DE3825160C2

DE3825160C2 -

Info

Publication number: DE3825160C2
Application number: DE19883825160
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 8201 Ostermuenchen De Maucksch; Gottfried Dipl.-Ing. 8017 Ebersberg De Holzmann; Frank Dipl.-Ing. Koerber (Fh), 8038 Groebenzell, De
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1988-07-23
Filing date: 1988-07-23
Publication date: 1991-03-28
Also published as: DE3825160A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses Meßgerät dient zum Messen von mehreren unterschiedlichen Meßgrößen an einem Hochfrequenzsignal, beispielsweise zum Messen des Phasenverlaufes, des Frequenzverlaufes oder des Amplitudenverlaufes eines Hochfrequenzsignals oder davon abgeleitet zum Messen des Phasen- oder Frequenzhubes, der Frequenz, des Amplitudenmodulationsgrades oder der Leistung.The invention relates to a measuring device according to the preamble of claim 1. This measuring device is used to measure several different measured variables on a high-frequency signal, for example to measure the phase curve, the frequency curve or the amplitude curve of a High frequency signal or derived therefrom for measurement the phase or frequency swing, the frequency, the degree of amplitude modulation or performance.

Für die Messung derartiger Meßgrößen an einem Hochfrequenzsignal wurden bisher entsprechende gesonderte Meßgeräte eingesetzt, beispielsweise Frequenzzähler zur Zeiterfassung der Null-Durchgänge des Hochfrequenzsignals, Spitzenwertgleichrichter mit geeigneter Zeitkonstante zur Messung der Amplitude des Hochfrequenzsignals oder FM- bzw. AM-Meßdemodulatoren geeigneter Zeitkonstante für die Modulationsmessung. Es ist auch schon ein Meßgerät bekannt, das sich mikroprozessorgesteuert selbsttätig auf das Hochfrequenz-Eingangssignal einstellt und bei diesem wahlweise Leistung, Frequenz und Modulationskenngrößen erfaßt (Modulation unit measures all, Electronics/august 31, 1978, S. 218). Bei diesem bekannten Gerät sind also mehrere konventionelle Meßsysteme in einem Gerät vereint. Diese üblichen Meßgeräte sind relativ aufwendig und nur auf die jeweilige spezielle Meßaufgabe ausgerichtet; die Messung der Phase von Hochfrequenzsignalen oder sogar die Messung der Amplituden- oder Phasenwerte über die Zeit ist mit diesen bekannten Meßgeräten nur mit erheblichem Meßaufwand möglich bzw. gar nicht lösbar.For the measurement of such measurands on a high-frequency signal have been corresponding separate measuring devices used, for example frequency counter Time recording of the zero crossings of the high-frequency signal, Peak value rectifier with a suitable time constant to measure the amplitude of the radio frequency signal or FM or AM measuring demodulators with a suitable time constant for modulation measurement. It is already a measuring device known that the microprocessor controlled automatically tunes to the high frequency input signal and at optional power, frequency and modulation parameters recorded (Modulation unit measures all, Electronics / august 31, 1978, p. 218). In this known device are therefore several conventional measuring systems in one Device united. These common measuring devices are relative complex and only for the respective special measuring task aligned; the measurement of the phase of high-frequency signals or even measuring the amplitude or phase values over time with these known measuring devices only possible with considerable measuring effort or not at all solvable.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Meßgerät zu schaffen, mit dem die unterschiedlichsten Meßgrößen an einem Hochfrequenzsignal an nur einer einzigen Meßstelle auf einfache Weise und trotzdem genau gemessen werden können.It is an object of the invention to provide a measuring device with which the most diverse measured variables on a high-frequency signal simple at just one measuring point Way and still be measured accurately.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Meßgerät laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is based on a measuring device Preamble of the main claim by its characterizing Features solved. Advantageous further developments result itself from the subclaims.

Unter einem "I/Q-Umsetzer" im Sinne des Hauptanspruches ist ein Signalverarbeitungsprozessor zu verstehen, in welchem das Hochfrequenz-Eingangssignal mit zwei gleichfrequenten Signalen in Phasenquadratur auf eine Zwischenfrequenz von etwa Null herabgemischt und anschließend abgetastet wird, wobei die Abtastproben zu komplexen Paaren von Digitalwörtern digitalisiert werden, so daß sich ein digitalisiertes "Inphasensignal" I als Realteil und ein digitalisiertes "Quadratursignal" Q als Imaginärteil ergibt. Solche I/Q-Umsetzer, bei denen nach dem Quadraturprinzip fortlaufend komplexe Signalproben entnommen und digitalisiert werden, sind in digitalen Hochfrequenzempfängern an sich bekannt (Quadraturmischer nach ntz Archiv Bd. 5 (1983) H. 12, Seiten 353 bis 358; Meinke, Grundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 4. Aufl. 1986, Seiten Q57 bis Q60, Springer-Verlag Berlin Heidelberg oder OS 30 07 907). Es ist auch schon bekannt, solche I/Q-Umsetzer in speziellen Meßgeräten einzusetzen, beispielsweise bei einem Spektrumanalysator (DE 34 41 290), bei dem die mit der Quadratur-Digitalsignalaufbereitung gewonnenen Digitalwörter rein rechnerisch einer Fouriertransformation unterzogen werden, oder bei einem Radarsystem (DE 27 15 819) bzw. bei einem Vektorvoltmeter (DE 26 12 238). Diese bekannten Meßgeräte sind jedoch wiederum nur für spezielle Meßgrößen ausgelegt und geeignet.Under an "I / Q converter" in the sense of the main claim is to be understood as a signal processing processor in which the high-frequency input signal with two equal frequencies Signals in quadrature to an intermediate frequency mixed down from about zero and then sampled the samples become complex pairs of Digital words are digitized so that a digitized "in-phase signal" I as a real part and a digitized "quadrature signal" Q as an imaginary part results. Such I / Q converters, which use the quadrature principle continuously taking complex signal samples and digitized are in digital radio frequency receivers known per se (quadrature mixer according to ntz Archive Vol. 5 (1983) H. 12, pages 353 to 358; Meinke, Grundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 4th ed. 1986, pages Q57 to Q60, Springer-Verlag Berlin Heidelberg or OS 30 07 907). It is already known, such Use I / Q converters in special measuring devices, for example in the case of a spectrum analyzer (DE 34 41 290), where the with the quadrature digital signal processing digital words obtained purely arithmetically a Fourier transformation undergo, or with a radar system (DE 27 15 819) or with a vector voltmeter (DE 26 12 238). However, these known measuring devices are again only designed and suitable for special measurands.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß ein mit einem solchen I/Q-Umsetzer in seine komplexen Bestandteile umgesetztes HF-Signal noch alle das Signal charakterisierende Parameter enthält und daher dieses I/Q-Signal nicht nur in bekannter Weise zur Demodulation der Nachricht ausgenutzt, sondern auch für die Meßtechnik eingesetzt werden kann, insbesondere auch für die Messung und Darstellung von Meßwerten über der Zeit. Dazu ist es nur erforderlich, die Analog/Digital-Wandler, mit denen die komplexen Bestandteile des Hochfrequenzsignals in entsprechende Digitalwerte I und Q umgesetzt werden, bezüglich ihrer Auflösung und Abtastfrequenz an die jeweiligen Meßaufgaben anzupassen: durch eine hohe Auflösung der A/D-Wandler kann eine hohe Meßauflösung und Genauigkeit, durch eine hohe Samplerate eine hohe Meßbandbreite erzielt werden. Die in kartesischen Koordinaten vorliegenden Größen I und Q werden in die entsprechenden Polarkoordinatenwerte r und ϕ umgesetzt, da mit diesen Meßgrößen (Betrag und Phase) die in der Hochfrequenzmeßtechnik geforderten Meßaufgaben besser und einfacher gelöst werden können. Diese Umsetzung in r und ϕ erfolgt aus den Digitalwerten I und Q im Rechner nach der Beziehung:The invention is based on the knowledge that a with such an I / Q converter into its complex components implemented RF signal still all characterizing the signal Contains parameters and therefore this I / Q signal not only in a known manner for demodulating the message exploited, but also used for measurement technology can be, especially for measurement and display of measured values over time. Is to it only required using the analog / digital converter which the complex components of the high-frequency signal are converted into corresponding digital values I and Q, to their resolution and sampling frequency adapt to the respective measuring tasks: through a high resolution the A / D converter can have a high measurement resolution and Accuracy, due to a high sample rate, a high measurement bandwidth be achieved. The one in Cartesian coordinates present sizes I and Q are in the corresponding Polar coordinate values r and ϕ implemented because with these Measured variables (amount and phase) in high-frequency measurement technology required measurement tasks better and easier can be solved. This implementation in r and ϕ takes place from the digital values I and Q in the computer according to the relationship:

r(t) enthält keine Phasen- oder Frequenzeinflüsse mehr und aus r(t) können so alle aus der Amplitude ableitbaren Meßgrößen des Hochfrequenzsignals berechnet werden, bei spielsweise die thermische Leistung des Signals, die Trä gerleistung, die Peak Envelope Power (PEP), die Leistungs transienten (Leistungswerte in Abhängigkeit von der Zeit), die Amplitudenmodulation des Signals, der Amplitudenmodula tionsgrad und dergleichen mehr.r (t) no longer contains phase or frequency influences and from r (t) all can be derived from the amplitude Measured variables of the high-frequency signal are calculated at for example the thermal power of the signal, the Trä power, the peak envelope power (PEP) transients (performance values as a function of time), the amplitude modulation of the signal, the amplitude modula degree of efficiency and the like.

Die Phasendemodulation wird im Rechner nach der BeziehungThe phase demodulation is done in the computer according to the relationship

ϕ(t) = arctan (Q/I) (2)ϕ (t) = arctan (Q / I) (2)

berechnet.calculated.

ϕ(t) enthält keine Amplitudeninformationen mehr, aus ϕ(t) können daher alle aus der Phase ableitbaren Meßgrößen auf einfache Weise berechnet werden, beispielsweise die Phasenmodulation des Signals, der Phasenhub, Phase Trajek tory und dgl. ϕ (t) no longer contains any amplitude information ϕ (t) can therefore all measurable variables derived from the phase can be calculated in a simple manner, for example the Phase modulation of the signal, the phase shift, phase trajek tory and the like

Nach der Beziehung:After the relationship:

oder in Sample-Schreibweiseor in sample notation

f(t_i) = ϕ(t_i) - ϕ(t_i-1) (3)f (t _i ) = ϕ (t _i ) - ϕ (t _i -1) (3)

kann die Frequenzmodulation des Hochfrequenzsignals be rechnet werden und aus dieser Frequenzfunktion kann außerdem die Frequenz, der Frequenzhub und dgl. errechnet werden, wobei diese Art der Frequenzmessung den Vorteil hat, daß für die Messung nicht jeweils die Signal-Nulldurchgänge ausgewertet werden müssen, sondern die frequenzrelevanten Meßwerte wesentlich öfter anfallen, auch bei sehr niedriger Frequenz, wodurch die Zeitauflösung verglichen mit bekannten Frequenzmeßverfahren wesentlich erhöht wird.can be the frequency modulation of the high frequency signal can be calculated and also from this frequency function the frequency, the frequency deviation and the like are calculated, this type of frequency measurement has the advantage that not the signal zero crossings for the measurement must be evaluated, but the frequency-relevant Measured values occur much more often, even at very low values Frequency, making the time resolution compared to known ones Frequency measurement method is significantly increased.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich nungen an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on the schematic drawing nations explained in three embodiments.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Meßgerätes, bei welchem der I/Q-Umsetzer eingangsseitig als Analogmischer mit erst nachfolgender Analog/Digital- Wandlung ausgebildet ist. Für Meßaufgaben im Niederfre quenzbereich oder falls für spezielle Meßzwecke teuere auch für Höchstfrequenzen geeignete Analog/Digital-Wandler gerechtfertigt sind, könnte auch ein I/Q-Umsetzer nach dem eingangs erwähnten Quadraturprinzip benutzt werden, bei dem nicht mehr mit einem 2-phasigen Überlagerungsoszil lator, sondern mit einem komplexen Signal und anstelle von analogen Mischern mit entsprechenden Multiplizierern gemischt wird. Das Eingangssignal RF wird nach Fig. 1 den beiden Mischern 1 und 2 zugeführt, die aus einem Über lagerungsoszillator 3 mit gegenseitiger 90°-Phasenver schiebung angesteuert sind. Die Frequenz des Überlagerungs oszillators 3 entspricht der Eingangsfrequenz RF. Die durch diesen Mischvorgang erzeugten zunächst noch analogen komplexen Bestandteile I und Q werden über Tiefpässe 4 und 5 zwei A/D-Wandlern zugeführt, die hierdurch digitali sierten Bestandteile I und Q werden einem Signalprozessor 8 zugeführt, in welchem nach den Beziehungen 1 und 2 die für die HF-Meßtechnik am besten geeigneten Betrags- und Phasenwerte r und ϕ errechnet werden. Hierbei kann die hohe Auflösung der verwendeten A/D-Wandler 6 und 7 für die Bestimmung von r und ϕ voll ausgenutzt werden, da der Signalprozessor 8 prinzipiell mit jeder beliebigen Genauigkeit rechnen kann. Der Nachteil besteht allerdings darin, daß vor allem der Rechenausdruck Arkus Tangens numerisch schwer zu handhaben ist und hierfür ein relativ hoher Rechenzeitaufwand nötig ist, so daß die Samplerate des A/D-Wandlers relativ niedrig gewählt werden muß und dadurch die Meßbandbreite entsprechend gering ist. Fig. 1 shows the basic circuit diagram of a measuring device according to the invention, in which the I / Q converter is designed on the input side as an analog mixer with subsequent analog / digital conversion. For measuring tasks in the low frequency range or if analogue / digital converters suitable for expensive measuring purposes are also justified for special measuring purposes, an I / Q converter based on the quadrature principle mentioned at the beginning could also be used, in which no longer a 2-phase overlay oscillator , but with a complex signal and instead of analog mixers with appropriate multipliers. The input signal RF is shown in FIG. 1, the two mixers 1 and 2 , which are driven from a local oscillator 3 with mutual 90 ° -Phasenver shift. The frequency of the local oscillator 3 corresponds to the input frequency RF. The initially generated by this mixing process still analog complex components I and Q are fed via low-pass filters 4 and 5 to two A / D converters, the components I and Q digitized thereby are fed to a signal processor 8 , in which according to relationships 1 and 2 The most suitable magnitude and phase values r and ϕ are calculated for the HF measurement technology. Here, the high resolution of the A / D converters 6 and 7 used can be fully utilized for the determination of r and ϕ, since the signal processor 8 can in principle calculate with any desired accuracy. The disadvantage, however, is that the arithmetic expression arctus is particularly difficult to handle numerically and this requires a relatively large amount of computing time, so that the sample rate of the A / D converter must be chosen to be relatively low and the measurement bandwidth is accordingly low.

Eine andere schnellere Möglichkeit zeigt Fig. 2, die nach einer bekannten Tabellenmethode arbeitet. In einem Speicher (ROM) 9 sind sämtliche möglichen Betrags- und Phasenwerte r und ϕ auf Vorrat berechnet und abgespeichert, die den verschiedenen Kombinationen der I- und Q-Bestandteile entsprechen. Die Umwandlung der I/Q-Werte in entsprechende r/ϕ -Werte kann auf diese Weise wesentlich schneller er folgen als mit der Rechenmethode nach Fig. 1. Damit kann die Samplerate der hierbei verwendeten A/D-Wandler 6 und 7 ebenfalls entsprechend höher gewählt werden, wodurch die Meßbandbreite größer wird. Die Meßgenauigkeit ist jedoch bei dieser Tabellenmethode noch relativ gering. Bei Verwendung von 8-bit-A/D-Wandlern 6 und 7 würde ein wortorientiertes 1-Mbit-ROM als Speicher nötig sein, der r und ϕ jeweils nur mit 8-bit-Auflösung liefert. Würde man zur Erhöhung der Auflösung 12-bit-A/D-Wandler benutzen, um r und ϕ mit 12-bit-Auflösung zu liefern, so würde ein 384-Mbit-ROM nötig sein.Another faster possibility is shown in FIG. 2, which works according to a known table method. All possible amount and phase values r and ϕ which correspond to the various combinations of the I and Q components are calculated and stored in a memory (ROM) 9 . The conversion of the I / Q values into corresponding r / ϕ values can be done much faster in this way than with the calculation method according to FIG. 1. Thus the sample rate of the A / D converters 6 and 7 used here can also be correspondingly higher can be selected, which increases the measurement bandwidth. However, the accuracy of measurement is still relatively low with this table method. If 8-bit A / D converters 6 and 7 were used , a word-oriented 1 Mbit ROM would be necessary as memory, which only delivers r and ϕ with 8-bit resolution. If a 12-bit A / D converter were used to increase the resolution in order to supply r and ϕ with 12-bit resolution, a 384 Mbit ROM would be necessary.

Um diesen Speicheraufwand zu reduzieren wird gemäß Fig. 3 eine besonders einfache Tabellenmethode mit gesteigertem Dynamikbereich vorgeschlagen. Hierbei werden zur Erhöhung der Auflösung 13-bit-A/D-Wandler benutzt. Sie wandeln I und Q nach Vorzeichen (höchstwertiges bit) und Betrag (die 12 restlichen bits). Die beiden Vorzeichenbits von I und Q werden einem gesonderten 4-bit-ROM 10 zugeführt, das auf der Ausgangsseite zwei Quadrantenbits für den Phasenwert ϕ liefert. Diese beiden Quadrantenbits werden als die beiden höchsten bits dem Phasenwert zugeordnet. Das ROM 11 enthält in diesem Fall nur noch die Phasen- und Amplitudeninformationen eines einzigen Quadranten, allein schon durch diese Maßnahme wird bei der Anordnung nach Fig. 3 eine Steigerung der ϕ -Auflösung um 2 bits erreicht.In order to reduce this storage effort, a particularly simple table method with an increased dynamic range is proposed according to FIG. 3. 13-bit A / D converters are used to increase the resolution. You convert I and Q according to the sign (most significant bit) and amount (the 12 remaining bits). The two sign bits of I and Q are fed to a separate 4-bit ROM 10 , which supplies two quadrant bits for the phase value ϕ on the output side. These two quadrant bits are assigned to the phase value as the two highest bits. In this case, the ROM 11 only contains the phase and amplitude information of a single quadrant; this measure alone increases the ϕ resolution by 2 bits in the arrangement according to FIG. 3.

Eine weitere Steigerung der relativen Auflösung wird gemäß Fig. 3 noch dadurch erreicht, daß über eine zusätzliche Steuerschaltung mindestens die beiden ersten höchsten Stellen der eingangsseitig angebotenen I- und Q-Werte ausgewertet werden und durch entsprechende Multiplikation die I- und Q-Werte erhöht werden, wenn sie als zu niedrig erkannt werden. Damit erfolgt die Umwandlung jeweils an denjenigen Stellen des ROM 11, wo dieses die größte Auflö sung besitzt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 werden 13-bit-A/D-Wandler 6 und 7 benutzt, während das ROM 11 selbst nur 8-bit Auflösung besitzt. Über die Oder-Schaltungen werden die vier obersten Stellen der Betragsbestandteile I und Q bewertet, d.h. es wird fest gestellt, ob und wieviel führende Nullen gemeinsam in den Betragsbestandteilen I und Q enthalten sind. Die Aus wertung erfolgt mittels einer in einem ROM 13 gespeicherten Tabelle von z.B. 12 bit, über welches Multiplexschalter 14 und 15 jeweils am I- und Q-Eingang des ROM 11 bzw. ein Multiplexschalter 16 am r-Ausgang des ROM 11 in fünf Schaltstellungen 0, 1, 2, 3, 4 umschaltbar sind. Wird über die in Fig. 4 dargestellte Tabelle des ROM 13 festge stellt, daß sämtliche vier obersten Stellen der I/Q-Werte eine Null führen, so werden die Schalter 14, 15 und 16 in die Schaltstellung 4 gebracht, was eine Multiplikation der I/Q-Werte bzw. eine Division der r-Werte mit dem Faktor 16 bedeutet. Hierdurch wird erreicht, daß sehr kleine I/Q-Werte durch Multiplikation, in diesem Beispiel mit dem Faktor 16, so erhöht werden, daß sie in einen Bereich des ROM 11 gelangen, in welchem dieses seine größte Auflö sung besitzt. In gleicher Weise wird über das ROM 13 dann, wenn nur drei der obersten Stellen der I/Q-Werte jeweils eine Null führen, in die Schaltstellung 3 umgeschaltet, was eine eingangsseitige Multiplikation mit dem Faktor 8 und eine entsprechende Division am Ausgang mit 8 bedeutet. Besitzen nur zwei der obersten Stellen der I/Q-Werte eine Null, so wird durch entsprechendes Umschalten in die Schalt stellung 2 eine Multiplikation bzw. Division mit dem Faktor 4 eingestellt, wenn nur die oberste Stelle von I und Q gemeinsam eine Null besitzen, so wird in die Schal terstellung 1 umgeschaltet und damit I und Q nur mit Faktor 2 multipliziert bzw. ausgangsseitig dividiert. Wenn die oberste Stelle von I oder Q oder von beiden keine Null ist, so wird in die Schaltstellung Null geschaltet, die eingangsseitig angebotenen I- und Q-Werte werden also unbeeinflußt dem ROM 11 zugeführt. Fig. 5 zeigt schematisch dieses Umschaltprinzip. Vektoren, die in dem in Fig. 5 dargestellten Quadranten 2 enden, zeichnen sich dadurch aus, daß bei I und Q die oberen beiden bits Null sind. Nach der Tabelle gemäß Fig. 4 schaltet das ROM 13 damit in die Schaltstellung 2. Dadurch wird I und Q mit dem Faktor 4 multipliziert und aus dem Vektor A wird der größere Vektor A′, der mit hoher Auflösung in r′ und ϕ′ umgerechnet wird. Durch Reduktion der Länge dieses Vektors A′ um den Faktor 4 mittels des Multiplexschalters 16, der ebenfalls in der Schaltstellung 2 steht, wird die Länge wieder rich tiggestellt. Der Winkel ϕ bedarf keiner Nachbehandlung. Entsprechendes gilt für Vektoren, die in den Bereichen 4, 3 oder 1 enden.A further increase in the relative resolution is achieved according to FIG. 3 in that at least the first two highest digits of the I and Q values offered on the input side are evaluated via an additional control circuit and the I and Q values are increased by appropriate multiplication if they are recognized as too low. Thus, the conversion takes place at those points of the ROM 11 where this has the greatest resolution. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, 13-bit A / D converters 6 and 7 are used, while the ROM 11 itself has only 8-bit resolution. The top four positions of the amount components I and Q are evaluated via the OR circuits, ie it is determined whether and how many leading zeros are contained in the amount components I and Q together. The evaluation is carried out by means of a table of, for example, 12 bits stored in a ROM 13 , via which multiplex switches 14 and 15 each at the I and Q inputs of the ROM 11 or a multiplex switch 16 at the r output of the ROM 11 in five switch positions 0 , 1 , 2 , 3 , 4 are switchable. If the table of the ROM 13 shown in FIG. 4 shows that all four uppermost digits of the I / Q values have a zero, the switches 14 , 15 and 16 are brought into the switch position 4 , which results in a multiplication of the I / Q values or a division of the r values by a factor of 16 means. This ensures that very small I / Q values are increased by multiplication, in this example by a factor of 16, so that they reach an area of the ROM 11 in which it has its greatest resolution. In the same way, when only three of the uppermost digits of the I / Q values each carry a zero, the switch is made to switch position 3 via the ROM 13 , which means a multiplication by a factor of 8 on the input side and a corresponding division at the output by 8 . If only two of the uppermost digits of the I / Q values have a zero, switching to switch position 2 accordingly sets a multiplication or division by a factor of 4 if only the uppermost digits of I and Q have a zero together, it is switched to switch position 1 and thus I and Q are only multiplied by a factor of 2 or divided on the output side. If the uppermost digit of I or Q or of both is not zero, then the switch position is switched to zero, and the I and Q values offered on the input side are therefore supplied to ROM 11 without being influenced. Fig. 5 shows schematically this switching principle. Vectors which end in the quadrant 2 shown in FIG. 5 are characterized in that the upper two bits in I and Q are zero. According to the table in FIG. 4, the ROM 13 thus switches to the switch position 2 . As a result, I and Q are multiplied by a factor of 4 and the vector A becomes the larger vector A ', which is converted into r' and ϕ 'with high resolution. By reducing the length of this vector A 'by a factor of 4 by means of the multiplex switch 16 , which is also in the switching position 2 , the length is corrected again. The angle ϕ does not require any post-treatment. The same applies to vectors that end in areas 4 , 3 or 1 .

Durch die in Fig. 3 dargestellte Maßnahme wird also das ROM 11 über weite Amplitudenbereiche des Eingangssignals in Bereichen betrieben, wo das ROM 11 eine hohe relative Auflösung von Phase und Amplitude liefern kann. Bis zu einem Faktor 32 unter Amplituden-Vollausschlag wird damit r und ϕ mit voller Genauigkeit von acht bzw. zehn wesent lichen Stellen erzeugt. Da r mit zwölf Stellen geführt wird, können die untersten bits zuweilen unwesentliche Stellen sein und daher unberücksichtigt bleiben. Durch die Schaltung nach Fig. 3 wird also gegenüber der Schaltung nach Fig. 2 der Dynamikbereich um den Faktor 16 erhöht.The illustrated in Fig. 3 measure so the ROM 11 is operated over a wide amplitude ranges of the input signal in areas where the ROM 11 can provide a high relative resolution of phase and amplitude. Up to a factor of 32 under full amplitude deflection, r and ϕ are generated with full accuracy of eight or ten significant digits. Since r is managed with twelve digits, the lowest bits can sometimes be insignificant digits and are therefore not taken into account. The circuit according to FIG. 3 thus increases the dynamic range by a factor of 16 compared to the circuit according to FIG. 2.

Claims

1. Measuring devices for measuring several different measured variables such as frequency, phase, amplitude and modulation parameters on a high-frequency signal, characterized in that the high-frequency signal is converted into its digitized real part I and imaginary part Q by means of an I / Q converter, from it in a computer appropriate and the phase value ϕ (t) = arctan (Q / I)
is calculated and the desired measured variables are then calculated directly therefrom.

2. Measuring devices according to claim 1, characterized in that in a memory ( 11 ) the various combinations of I and Q corresponding amount and phase values r (t) and entsprechenden (t) are stored for only one quadrant, during digitization the I and Q values, in addition to their magnitude, also their sign is determined and the actual quadrant of the phase value ϕ (t) is determined by means of the sign (sign ROM 10 ).

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the I and Q input and the r output of the memory ( 11 ) are assigned to multiplex switches ( 14 , 15 , 16 ) which have a function of at least the first two highest points of the control circuit ( 12 , 13 ) evaluating I and Q values are switched in such a way that lower magnitude values of I and Q are valued correspondingly higher by multiplication.