DE4025332C2 - Verfahren zum Testen von Hochfrequenzgeräten und Testsignalgenerator zum Ausführen dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Hoch­ frequenzgeräten laut Oberbegriff des Hauptanspruches sowie einen Testsignalgenerator zum Ausführen dieses Verfahrens.

Bei Hochfrequenzgeräten wie Empfängern und Analysatoren wird immer häufiger mindestens ein Teil des Signalver­ arbeitungsweges, der bisher ausschließlich in Analog­ technik aufgebaut war, in Digitaltechnik realisiert. Für die Entwicklung und Prüfung solcher digitalen Empfänger und Analysatoren werden Prüf- und Testsignale benötigt, die mit den bisher üblichen Prüf- und Test­ signalgeneratoren nicht erzeugt werden können.

Für die Prüfung von Empfängern und Analysatoren sind Kurvenform-Generatoren bekannt, die mittels eines Rechners und einer geeigneten Steuer-Software die Erzeugung von Prüfsignalen mit beliebigen Kurvenformen ermöglichen, der so digital erzeugte Kurvenzug wird in einem Speicher abgelegt, dieses digitale Prüfsignal steht nach Digi­ tal/Analog-Wandlung am Ausgang als analoges Prüfsignal zur Verfügung, das am Eingang des zu testenden Empfängers oder Analysators eingespeist werden kann (Kurvenform-Gene­ ratoren nach Design & Elektronik, 22. 8. 1989, Seiten 36 bis 46). Mit solchen bekannten Kurvenform-Generatoren können Testsignale erzeugt werden, die einen beliebigen Verlauf ihrer Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit (Zeitsignale) besitzen. Durch Einspeisen solcher Zeit­ signale am eingangsseitigen A/D-Wandler von digitalen Empfängern und Analysatoren könnten zwar auch digitale Hochfrequenzgeräte getestet werden, der Testsignal-Gene­ rator ist hierbei in seiner Geschwindigkeit und Auflösung abhängig von seinem D/A-Wandler und auch vom A/D-Wandler des zu testenden Hochfrequenzgerätes, die Testmöglichkeit mit solchen bekannten Generatoren sind daher relativ beschränkt und es können damit vor allem keine Testsignale erzeugt werden, die an die Bedürfnisse der jeweiligen digitalen Signalverarbeitungsteile solcher Hochfrequenz­ geräte angepaßt sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Testen von digitalen Hochfrequenzgeräten aufzuzeigen, mit dem beliebige an das jeweilige Testobjekt angepaßte Testprogramme durchführbar sind, und einen hierfür geeigneten einfachen Testsignalgenerator aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptansprüches durch dessen kennzeich­ nende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Testsignalgenerator zum Ausführen dieses Verfahrens ist in Anspruch 4 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Testsignale nicht mehr über einen D/A-Wandler als analoge Zeitsignale erzeugt, sondern es werden unmittelbar die mit entspre­ chender Wortbreite digital erzeugten Testsignale als Digitalsignale in den digitalen Signalverarbeitungsteil des zu testenden Hochfrequenzmeßgerätes eingespeist. Damit können bei digitalen Hochfrequenzgeräten wie Empfänger oder Spektrumanalysatoren im eigentlichen digitalen Signalverarbeitungszweig die verschiedenar­ tigsten Testsignale eingespeist werden und zwar an beliebigen Schnittstellen längs des Signalverarbeitungs­ zweiges und in der Form, die an diesen Schnittstellen jeweils auch beim Nutzbetrieb des zu testenden Hochfre­ quenzgerätes auftreten. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der Testsignalgenerator in seiner Dynamik (Amplitu­ den-Auflösung) und Bandbreite nicht mehr an einen D/A-Wandler bzw. an den A/D-Wandler des zu testenden Hochfrequenzgerätes gebunden, sondern die Testsignale sind hinsichtlich Dynamik und Bandbreite frei konfigu­ rierbar.

Die Erzeugung der Testsignale im Testsignalgenerator mittels des Rechners und deren Abspeicherung im Puffer­ speicher erfolgt wie bei den bekannten eingangs erwähnten Kurvenform-Generatoren, es entfällt jedoch der bei den bekannten Generatoren noch vorgesehene D/A-Wandler mit all seinen Nachteilen bezüglich Dynamik und Bandbreite. So können beispielsweise beliebige Zeitsignale, die einer beliebigen digitalisierten Kurvenform entsprechen, erzeugt und abgespeichert werden, diese Zeitsignale können dann unmittelbar an der Schnittstelle zwischen A/D-Wandler und digitalem Signalverarbeitungsteil des zu testenden Hochfrequenzgerätes in digitaler Form eingespeist werden. Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch darin, daß nicht nur digitale Signale, die digita­ lisierten Zeitsignalen mit beliebiger Kurvenform ent­ sprechen, erzeugt und eingespeist werden können, sondern beliebige digitale Testsignale, die einen beliebigen funktionalen Zusammenhang zwischen zwei physikalischen Größen wiedergeben, also Testsignale, die beliebigen Nutzsignalen des zu testenden Hochfrequenzgerätes an beliebigen Schnittstellen des digitalen Signalverarbei­ tungsteiles entsprechen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Prinzipaufbau eines digitalen Spektrum­ analysators,

Fig. 2 ein Beispiel für einen digitalen Hochfrequenz­ empfänger;

Fig. 3 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Testsignal­ generators und

Fig. 4 verschiedene Beispiele von digitalen Testsignalen.

Bei dem digitalen Spektrumanalysator nach Fig. 1 wird das zu analysierende Eingangssignal E über einen A/D-Wandler 1 digitalisiert, das digitale Ausgangssignal D wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer Trans­ formationsschaltung 2 zur Ausführung einer schnellen Fouriertransformation (FFT) zugeführt, das in dieser Transformationsschaltung 2 aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich transformierte Ausgangssignal F wird dann einem Detektor 3 zugeführt und beispielsweise in einer Analyseeinrichtung 4 ausgewertet.

Zur Prüfung des dem A/D-Wandler 1 nachfolgenden rein digitalen Signalverarbeitungsteiles 2, 3 und 4 dieses Analysators können an verschiedenen Schnittstellen dieses digitalen Signalverarbeitungsteiles geeignete Testsignale eingespeist werden, die in einem Pufferspeicher (RAM) 5 eines Testsignalgenerators nach Fig. 3 abgespeichert und über einen Rechner 6 erzeugt werden. Fig. 4a zeigt ein bekanntes Zeitsignal Z, das in Abhängigkeit von der Zeit t einen beliebigen Verlauf seiner Amplitude besitzt, wie es beispielsweise mit den eingangs erwähnten bekannten Kurvenform-Generatoren erzeugbar ist. Gemäß der Erfindung wird nach Fig. 4b ein diesem Zeitsignal Z entsprechendes digitales Zeitsignal Z1 erzeugt und im Speicher 5 abge­ speichert. Dieses digitale Testsignal Z1 kann beispiels­ weise unmittelbar an der Schnittstelle 7 der Transforma­ tionsschaltung 2 eingespeist werden. Zur Prüfung der digitalen Signalverarbeitungsteile 2, 3 und 4 muß also nicht mehr wie bisher üblich am Eingang E ein entsprechendes Zeitsi­ gnal Z eingespeist werden, sondern es kann an der Schnittstelle 7 unmittelbar das entsprechende digitale Zeitsignal Z1 eingespeist werden. Das Auslesen des Zeitsignales Z1 aus dem Speicher 5 des Testsig­ nal-Generators erfolgt über ein Trigger-Signal T, das entweder an der Schnittstelle 7 im Testobjekt erzeugt und dem Speicher 5 zugeführt wird oder das unmittelbar über den Rechner 6 ebenfalls im Speicher 5 erzeugt wird und zwar als Nachbildung eines vom A/D-Wandler 1 erzeugten Taktsignales (DATA READY), das zum Einlesen der Digital­ signale D in die Transformationsschaltung 2 vom A/D-Wand­ ler mit erzeugt wird. Damit kann der Testsignal-Generator an jeder beliebigen Schnittstelle im Testobjekt verwendet werden.

Gemäß Fig. 4c kann im Testsignal-Generator jedoch auch unmittelbar ein Testsignal im Frequenzbereich erzeugt werden, ein Sinus-Zeitsignal Z bzw. Z1 entspricht im Frequenzbereich (Abhängigkeit der Amplitude, bei komplex­ wertigen Spektren auch der Phase, von der Frequenz f) einer einzigen Spektrallinie f1, im Speicher 5 ist dieses Testsignal nach Fig. 4c als Digitalwert gespeichert, diese Digitalwerte können dann unmittelbar der Schnitt­ stelle 8 des Analysators zugeführt werden an welcher das in den Frequenzbereich umgesetzte Eingangssignal als Digitalwert eingegeben wird. Auch hier erfolgt wiederum das Einlesen des digitalen Testsignals gesteuert durch ein Taktsignal, wie es an der Schnittstelle 8 auch zum Einlesen der Nutzsignale F des Analysators benutzt wird und entweder im Testsignal-Generator simmuliert wird oder aus der nachfolgenden Detektorschaltung 3 dem Speicher 5 zugeführt wird.

Mittels der dem Rechner 6 zugeordneten Peripheriegeräte können die gewünschten Testsignale auf beliebige Art erzeugt werden. So ist es beispielsweise möglich, ein beliebiges digitales Spektrum nach Fig. 4d zu erzeugen und im Speicher 5 abzuspeichern, um damit spezielle Tests in einem Spektrumanalysator nach Fig. 1 durchzuführen. Dieses Spektrum nach Fig. 4d kann beispielsweise durch eine graphische Bedienoberfläche eingegeben werden oder rein mathematisch durch Eingabe einer entsprechenden mathematischen Funktion in den Rechner 6, das Testsignal kann auch durch eine FFT erzeugt werden, (die ausgehend von einer Sinus-Funktion nach Fig. 4a beispielsweise ein Spektrum nach Fig. 4c ergibt), wobei jedoch noch zusätzlich Spektrallinien die ein bestimmtes Störsignal repräsentieren beispielsweise graphisch mit eingegeben werden können, wie dies in Fig. 4c durch die Spektral­ linien f₂ und f₃ angedeutet ist. Bereits erzeugte Signale können auch von einem Datenträger eingelesen werden, die anschließend eventuell auch noch verändert werden können.

Fig. 4e zeigt ein Beispiel für die Erzeugung eines Test­ signales, wie es zur Prüfung der Klassifizierungsein­ richtung 4 an der Schnittstelle 11 eingespeist werden kann. Zum Analysieren des Modulationsgrades eines ampli­ tudenmodulierten Signales könnte beispielsweise der Amplitudenabstand 4DA eines Trägersignals F1 zu Seiten­ bändern F2, F2′ gemessen werden.

Fig. 2 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens zum Testen eines digitalen Hochfrequenzempfängers, bei dem das Eingangssignal E wieder über einen A/D-Wandler 1 dem eigentlichen digitalen Signalverarbeitungszweig zugeführt wird, der in diesem Beispiel ein digitales Filter 12, einen nachgeschalteten digitalen Demodulator 13 und eine statistische Auswertschaltung 14 umfaßt. Auch in diesem Beispiel kann an der Schnittstelle 15 beispielsweise ein digitales Zeitsignal Z1 zu Testzwecken eingespeist werden, das beliebige Kurvenform besitzt. An der Schnittstelle 16 könnte beispielsweise ein gefil­ tertes FSK-Signal nach Fig. 4f eingespeist werden, das dem Ausgangssignal des Filters 12 entspricht. Fig. 4g zeigt das Beispiel für ein Testsignal, wie es für die Prüfung der Statistikschaltung 14 geeignet ist, es ent­ spricht beispielsweise einer Verteilungsfunktion, bei der die Häufigkeit verschiedener Schrittlängen eines Zwei-Ton-Signales (FSK-Signal) aufgenommen wird, um daraus die Baudrate des Signals zu bestimmen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur Testsignale erzeugt werden, die den Zusammenhang der Amplitude eines elektrischen Signals mit der Zeit (Zeitbereich) oder der Frequenz (Frequenzbereich) wieder­ geben, die Testsignale können auch den Zusammenhang zwischen beliebigen anderen physikalischen Größen wieder­ geben, also beispielsweise die Abhängigkeit der Phase eines elektrischen Signals von der Zeit oder der Frequenz, die Abhängigkeit der Schrittweite von der Häufigkeit ihres Erscheinens, wie dies Fig. 4g zeigt, oder den ein Signal repräsentierenden Datensatz bestehend aus Real- und Imaginärteil zur Berechnung von Betrag und Phase eines Signals, der auch als Zwischenergebnis einer Berechnung vorliegen kann und im Testobjekt weiterverar­ beitet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können also beliebige Testsignale erzeugt werden, die in ihrem Funktionszusam­ menhang den Nutzsignalen entsprechen, die beim Betrieb des zu testenden Hochfrequenzgerätes im gleichen Funk­ tionszusammenhang auftreten, damit ist das erfindungs­ gemäße Verfahren universell an die verschiedenartigsten Testaufgaben anpaßbar und es können so die verschieden­ artigsten Testprogramme für den digitalen Signalverarbei­ tungszweig solcher digitalen Hochfrequenzgeräte erzeugt und durchgeführt werden.

Mittels einer üblichen dem Speicher 5 des Generators nach Fig. 3 zugeordneten Bildschirm-Anzeigeeinrichtung können die im Generator erzeugten Testsignale und auch die an beliebigen Schnittstellen des digitalen Signal­ verarbeitungsteiles des Hochfrequenzgerätes gemessenen Meßsignale graphisch angezeigt werden. Es ist damit auch möglich, sowohl die eingespeisten Testsignale als auch die an einer beliebigen Schnittstelle abgegriffenen digitalen Meßsignale für den Betrachter gleichzeitig auf dem Schirmbild darzustellen, das Testsignal kann unmittelbar mit dem Meßsignal verglichen werden und es können so Rückschlüsse auf die Eigenschaften des ge­ testeten Netzwerkes getroffen werden, der Testsignal­ generator ist damit ein digitaler Netzwerkanalysator. Dazu ist es nur nötig, die an einer beliebigen Schnitt­ stelle des digitalen Signalverarbeitungsteiles des Test­ objektes abgegriffenen digitalen Ausgangssignale ebenfalls in den Speicher 5 des Testsignalgenerators einzuschreiben und diesen Speicherinhalt dann in an sich bekannter Weise zur Anzeige zu bringen, ggf. zusammen mit den ebenfalls im Speicher 5 abgespeicherten Testsignalen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Testen von Hochfrequenzgeräten wie Empfänger oder Spektrumanalysatoren, die einen Analog/Digital-Wandler (1) und einen digitalen Signalverarbeitungsteil (2, 3, 4; 12, 13, 14) aufweisen, durch Einspeisen von digitalen Testsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß digitale Testsignale erzeugt werden, die den funktionalen Zusammenhang zwischen zwei beliebigen physikalischen Größen wiedergeben, wobei diese Testsignale an einer Schnittstelle (7, 8, 11, 15, 16, 17) des digitalen Signalverarbei­ tungsteiles eingespeist werden, an der im Nutzbe­ trieb des zu testenden Hochfrequenzgerätes Signale mit einem vergleichbaren funktionalen Zusammenhang zwischen diesen physikalischen Größen auftreten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erzeugte Testsignal zusammen mit dem an einer beliebigen Schnittstelle des digitalen Signalverarbeitungsteiles auftretenden Meßsignal an einer gemeinsamen Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zum Testen von Spektrumanalysatoren, bei denen im digitalen Signalverarbeitungsteil mittels einer Transformationsschaltung (2) das Eingangssignal aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich transfor­ miert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Testsignal-Generator als Testsignal ein digitales Spektrum (Fig. 4c, 4d) erzeugt wird, das an einer der Transformationsschaltung (2) folgenden Schnittstelle (8) des digitalen Signalverarbeitungs­ teiles eingespeist wird.

4. Testsignal-Generator zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Rechner und einem Speicher, in welchem digitale Testsignale speicherbar sind, gekenn­ zeichnet durch einen unmittelbar mit dem Speicher (5) verbundenen Ausgang (18), an welchem die im Speicher (5) gespeicherten digitalen Testsignale über ein Triggersignal (T) auslesbar sind, das entweder unmittelbar im Generator erzeugt wird oder das von dem zu testenden digitalen Signalverarbeitungsteil des Hochfrequenzgerätes dem Speicher (5) zuführbar ist.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Speicher (5) durch den Rechner (6) erzeugte Testsignale gespeichert sind, die den funktionalen Zusammenhang zwischen zwei beliebigen physikalischen Größen wiedergeben.