DE4025332C2 - Verfahren zum Testen von Hochfrequenzgeräten und Testsignalgenerator zum Ausführen dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Testen von Hochfrequenzgeräten und Testsignalgenerator zum Ausführen dieses VerfahrensInfo
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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.
Priority Applications (1)
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DE19904025332 DE4025332C2 (de) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | Verfahren zum Testen von Hochfrequenzgeräten und Testsignalgenerator zum Ausführen dieses Verfahrens |
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- 1990-08-10 DE DE19904025332 patent/DE4025332C2/de not_active Expired - Fee Related
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