DE3689187T2

DE3689187T2 - Gerät zur analyse der übertragungs-/reflexionskennwerte von zwei kanälen.

Info

Publication number: DE3689187T2
Application number: DE86902486T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Itaya; Goro Saito
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1985-04-13
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2006-04-12
Also published as: DE3689187D1; WO1986006230A1; EP0216941A1; EP0216941A4; JPS61237065A; EP0216941B1; US4812738A; JPH0476434B2

Description

Technisches Fachgebiet

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Analysieren von 2Kanal-Übertragungs-/Reflexionskennwerten, die sowohl Transmissions- wie Reflexions-Kennwerte mit Verwendung eines 2Kanal-Heterodyn-Pegelmeßgeräts messen können.

Technischer Hintergrund

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine übliche Reflexions- Kennwert-Meßvorrichtung mit Verwendung eines Spektralanalysators zeigt. Bei Empfang eines Ausgangssignals von einem Spurgenerator 2 von einem Synchronübertragertyp erlaubt der Reflexionssignalseparator 3 das Zuführen eines Reflexionssignals vom zu messenden Schaltungsnetz 4 zu einem Spektralanalysator 1, der aus einem 1Kanal-Heterodyn-Empfänger besteht. Der Reflexionssignal-Separator 3 wird Impedanzbrücke genannt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Ausgangssignal des Mitlauf- Generators 2 mit dem Reflexionssignal-Separator 3 gekoppelt, und das Schaltungsnetz 4 ist mit einer Meßanschlußseite des Reflexionssignal-Separators 3 so verbunden, daß ein Reflexionssignal von dem Schaltungsnetz 4 durch den Separator abgetrennt und einer Eingangsklemme des Spektralanalysators 1 zugeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Reflexions-Charakteristik zu messen. Hier ist zu bemerken, daß das Schaltungsnetz 4 mit einem reflexionsfreien Abschlußgerat 5 endet.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild für die Messung der Übertragungs-Charakteristik des Schaltungsnetzes 4. Diese Meßschaltung besteht aus dem Mitlauf-Generator 2 und dem Schaltungsnetz 4 zum Messen der Übertragungs-Kennwerte in dem Schaltungsnetz 4.
Bei dem Verfahren zum Messen der erwähnten Übertragungs/Reflexions-Kennwerte unter Benutzung des Spektralanalysators, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, können die Übertragungs- und Reflexions-Kennwerte nicht gleichzeitig gemessen werden, da nur ein Kanal am Eingang des Spektralanalysators vorhanden ist. Weiter kann, wenn ein Meßsignal durch ein Schaltgerat zum Messen sowohl der Übertragungs- wie der Reflexions-Signale umgeschaltet wird, infolge der Veränderung der Reproduzierbarkeit des Schaltgerats und der Anpaßbedingungen kein exaktes Meßergebnis erzielt werden.
Aus dem Aufsatz im Microwave Journal vom Juni 1983 "Automated coaxial measurement moves up to 40 GHz", und der Broschüre der Firma Wiltron "5669 Automated scalar network analyzer system 10 MHz - 40 GHz" vom Oktober 1983 ist ein Koaxial-Meßsystem bekannt, welches in einem Frequenzbereich von 10 MHz - 40 GHz in einem einzigen Aufbau eine Messung des Übertragungs- und Rücklaufverlustes ermöglicht. Das System ergibt eine Eichmessung aufgrund der Speicherung von Meßwerten, die von offenen und kurzgeschlossenen Reflexionen des Systems erhalten werden. Die gespeicherten Werte werden dann zur Korrektur der während der Messung eines Schaltnetzes erhaltenen Signale benutzt.
Aus dem IEEE-Aufsatz "An automatic precision IF-substitution vector ratio meter for the microwave frequency range", vom Dezember 1980 ist ein 2Kanal-Mikrowellen-Vektorverhältnis- Meßinstrument unter Benutzung von Superheterodyn-Empfängern bekannt. Dieses Vektorverhältnis-Meßinstrument mißt keine Reflexions-Kennwerte einer zu messenden Schaltung.
Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Analysieren von 2Kanal-Übertragungs/Reflexions-Kennwerten zu schaffen, die gleichzeitig sowohl Übertragungs- wie Reflexions-Kennwerte ohne Umschalten von Verbindungen messen kann.
Dieses Ziel wird erreicht durch die Merkmale des Anspruchs
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Form einer üblichen Vorrichtung zum Messen einer Reflexions-Charakteristik zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Form der herkömmlichen Vorrichtung zum Messen einer Übertragungs-Charakteristik zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Analysevorrichtung nach einer Ausführung dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 bis 7 sind Blockschaltbilder zum Erklären des Betriebs der Ausführung der Fig. 3;
Fig. 8 zeigt ein Signalwellenzug-Diagramm zum Erklären des Betriebs dieser Ausführung;
Fig. 9 ist eine Ansicht zum Erklären eines Eichvorganges;
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das eine Form eines Heterodyn-Empfängers in der Ausführung dieser Erfindung zeigt, der eine Pegelkorrekturfunktion besitzt;
Fig. 11 zeigt eine praktisch ausgeführte Schaltung eines Bandpaßfilters in Fig. 10;
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung des Betriebs einer Diode mit variabler Kapazität in Fig. 11; und
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung zum Erklären des Betriebs der Schaltung aus Fig. 11.

Bestes Verfahren zum Ausführen der Erfindung

Wie aus Fig. 3 zu erkennen, enthält eine Vorrichtung zum Analysieren von 2Kanal-Übertragungs-/Reflexions-Kennwerten, d. h. eine Ausführung dieser Erfindung, einen Signalgenerator 31 mit einem Mischer 32 und einem Oszillator 33; einen variablen Überlagerungs-Oszillator 34; einen Reflexionssignal-Separator 35, einen Eingangsanschluß 35a; Ausgangsanschluß 35b; Prüfanschluß 35c; ersten Heterodyn-Empfänger 36; zweiten Heterodyn-Empfänger 37; Analog/Digital- (A/D)Wandlerabschnitt 38; erste Speicherschaltung 39, zweite Speicherschaltung 40, dritte Speicherschaltung 41; Arithmetikbetrieb-Schaltung 42; Anzeigegerät 43 und Kabel 46, 47 und 48.
Der Signalgenerator 31 ist ein Sender zum Erzeugen von Frequenzsignalen, die sich schrittweise mit der Zeit ändern. Der Signalgenerator 31 umfaßt einen Mischer 32 und einen Oszillator 33. Ausgangssignale vom variablen Überlagerungsempfänger 34 werden ersten und zweiten Heterodyn-(Überlagerungs-)Empfängern 36 und 37 zugeführt, wie nachfolgend erklärt wird. Ein Wobblefrequenzsignal des variablen Überlagerungs-Oszillators 34 wird dem Mischer 32 zugeführt. Es ist zu bemerken, daß zwei gegenseitig synchronisierende Oszillatoren vorgesehen sein können bezüglich der Empfänger 36 und 37 statt des variablen Überlagerungs-Empfängers 34.
Der Reflexionssignal-Separator 35 besteht aus einem 3Klemmen-Richtungskoppler mit einem Eingangsanschluß 35a, einen Ausgangsanschluß 35b und einem Prüfanschluß 35c. Der Eingangsanschluß 35a ist mit der Sendeklemme des Signalgenerators 31 verbunden, der Ausgangsanschluß 35b ist mit der Eingangsklemme des ersten Überlagerungs-Empfängers 36 verbunden, und der Prüfanschluß 35c ist zum Zeitpunkt der Messung mit einem zu messenden Objekt (44) und zur Zeit der Eichung mit einem "Durchgangs"-Sendeweg 45 mit Kurzschlußelement 52 oder dem Offenkreiselement 53 verbunden.
Erste und zweite Überlagerungs-Empfänger 36 bzw. 37 enthalten jeweils ein Pegelmeßgerät mit vorzugsweise einer Pegelkorrekturfunktion und werden beispielsweise als 2Kanal-Spektralanalysatoren oder 2Kanal-Netz/Spektrumanalysatoren zum Messen der Pegel der beiden Kanäle benutzt. Die Pegelkorrekturfunktion wird später mit mehr Einzelheiten mit Bezug auf Fig. 10 bis 13 erklärt.
Die erste Speicherschaltung 39 ist vom Typ zum Speichern eines Ausgangssignals MT eines zweiten Überlagerungs-Empfängers 37, wenn Signale mit sich schrittweise ändernder Frequenz vom Signalgenerator 31 an den Reflexionssignal-Separator 35 angelegt werden, vorausgesetzt, daß zum Eichzeitpunkt der "Durchgangs"-Sendeweg 45 mit dem Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal-Generators 35 verbunden ist.
Die zweite Speicherschaltung 40 ist vom Typ zum Speichern eines Ausgangssignals MS des ersten Überlagerungs-Empfängers 36, wenn Signale mit schrittweise sich verändernden Frequenzen dem Reflexionssignal-Separator 35 zugeführt werden, vorausgesetzt, daß ein Kurzschlußelement 52, wie ein Kurzschlußverbinder, zum Zeitpunkt der Eichung an dem Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal-Separators 35 angeschlossen ist.
Der dritte Speicherkreis 41 ist vom Typ zum Speichern eines Ausgangssignals MO des ersten Überlagerungs-Empfängers 36, wenn Signale mit sich schrittweise ändernden Frequenzen vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 geführt werden, vorausgesetzt, daß ein Offenkreiselement 53, wie ein Offenkreisverbinder, zum Eichzeitpunkt am Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal-Separators 35 angeschlossen ist. Die arithmetische Betriebsschaltung 42 besteht beispielsweise aus einer CPU und ist von solchem Typ, daß, wenn zur Zeit der Messung Signale mit sich schrittweise ändernden Frequenzen vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 unter der Bedingung zugeführt werden, daß das zu messende Objekt (44) an den Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal-Separators 35 angeschlossen ist, die Schaltung 42 die nachfolgende Berechnung unter Benutzung des vorerwähnten Signals zur Adreßsignal-Erzeugung vom Ausgangssignal LDR des ersten Überlagerungs-Empfängers 36 und vom Ausgangssignal LDT des zweiten Überlagerungs-Empfängers 37 ausführt:
wobei LDRi und LDTit Digitalsignale bezeichnen, die von dem ersten und zweiten Überlagerungs-Empfänger 36 bzw. 37 ausgegeben werden, wenn ein Signal der i-ten Frequenz vom Signalgenerator angelegt ist, vorausgesetzt, daß das zu messende Objekt an dem Reflexionssignal-Separator 35 angeschlossen ist. MTi MSi und Oi zeigen digitalisierte Signale der i-ten Frequenz, die vom ersten und zweiten Überlagerungs-Empfänger 36 bzw. 37 ausgegeben werden in Übereinstimmung mit Adreßsignalen, die aus ersten, zweiten bzw. dritten Speicherkreisen 39, 40 bzw. 41 ausgelesen werden.
Das Anzeigegerät 43 ist beispielsweise ein Bildschirmgerät mit der Funktion der gleichzeitigen Anzeige von Laufverteilungen an mindestens zwei Kanälen. Das Anzeigegerät 43 erlaubt die gleichzeitige Anzeige von durch die arithmetische Betriebsschaltung 42 errechneten Sende/Reflexions-Kennwerten.
Eine Erklärung wird nachstehend gegeben für unter Steuerung der Schaltung 42 in erste bis dritte Speicherkreise 39 bis 41 anfangs einzuspeichernde Eichsignale.
Fig. 4 ist eine erklärende Ansicht zur Erklärung beispielsweise einer Kurzschluß-Eichung an der Seite des ersten Überlagerungs-Empfängers. Das Kurzschluß-Element 52 wird von Hand mit dem Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal- Separators 35 verbunden.
Ein Signal, das vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 eingegeben wird, schreitet von dem Eingangsanschluß 35a zu dem Prüfanschluß 35c fort und geht nach Reflexion durch das Kurzschluß-Element 52 zu dem Ausgangsanschluß 35b weiter, und wird dem ersten Überlagerungs-Empfänger 36 eingegeben. Der Pegel eines aus dem ersten Überlagerungs-Empfänger 36 austretenden Ausgangssignals wird durch den Analog/Digital-Wandlerabschnitt 38 digitalisiert und in der zweiten Speicherschaltung 40 gespeichert.
Es werde nun angenommen, daß beispielsweise 1001 Horizontalpixel an dem Anzeigegerät 43 vorgesehen sind und daß Signale von 1001 Frequenzen vom Signalgenerator 31 an den Reflexionssignal-Separator 35 ausgegeben werden. Wenn in diesem Fall ein Signal einer i-ten Frequenz fi vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 eingegeben wird, wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Ausgangssignalpegel MSi des ersten Überlagerungs-Empfängers 36, das durch den Analog/Digital- Wandlerabschnitt 38 digitalisiert wurde, an der Adresse i im zweiten Speicherkreis 40 gespeichert. Wenn der Signalgenerator 31 einen Durchlauf vollendet, sind die Ausgabepegel des ersten Überlagerungs-Empfängers 36 entsprechend den jeweiligen 0-ten bis 1000-ten Frequenzen von aus dem Signalgenerator 31 austretenden Signalen an den jeweiligen Adressen im zweiten Speicherkreis 40 gespeichert.
Fig. 5 ist eine erklärende Darstellung, um beispielsweise eine Offenkreis-Eichung auf der Seite des ersten Überlagerungs-Empfängers zu zeigen. Das Offenkreis-Element 53 wird von Hand an den Prüfeingang 35c des Reflexionssignal-Separators 35 angeschlossen.
Wie im Fall der in Fig. 4 gezeigten Anordnung werden, wenn der Signalgenerator 31 einen Durchlauf vollendet, die Ausgangspegel LOi des ersten Überlagerungs-Empfängers 36 entsprechend den jeweiligen 0-ten bis 1000-ten Frequenzen von als dem Signalgenerator 31 austretenden Signalen an den entsprechenden Adressen i im dritten Speicherkreis 41 unter Steuerung durch die CPU 42 gespeichert.
Fig. 6 ist eine erklärende Ansicht, um einen Eichvorgang an der Seite des zweiten Überlagerungs-Empfängers zu zeigen. In der in Fig. 6 gezeigten Anordnung wird der "Durchgangs"-Sendeweg 45 an den Prüfanschluß 35c angeschlossen und der Ausgangsanschluß 35b des Reflexionssignal-Separators 35 wird über das Kabel mit dem ersten Heterodyn-Empfänger 36 verbunden.
Wie in dem Fall der Fig. 4 werden, wenn der Signalgenerator 31 einen Durchlauf vollendet, die Ausgangspegel MTi des zweiten Überlagerungs-Empfängers 31 entsprechend den 0-ten bis 1000-ten Frequenzen von aus dem Signalgenerator 31 austretenden Signalen an den entsprechenden Adressen i im ersten Speicherkreis 39 gespeichert.
Vor der Messung des zu messenden Objekts (44) werden Eichsignaldaten anfangs jeweils in ersten bis dritten Speicherkreisen 39 bis 41 gespeichert.
Fig. 7 ist eine erklärende Ansicht, die ein Detail einer Verbindung zeigt, die an der Messung des zu messenden Objekts 44 beteiligt ist, welches zwischen dem Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal-Separators 35 und der Eingangsklemme des zweiten Überlagerungs-Empfängers 37 angeschlossen ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt, werden Signale der 0-ten bis 1000-ten Frequenz vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 eingegeben. Es werde nun angenommen, daß ein Signal vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 der i-ten Frequenz fi entspricht. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Signal einer Frequenz (f&sub0; + fi) als eine Summe der i-ten Frequenz fi vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 und der Zwischenfrequenz f&sub0; von den ersten und zweiten Überlagerungs-Empfängern 36 und 37 dem ersten und dem zweiten Überlagerungs-Empfänger 36 und 37 vom variablen Überlagerungs-Oszillator 34 zugeführt. Bei Ausgangspegeln des ersten und zweiten Überlagerungs-Empfängers 36 und 37 von LDRi bzw. LDTi werden diese Ausgangspegel LDRi und LDTi durch den Analog/Digital-Wandler 38 digitalisiert und in die Arithmetik-Betriebsschaltung 42 eingegeben.
Eichwerte MTi, MSi und MOi entsprechend der i-ten Frequenz fi eines Eingangssignals vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 werden aus dem ersten bis dritten Speicherkreis 39 bis 41 zu der Arithmetik-Betriebsschaltung 42 ausgelesen. Gleichungen (1) und (2) werden aus den Ausgabepegeln LDRi und LDTi und den Eichwerten MTi, MSi und MOi mit Hilfe der Arithmetikbetriebs-Schaltung 42 errechnet. Ein Rechenergebnis wird zum Anzeigegerät 43 gesendet, wo es als ein Punkt an der i-ten Pixelposition in Horizontalrichtung des Anzeigegeräts 43 angezeigt wird. Signale der 0-ten bis 1000-ten Frequenz werden vom Signalgenerator 31 zum Reflexionssignal-Separator 35 abgegeben, damit zwei Zeilen gleichzeitig verfolgt werden können.
Fig. 8 ist ein Wellenzug-Diagramm zum Erklären einer Normalisierungs-Funktion, wobei Kurven I und II die Normalisierungsmuster an der Seite des ersten Überlagerungs-Empfängers zeigen. Die Ausgangspegelwellen, wie in den Kurven III und IV in Fig. 8 gezeigt, ergeben sich beispielsweise aus der Charakteristik des Kabels zwischen der Sendeklemme des Signalgenerators 31 und dem Eingangsanschluß 35a des Reflexionssignal-Separators 35, der Charakteristik des Kabels zwischen dem Ausgangsanschluß 35b des Reflexionssignal- Separators 35, der Eingangsklemme des ersten Überlagerungs- Empfängers 36, interner Frequenz-Charakteristik des Reflexionssignal-Separators 35, Kabel-Charakteristik zwischen dem Prüfanschluß 35c des Reflexionssignal-Separators 35 und der Eingangsklemme des zweiten Überlagerungs-Empfängers 37 und Frequenz-Charakteristik (Langleitungs-Effekt) an dem Kabel, wodurch die Frequenz eines Signals sich rippelnd über der Länge des Kabels verändert infolge einer Fehlanpassung zwischen den jeweiligen Klemmen. Eine 180º-Phasenverschiebung tritt auf, wie durch die Kurven I und II in Fig. 8 gezeigt, zwischen einem Kurzschluß-Eichwert MSi an der Seite des ersten Überlagerungs-Empfängers 36, der in dem zweiten Speicherkreis 40 gespeichert ist, und einem Offenkreis-Eichwert MOi an der Seite des ersten Überlagerungs-Empfängers 36, der im dritten Speicherkreis 41 gespeichert ist. Nachdem der Kurzschluß-Eichwert MSi und der Offenkreis-Eichwert MOi von dem dB-Wert zu einem linearen Wert gewandelt wurden, wird ein arithmetisches Mittel dieser Eichwerte genommen, wie in Gleichung (1) gezeigt, und ein Normalisierungsvorgang ausgeführt durch Abziehen des Mittelwertes von LDRi, so daß die Exaktheit des Wertes der Gleichung (1) vergrößert wird. Falls der Anpaßgrad des Prüfanschlusses 35c des Reflexionssignal-Separators 35 besser ist, d. h. das Signal/Rausch- Verhältnis groß genug ist, kann ein arithmetischer Mittelwert, wie sich aus Fig. 9 ergibt, in dem dB-Format genommen werden. In Fig. 9 bezeichnet S eine Signalkomponente und N eine Rauschkomponente, die sich aus dem Anpaßgrad des Prüfanschlusses 35c ergeben.
In Fig. 8 sind die Kurven III und IV mit MTi bzw. LDTi bezeichnet. Falls die Subtraktion, wie durch Gleichung (2) angezeigt, durchgeführt wird, wird die erwähnte Wellung beseitigt und auf diese Weise eine Normalisierung erreicht. Als ein Ergebnis wird die Exaktheit des Wertes in Gleichung (2) verbessert.
Die Ausgangspegel der ersten und zweiten Überlagerungs-Empfänger 36 und 37 werden im allgemeinen logarithmisch dargestellt. Die Gleichungen (1) und (2) werden mit Hilfe der Arithmetik-Betriebsschaltung 42 nach Wandeln aus dem logarithmischen in den linearen Wert mit Fließkomma-Arithmetik und bei den betroffenen logarithmischen Werten in Festkomma- Arithmetik errechnet.
Die Pegelkorrektur-Funktion des ersten und des zweiten Überlagerungs-Empfängers 36 und 37 wird nachstehend mit Hilfe der Fig. 10 bis 13 erklärt.
Fig. 10 ist eine erklärende Darstellung für 1Kanal-Betrieb, d. h. die Pegelkorrektur für z. B. den ersten Überlagerungs- Empfänger 36 in der Ausführung nach Fig. 3.
Fig. 10 zeigt eine Form des Überlagerungs-Empfängers, der n Referenzoszillator 36-1, Eingangs-Schaltgerät 36-2, variablen Überlagerungs-Oszillator 36-3, Mischer 36-4, Bandpaßfilter 36-5, Spitzenpegel-Positionsdetektor 36-6, Mitlauf- Schaltung 36-7, Spitzenwert-Speicherschaltung 36-8, Korrekturwert-Errechnungsschaltung 36-9, Analog/Digital-Wandlerabschnitt 36-10, Referenzpegel-Speicherkreis 36-11, Anzeigegerät 36-12 und Detektor 36-13 enthält.
Als variabler Überlagerungs-Empfänger 36-3 wird ein Typ mit einer hohen Frequenzauflösung verwendet, z. B. ein Synthetisierungstyp. Der Referenzoszillator 36-1 ist mit dem variablen Überlagerungs-Oszillator 36-3 in einer Phasensynchronisier-Beziehung gekoppelt und von einem Typ, der seine Frequenz und seinen Pegel stabilisiert. Ein Ausgangspegel lo des Oszillators 36-1 wird anfangs im Referenzpegel-Speicherkreis 36-11 gespeichert.
Das Bandpaßfilter 36-5 ist von einem Auflösungs-Bandbreitentyp (RBW) mit beispielsweise einer variablen Kapazitätsdiode 61 als einem seiner Bestandteile, wie in Fig. 11 gezeigt. Die Spitzenposition einer Abstimmfrequenz des Filters ändert sich in Abhängigkeit von einer an der variablen Kapazitätsdiode 61 angelegten Spannung. In Fig. 11 zeigt Bezugszeichen 62 ein Kristallfilter.
Die Verfolgungsschaltung 36-7 dient dazu, die Abstimmfrequenz, mit der der Ausgangspegel des Bandpaßfilters 36-5 einen Spitzenwert erreicht, mit einer Zwischenfrequenz f&sub0; des Mischers 36-4 zusammenfallen zu lassen. Wie vorher dargelegt, wird eine an die variable Kapazitätsdiode 61 angelegte Spannung als ein Mittel zur Herstellung der Frequenzkoinzidenz mit der Zwischenfrequenz f&sub0; zugeführt.
Der Pegelspitzenpositionsdetektor 36-6 erfaßt die Position einer Wobbelfrequenz, mit der der maximale Spitzenpegel vom Bandpaßfilter 36-5 ausgegeben wird, wenn die Wobbelfrequenz des variablen Referenzoszillators 36-3 sich geringfügig zum Mischen ändert, mit Bezug auf den Referenzpegel und die Referenzfrequenz des Referenzoszillators 36-1. Die Position der erwähnten Wobbelfrequenz wird erfaßt, indem ein Vergleich angestellt wird zwischen dem Ausgangssignal des Bandfilters 36-5, d. h. dem Ausgangssignal M&sub0; des Analog/Digital-Wandlerabschnitts 36-10, wenn eine Mittenfrequenz fc zu dem variablen Überlagerungs-Oszillator 36-3 eingestellt ist, und dem Ausgangssignal des Bandpaßfilters 36-5, d. h. dem Ausgangssignal M&sub1; eines Analog/Digital-Wandlerabschnitts 36, wenn die Wobbelfrequenz des veränderlichen Überlagerungs-Oszillators 36-3 auf eine Frequenz gesetzt ist, die um einen Schritt größer (oder kleiner) als die Mittenfrequenz fc ist. Es hat sich gezeigt, daß, wenn zu dieser Zeit M&sub1; - M&sub0; > 0 ist, der Maximalpegel an der Seite einer Frequenz vorhanden ist, die um einen Schritt größer (oder kleiner) als die Mittenfrequenz fc ist.
Damit wird die Wobbelfrequenz des Überlagerungs-Oszillators 36-3 auf eine Frequenz festgesetzt, die um zwei Schritte größer (oder kleiner) als die Mittenfrequenz fc ist. Es hat sich gezeigt, daß, wenn bei
Mi+1 - Mi < 0 (i = 1, 2, 3, . . . )
die Wobbelfrequenz bei einem vorherigen Schritt beteiligt ist, der Ausgangspegel des Bandpaßfilters 36-5 maximal wird. Das ergibt sich von selbst aus der Tatsache, daß das Kristallfilter 62 im Bandpaßfilter 36-5 von unimodaler Natur ist. Die Position der erwähnten Wobbelfrequenz, bei der der Ausgangspegel des Bandpaßfilters 36-5 maximal wird, kann durch den Spitzenpegel-Positionsdetektor 36-6 erfaßt werden.
Es werde angenommen, daß die Frequenz, bei der der Ausgangspegel des Bandpaßfilters 36-5 maximal wird, von der Zwischenfrequenz f&sub0; um Δf abgewichen ist infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur wie auch infolge Alterung, um die Frequenz f&sub0; auftreten zu lassen. Um die Frequenzabweichung Δf zu eliminieren, wird eine Spannungs/Frequenz-Abstimmkurve mit Anwendung einer variablen Kapazitätsdiode, wie in Fig. 12 gezeigt, für das Bandpaßfilter 36-5 gefunden, und die Anlegespannung V&sub0; für die variable Kapazitätsdiode wird für das Bandpaßfilter 36-5 aus der so gefundenen Kurve abgeleitet. Die an die variable Kapazitätsdiode anzulegende Spannung V&sub0; wird aus der Suchschaltung 36-7 vom ROM-Tabellentyp gefunden und dann an die variable Kapazitätsdiode 61 in einem Bandpaßfilter 36-5 angelegt. Dadurch wird die Abstimmfrequenz, mit der der Ausgangspegel des Bandpaßfilters 36-5 maximal wird, in der in Fig. 13 gezeigten Kurve K&sub2; gleich f&sub0;. Das bedeutet, die Kurve K&sub1; in Fig. 13 wird so auf die Kurve K&sub2; in Fig. 13 hinbewegt, daß die Abstimmfrequenz des Bandpaßfilters 36-5 mit der Zwischenfrequenz f&sub0; vom Mischer 36-4 zusammenfällt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgangspegel des Bandpaßfilters 36-5 und damit der Pegel l&sub1;, der durch den Detektor 36-13 erfaßt und durch den Analog/Digital-Wandlerabschnitt 36-10 digitalisiert wurde, in dem Spitzenwert- Speicherkreis 36-8 gespeichert.
Dann wird das Eingabeschaltgerät 36-5 auf die Seite eines zu messenden Eingangssignals geschaltet, um das Eingangssignal zu bestimmen. Aus der vorigen Erklärung ist ersichtlich, daß zum Zeitpunkt des Messens des Eingangssignals die Abstimmfrequenz des Bandpaßfilters 36-5 mit der Zwischenfrequenz f&sub0; vom Mischer 36-4 zusammenfällt und damit darauf abgestimmt wird. Der von dem Analog/Digital-Wandlerabschnitt 36-10 zum Zeitpunkt des Messens dieses Eingangssignals aus tretende Ausgangspegel lM wird der Korrekturwert-Rechenschaltung 36-9 eingegeben. Die Korrekturwert-Rechenschaltung 36-9 ist beispielsweise vom Typ einer CPU, welche die Pegel l&sub1; und l&sub0; aus einem Spitzenwert-Speicherkreis 36-8 bzw. einem Referenzpegel-Speicherkreis 36-11 ausliest und eine Korrekturwert-Errechnung von lM - (l&sub1; - l&sub0;) ausführt. Der so durch die Korrekturwert-Rechenschaltung 36-9 errechnete Pegel lM - (l&sub1; - l&sub0;) wird dem Anzeigegerät 36-12 zugeführt, wo er z. B. an einem Bildschirm angezeigt wird. Da zu diesem Zeitpunkt, wie vorher dargelegt, die Abstimmfrequenz des Bandpaßfilters 36-5 mit der Zwischenfrequenz f&sub0; vom Mischer 36-4 zusammenfällt, ist die von der Fehlabstimmung des Bandpaßfilters 36-5 erzeugte Abweichung vollständig korrigiert. Der Pegel lM - L&sub1; erreicht einen Wert, an dem jeweilige Abweichungen über einem Bereich von dem Eingangsschaltgerat 36-2 bis zum Analog/Digital-Wandlerabschnitt 36-10 relativ korrigiert wurden.
Falls der Ausgangspegel des Referenzoszillators 36-1 auf 0 dBm festgesetzt wird, ist es nicht nötig, den Referenzpegel-Speicherkreis 36-11 vorzusehen.
Nach dieser Erfindung können, wie vorher festgestellt, die erwähnten Übertragungs/Reflexions-Kennwerte durch das 2Kanal-Pegelmeßgerät ohne Modifizieren der zugehörigen Verbindungen gemessen werden. Da während der Messung weder die zugehörigen Verbindungen geändert werden noch das Schaltgerat benutzt wird, verändern sich keine Anpaßbedingungen, so daß eine bessere Reproduzierbarkeit der Meßdaten angeboten wird. Weiter hat der Reflexions-Meßkanal, d. h. die Seite des ersten Überlagerungs-Empfängers die Funktion der Ausführung eines Normalisierungsschrittes aufgrund der Kurzschluß- und Offenkreis-Eichdaten, und es ist deswegen möglich, die Sendefrequenz-Charakteristiken zu korrigieren und die Endfehlanpassung des Reflexionssignal-Separators zu messen, die Pegelfrequenz-Charakteristik des Signalgenerators zur Messung zu bringen wie auch die Verlustfrequenz-Charakteristik des Kabels usw. Andererseits kann der Sendemeßkanal, d. h.. der zweite Überlagerungs-Empfänger eine Normalisierungsfunktion ausführen zum Korrigieren der Sendefrequenz-Charakteristik des Reflexionssignal-Separators, die Pegelfrequenz- Charakteristik des Signalgenerators die Verlustfrequenz- Charakteristik des Kabels zur Messung zu bringen usw. Es ist deshalb möglich, ein exaktes Meßergebnis zu erhalten.
Falls das Pegelmeßgerat so konfiguriert ist, daß es erlaubt, den Meßpegel automatisch in der erforderlichen Weise zu korrigieren, ist es möglich, einen Meßwert mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
Falls die Bandbreite des so geeichten Auflösungs-Bandbreiten-Filters sich so ändert, daß der enge Bandbereich benutzt werden kann, ist es möglich, eine stabile Messung mit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis über einen breiteren Dynamikbereich durchzuführen.

Claims

1. Vorrichtung zum Analysieren der Übertragungs-/Reflexions- Charakteristiken eines zu messenden Objekt, mit:

einer Einrichtung (31) zum Erzeugen eines Meßsignals, dessen Frequenz sich über die Zeit ändert;

einem Reflexions-Signalseparator (35), der einen Eingangsport aufweist, welcher so angepaßt ist, daß ihm das Meßsignal zugeführt werden kann und weiterhin einen Test-Port und einen Ausgangsport aufweist;

Kurzschluß und Leerlaufelemente (52, 53), die so angeordnet sind, daß sie selektiv mit dem Testport verbunden werden können;

einem ersten Heterodyne-Empfänger (36) mit einem Empfangsanschluß, der mit dem Ausgangsport verbunden ist;

einem zweiten Heterodyne-Empfänger (37) mit einem Empfangsanschluß, der mit dem Objekt, welches gemessen werden soll, verbunden ist;

einer ersten Speichereinrichtung (40) zum Speichern eines Ausgangssignals des ersten Heterodyne-Empfängers bezüglich der Frequenz des Meßsignals, wenn das Kurzschlußelement mit dem Testport in einem Kalibrierungs-Mode während eines Meß-Modes verbunden ist;

einer zweiten Speichereinrichtung (41) zum Speichern eines Ausgangssignals des ersten Heterodyne-Empfängers bezüglich der Frequenz des Meßsignals, wenn das Leerlaufelement mit dein Testport während des Kalibrierungs-Modes verbunden ist; und

einer Einrichtung (43), die es ermöglicht, die Ausgangssignale der ersten und zweiten Heterodyne-Empfänger, welche mittels einer arithmetischen Berechnungseinheit (42) kalibriert wurden, in Zusammenhang mit der Frequenz des Meßsignals anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Durchgangsübertragungspfad zusätzlich zu dem Kurzschluß und den Leerlaufelementen vorgesehen ist, welcher während des Kalibrierungs-Modes selektiv mit dem Testport verbunden werden kann;

eine dritte Speichereinrichtung (39) vorgesehen ist zum Speichern eines Ausgangssignals des zweiten Heterodyne- Empfängers bezüglich der Frequenz des Meßsignals während des Kalibrierungs-Modes, wenn der zweite Heterodyne-Empfänger mit dein Testport über den Durchgangsübertragungspfad verbunden ist;

eine Aktivierungseinrichtung (35) vorgesehen ist, die ermöglicht, daß der Empfangsanschluß des zweiten Heterodyne- Empfängers mit dem Testport über den Durchgangsübertragungspfad während des Kalibrierungs-Modes gekoppelt wird und die ermöglicht, daß der Empfangsanschluß des zweiten Heterodyne- Empfängers mit dem Testport über das zu messende Objekt während eines Meß-Modes gekoppelt wird; und

daß die arithmetische Berechnungseinrichtung (42) die Ausgangssignale von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Heterodyne- Empfänger gemäß den Speicherinhalten der ersten bis dritten Speichereinrichtung während des Meß-Modes kalibriert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Erzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Sweep-Frequenz-Signals aufweist zum Variieren der Frequenz des Meßsignals über die Zeit.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der erste und zweite Heterodyne-Empfänger eine Pegelkorrekturfunktion aufweist.