DE3025971C2 - Verfahren zur Messung von Amplituden- und/oder Phasenverzerrungen eines FM-Übertragungssystems - Google Patents

Description

— ein erster Abschnitt der Hüllkurve des Hüllkurvenimpulses zeitlich linear ansteigend von einem Anfangswert (At) zu einem Maximalwert (Az) und/oder ein zweiter Abschnitt der HüHkurve des Hü!!kurven:mpu!ses zeitlich linear abfallend von dem Maximalwert (A2) auf einen Endwert (Ay) gewählt wird,

— die Frequenz der sinusförmigen Schwingungen des Hüllkurvenimpalses im Bereich des ersten Abschnittes der Hüllkurve linear ansteigend von einem Anfangswert (ft) zu einem Maximalwert (h) und im Bereich des zweiten Abschnittes der Hüllkurve linear abfallend von dem Maximalwert (ffi auf einen Endwert (fj) gewählt wird, vobei der Anfangswert (ft) und der Endwert (fj) den Grenzfrequenzwerten des Übeitragungskanals entsprechen,

— der Rampenimpuis -^gfs. stufenförmige Absätze aufweist, wobei der bzw. Jie rampenförmige(n) Abschnitt(e) im wesentlichen die gleiche Steilheit wie der bzw. die Hüllkurvenabschnitt(e) des Hüllkurvenimpulses besitzen, und

— am Empfangsort zusätzlich des Spektrums des empfangenen, modulierten Meßsignals ermittelt und mit dem Spektrum des modulierten Meßsignals vor dessen Übertragung verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt der Hüllkurve des Hüllkurvenimpulses ein dritter Abschnitt vorgesehen ist. dessen Amplitude auf dem Maximalwert (A₂) festgehalten wird und daß in zeitlicher Korrelation zu dem dritten Abschnitt ein stufenförmiger Absatz im Zeitverlauf des Rampenimpulses vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I. Ein derartiges Verfahren ist aus den Druckschriften »Hewlett Packard Journal«, Sept. 1972. S. 8—16, »Technische Information« Nr. 4/167 vom 15.08.1966 der Firma Wandel & Goltermann und »Frequenz«. Bd. 25. 1971, H. 12. S. 373-381 bekannt.

Zum Messen der Übertragungseigenschaften von Fernsehübertragungssystemen, z. B. MAZ-Maschinen, Richtfunkstrecken, Satellitenstrecken und dergleichen, während des Betriebs ist es bekannt (DE-PS 11 61 354, CCIR-Empfehlung 473-1. Vol. XII. »Journal of the SMPTE«. Vol. 75, Jan. 1966. S. 15-19 und »Richtfunktechnik« von Pooch, Köhler, Gräber, Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Berlin 1974, S. 13—22), zusammen mit dem Videosignal ein Prüf- oder Meßsignal zu übertragen, welches einen unmoduiierten Impulsanteil und einen frequenzmodulierten Impulsanteil aufweist Da die Frequenz der sinusförmigen Trägerschwingung beider Impulse konstant ist, wird bei der Messung nicht-linearer Verzerrungen nicht der gesamte Frequenzbereich des zu messenden Übertragungskanals bewertet, was zur Folge hat, daß geringe Phasenverzerrungen nicht mehr hinreichend genau erfaßt werden können.

Zur Messung von Phasenverzerrungen einer FM-Übertragungsstrecke ist es ferner bekannt (»Hewlett

Packard Journal«, Sept. 1972, S. 8—16, »Technische Information« Nr. 4/167 vom 15.08.1966 der Firma Wandel & Goltermann und »Frequenz«, Bd. 25, 1971, H. 12, S. 373—381), ein Zweiseitenband-Meßsignal zu verwenden, das durch AM- oder FM-Modulation eines Trägersignals der Trägerfrequenz ω_σ mit einem Moduiationssignal der Modulationsfrequenz <a_m erzeugt wird. Die Trägerfrequenz <a_c wird zwischen zwei Grenzwerten gewobbelt, während die Modulationsfrequenz konstant gehalten wird, so daß der Frequenzabstand Δω

zwischen den beiden Seitenbänderp des Meßsignals konstant ist. In c-fer zeitlichen Darstellung setzt sich somit das Meßsignal aus einem Hüllkurvenimpuls und einem Rampenimpuls zusammen. Die Frequenz der den Hüllkurvenimpuls bildenden sinusförmigen Schwingun-

jo gen ist gleich der konstanten Modulationsfrequenz ω™ während die Amplitudenwerte des sägezahnförmigen Rampenimpulses den Frequenzen ωΐ und cü2 zugeordnet sind, zwischen denen die Trägerfrequenz ω_Γ linear gewobbelt wird.

Wählt man bei diesem bekannten Meßverfahren eine relativ niedrige Modulationsfrequenz m_m, so können geringe Phasenverzerrungen nicht mit hinreichender Genauigkeit erfaßt werden. Eir-.· Vergrößerung der Modulationsfrequenz ω,,, ergibt zwar ausreichend

•»ο genaue Meßwerte auch für geringe Phasenverzerrungen, doch lassen sich diese genaueren Messungen wegen der Gefahr einer Überschreitung der Kanalgrenzen durch eines der beiden Seitenbänder praktisch nur in der Kanalmitte durchführen.

Die Aufgabe der Anmeldung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem mit ein und demselben Meßsignal stets eine optimale Meßgenauigkeit bei maximaler Meßsicherheit bezüglich der Gefahr einer Überschreitung der Kanalgrenzen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch I ergibt sich aus dem Anspruch 2.

>·> Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Meßsignal verwendet, das im Unterschied zu den heute gebräuchlichen Prüfzeilensign?len gemäß der CCIR-Empfehlung 473-1 für die Fernsehzeilen Nr. 17, 18. 330 und 331 nach der Modulation ein FM-Spektrum mit drei

m> amplitudenkonstanten Spektrallinien (Träger, untere und obere Seitenlinie) erzeugt, deren Frequenzlage kontinuierlich über die Breite des FM-Kanals verschoben wird. Hierdurch ist das erfindungsgemäß verwendete Meßsignal besonders sensitiv für Phasen- und Frequenzgangverzerrungen im FM-Übertragungskanal. da bereits die Verzerrung einer einzigen Spektrallinie bei insgesamt nur drei Spektrallinien im Verhältnis eine starke Verzerrung des Gcsamtsignals zur Folge hut.

Damit können auch geringe Verzerrungen noch mit hinreichender Meßgenauigkeit erfaßt werden. Da ferner alle drei Spektrallinien individuell die gesamte Breite des FM-Obertragungskanals kontinuierlich überstreichen, ist gewährleistet, daß sämtliche Übertragungsfehler mit der gleichen, hohen Meßintensität erfaßt werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert Es zeigen

Fig. IA bis IC Zeitverläufe der einzelnen Komponenten verschiedener erfindungsgemäß verwendeter Meßsignale, und

F i g. 2 die zeitliche und .spektrale Zusammensetzung eines bevorzugten Meßsignals.

Das in Fig. IA veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mc-ßsignals 4 ist aus einem rampenförmig ansteigenden, unmodulierten Signal 1 (nachfolgend »Rampenimpuls« genannt) und einem frequenzmodulierten Signal 2 (nachfolgend »frequenzmodulierter Impuls« bezeichnet) mit rampenförmig ansteigender, gestrichelt angedeuteter Hüllkurve 3 (nachfolgend »Hüllkurvenimpuls« bezeichnet) synthetisiert Die Steilheit des Rampenimpulses 1 und die Steilheit des Hüllkurvenimpulses 3 sind betragsmäßig gleich. Die sinusförmige Modulationsfrequenz des frequenzmodulierten Impulses 2 steigt linear von dem Anfangswert /i auf den Maximalwert I₂ an. Desweiteren steigt die Spitze-Spitze-Amplitude des Hüllkurvenimpulses 3 linear vom Anfangswert A₁ auf den Maximalwert A₂ an, wobei das Amplituden/Frequenzverhältnis (Modulationsindex) bei dem frequenzmodulierten Impuls 2 über den gesamten Signalverlauf hinweg konstant ist, d. h. z. B. A_xIh=A₂Ih- Der aus der Synthese der Impulse 1 und 2 resultierende Summenimpuls 4 besitzt gestrichelt angedeutete Hüllkurven 5 und 6, von denen die untere Hüllkurve 6 mit der Zeitachse zusammenfällt und die obere Hüllkurve 5 die doppelte Steigung wie der Hüllkurveninr-uls 3 besitzt. Die ebenfalls sinusförmige Modulationsfrequenz des Summenimpulses 4 ist mit der sinusförmigen Modulationsfrequenz des frequenzmodulierten Impulses 2 identisch.

Zur Synthese des Summenimpulses 4 kann man die Impulse 1 und 2 getrennt voneinander erzeugen und miteinander addieren. Anstelle &:ssen kann der Summenimpuls 4 auch unmittelbar generiert werden, z. B. mittels eines digitalen Festwertspeichers mit nachgeschaltetem D/A-Wandler und Tiefpaßfilter, wobei in dem Festwertspeicher (z. B. ROM- oder PROM) der Ampütudenverlauf des Summenimpulses 4 in Form digitalisierter Werte gespeichert wird.

Das in F i g. 1B veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines Meßsignals 40 ist wiederum aus einem rampenförmig ansteigenden, unmodulierten Signal 10 (Rampenimpuls) und einem frequenzmodulierten Impuls 20 zusammengesetzt, welches in Abweichung gegenüber dem frequenzmodulierten Impuls 2 (Fig. IA) einen Hüllkurvenimpuls 30 mit rampenförmig ansteigenden und rampenförmig abfallenden Ästen enthält. Und zwar steigt die Spitze-Spitze-Amplitude des Hüükurvenimpulses 30 linear von dem Anfangswert A\ auf den Maximalwert A₂ an und fällt unmittelbar nach Erreichen des Maximalwertes A₂ linear auf den Endwert Ai ab. In entsprechender Weise steigt die sinusförmige Modulationsfrequenz des frequenzmodulierten Impulses 20 linear von dem Anfangsw .-rt f\ auf den Maximalwert f₂ an und fällt unmittelbar nach Erreichen des Maximalwertes f₂ auf den Endwert /j ab. Auch in diesem Beispielsfalle ist das Amplituden/Frequenzverhältnis {Modulationiindex) über den gesamten Verlauf des frequenzmodulierten Impulses 20 hinweg konstant, d. h. A\lf\= A₂If₂=AJfi. Der aus den Impulsen 10 und 20 generierte Summenimpuls 40 weist gestrichelt angedeutete Hüllkurven 50 und 60 auf, welche eine Raute begrenzen. Und zwar verläuft die obere Hüllkurve 50 im Zeitabschnitt fi bis t₂ linear ansteigend mit doppelter Steigung wie die Hüllkurve 30. Im Zeitabschnitt t₂ bis f₃

in bleibt dagegen die Hüllkurve 50 konstant Die untere Hüllkurve 60 verläuft im Zeitabschnitt f, bis t₂ auf einem konstanten Wert und steigt im Zeitabschnitt t₂ bis i₃ mit der gleichen Steigung wie die Hüllkurve 50 während des Intervalls fi bis t₂ linear an. Desweiteren besitzt der

is Sumrnenimpuls 40 zum Zeitpunkt f₃ noch einen Übergang vom maximalen Amplitudenwert auf den minimalen Amplitudenwert, welcher der rückwärtigen Flanke des Rampeniinpulses 10 entspricht. Für die Generierung des Summenimpulses 40 gilt das zu dem

2» Summenimpuls 4 Gesagte in gleicher V:'eise.

Das in Fig. IC veranschaulichte Ausfüiirungsbeispiel eines Meßsignals 400 ist aus einem unmodulierten Rampenimpuls 100 und einem frequenzmodulicrten Impuls 200 synthetisiert Der Impuls 100 weist zwei Abschnii.e 101 und 103 gleicher linearer Steigung sowie einen dazwischenliegenden Abschnitt 102 mit konstanter Amplitude auf. Der frequenzmodulierte Impuls 200 umfaßt obere und untere Hüllkurvenimpulse 300, weiche ähnlich wie der Hüllkurvenimpuls 30 des

jo frequenzmodulierten Impulses 20 (Fig. IB) verlaufen, jedoch im Unterschied dazu jeweils am Übergang zwischen dem ansteigenden und abfallenden Ast einen Abschnitt 301 mit konstanter, maximaler Amplitude aufweisen. Im Bereich der Abschnitte 301 wird neben

J5 der Amplitude auch die F'requenz des frequenzmodulierten Impuls 200 konstant auf dem Maximalwert f₂ gehalten. Der resultierende Summenimpuls 400 weist Hüllkurvenabschnitte 500 und 600 auf, weiche ähnlich wie die Hüllkurvenabschnitte 50 bzw. 60 gemäß F i g. 1B verlaufen, jedoch die Knickstelle zu den ungleichen Zeitpunkten t-m bzw. r₃₀ aufweisen. Ferner besitzt der Summenimpuls 400 zum Zeitpunkt f₃ einen Übergang 700, welcher dem Übergang 70 gemäß F i g. 1B entspricht.

In F i g. 2 ist das Meßsignal 40 gemäß F i g. 1B nochmals in seinem zeitlichen Verlauf veranschaulicht, das nach der Modulation die in dem Frequenzdiagramm dargestellten drei Spektrallinien F,, F₂, F₂' mit konstanter Amplitude zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Signaldauer erzeugt. Wie aus diesem Frequenzdiagramm (rechte Hälfte der F i g. 2) hervorgeht, erfolgt über die Signallänge hinweg eine kontinuierliche Verschiebung der die größere Amplitude aufweisenden Modulationsfrequenz Fi von einem Anfangswert f, geringerer Frequenz (im Zeitpunkt fi) zu einem Endwert f„ höherer Frequenz (im Zeitpunkt t₃). Die eine kleinere Amplitude als Fi aufweisende Seitenlinie F₂ wird ausgehend von dsm Anfangswert f_s— /i in Richtung tiefere Frequenzen bis zu einem Extremwert

O ⁺ ^T- )-h

verschoben, wobei Af=f_w—f, ist. Dieser Extremwert korrespondiert mit dem Zeitpunkt t₂. In ähnlicher Weise, jedoch gegenläufig, wird die die gleiche Amplitude wie F: aufweisende Seitenlinie F₂ ausgehend

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von dem Anfangswert f, + f, in Richtung höhere Zeitpunkt t₂ korrespondiert. In genau umgekehrter Frequenzen bis zu einem Extremwert Weise verschieben sich anschließend die Seitenlinie F₂

und Fr von ihren Extremwerten f_t bzw. f_r- zu dem

(jf\ Endwert /„■—/j bzw. 4 + Λ· Verbindet man Spektralli-

f, + —γ") + h > nien der Seitenlinien F₂, F₂- für die Anfangs-, Extrem-

' und Endwerte miteinander, so ergibt sich eine Raute,

deren Halbierende durch die Spektrallinien der verschoben, wobei der Extremwert f_e mit dem Modulationsfrequenz/⁷I verläuft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung von Amplituden- und/oder Phasenverzerrungen eines FM-Übertragungssystems, bei dem ein Meßsignal übertragen wird, das im unmoduiierten Zustand durch einen aus sinusförmigen Schwingungen bestehenden Hüllkurvenimpuls und einen Rampenimpuls gebildet ist, und am Empfangsort zumindest die Amplitude des demodulierten, empfangenen Meßsignal gemessen und mit der Amplitude des unmoduiierten Meßsignals vor dessen Übertragung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß