DE2708093C2

DE2708093C2 - Verfahren zum Messen des AM-PM-Umwandlungsf aktors an einem System mit frequenzmoduliertem Trägersignal und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2708093C2
Application number: DE19772708093
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 7412 Eningen Dick
Original assignee: Wandel & Goltermann & Co 7412 Eningen GmbH
Current assignee: Wandel & Goltermann & Co 7412 Eningen GmbH
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1979-03-01
Also published as: JPS53124052A; DE2708093B1; JPS5816704B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu dessen Durchführung zum Messen des AM-PM-Umwandlungsfaktors an einem System mit frequenzmoduliertem Trägersignal, welches durch Frequenzumsetzung aus zwei höherfrequenten Signalen abgeleitet ist, wovon eines dieser höherfrequenten Signale mit einer Meßfrequenz frequenzmoduliert ist und das andere höherfrequente Signal mit niedriger Frequenz gewobbelt wird.
Bei der AM-PM-Umwandlung handelt es sich um eine Amplitudenabhängigkeit der Phase des Ausgangssignals eines Systems, welches zur Übertragung frequenzmodulierter Signale vorgesehen ist. Die amplitudenabhängige zusätzliche Phasenmodulation bewirkt eine unerwünschte Verzerrung eines übertragenen phasen-

m modulierten Nutzsignals und kann als Phasenverschiebung Δφ pro Änderung des Eingangspegels AA ^AM-PM-Umwandlungsfaktor Θ= J, \ gemessen werden.

j5 Ein bekanntes Verfahren zur Messung des AM-PM-Umwandlungsfaktors ist aus der deutschen Auslegeschrift 23 49 398 bekannt. Dieses Verfahren bezieht sich auf das Messen der AM-PM-Modulationsänderung eines frequenzmodulierten Übertragungssystems, bei welchem ein Trägerfrequenzsignal und ein Prüfsignal erzeugt werden, das Trägerfrequenzsignal mit dem Prüfsignal moduliert und das modulierte Signal dem untersuchten Übertragungssystem zugeführt wird, die Phase des Trägerfrequenzsignals am Ausgang des untersuchten Systems demoduliert und die AM-PM-Modulationsänderung des Prüfsignals gemessen wird. Dabei wird das Trägerfrequenzsignal bezüglich der Phase mit dem Prüfsignal moduliert, und das modulierte Trägerfrequenzsignal dem untersuchten Übertragungssystem jeweils in der einen Halbperiode direkt und in der abwechselnden anderen Halbperiode über ein Netzwerk zugeführt. Einer der Parameter — Gruppenlaufzeit und Amplitude — ist konstant und der andere linear von der Frequenz abhängig. Das bezüglich der Phase modulierte Trägerfrequenzsignal wird durch den linear verlaufenden Parameter bezüglich der Amplitude moduliert, die Phase der in den abwechselnden Halbperioden modulierten Trägerfrequenzsignale demoduliert und die durch die Amplitudenmodulation in

feo dem überprüften Übertragungssystem hervorgerufene Phasenmodulation aus den von dem Phasendetektor während der abwechselnden Halbperioden demoduherten Prüfsignalen gemessen.

Zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens wird ein Netzwerk mit von der Frequenz linear abhängigen Amplitudenverlauf periodisch zwischen einem bezüglich der Phase modulierten Trägeroszillator und eier zu untersuchenden Schaltungsanordnung ein- und ausge-

schaltet. Ein mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung verbundener Phasendemodulator zeigt am Ausgang die Modulationsänderung, die durch die zusätzliche Phasenmodulation als Änderung der bereits vorhandenen Phasenmodulation hervorgerufen wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß an das Phasennetzwerk und die Umsdidltungseinrichtung besonders hohe Forderungen bezüglich der Linearität gestellt werden müssen, wobei berücksichtigt werden muß, daß die zu übertragenden Frequenzen bei etwa 70 MHz liegen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die Trägerfrequenz von der Meßfrequenz amplitudenmoduliert. Gleichzeitig wird die Meßfrequenz über einen Phasenschieber Einern Phasenmodulator zugeführt, in dem die amplitudenmodulierte Trägerfrequenz phasenmoduliert wird. Das amplituden- und phasenmodulierte Signal wird über den Prüfling einem Spektrumanalysator zugeführt Nun wird der genannte Phasenschieber so eingestellt, daß ein Phasenmodulationsaus^leich erfolgt, d. h., die Meßfrequenz wird derart phasenverschoben, daß die der Phasenmodulation entsprechende Spektrallinie am Spektrumanalysator zu Null wird. Der Ausgang des Phasenschiebers ist mit einem Meßgerät verbunden, welches die sich bei diesem Kompensationsverfahren ergebende Phasenmodulation anzeigt. Sind bei dem zu untersuchenden System (Prüfling) im Übertragungsweg Einrichtungen zur Amplitudenregelung vorgesehen, so kann dieses statische Verfahren nicht angewendet werden. Die zur Messung notwendige Amplitudenmodulation würde ausgeregelt werden. Dieses Verfahren hat auch den Nachteil, daß in dem verwendeten Phasenmodulator keine zusätzliche Amplitudenmodulation entstehen darf und daß zwei Meßgeräte notwendig sind, nämlich ein Spektrumanalysator und ein die Phasenmodulation anzeigendes Meßgerät.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dynamisches Meßverfahren zu finden, dessen Durchführung ohne besonders großen Aufwand erreicht werden kann. Dabei soll es möglich sein, bereits vorhandene Verzerrungsmeßgeräte auf einfache Weise so zu erweitern, daß zusätzlich die Messung des AM-PM-Umwandlungsfaktors möglich wird.

Die Lösung der Aufgabe, ein Meßverfahren der eingangs genannten Gattung zu finden, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das gewobbelte Signal mit der Meßfrequenz periodisch so amplitudenmoduliert wird, daß bei ansteigender gewobbelter Frequenz zusätzlich eine Amplitudenmodulation und bei abnehmender Wobbeifrequenz keine Amplitudenmodulation erfolgt und daß die unterschiedliche Beeinflussung von amplitudenmoduliertem Signal und nichtamplitudenmoduliertem Signal durch einen Prüfling als Maß für den AM-PM-Umwandlungsfaktor gemessen wird. Die mit der Frequenz der Wobbeifrequenz erfolgende Ein- und Ausschaltung der Amplitudenmodulation erlaubt ein dynamisches Messen an dem zu untersuchenden System. Das Ausgangssignal des Systems kann einem Sichtgerät zugeführt werden, das bei positiver X-Ablenkung (Frequenzvorlauf) die frequenzabhängige Verzerrungskennlinie zeigt, die dem nichtamplitudenmoduliertem Signal zugeordnet ist. Während des Rücklaufs des Elektronenstrahls kann die dem zusätzlich amplitudenmodulierten Signal zugeordnete Verzerrungskennlinie geschrieben werden. Der Unterschied zwischen den gezeichneten Verzerrungskennlinien ist ein Maß für den AM-PM-Umwandlungsfaktor.

Die besonders bevorzugie Schaltungsanordnung zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens verwendet einen Meßsignalgenerator und einen Festfrequenzgenerator, die einen Phasenmodulator speisen, der einen Mischer an einem Eingang beaufschlagt, an dessen anderem Eingang ein gewobbeltes Signal anliegt und der am Ausgang einen Prüfling speist, dem ein Sichtgerät nachgeschaltet ist, wobei ein Ablenkgenerator einerseits einen Wobbelgenerator und andererseits einen Schalter über einen Impulsformer steuert, der Schalter eingangsseitig über einen Phasenschieber mit dem Ausgang des Meßsignalgenerators verbunden ist und ausgangsseitig einen Amplitudenmodulator an einem Eingang beaufschlagt, dessen anderer Eingang mit dem Wobbelgenrator verbunden ist und dessen Ausgang den Mischer speist. Der Amplitudenmodulator weist Einstellmittel, hier als Schalter dargestellt, zur Einstellung des Amplitudenmodulationsgrades auf. Der vorgesehene Phasenschieber dient dabei zur Korrektur unterschiedlicher Gruppenlaufzeiten, damit eine reine Amplitudenmodulation erreicht werden kann. Die zur periodischen Ein- und Ausschaltung der Amplitudenmodulation verwendete Schaltspannung, die vom Ausgang des Impulsformers dem Steuereingang des Schalters zugeführt wird, ist gegenüber der Eingangsspannung (Wobbelsignal) um 90° phasenverschoben.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Fs zeigt

F i g. 1 eine bekannte Schaltungsanordnung mit einem Netzwerk, dessen Dämpfung linear von der Frequenz abhängt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 3 die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Sichtgerät angezeigten Kennli-

)"> nien.

Bei der in F i g. 1 schematisch dargestellten Schaltungsanordnung speist ein Meßsignalgenerator 1 und ein Festfrequenzgenerator 2 einen Phasenmodulator 3. Die mit der Meßfrequenz /m phasenmodulierte Trägerfrequenz fr wird über einen Umschalter 4 einem Netzwerk 5 zugeführt, welches einen linear von der Frequenz abhängigen Amplitudenverlauf hat. Der Ausgang des Netzwerkes 5 ist über einen Schalter 6 mit einer zu untersuchenden Schaltung 7 verbunden. Dabei kann mittels der Umschalter 4 und 6 das Ausgangssignal des Phasenmodulators 3 auch direkt der Schaltung 7 zugeführt werden. Ausgangsseitig ist die Schaltung 7 mit einem Phasenmodulator 8 verbunden, dessen Ausgangssignal in einem Meßgerät 9 zur Anzeige kommt. Durch

so eine periodische synchrone Umschaltung in den Schaltern 4 und 6 wird das Ausgangssignal des Phasenmodulators 3 einmal direkt und einmal über das eine Amplitudenmodulation bewirkende Netzwerk 5 der zu untersuchenden Schaltung 7 zugeführt. Eine AM-PM-Umschaltung in der Schaltung 7 wird als Differenzsignal im Meßgerät 9 angezeigt.

Die in F i g. 2 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Meßsignalgenerator 10, einem Festfrequenzsignalgenerator 11, einem Phasenmodulabo tor 12, einem Mischer 13, dessen erster Eingang von dem Ausgangssignal des Phasenmodulators 12 beaufschlagt wird und dessen zweiter Eingang über einen Amplitudenmodulator 14 mit dem von einem Wobbelgenerator 15 erzeugten gewobbelten Signal beaufschlagt wird. Die Frequenz des Wobbeigeuerators 15 wird von dem Ablenkgenerator 16 gesteuert. Außerdem wird das Ausgangssignal des Ablenkgenerators 16 einem Impulsformer 17 zugeführt, bei dem das dem

Steuereingang des Schalters 18 zugeführte Ausgangsbigna! gegenüber seinem Eingangssignal um 90° phasenverschoben ist. Das vom Meßsignalgeneratoi 10 erzeugte Meßsigna! wird über den Phasenschieber i9 und den Schalter 18 dem Amplitudenmodulator 14 periodisch zugeführt, d.h., der Schalter 18 wird periodisch mit der Ausgangsfrequenz des impulsformers 17 abwechselnd geschlossen und geöffnet. Dem zur Frequenzumsetzung dienenden Mischer 13 werden ein phasenmoduliertes Signal /Opund ein gewobbelles in einer /Ä-Halbperiode zusätzlich amplitudenmoduliertes Signal (wa zugeführt. Am Ausgang des Mischers 13 tritt somit ein gewobbeltes, phasen- und zeitweise auch amplitudenmoduliertes Signal auf, mit dem ein zu untersuchendes System 20 gespeist wird. Aus dem Ausgangssignal des Systems 20, dessen Verzerrung nach Aufbereitung mit Hilfe eines Phasen- oder Frequenzdemodulators 21 (Meßplatz-Empfänger, z.B. RME-4) in einem Sichtgerät 22 dargestellt wird, ist die von einer Amplitudenmodulation im zu untersuchenden System 20 hervorgerufene zusätzliche Phasenmodulation ersichtlich.

Am Sichtgerät 22 können als Meßergebnis Kennlinien gemäß Fig.3 dargestellt sein. Dabei zeigt die untere Kurve a die Verzerrungskennlinie des Systems bei ausgeschalteter Amplitudenmodulation. Der Elektronenstrahl läuft dabei in Richtung positiver X-Werte und erfährt nach Umschaltung auf zusätzliche Amplitudenmodulation einen Sprung und durchläuft in Richtung kleinerer X-Werte die Kurve b. Nach erneuter Umschaltung wird wieder die Kurve a geschrieben usw. Der parallele Versatz der Kurven a und b ist proportional der K-Ablenkspannungsänderung, die proportional zum frequenzunabhängigen AM-PM-Um-

waiidlungsfaktor θο ist. Die Kurven a und b weisen unterschiedliche Neigungen entsprechend der eingezeichneten Geraden cund i/:vjf. Aus der Änderung dtr Neigungen der Geraden c und c/kann der frequenzabhängige AM-PM-Umwandlungsfaktor θι bestimmt werden. Der ΛΜ-PM-Umwandlungsfaktor θ ist aligemein definiert als Phasenverschiebung Αφ μι υ Änderung des Eingang^rpegels AA, die durch die periodische wirksame Amplitudenmodulation entsteht:

l/T

Der AM-PM-Umwandiungsfaktor θ setzt sich im allgemeinen aus frequenzunabhängigen θ₀ und einem frequenzabhängigen Anteil 0_t zusammen:

Das in F i g. 3 dargestellte Oszillogramm ist durch die Frequenzmarken /Vo- AF und /ro + A~F begrenzt. Dabei ist /Vo die Mittenfrequenz der Trägerfrequenz /V des Mischers 13, und AF ist der Wobbeihub, der dem Wobbeihub des Ausgangssignals des Wobbeigenerators I5(im Beispiel ±50MHz)entspricht.

Frequenz des Meßsignals (m
Festfrequenz /o
Ablenkfrequenz /^
Frequenz des Wobbeigenerators fw
j« Trägerfrequenz /V

277 kHz

760MHz

70Hz

900 + 5OMHz
(140±50)MHz + (Phasen-
und

Amplitudenmodulation)

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen des AM-PM-Umwandlungsfaktors an einem System mit frequenzmoduliertem Trägersignal, welches durch Frequenzumsetzung aus zwei höherfrequenten Signalen abgeleitet ist, wovon eines dieser höherfrequenten Signale mit einer Meßfrequenz frequenzmoduliert ist und das andere höherfrequente Signal mit niedriger Frequenz gewobbelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gewobbelte Signal (fw) mit der Meßfrequenz (fa) periodisch so amplitudenmoduliert wird, daß bei ansteigender gewobbelter Frequenz (fw) (Frequenzvorlauf) zusätzlich eine Amplitudenmodulation und bei abnehmender Wobbelfrequenz (f_w) (Rücklauf) keine Amplitudenmodulation erfolgt und daß die unterschiedliche Beeinflussung von amplitudenmoduliertem Signal (fwA) und nichtamplitudenmoduliertem Signal (fw) durch einen Prüfling als Maß für den AM-PM-Umwandlungsfaktor gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem amplitudenmodulierten gewobbelten Signal (f_WA) der Modulationsgrad (m) einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur korrekten Einstellung der Phase zwischen dem phasenmodulierenden und dem amplitudenmodulierenden Meßsignal (7]w) eine einstellbare Phasenverschiebung \ψ) des Meßsignais (7Jw) vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einschaltung der Amplitudenmodulation verwendete Schaltspannung um 90° gegenüber dem Ablenksignal (f_A) phasenverschoben ist.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 mit einem Meßsignalgenerator und einem Festfrequenzgenerator, die einen Phasenmodulator speisen, der einen Mischer an einem Eingang beaufschlagt, an dessen anderem Eingang ein gewobbeltes Signal anliegt und der am Ausgang einen Prüfling speist, dem ein Meßgerät nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablenkgenerator (16) einerseits einen Wobbelgenerator (15) und andererseits einen Schalter (18) über einen Impulsformer (17) steuert, wobei der Schalter (18) eingangsseitig über einen Phasenschieber (19) mit dem Ausgang des Meßsignalgenerators (10) verbunden ist und ausgangsseitig einen Amplitudenmodulator (14) an einem Eingang beaufschlagt, dessen anderer Eingang mit dem Wobbelgenerator (15) verbunden ist und dessen Ausgang den Mischer (13) speist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät ein Sichtgerät (22) ist, dem ein Phasenoder Frequenzdemodulator (21) vorgeschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenmodulator (14) einen Schalter (m) zur Einstellung des Amplitudenmodulationsgrades aufweist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des Prüfsignals dienende Modulationsschaltung, bestehend aus Phasenschieber (19), Schalter (18), Amplitudenmodulator (14) und Impulsformer (17), dem Mischer (13) nachgeschaltet ist, wobei in diesem Falle der Wobbeioszillator (15) direkt mit dem Mischer (13) verbunden ist und der Amplitudenmodulator (14) auf das Ausgangssignal (f-ή des Mischers (13) wirkt

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator (12) und der Frequenzsignalgenerator (11) durch einen frequenzmodulierten Oszillator ersetzt sind.