

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gangssignalen zu den Diskriminatoren 21 und 30 vor, und die Abtast-Halteschaltung 44 ist offen und verhindert, daß fehlerhafte Information am Sichtgerät auftritt. Gleichzeitig wird das Signal durch den Oszillator 50 einem Schalter 52 zugeführt, der geschlossen ist und den Ausgang der Summierschaltung 32 mit einer Integrierschaltung 54 verbindet. Diese Integrierschaltung 54 ist mit einem Verstärkungs-Steuerelement im Diskriminator 28 verbunden und "stellt die Verstärkung des Diskriminators ein, so daß der Ausgang der Summierschaltung 32 Null ist und anzeigt, daß die Frequenzen der Eingangssignale für beide Diskriminatoren gleich sind. Nach einigen ms wird der Oszillator 50 abgeschaltet und der Schalter 52 öffnet sich wieder, und der regelmäßige Betrieb geht weiter. Diese Eichung wird während jeder Frequenzrückführung oder während jeder Sekunde wiederholt, wenn die Abtastung des Wobbelfrequenzgenerators länger als eine Sekunde dauert.

Bei sehr niedrigen Wobbeigeschwindigkeiten wird <*- so klein, daß das Zwischenfrequenz-Phasenrauschen des Signales AF das Gruppenlaufzeitsignal zu sehr stört, wenn das Signal AF in der Teilerschaltung durch den Kehrwert von cL verstärkt wird. Um ein Signal zu erzeugen, daß eine größere Steigung hat,ist ein Sägezahngenerator 60 vorgesehen, der auf einer Leitung 62 an den Wobbelfrequenzgenerator bei einem Steuerbefehl von der Steuerlogik auf einer Leitung 64 ein Sägezahnsignal abgibt. Der Schwellwertpegel des die Steigung der Frequenzkurve angebenden Signales, bei welchem der Sägezahngenerator getriggert wird, wird durch die Komparatorschaltung 58 bestimmt. Das Sägezahnsignal wird zu der Einstellspannung des Wobbelgenerators 10 addiert, so daß die Einstellspannung die Kurvenform von Figur 2E erhält. Aufgrund dieser

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Case 997.-Änderung der Einstellspannung ändert sich die Frequenz des Signals V₁ in gleicher Weise.

Da die Einstellspannung mit den SägeζahnSchwankungen der Differenzierschaltung 38 zugeführt wird, gibt das Signal am Ausgang der Differenzierschaltung die Steigung des kombinierten Sägezahn- und Einstellsignales wieder. Um ein glattes Steigungssignal zu erzeugen, tastet das synchrone Tiefpaßfilter 42 bei einem Steuerbefehl der Steuerlogik 48 den Ausgang der Differenzierschaltung 38 beim Spitzenwert jeder Sägezahnspannung ab und hält diesen Wert bis zum Ende des nächsten Sägezahnsignales. Dieses Signal wird der Teilerschaltung 40 zugeführt, und der Ausgang der Teilerschaltung wird in gleicher Weise durch die Abtast- und Halteschaltung 44 abgetastet, um ein glattes Ausgangssignal für das Sichtgerät 46 zu erzeugen.

Die Verwendung der inherenten Frequenzmodulation in dem Signal V₁ von dem Wobbelfrequenzgenerator hat wesentliche Vorteile bezüglich des Kompromisses, der zwischen den Anforderungen nach Genauigkeit und nach Empfindlichkeit zu finden ist. Beim Testen von Breitbandanordnungen soll in der Regel der Wobbelgenerator eine hohe Wobbeifrequenz haben und die Modulationsfrequenz entsprechend hoch sein, wodurch ein hohes Auflösungsvermögen erreicht wird, das die Messung der kleinen Verzögerungszeiten gestattet, die im allgemeinen charakteristisch für Breitbandanordnungen sind. Wenn eine Schmalbandanordnung gemessen wird, ist die Wobbeigeschwindigkeit üblicherweise viel geringer, wodurch sich eine niedrigere Modulationsfrequenz und damit eine genaue Ablesung ergibt.

Figur 3 stellt ein Schaltbild der Diskriminatorschaltungen und Summierschaltungen gemäß der' bevorzugten

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Ausführungsform der Erfindung dar. Monostabile Kippstufen 74 bzw. 76 erhalten Zwischenfrequenzsignale V_TT, und V_T„ über Trennverstärker 70 bzw. 72. Jedes

T R

Mal, wenn sich ein Signal an der Eingangsklemme 5 der monostabilen Kippstufe von einem oberen Pegel zu einem unteren Pegel ändert, erzeugt die monostabile Kippstufe einen Ausgangsimpuls mit einer Breite von etwa 4yUs. Dieses Zeitintervall wird bestimmt durch Widerstands/Kondensator-Netzwerke 73, 75 und 77, 79. Die monostabilen Kippstufen sind mit schaltbaren Stromquelle 78 bzw. 80 verbunden. Wenn die Frequenzen der beiden Signale gleich sind, sind die Ein- und Ausschaltzeiten der Stromquellen gleich. Die Stromquellen sind derart verbunden, daß über die Stromquelle 78 Strom addiert und über den Schalter 80 Strom subtrahiert wird. Wenn die Frequenz der beiden Zwischenfrequenzsignale verschieden sind, wird am Eingang eines Summierverstärkers 82 ein dieser Frequenzdifferenz proportionales Signal erzeugt. Die Stromsignale gelangen durch ein Tiefpaßfilter 81, das mit dem Eingang des Summierverstärkers 82 verbunden ist und die Signalkomponenten mit hohen Frequenzen entfernt , die durch den Schaltvorgang entstehen.

Mit den Eingangsklemmen 3 und 4 jeder der monostabilen Kippstufen 74 und 76 ist eine Kippstufe 84 gemäß Figur 3 verbunden. Wenn ein Signal mit niedrigem Pegel an den LOSCEN-Eingängen der Verstärker 70 und 72 auftritt, werden die Verstärker abgeschaltet und sperren die Eingänge an der Klemme 5 der monostabilen Kippstufen. Wenn ein Signal mit dem oberen Signalpegel an einem Eingang OSCEN auftritt, wird der Oszillator aufgetastet und das Ausgangssignal des Oszillators erscheint auf einer Leitung 88, die mit den Klemmen 3 und 4 von jeder der monostabilen Kippstufen verbunden ist. Daher erhält jeder Diskriminator das gleiche ge-

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eichte Signal, wenn die Kippstufe 84 betätigt ist.

Ein Integrator 54 ist mit der schaltbaren Stromquelle 78 verbunden und stellt die Verstärkung der Stromquelle und dadurch die Verstärkung des Diskriminators 28 ein. Das Ausgangssignal über die Frequenzdifferenz wird dem Integrator 54 über den Schalter 52 bei einem Signal LSAMFB zugeführt.

Figur 4 stellt eine Differenzierschaltung 38 dar, welche einen Verstärker 90 mit einem Integrator 92 in der Rückkopplung enthält. Der Integrator enthält einen Verstärker 94 mit einem Kondensator 96 in der Rückkopplung. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung gelangt durch ein synchrones Tiefpaßfilter 42, dessen Durchlaßbereich etwa 100 Hz beträgt und welches einen Verstärker 98, einen Kondensator 100, einen Widerstand 101 und einen Schalter 102 aufweist. Der Schalter 102 schließt entsprechend dem Signal LSAMFT.

In Figur 5 ist ein Schaltbild einer analogen Teilerschaltung dargestellt, welcher erläutert ist in "Nonlinear Circuits Handbook", veröffentlicht von Analog Devices, 1974, Kapitel Grundschaltungen, Seite 29o, Figur 15. Die Teilerschaltung ermöglicht eine Teilung der Signale zweier Quadranten, so daß das richtige Ausgangssignal für jede Polarität des Signales AF erzeugt wird. Die Abtast-und Halteschaltung am Ausgang der Teilepschaltung enthält zwei Schalter und zugeordnete Kondensatoren. Das Signal gelangt zunächst durch den Schalter 104 und wird am Kondensator 106 gespeichert. Der Kondensator 106 ist mit einem FET-Schalter 108 durch einen Verstärker 110 verbunden. Das Signal am Ausgang des Schalters 108 wird im Kondensator 112 gespeichert. Der Schalter 104 schließt entsprechend dem Signal LSAMOUT, und der Schalter 108 schließt bei einem Signal auf der

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Figur 6 zeigt ein Schaltbild der Steuerlogik 48 und Figur 8 zeigt ein Zeitdiagramm der Ausgangssignale von der Steuerlogik 48 während des regelmäßigen Betriebs. D.er Wert der Steigung* ist in der Regel groß genug, so daß der Komparator 58 den Sägezahngenerator 60 sperrt und ein Signal mit dem unteren Pegel auf der HMOD-Leitung erzeugt. Der Ausgang des !Comparators 58 ist mit dem Eingang eines NAND-Gliedes 152 verbunden, das wiederum mit einem NAND-Glied 120 verbunden ist, dessen Ausgang das Signal LSAMOUT abgibt, das den Schalter 104 (Figur 5 ) betätigt. Das Glied 120 erhält auch ein Signal LOSCEN von einem NAND-Glied 126 über einen Umkehrverstärker 128. Wenn das Signal HMOD den unteren Signalpegel und das Signal LOSCEN den oberen Signalpegel hat, hat das Signal LSAMOUT den unteren Signalpegel und somit ist während des Betriebs des Wobbeigenerators der Schalter 104 stets geschlossen. Das Signal auf der Leitung 114 bewirkt auch, daß der FET-Schalter 108 eingeschaltet ist, während das Signal HMOD den niedrigen Signalpegel aufweist.

Nachdem der Wobbelgenerator die Frequenz einmal gewobbelt hat, muß die Frequenz wieder zum Ausgangswert zurückgeführt werden. Während der Rückführung gibt der Wobbelgenerator Rückführungssignale ab, die beispielsweise bei Netzwerkanalysatoren zum Austasten der Anzeige des Sichtgerätes oder zum Abheben eines AufzeichnungsStiftes üblich sind, um fehlerhafte Anzeigen zu vermeiden. Diese Rückführsignale DBP und PL erscheinen auf den Leitungen 122 bzitf. 123, die mit der Steuerlogik 48 verbunden sind. Wenn die Leitung PL den oberen Signalpegel führt, erzeugt sie das Signal LOSCEN über das NAND-Glied 126 und den Umkehrverstärker 128. Das Signal LOSCEN und das inverse

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Signal OSCEN aktivieren den mit den Eingängen der Diskriminatoren 28 und 30 verbundenen Eichoszillator Nach einer kurzen, durch einen Widerstand 168 und einen Kondensator 170 bestimmten Zeitverzögerung führt die Leitung LSAMFB den unteren Signalpegel und schließt den Schalter 52, um den Integrator 54 mit dem Diskriminator 28 zu verbinden und die Verstärkung des Diskriminators zu eichen. Wenn die Leitung DBP den oberen Signalpegel führt, bewirkt sie, daß die Leitung LSAMFT ebenfalls den oberen Signalpegel über das NAND-Glied 134 erhält und den Schalter 102 öffnet. Dadurch wird die Differenzzierschaltung während der Rückführung des Frequenzsignales vom Signalfluß abgetrennt. Wenn auf der Leitung PL wieder der untere Signalpegel auftritt, führen die Leitungen LSAMFB und LOSCEN sofort den unteren Signalpegel, und das Signal LSAMFT wird durch einen Widerstand 136 und einen Kondensator 138 verzögert, so daß dieses Signal erst wieder den hohen Pegel erreicht, nachdem das neue Wobbelsignal ausgelöst ist (Figur 8).

Wenn das die Steigung der Frequenzkurve angebende Signal unter den am Eingang des Komparators 58 gesetzten Schwellwert fällt, tritt auf der Leitung HMOD der obere Signalpegel auf und schaltet den Sägezahngenerator 60 (Figur 7) ein. Das Ausgangssignal dieses Generators wird der Einstellspannung des Wobbeigenerators zugeführt. Auf der Leitung 64 wird durch einen Umkehrverstärker 142 und ein NAND-Glied 144 ein Auslösesignal für den Sägezahngenerator MODEN erzeugt. Das NAND-Glied 144 nimmt das Signal HMOD sowie ein Signal GDEN auf, welches den oberen Pegelwert hat, wenn die Gruppen l.aufZeitmessung über ein Schaltpult angewählt wird. Wenn die Leitung MODEN den oberen Signalpegel führt, erscheint auf der Leitung 62 das Sägezahnsignal in Form des Signales FMOD in Figur 9. Die mit der Leitung 6 2 verbundenen Komparatoren 146 und 148 erzeugen Aus-

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gangsimpulse, wenn das Sägezahnsignal den höchsten Wert erreicht. Der mit der Leitung 114 verbundene Komparator 146 schaltet den FET-Schalter 108 jeweils am Ende eines Sägezahnsignales aus. Wenn kein Sägezahnsignal vorliegt^hält der Komparator 146 den FET-Schalter 108 dauernd im durchgeschalteten Zustand. Der Komparator 148 erzeugt im wesentlichen das gleiche Ausgangssignal wie der Komparator 146, und das Ausgangssignal vom Komparator 148 auf der Leitung 150 wird einem NAND-Glied 152 zugeführt, um die Schalter 104 und 102 synchron mit dem Sägezahnsignal zu betätigen. Jeweils am Ende der Sägezahnperiode führen die Leitungen LSAMFT und LSAMOUT den niedrigen Signalpegel und bewirken eine Abtastung und Speicherung des momentanen GruppenlaufZeitwertes am Kondensator 106. Wenn der Schalter 104 wieder öffnet und die Leitung LSAMOUT den oberen Pegelwert annimmt, schließt der Schalter 108 wieder und führt den Wert am Kondensator 106 dem Ausgang und damit dem Sichtgerät zu.

Wie bereits erwähnt wurde_/wird die Rückführung des Signals des Eichoszillators 50 ausgelöst und der Schalter 52 geschlossen, um die Verstärkung des Diskriminators 28 zu eichen. Da sehr langsame Abtastvorgänge sich über mehrere Sekunden oder sogar Minuten erstrecken können, ist es wünschenswert, den Diskriminator in solchen Fällen mehrere Male zu eichen. Die Eichung soll etwa einmal pro Sekunde erfolgen, und es ist daher ein Oszillator 133 mit einer Periode von einer Sekunde in der Steuerlogik 48 gemäß Figur 6 vorgesehen. Der Oszillator 133 wird durch das NAND-Glied 126, den Umkehrverstärker 128 und zugeordnete Baugruppen gebildet. Wenn mehr als eine Sekunde vergangen ist, erzeugt der Oszillator 133 einen LOSCEN-Impuls mit einer Dauer von etwa 10 ms und eine Periode von einer Sekunde. Der Signalverlauf ergibt sich aus dem

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rechten Teil in Figur 9, dessen Zeitskale im Vergleich zum linken Teil der Figur 9 gedehnt ist. Dieser gleiche Impuls gelangt durch einen Widerstand 168 und einen Kondensator 170 , so daß auf der Leitung LSAMOUT der obere Signalpegel erscheint und das Eichsignal nicht am Ausgang für Gruppenlauf-Signale auftritt.

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Hewlett-Packard Company-Case 997 2. August 1976 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Messen der Gruppenlaufzeit einer unter- ^- suchten Schaltung, bei welchem ein Wechselspannungssignal erzeugt wird, das von einer ersten zu einer zweiten Frequenz geändert wird, ein Steuersignal erzeugt wird, welches sich entsprechend der Frequenz des Wechselspannungssignales ändert und dieses Wechselspannungssignal der untersuchten Schaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Augenblickswert der Frequenzdifferenz zwischen dem Wechselspannungssignal und dem Ausgangssignal der untersuchten Schaltung bestimmt wird, der Augenblickswert der Änderungsgeschwindigkeit des Steuersignales bestimmt wird und der Augenblickswert der Frequenzdifferenz durch den Augenblickswert der Änderungsgeschwindigkeit des Steuersignales geteilt und dadurch ein für die Gruppenlaufzeit der untersuchten Schaltung signifikantes Signal erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenzen des Wechselspannungssignales und des Ausgangssignales von der untersuchten Schaltung durch ein gemeinsamen Umsetzsignales umgesetzt werden und ein Referenz-Zwischenfrequenz signal und ein Test-Zwischenfrequenzsignal erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Augenblickswert der Frequenzdifferenz bestimmt wird, indem ein erstes der Frequenz der Referenz-Zwischenfrequenz proportionales Signal erzeugt wird, ein zweites der Frequenz des Test-Zwischenfrequenzsignales proportionales Signal erzeugt wird und ein drittes der Differenz zwischen den ersten und zweiten Signalen proportionales Signal erzeugt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Wechselspannungssignal erzeugt wird und die Frequenz des Signales sägezahnförmig geändert wird.

5. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Signalgenerator zum Erzeugen eines Wechselspannungssignales, welches von einer ersten zu einer zweiten Frequenz geändert wird und zum Erzeugen eines Steuersignales, welches sich entsprechend der Frequenz des Wechselspannungssignales ändert, dadurch gekennze ichnet, daß eine Frequenzmeßeinrichtung (16,18,20,28,30,32) mit dem Signalgenerator (10) verbunden ist und ein aus dem Augenblickswert der Frequenzdifferenz zwischen dem Wechselspannungssignal und dem Ausgangssignal abgeleitetes Differenzsignal abgibt, eine Differenzierschaltung (38) mit dem Signalgenerator verbunden ist und aus dem Augenblickswert der Steigung des Steuersignales ein Signal ableitet und eiie Teilerschaltung (40) mit der Frequenzmeßeinrichtung und der Differenzierschaltung verbunden ist und das Differenziersignal durch das Signal von der Differenziereinrichtung teilt und ein der Gruppenlaufzeit der untersuchten Schaltung entsprechendes Signal erzeugt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenzmeßeinrichtung einer Signalquelle (20) zur Abgabe eines Wechselspannungssignales, ein erster Umsetzer (16) der mit dem Signalgenerator und der Signalquelle verbunden ist und das Wechselspannungssignal in ein Referenz-Zwischenfrequenzsignal umformt, ein zweiter Umsetzer (18) mit der Signalquelle verbunden ist, der das Ausgangssignal in ein Test-

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Zwischenfrequenzsignal umformt und eine Frequenzdifferenzmeßeinrichtung (28, 30, 32) enthält, die mit den ersten und zweiten Umsetzern verbunden ist und den Augenblickswert der Frequenzdifferenz zwischen den Augenblickswerten des Referenz-Zwischenfrequenzsignales und des Test-Zwischenfrequenzsignales bestimmt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Messung der Frequenzdifferenz eine erste mit dem ersten Umsetzer verbundene Schaltung (30) zum Erzeugen eines ersten, der Frequenz des Referenz-Zwischenfrequenzsignales proportionalen Signales, ein zweiten, mit dem zweiten Umsetzer verbundenen Schaltkreis (28) zum Erzeugen eines zweiten, der Frequenz des Test-Zwischenfrequenzsignales proportionalen Signales und einen dritten mit den ersten und zweiten Schaltkreisen verbundenen .Schaltkreis (32) enthält, der aus der Differenz der ersten und zweiten Signale das Differenzsignal erzeugt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Schaltkreis einen ersten Diskriminator enthält, der ein der Frequenz des Referenz-Zwischenfrequenzsignales proportionales Gleichspannungssignal erzeugt, der zweite.. Schaltkreis einen zweiten Diskriminator enthält, der ein der Frequenz des Test-Zwischenfrequenzsignales proportionales Gleichspannungssignal erzeugt, der dritte Schaltkreis eine Summierschaltung enthält, die am Ausgang ein Wechselspannungssignal mit einem Wert erzeugt, der proportional der Differenz zwischen den Werten der Wechselspannungssignale von den ersten und zweiten Diskriminatoren ist, die Differenzierschaltung ein Gleichspannungssignal mit einem dem Augen-

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blickswert der Steigung des Steuersignales proportionalen Wert erzeugt und die Teilerschaltung ein Gleichspannungssignal mit einem dem Quotienten des Wertes des Gleichspannungssignales von der Summierschaltung und dem Gleichspannungssignal von der Differenzierschaltung proportionalen Wert erzeugt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sägezahngenerator (60) mit dem Signalgenerator verbunden ist und eine sägezahnförmige Frequenzmodulation des Wechselspannungssignales und eine sägezahnförmige Änderung des Steuersignales erzeugt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,dadurch g e kennz eichnet , daß ein synchrones Tiefpaßfilter (42) zwischen der Differenzierschaltung und der Teilerschaltung angeschlossen ist und auf den Sägezahngenerator anspricht und ein der Steigung in einem bestimmten Punkt jeder Sägezahnkurve proportionales Signal erzeugt und eine Abtast- und Halteschaltung (44) mit dem Ausgang der Teilerschaltung verbunden ist und das Meßsignal an einem vorbestimmten Punkt in jeder Sägezahnkurve abtastet.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , daß eine Eichsteuerschaltung (48) periodisch ein Eichbefehlssignal erzeugt, eine Eichsignalquelle (50) mit den ersten und zweiten Diskriminatoren und der Eichsteuerschaltung verbunden ist und ein Wechselspannungseichsignal an jeden Diskriminator entsprechend dem Eichbefehlssignal ab_ gibt und eine Integrierschaltung (54) vorgesehen ist

deren Eingang mit dem Ausgang der Summierschaltung verbunden ist und auf das Eichsteuersignal anspricht, und ein Ausgang der Integrierschaltung mit einem der

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ersten und zweiten Diskriminatoren verbunden ist zur Änderung der Verstärkung des Diskriminator entsprechend dem Wert des" Gleichspannungssignales von der Summierschaltung, der durch das Wechselspannungseichsignal erzeugt ist.

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