DE69033458T2

DE69033458T2 - Digital synchronisierte Quelle für ein Wobbelsignal

Info

Publication number: DE69033458T2
Application number: DE69033458T
Authority: DE
Inventors: Glen M. Baker; James E. Bossaller; Douglas E. Fullmer; Michael J. Seibel; Roger D. Sheppard
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-22
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2010-09-23
Also published as: JP3148225B2; EP0420082A3; DE69029958T2; EP0743746A3; EP0420082B1; DE69033458D1; EP0743746B1; EP0420082A2; EP0743746A2; DE69029958D1; JPH03124122A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Wobbelfrequenz-Signalquellen und insbesondere auf einen Synthesizer-Wobbler, welcher eine digitale Synchronisierung von internen und externen Ereignissen bezüglich der Wobbelfrequenzausgabe, eine Neigungskorrektur der Wobbelfrequenzausgabe und eine interpolierte Korrektur von frequenzabhängigen Parametern schafft.

Hintergrund der Erfindung

Wobbelsignalquellen sind in der Technik für eine Vielzahl von Test- und Meßzwecken bekannt. Typischerweise wird die Frequenz einer Quelle durchgehend oder in Stufen zwischen vorausgewählten Start- und Stopp-Frequenzen gewobbelt. Bekannte Wobbelsignalquellen arbeiten über Frequenzbereiche in der Größenordnung von 10 MHz bis 40 GHz. Phasenverriegelte Frequenzsynthesizer werden verwendet, um hochgenaue stabile Ausgangsfrequenzen zu liefern. Typische Merkmale umfassen durchgehende oder abgestufte Wobbeldurchgänge, auswählbare Start- und Stopp-Frequenzen und auswählbare Wobbelzeiten.
Eine häufige Verwendung von Wobbelsignalquellen findet sich in Netzwerkanalysatorsystemen. Ein Vektornetzwerkanalysatorsystem enthält mehrere Elemente. Ein erstes Element ist die Signalquelle, um eine Anregung für ein zu messendes Element (DUT; DUT = Device Under Test) zu schaffen. Ein zweites Element ist ein Signaltrennetzwerk, um die Erregung zu dem DUT zu leiten, und um eine Einrichtung zum Abtasten der Energie zu schaffen, die von dem DUT reflektiert oder durch dasselbe transmittiert wird. Außerdem wird die Energie von dem Signal, das auf das DUT einfällt, abgetastet, um eine Referenz für Relativmessungen zu schaffen. Ein drittes Element ist ein abgestimmter Empfänger, um die resultierenden Signale in Zwischenfrequenzen für eine weitere Verarbeitung umzusetzen. Die Betrags- und Phasen-Beziehungen der ursprünglichen Signale müssen während der Frequenzumsetzung zu einer Zwischenfrequenz beibehalten werden, um verwendbare Messungen zu schaffen. Ein viertes Element ist ein Detektor, um die Betrags- und Phasen-Charakteristika der Zwischenfrequenzsignale zu erfassen, während ein fünftes Element vorhanden ist, auf dem die Meßergebnisse dargestellt werden.
Bei einem Netzwerkanalysatorsystem ist es notwendig, die Operationen des Empfängers auf die der Quelle zu synchronisieren. Der Empfänger und Signalverarbeitungsabschnitte des Systems nehmen Daten oder Messungen bei einer Anzahl von Frequenzen während eines Wobbeldurchgangs. Die Daten müssen genau auf die Frequenzen korreliert sein, bei denen sie genommen wurden, um genaue Messungen zu schaffen. Zusätzlich verwenden Netzwerkanalysatorsysteme oft Markierer, um ausgewählte Frequenzen auf einer Anzeige zu zeigen. Um sicherzustellen, daß die Markierer bei den ausgewählten Frequenzen erscheinen, muß der Empfänger bestimmen, wann die Quelle durch diese Frequenz wobbelt. Abhängig von der ausgewählten Start- und Stopp-Frequenz muß die Signalquelle während eines Wobbeldurchgangs durch Aktivieren von unterschiedlichen Oszillatoren und/oder Frequenzmultipliziererkonfigurationen Bänder wechseln. Wenn Bänder gewechselt werden, wird die Wobbelung vorübergehend angehalten. Dem Empfänger muß mitgeteilt werden, wann ein Stopp des Wobbeldurchgangs auftritt, um die Synchronisation beizubehalten.
Es ist üblich, durchgehende Frequenzwobbelungen durch Anlegen einer durchgehend ansteigenden oder abnehmenden Rampenspannung an den Abstimmeingang eines spannungsgesteuerten Oszillators zu erzeugen. Obwohl die Rampenspannung durch ein Synchronisationssignal eingeleitet werden kann, unterliegt die Rampenspannung Fehlern aus einer Anzahl von Quellen, die Toleranzen des Zeitgebungskondensators und des Zeitgebungswiderstandes, Variationen der Referenzspannung, Temperaturvariationen und eine Komponentenalterung umfassen. Ferner werden verschiedene Komponenten und verschiedene Spannungen verwendet, um die Rampenspannung abhängig von der ausgewählten Wobbelzeit zu erzeugen. Wenn die Rampenspannung fehlerhaft ist, besitzen die Synchronisationssignale eine ungenaue Zeitbeziehung zu der Rampenspannung. Folglich sind Operationen, die auf solche Signale synchronisiert sind, nicht auf die Wobbelung synchronisiert.
Um solche Fehler zu reduzieren und um Operationen genauer auf die Frequenzwobbelung zu synchronisieren, wird bekanntermaßen die Rampenspannung in einen digitalen Pulszug unter Verwendung eines Analog-zu-Digital-Wandlers gewandelt. Jedesmal, wenn sich die Rampenspannung um eine vorbestimmte Menge ändert, wird ein digitaler Puls erzeugt. Somit wird das Synchronisationssignal direkt aus der Rampenspannung erzeugt. Diese Technik ist in dem U. S. Patent Nr. 4,641,086, das am 3. Februar 1987 an Barr, IV, u. a. erteilt wurde, offenbart und dieselbe ist in dem Signalquellenmodell 8340 und in dem Empfängermodell 8510 implementiert, welche beide von der Hewlett-Packard Company hergestellt und verkauft werden. Obwohl diese Technik ein zufriedenstellendes Verhalten liefert, unterliegt sie Fehlern in dem Analog-zu-Digital-Wandler, welcher die Rampenspannung in einen digitalen Pulszug umwandelt.
Gewobbelte Synthesizer erzeugen manchmal Frequenzwobbelungen unter Verwendung einer Technik, die als Bruch-N-Wobbelung bekannt ist. Bei Bruch-N-Phasenregelschleifen wird das Teilerverhältnis während eines Wobbeldurchgangs im Fluge verändert, wobei Phasenfehler unter Verwendung einer analogen Phaseninterpolation korrigiert werden. Die Ausgabe ist eine phasenverriegelte analoge Frequenzwobbelung. Derartige Wobbelungen werden ohne die Verwendung einer Rampenspannung erzeugt. Somit ist es sehr ungenau, den Empfänger durch Umwandlung einer Rampenspannung in einen Pulszug zu synchronisieren, wenn Bruch-N-Wobbelungen verwendet werden.
Die Rampenspannung wird an einen Oszillator angelegt, um eine lineare Frequenzwobbelung zu schaffen. Selbst wenn die Rampenspannung genau ist, können durch den Oszillator und die Oszillatortreiberschaltungsanordnung Fehler eingeführt werden, welche bewirken, daß sich die Wobbelung der Frequenz als Funktion der Zeit von der gewünschten Wobbelung unterscheidet. Solche Fehler können Fehler in der Startfrequenz und Fehler in der Neigung der Frequenzwobbelung umfassen. Eine Technik zum Korrigieren der Startfrequenz ist in dem U. S. Patent Nr. 4,130,808 offenbart, welches am 19. Dezember 1978 an Marzalek erteilt wurde. Es ist bekannt, Neigungsfehler durch Anhalten der Wobbelung, durch Messen des Neigungsfehlers und dann durch Berechnen einer Neigungskorrektur zu korrigieren. Beim Stand der Technik tendiert die Oszillatorfrequenz dahin, zu driften, wenn die Wobbelung angehalten wird, wodurch zusätzliche Fehler eingeführt werden.
Es ist manchmal wünschenswert, zwei oder mehr Wobbelfrequenzquellen zu synchronisieren. Ein Beispiel findet sich beim Testen von Mischern, bei dem unterschiedliche, jedoch aufeinander bezogene Wobbelfrequenzen an die Eingangstore eines Mischers angelegt werden. In der Vergangenheit war es nicht durchführbar, zwei oder mehr Wobbelfrequenzquellen zu synchronisieren.
Die Genauigkeit ist ein sehr wichtiger Faktor für Wobbelsignalquellen genauso wie für Testgeräte. Um genaue Messungen zu schaffen, ist es notwendig, sowohl die Frequenz als auch den Leistungspegel bei jedem Meßpunkt während eines Wobbeldurchgangs zu kennen. Die obige Erörterung bezüglich der Synchronisation von Operationen bezieht sich auf eine genaue Bestimmung der Frequenz. Es ist ebenfalls wichtig, einen genauen Leistungspegel bei jedem Meßpunkt zu liefern.
Obwohl Wobbelsignalquellen entworfen sind, um konstante Ausgangsleistungspegel während einer Frequenzwobbelung zu liefern, ist es dennoch sehr bekannt, daß Mikrowellenleistungspegel mit der Frequenz aufgrund von parasitären Impedanzen von Verbindungskabeln, von Schaltungskomponenten und der gleichen drastisch variieren. Typischerweise nimmt der Leistungspegel mit ansteigender Frequenz ab. Es ist wünschenswert, solche Leistungspegelvariationen als Funktion der Frequenz zu kompensieren, und einen konstanten Leistungspegel entweder am Ausgang der Signalquelle oder an einer entfernten Meßposition zu schaffen.
In vielen Fällen läuft die Ausgabe der Signalquelle durch Kabel, Koppler und andere Komponenten, bevor dieselbe ein zu messendes Element erreicht. Eine genaue Bewertung des zu messenden Elements benötigt einen Vergleich seiner Ausgabe mit seiner Eingabe bei spezifizierten Frequenzen. Somit ist es oft wichtig, einen konstanten oder flachen Leistungspegel an der entfernten Position zu schaffen, an der das zu messende Element positioniert ist.
Es ist in der Technik bekannt, eine Leistungspegelkorrektur basierend auf einer festen Anzahl von Korrekturpunkten in dem Wobbelbereich des Geräts zu schaffen. Wenn eine Wobbelung durchgeführt wird, wird der Ausgabepegel korrigiert, und zwar gemäß den gespeicherten Korrekturen. Die festen Korrekturpunkte entsprechen jedoch während einer Wobbeldurchgangs sehr unwahrscheinlich den Meßpunkten, wenn die Start- und die Stoppfrequenz eines Wobbeldurchgangs auswählbar sind. Für kurze Wobbeldurchgänge kann ferner die gesamte Wobbelung zwischen zwei der festen Korrekturpunkte fallen. In diesen Fällen wird keine genaue Messung des Leistungspegels erreicht.
Mehrere Vorschläge, um Frequenzwobbelungen zu korrigieren oder zu steuern, sind beispielsweise aus der US--A-4,603,305, der US-A-4,499,435 oder der US-A-4,647,873 bekannt.
Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Wobbelfrequenzquellen zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, digital synchronisierte Wobbelfrequenzquellen zu schaffen.
Noch ein weiters Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, sehr genaue Wobbelquellen zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine digital synchronisierte Wobbelfrequenzquelle zu schaffen, welche mit einer anderen derartigen Quelle synchroniert werden kann.
Es ist ein weiters Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kombination aus einer Wobbelfrequenzquelle und einem Empfänger zu schaffen, bei der Ereignisse, die in dem Empfänger auftreten, digital mit der Ausgabe der Quelle synchronisiert sind.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wobbelfrequenzquelle zu schaffen, bei der durchgehende Wobbelungen, gestufte Wobbelungen und Bruch-N-Wobbelungen mit einem digitalen Synchronisationssignal synchronisiert sind.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum digitalen Synchronisieren von Ereignissen auf vorbestimmte Frequenzen zu schaffen, die von einer Wobbelfrequenzsignalquelle erzeugt werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum Korrigieren der Neigung einer Frequenzwobbelung in einer Wobbelfrequenzquelle zu schaffen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Frequenz einer Wobbelfrequenzquelle bei einer vorbestimmten Zeit während eines Wobbeldurchgangs zu schaffen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wobbelfrequenzquelle zu schaffen, welche einen konstanten Leistungspegel bei einer spezifizierten Position während eines Frequenzwobbeldurchgangs erzeugt.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen für eine interpolierte Wobbelparameterkorrektur in Wobbelfrequenzquellen zu schaffen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, automatisch bei jedem Meßpunkt in einem ausgewählten Frequenzwobbeldurchgang Parameterkorrekturen zu schaffen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und weitere Ziele und Vorteile durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2 erreicht.
Vorbestimmte Frequenzen, die durch einen Wobbelfrequenzoszillator erzeugt werden, werden auf Ereignisse synchronisiert. Die vorbestimmten Frequenzen und die Ereignisse werden durch ein digitales Synchronisationssignal eingeleitet und auf das digitale Synchronisationssignal synchronisiert. Es wird sichergestellt, daß ein sehr genaues Rampensignal, das durch das digitale Synchronisationssignal eingeleitet wird, mit dem digitalen Synchronisationssignal in dem gesamten Wobbeldurchgang synchronisiert bleibt. Das digitale Synchronisationssignal umfaßt vorzugsweise eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten digitalen Pulsen während des Rampensignals. Ereignisse, wie z. B. Datenaufnahmen, Markierungen, Bandänderungen und dergleichen, werden auf das digitale Synchronisationssignal synchronisiert. Vorbestimmte Frequenzen werden nicht nur während durchgehender Frequenzwobbeldurchgänge, sondern auch während schrittweise durchgeführter Wobbeldurchgänge und Bruch-N- phasengeregelter Wobbeldurchgänge genau auf das digitale Synchronisationssignal synchronisiert. Die digitalen Synchronisationssignale werden verwendet, um den internen Betrieb der Wobbelsignalquelle zu steuern. Zusätzlich können die digitalen Synchronisationspulse verwendet werden, um einen Empfänger in einem Netzwerkanalysatorsystem zu synchronisieren. Die digitalen Synchronisationspulse können ferner verwendet werden, um zwei oder mehr Wobbelsignalquellen zu synchronisieren.
Das Erzeugen eines hochgenauen Rampensignals umfaßt die Schritte des Erzeugens eines unkorrigierten Rampensignals, das zwischen einem Anfangswert und einem unkorrekten Wert am Ende eines vorbestimmten Zeitintervalls wobbelt, und den Schritt des Messens des Rampensignals an dem Ende des vorbestimmten Zeitintervalls. Die Messung kann an dem Ende der Wobbelung oder an einem Zwischenpunkt während der Wobbelung durchgeführt werden. Ein Abstand zwischen einem gewünschten Wert des Rampensignals und dem gemessenen Wert an dem Ende des vorbestimmten Zeitintervalls wird bestimmt. An die Kalibrationsperiode anschließend wird ein korrigiertes Rampensignal erzeugt, welches zwischen dem Anfangswert und dem gewünschten Wert wobbelt. Das korrigierte Rampensignal wird vorzugsweise durch Erzeugen eines skalierten Rampensignals basierend auf dem obigen Abstand und durch Summieren des unkorrigierten Rampensignals und des skalierten Rampensignals erzeugt, um das korrigierte Rampensignal zu schaffen.
Das korrigierte Rampensignal wobbelt die Frequenz des Oszillators über einem vorbestimmten Bereich während einer ausgewählten Wobbelzeit. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Neigung des Wobbeldurchgangs bezüglich der Frequenz über der Zeit korrigiert, um ferner eine Synchronisation zwischen den digitalen Pulsen und der tatsächlichen Ausgangsfrequenz bei jedem digitalen Puls sicherzustellen. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren der Neigung des Wobbeldurchgangs bezüglich der Frequenz über der Zeit umfaßt das Messen einer tatsächlichen Frequenz des Oszillators während eines ersten Wobbeldurchgangs. Die tat sächliche Frequenz wird bei einer vorbestimmten Zeit bezüglich des Beginns des ersten Wobbeldurchgangs gemessen. Ein Skalierungsfaktor, der auf einem Verhältnis der gemessenen Frequenz bei der vorbestimmten Zeit zu einer erwünschten Frequenz bei der vorbestimmten Zeit basiert, wird bestimmt, wobei die Neigung des Rampensignals unter Verwendung des Skalierungsfaktors bei Wobbeldurchgängen korrigiert wird, die dem ersten Wobbeldurchgang folgen.
Die tatsächliche Frequenz wird durch Zählen eines Signals, das für die Frequenz des Oszillators repräsentativ ist, während eines vorbestimmten Zählintervalls, während der Wobbeldurchgang durchgeführt wird, um einen akkumulierten Zählwert zu erhalten, und durch Teilen des akkumulierten Zählwerts durch die Länge des Zählintervalls gemessen, um eine Frequenz in der Mitte des Zählintervalls zu erhalten. Das Zählintervall erstreckt sich vorzugsweise zwischen einem ausgewählten ersten digitalen Synchronisationspuls und einem ausgewählten zweiten digitalen Synchronisationspuls. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich der Oszillator in einem Phasenregelschleifensynthesizer, wobei eine Zwischenfrequenz in dem Synthesizer gezählt wird, um die Frequenz bei der vorbestimmten Zeit in der Mitte des Zählintervalls zu bestimmen.
In bestimmten Fällen umfaßt der Wobbeldurchgang der Frequenz über der Zeit zwei oder mehr Segmente, beispielsweise aufgrund von Bandänderungen. Wenn dies auftritt, umfaßt eine Neigungskorrektur das Messen einer tatsächlichen Frequenz des Oszillators für jedes Wobbelsegment eines Wobbeldurchgangs. Die tatsächliche Frequenz wird bei einer vorbestimmten Zeit in jedem Wobbelsegment bezüglich des Beginns des Wobbelsegments gemessen. Die tatsächliche Frequenz wird gemessen, während das Wobbelsegment durchschritten wird. Dann wird ein Skalierungsfaktor basierend auf einem Verhältnis der tatsächlichen Frequenz bei der vorbestimmten Zeit zu einer erwünschten Frequenz bei der vorbestimmten Zeit für jedes Wobbelsegment bestimmt, wobei die Neigung jedes Wob belsegments um den jeweiligen Skalierungsfaktor in einem folgenden Wobbeldurchgang korrigiert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Netzwerkanalysatorsystem geschaffen, das eine Wobbelsignalquelle zum Erzeugen eines Wobbelfrequenzsignals umfaßt, wobei die Quelle eine Einrichtung zum Erzeugen eines periodischen digitalen Synchronisationssignals, auf das das Wobbelfrequenzsignal synchronisiert ist, einen Empfänger, eine Koppeleinrichtung, die eine Einrichtung zum Koppeln des Wobbelfrequenzsignals zu einem zu testenden Element, und eine Einrichtung zum Koppeln des Antwortsignals von dem zu testenden Element zu einem Empfänger umfaßt, wobei der Empfänger eine Einrichtung zum Synchronisieren von Messungen des Antwortsignals auf das digitale Synchronisationssignal aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von synchronisierten Wobbelfrequenzsignalen geschaffen, die folgende Merkmale aufweist: einen ersten Wobbelfrequenzsignalgenerator, einen zweiten Wobbelfrequenzgenerator, eine Einrichtung zum Synchronisieren von Wobbelfrequenzsignalen, die durch den ersten und den zweiten Signalgenerator erzeugt werden, die eine digitale Einrichtung zum gleichzeitigen Starten der Wobbeldurchgänge und eine Einrichtung zum Phasenregeln von Oszillatoren in dem ersten und dem zweiten Signalgenerator umfaßt, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines periodischen digitalen Synchronisationssignals, auf das die von dem ersten und dem zweiten Signalgenerator erzeugten Wobbelfrequenzsignale synchronisiert sind.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Verfahren und Vorrichtungen zum Korrigieren der Neigung eines Wobbeldurchgangs bezüglich der Frequenz über der Zeit in einer Wobbelfrequenzsignalquelle geschaffen. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: Erzeugen eines Rampensignals, Steuern der Frequenz eines Oszillators mit dem Rampensignal, Messen einer tatsächlichen Frequenz des Oszillators bei einer vorbestimmten Zeit während eines Wobbeldurchgangs, Bestimmen eines Skalierungsfaktors basierend auf einem Verhältnis der tatsächlichen Frequenz bei der vorbestimmten Zeit zu einer erwünschten Frequenz bei der vorbestimmten Zeit, und Einstellen der Neigung des Rampensignals durch den Skalierungsfaktor in einem folgenden Wobbeldurchgang.
Der Schritt des Messens einer tatsächlichen Frequenz des Oszillators wird durchgeführt, während der Wobbeldurchgang vor sich geht, wobei derselbe vorzugsweise die Schritte des Zählens eines Signals, das die Frequenz des Oszillators darstellt, während eines Zählintervalls, das um einen vorbestimmten Zeitpunkt zentriert ist, um einen akkumulierten Zählwert zu enthalten, und des Teilens des akkumulierten Zählwerts durch die Länge des Zählintervalls umfaßt, um die tatsächliche Frequenz in der Mitte des Zählintervalls zu erhalten. Die Mitte des Zählintervalls entspricht dem vorbestimmten Zeitpunkt.
Vorzugsweise wird ein periodisches digitales Synchronisationssignal, das eine vorbestimmte Anzahl von digitalen Pulsen umfaßt, während des Rampensignals erzeugt. Das Rampensignal ist auf das Synchronisationssignal synchronisiert. Der Schritt des Zählens eines Signals, das die Frequenz des Oszillators darstellt, umfaßt vorzugsweise das Zählen zwischen einem ausgewählten ersten digitalen Synchronisationspuls und einem ausgewählten zweiten digitalen Synchronisationspuls. Der Schritt des Einstellens der Neigung des Rampensignals durch den Skalierungsfaktor wird vorzugsweise durchgeführt, indem das Rampensignal durch einen multiplizierenden Digital/Analog-Wandler geführt wird, der eine binäre Eingabe hat, die den Skalierungsfaktor darstellt.
Häufig umfaßt das Ausgangssignal einer in der Frequenz gewobbelten Signalquelle zwei oder mehr Wobbelsegmente, die unterschiedlichen Bändern entsprechen. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Korrigieren der Neigung eines Wobbeldurchgangs bezüglich der Frequenz über der Zeit mit zwei oder mehr Wobbelsegmenten geschaffen. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: Erzeugen eines Rampensignals, Steuern der Frequenz der Oszillatoreinrichtung mit dem Rampensignal, Messen einer tatsächlichen Frequenz während jedes Wobbelsegments bezüglich des Beginns des Wobbelsegments, wobei die tatsächliche Frequenz gemessen wird, während das Wobbelsegment durchgeführt wird, Bestimmen eines Skalierungsfaktors für jedes Wobbelsegment basierend auf einem Verhältnis der tatsächlichen Frequenz an dem vorbestimmten Zeitpunkt zu einer erwünschten Frequenz an dem vorbestimmten Zeitpunkt, und Korrigieren der Neigung jedes Wobbelsegments durch den jeweiligen Skalierungsfaktor in einem folgenden Wobbeldurchgang.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Frequenz des Wobbeloszillators zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während eines Wobbeldurchgangs geschaffen, das folgende Schritte aufweist: Zählen eines Signals, das das Ausgangssignal des Oszillators darstellt, während eines Zählintervalls, das um den vorbestimmten Zeitpunkt zentriert ist, um einen akkumulierten Zählwert zu enthalten, und Teilen des akkumulierten Zählwerts durch die Länge des Zählintervalls, um die Frequenz in der Mitte des Zählintervalls zu erhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Verfahren und Vorrichtungen zum Korrigieren eines frequenzabhängigen Parameters in einer bezüglich der Frequenz gewobbelten Signalquelle geschaffen, die auswählbare Start- und Stoppfrequenzen hat. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: Speichern einer ersten Tabelle von Parameterkorrekturwerten, die einem Satz von ersten Frequenzen innerhalb des Wobbelbereichs der Signalquelle entsprechen; Definieren eines Satzes von zweiten Frequenzen zwischen einer ausgewählten Startfrequenz und einer ausgewählten Stoppfrequenz eines Wobbeldurchgangs; Berechnen eines Korrekturwerts für jede der zweiten Frequenzen aus der ersten Tabelle von Korrekturwerten, wobei die Korrekturwerte für jede der zweiten Fre quenzen eine zweite Tabelle von Parameterkorrekturwerten bilden; und Korrigieren des Parameters, während die Signalquelle zwischen der Start- und der Stoppfrequenz gewobbelt wird, unter Verwendung der zweiten Tabelle von Korrekturwerten. Die Korrekturtechnik wird vorzugsweise verwendet, um einen konstanten Leistungspegel während eines Wobbeldurchgangs zu liefern, dieselbe ist jedoch nicht auf eine derartige Verwendung begrenzt.
Die Parameterkorrekturtechnik wird vorzugsweise bei einer digital synchronisierten Signalquelle verwendet. Ein digitales Synchronisationssignal, das eine vorbestimmte Anzahl von digitalen Pulsen umfaßt, wird während eines Wobbeldurchgangs erzeugt. Der Wobbeldurchgang ist genau auf das digitale Synchronisationssignal synchronisiert. Eine der zweiten Frequenzen ist auf jeden der digitalen Pulse synchronisiert. Die digitalen Synchronisationspulse werden verwendet, um eine Datennahme während eines Wobbeldurchgangs auszulösen. Somit entsprechen die Parameterkorrekturwerte in der zweiten Tabelle genau den Meßpunkten.
Eine lineare Interpolationstechnik wird verwendet, um die Parameterkorrekturwerte bei jeder der zweiten Frequenzen zu berechnen. Die zweite Tabelle von Parameterkorrekturwerten ist in einem Speicher gespeichert, wobei der Speicher während eines Wobbeldurchgangs beim Auftreten der digitalen Synchronisationspulse sequentiell adressiert wird. Die Parameterkorrekturwerte, die aus dem Speicher ausgelesen werden, werden an eine Pegelkorrekturschaltung angelegt, um dadurch den erwünschten Leistungspegel bei jeder der zweiten Frequenzen zu liefern.
Ein effizienter Linearinterpolationsalgorithmus wird verwendet, um die zweite Tabelle von Korrekturwerten zu berechnen. Die Korrekturwerte werden in einem Wobbeldurchgang in Sequenz berechnet. Ein Korrekturwert bei einer ersten der zweiten Frequenzen wird durch Linearinterpolation zwischen einem ersten Korrekturwert und einem zweiten Korrekturwert in der Tabelle berechnet. Der erste und der zweite Korrekturwert sind die nächstliegenden Frequenzen über und unter der ersten der zweiten Frequenzen. Dann wird eine Änderung der Korrekturwerte zwischen benachbarten zweiten Frequenzen berechnet. Die Änderung der Korrekturwerte entspricht der Neigung einer Linie, die den ersten und den zweiten Korrekturwert in der ersten Tabelle verbindet. Nach dem Bestimmen des ersten Korrekturwerts werden folgende Korrekturwerte bestimmt, indem die Änderung des Korrekturwerts zu dem vorher berechneten Korrekturwert addiert wird, bis die zweite Frequenz die in der ersten Tabelle nächstliegende Frequenz überschreitet. Dann ist es notwendig, wieder die nächstliegenden Korrekturwerte in der ersten Tabelle zu wählen und einen Korrekturwert durch Linearinterpolation zu berechnen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zusammen mit anderen und weiteren Zielen, Vorteilen und Fähigkeiten derselben, wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, welche hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines gewobbelten Synthesizers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm des Frequenzsynthesizers, der in dem System von Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm des Wobbelgenerators von Fig. 1;
Fig. 3A ein Blockdiagramm, das den Computer zeigt, welcher den Wobbelsynthesizer steuert;
Fig. 3B ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung, die einer automatischen Pegelkorrektur zugeordnet ist;
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm des Rampengenerators von Fig. 3;
Fig. 4A ein Zeitgebungsdiagramm, das eine Synchronisation der Rampenspannung und die digitalen Synchronisationspulse zeigt;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das eine Rampenkorrektur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm der Stopp-Wobbelungssteuerung von Fig. 3;
Fig. 7 ein schematisches Blockdiagramm des Referenzgenerators von Fig. 1;
Fig. 8 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Netzwerkanalysatorsystems, das die Verbindungen zwischen der Quelle und des Empfängers für eine digitale Synchronisation zeigt;
Fig. 9 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das die Verbindung von zwei Quellen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Zeitgebungsdiagramm, das den Beginn einer linearen Wobbelung zeigt;
Fig. 11 ein Zeitgebungsdiagramm, das eine Stopp-Wobbelung in dem Fall eines linearen Wobbeldurchgangs zeigt;
Fig. 12 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das die Verwendung von zwei Quellen zeigt, um einen Mischer zu testen;
Fig. 13 ein Zeitgebungsdiagramm, das eine gestufte Wobbe lung zeigt;
Fig. 14 ein Zeitgebungsdiagramm, das eine Frequenzneigungskorrektur zeigt;
Fig. 15A Flußdiagramme, die eine Neigungskorrektur gemäß und 15B der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 16 ein Flußdiagramm, das eine interpolierte Pegelkorrektur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 17 ein Flußdiagramm, das den Interpolationsalgorithmus zeigt, der zur Pegelkorrektur verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Ein Blockdiagramm eines gewobbelten Synthesizers, welcher die vorliegende Erfindung enthält, ist in Fig. 1 gezeigt. Der gewobbelte Synthesizer ist ein Signalgenerator oder eine Signalquelle, bei der die Frequenz zwischen ausgewählten Grenzen innerhalb eines breiten Betriebsbereichs, typischerweise von 10 MHz bis 40 GHz, gewobbelt werden kann. Der Grundoszillator für die Quelle ist ein YIG-abgestimmter Oszillator (YTO = YIG Tuned Oscillator) 20. YIG-abgestimmte Oszillatoren werden allgemein bei gewobbelten Mikrowellensignalquellen verwendet. Der YTO 20 ist auf eine ultragenaue 10-Megahertz-Referenzfrequenz unter Verwendung einer Abtaster-Phasenregelschleife 22 und einer Bruch-N-Phasenregelschleife 24 Phasen-verriegelt, welche beide auf die Referenzfreguenz Phasen-verriegelt sind.
Der Ausgang des YTO 20 ist mit einem Eingang einer Abtasteinrichtung 26 verbunden. Die Abtaster-Phasenregelschleife 22 ist mit einem Pulsgenerator 28 in der Abtasteinrichtung 26 verbunden. Der Ausgang der Abtasteinrichtung 26 ist durch eine Verstärker/Filterkombination 30 gekoppelt, welche eines der Produkte auswählt, welches aus dem Mischen der Ausgabe des YTO 20 mit einer der Harmonischen der Ausgabe der Abtasteinrichtungs-Phasenregelschleife 22 resultiert. Die Ausgabe des Verstärkers/Filters 30 ist eine Zwischenfrequenz (ZF), die typischerweise in dem Bereich von etwa 15-40 MHz liegt. Die Ausgaben des Verstärkers/Filters 30 und der Bruch-N-Phasenregelschleife 22 sind zu einer YTO-Phasenregelschleife 32 gekoppelt. Die Ausgabe der YTO-Phasenregelschleife 32 ist durch einen YTO-Treiber 34 mit dem YTO 20 gekoppelt, um dadurch die Frequenzsyntheseschleife zu schließen.
Eine gewünschte Frequenz wird durch Auswählen geeigneter Teilerverhältnisse in der Abtaster-Phasenregelschleife 22 und in der Bruch-N-Phasenregelschleife 24 erzeugt. Phasenregelschleifen-Frequenzsynthesetechniken sind im allgemeinen in der Technik bekannt und werden nachfolgend nicht detaillierter beschrieben. Eine ähnliche Frequenzsynthesetechnik wird in dem gewobbelten Synthesizermodell 8340 verwendet, der von der Hewlett-Packard Company hergestellt und verkauft wird.
Für durchgehende Frequenzwobbelungen wird der Synthesizer auf eine ausgewählte Startfrequenz eingestellt, wobei die Schleifenfehlerspannung konstant gehalten wird und wobei der Synthesizer nicht verriegelt ist. Dann wird eine durchgehende Rampenspannung an den Abstimmeingang des YTO 20 angelegt. Die Rampenspannung VSWP wird durch einen Wobbelgenerator 40 erzeugt, welcher nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Bruch-N-Phasenregelschleife 24 kann phasenverriegelte Wobbelungen typischerweise in einem schmalen Frequenzbereich ohne das Anlegen eines Rampensignals erzeugen.
Die Ausgabe des YTO 20 ist durch einen Verstärker 42 zu einem linearen Modulator 44 gekoppelt. Die Ausgabe des linearen Modulators 44 ist durch einen Pulsmodulator 46 und durch einen Verstärker 48 zu einem Mikrowellenpostprozessor 50 gekoppelt. Der Mikrowellenpostprozessor 50 umfaßt typischerweise einen YIG-abgestimmten Multiplizierer, welcher an dem oberen Ende des Frequenzbereichs verwendet wird, um die Ausgangsfrequenz des YTO 20 zu multiplizieren. Der Ausgang des Mikrowellenpostprozessors 50 ist durch einen Koppler/- Detektor 52 und eine Dämpfungseinrichtung 54 mit einem HF- Ausgang 56 gekoppelt. Die Dämpfungseinrichtung 54 liefert eine auswählbare Dämpfung des HF-Ausgangs.
Der Koppler/Detektor 52 umfaßt einen Richtkoppler und einen Detektor 60. Die Ausgabe des Detektors 60 ist mit einer automatischen Pegelsteuerung 62 verbunden. Ausgaben der automatischen Pegelsteuerung 62 sind mit dem linearen Modulator 44 und mit dem Pulsmodulator 46 verbunden, wodurch eine Leistungspegelsteuerung mit geschlossener Schleife gebildet ist. Die automatische Pegelsteuerung (ALC; ALC = Automatic Level Control) 62 hält die Quellenausgangsleistung während der Frequenzwobbelung bei einem Pegel, der durch ein ALC-Pegelreferenzsignal bestimmt ist. Die ALC 62 wird ebenfalls zur Amplitudenmodulation und Pulsmodulation der Quellenausgabe verwendet. Wie nachfolgend beschrieben ist, wird die ALC-Pegelreferenz der ALC 62 von dem Wobbelgenerator 40 zugeführt.
Ein Frequenzzähler 66 ist mit der Ausgabe des Verstärkers/- Filters 30 verbunden. Der Frequenzzähler 66 wird in Verbindung mit der Neigungskorrekturtechnik verwendet, die nachfolgend beschrieben wird. Der Frequenzzähler 66 wird durch ein Freigabesignal gesteuert, das von dem Wobbelgenerator 40 zugeführt wird.
Ein Referenzgenerator 68 führt dem Wobbelgenerator 40 ein 1-Megahertz-Taktsignal zu. Zusätzlich liefert der Referenzgenerator 68 eine Bruch-N-Referenz zu der Bruch-N-Phasenregelschleife 24 und eine Abtasterreferenz zu der Abtaster- Phasenregelschleife 22. Typischerweise beträgt die Bruch-N- Referenz 125 Kilohertz, während die Abtasterreferenz 40 MHz beträgt. Die Bruch-N-Phasenregelschleife 24 empfängt ein Startsignal FNGO von dem Wobbelgenerator 40 und liefert ein Signal FNSWP zu dem Wobbelgenerator 40. Der Wobbelgenerator 40 liefert ferner ein TRIGGER-AUSGABE-Signal, welches das digitale Grundsignal zum Synchronisieren von internen und externen Ereignissen ist. Ein detaillierteres schematisches Blockdiagramm des Frequenzsyntheseabschnitts der Wobbelfrequenzsignalquelle ist in Fig. 2 gezeigt.
Ein schematisches Blockdiagramm des Wobbelgenerators 40 ist in Fig. 3 gezeigt. Die Grundelemente des Wobbelgenerators 40 sind eine Wobbelsteuerungs-PAL (PAL = Programmable Array Logic = Programmierbare Arraylogik) 80, ein Zeitgeber 82, ein Rampengenerator 84, eine Stop-Wobbelsteuerung 86, ein Zähler 88, ein Wobbel-RAM 90, ein Ereignis-Latch 92 und eine ALC-Referenz-DAW-und-Verfolgen/Halten- (T/H-; T/H = Track/- Hold) Einheit 94. Die Grundfunktion des Rampengenerators 84 besteht darin, ein durchgehendes Rampensignal VSWP zum Wobbeln der Frequenz des YTO 20 zu erzeugen. Das Rampensignal VSWP ist typischerweise eine durchgehende Rampenspannung zwischen 0 Volt und 10 Volt in einer Zeit, die von dem Benutzer ausgewählt wird.
Die Operationen des gewobbelten Synthesizers werden durch eine CPU 96 gesteuert, wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Die CPU 96 kommuniziert mit der gewobbelten Synthesizerschaltung über eine CPU-Schnittstelle 98, welche geeignete Latch-Speicher, Hinweissignale- und Tor-Schaltungsanordnungen für Steuersignale und einen Bus 99 zum Übertragen von Daten zu und von der CPU 96 aufweist. Ein Bedienfeld 100, das Betreiberauswahlschaltungen und Anzeigen umfaßt, ist mit der CPU 96 gekoppelt. Ein Speicher 101, der mit der CPU 96 verbunden ist, enthält ein Steuerprogramm zum Betreiben der gewobbelten Synthesizerquelle. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die CPU 96 eine Motorola-68000-CPU, während der Speicher 101 ein RAM mit 256K · 8 Bit, ein ROM mit 256K · 16 Bit und ein EEROM mit 32K · 8 Bit umfaßt.
Der Wobbelgenerator 40 hält eine Synchronität zwischen der durchgehenden Rampenspannung, einer Sequenz von digitalen Pulsen auf der Leitung TRIGGER-AUSGABE und der Frequenz des gewobbelten HF-Ausgangssignals. Diese Ereignisse sind mit dem 1-Megahertz-Takt synchronsiert, der in dem Referenzgenerator 68 erzeugt wird. Die Phasen und Frequenzen aller 1-Megahertz-Takte werden durch Verwendung des 10-Megahertz- Taktes und der Signale LDIVSYNCH in Systemen mit vielen Quellen gleich gehalten, wie es nachfolgend beschrieben ist. Die Phase der Bruch-N-Referenz, die der Bruch-N--Phasenregelschleife 24 zugeführt wird, wird ebenfalls in einer bekannten Phasenbeziehung zu dem 1-Megahertz-Takt gehalten.
Die Wobbelsteuerungs-PAL 80 liefert Steuersignale zu dem Rampengenerator 84 und zu der Bruch-N-Phasenregelschleife 24. Diese Steuerungssignale werden mit dem Signal TRIGGER- AUSGABE in Synchronität gehalten. Die Steuersignale HSWP und HRST zu dem Rampengenerator 84 bewirken ein Rücksetzen des Rampengenerators, eine Pause desselben und eine Wiederaufnahme des Wobbelns. Das Steuersignal FNGO, das zu der Bruch-N-Phasenregelschleife 24 gesendet wird, bewirkt, daß die Einheit mit dem Wobbelprozeß beginnt. Ein Starten des Wobbelns benötigt eine variierende Zeitmenge, und zwar abhängig von der Bruch-N-Frequenz. Die Bruch-N-Phasenregelschleife 24 teilt der Wobbelsteuerungs-PAL 80 mit, wenn sie bereit ist, das Wobbeln zu starten, indem sie das Signal FNSWP aktiviert.
Die Wobbelsteuerungs-PAL 80 handhabt ferner das Zeitgebungsprotokoll der Signale LSS (LSS = Low Stop Sweep = Wobbeln mit niedrigem Stopp) und LQSS (LQSS = Low Qualified Stop Sweep = Wobbeln mit niedrig qualifiziertem Stopp). Das Signal LQSS wird durch die Wobbelsteuerungs-PAL 80 bei jeder Taktflanke basierend auf dem Zustand des Signals STOPSWP, das von der Stopp-Wobbelsteuerung 86 empfangen wird, aktualisiert. Diese Signale werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
Die Wobbelsteuerungs-PAl 80 schafft die Funktionen der Wobbelsteuerung, der QSS-Treibersteuerung und der Dunkeltastungssteuerung. Die Wobbelsteuerungsfunktionen umfassen Folgendes:
1. Das Signal HRST zwingt die analoge Rampenspannung dazu, daß sie auf 0 Volt zurückgesetzt wird. Der Wahr-zu- Falsch-Übergang dieses Signals entspricht genau dem Signal LSWP, wobei sich das Signal CTRCLK verändert, wenn eine Wobbelung beginnt.
2. Das Signal CTRCLK ist der Takt für den Zeitgeber 82. Dieses Signal wird von dem Zeitgeber 82 gezählt, um zu bestimmen, wann derselbe bewirken soll, daß das Eingangssignal LCTROUT in die PAL 80 in einen niedrigen Zustand eingestellt werden soll, wodurch ein Puls TRIG- GER-AUSGABE eingestellt wird.
3. Das Signal LSWP fällt genau mit den Zeitpunkten zusammen, zu denen das Signal CTRCLK aktiv ist, um sicherzustellen, daß sich die analoge Rampenspannung nur während der Zeitpunkte ändert, zu denen die Erzeugung des Signals TRIGGER-AUSGABE aktiv ist.
4. Das Signal LINTBKT geht für eine Mikrosekunde in einen niedrigen Zustand, um jeden Puls TRIGGER-AUSGABE zu erzeugen.
5. Das Signal FNGO teilt der Bruch-N-Phasenregelschleife 24 mit, eine Wobbelung zu beginnen. Das Signal FNSWP, das in die PAL 80 eingegeben wird, geht sofort in einen niedrigen (falschen) Zustand. Die Bruch-N-Phasenregelschleife 24 bestätigt den Wobbelungsbeginn, dadurch, daß sie das Signal FNSWP wieder in einen hohen Zustand einstellt. Die PAL treibt das Signal FNGO, wenn die Stopp-Wobbelungssignale verschwunden sind. Die tatsächlichen Wobbelungssignale LSWP, CTRCLK und HRST warten, bis das Signal FNSWP von der Bruch-N-Phasenregelschleife 24 vor der Veränderung zugeführt wird.
Um versteckte Wobbeldurchgänge zur Kalibration zu er lauben, wird das Signal ENEXTSS von der PAL 80 untersucht. Diese Leitung maskiert das Signal LSS von dem Rampengenerator und wird von der PAL 80 verwendet, um ebenso das Signal QSS SENSE zu maskieren. Wenn das Signal ENEXTSS niedrig ist, wartet die PAL 80 nicht länger auf das Signal QSS SENSE, um eine Wobbelung zu starten.
6. Das Signal QSS DRIVE ist das qualifizierte Eingangssignal STOPSWP. Die PAL 80 implementiert eine D-Flip- Flop-Funktion auf dieser Leitung.
7. Das Signal LINTBLANK steuert die Z-Achsen-Dunkeltastung. Die Z-Achse wird bei jedem Stop-Wobbeln und, während die Wobbelung zurückgesetzt wird, dunkelgetastet. Die Z-Achse kann durch die Eingabe ZON in die PAL 80 in einen Ein-Zustand gezwungen werden. Wenn ein Übungswobbeldurchgang durchgeführt wird (ENEXTSS niedrig), wird das Signal LINTBLANK in einen niedrigen Zustand gezwungen, um irgendwelche Anzeigen während der Kalibration dunkelzutasten.
Die detaillierte Logikfunktion, die von der Wobbelsteuerungs-PAL 80 implementiert wird, ist in dem hierin angefügten Anhang A dargelegt.
Der Zeitgeber 82, ein programmierbarer Zeitgeber, wird von dem Signal CTRCLK von der Wobbelsteuerungs-PAL 80 gesteuert. Der Zeitgeber 82 bestimmt die Beabstandung zwischen den Pulsen TRIGGER-AUSGABE während einer Wobbelung und liefert ein Signal LCTROUT zu der Wobbelsteuerungs-PAL 80. Die Einstellung des Zeitgebers 82 wird von der CPU 96 eingestellt, um die Wobbelungszeit des Geräts zu errichten.
Die Stopp-Wobbelungssteuerung 86 überwacht und steuert das Signal LSS. Das Signal LSS wird von der Stopp-Wobbelungssteuerung 86 immer dann aktiviert, wenn das Signal RESET hoch ist, oder wenn das Signal INTSTOPSWP von dem Ereignis- Latch 92 aktiviert ist. Die Stopp-Wobbelungssteuerung 86 enthält ebenfalls einen Latch, der durch die Aktivierung des Signals LSS ausgelöst wird. Der Latch reaktiviert LSS und alarmiert die CPU 96, um zu verhindern, daß irgendein externes Gerät die Wobbelung anhält und dann die Wobbelung wieder aufnimmt, bevor die CPU 96 Zeit hatte, zu antworten.
Das Signal LRTC (LRTC = Low Retrace = niedriger Rücklauf) wird verwendet, um ein Synchronisationsmaß von Quellen zu schaffen, die anderenfalls keine Einrichtung zum Bestimmen hätten, wann der Beginn eines Wobbeldurchgangs auftritt. Immer wenn eine Quelle gerade rückläuft, wird das Signal LRTC aktiviert. Dies bewirkt, daß ein Flip-Flop 102 eingestellt wird, wodurch das Ereignis Latch-gespeichert wird und wodurch die CPU 96 über das Signal RTCSRQ alarmiert wird. Die CPU 96 kann dann irgendeinen gerade auftretenden Wobbeldurchgang abbrechen und denselben wieder sychron zum Rest des Systems starten.
Die Pulse TRIGGER-AUSGABE sind die digitalen Grundsynchronisationspulse zum Triggern sowohl interner als auch externer Operationen synchron zu der Rampenspannung und zu der HF- Wobbelfrequenzausgabe. Vorzugsweise wird unabhängig von der Wobbelzeit eine feste Anzahl von Pulsen TRIGGER-AUSGABE erzeugt. Die Pulsbreite und die Anzahl von während eines Wobbeldurchgangs erzeugten Pulsen können beliebig ausgewählt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Pulse TRIGGER-AUSGABE eine Breite von 1 Mikrosekunde auf, wobei während eines Wobbeldurchgangs 1601 Pulse erzeugt werden. Da die Anzahl von Pulsen fest ist und die Wobbelzeit auswählbar ist, variiert die Zeit zwischen den Pulsen TRIG- GER-AUSGABE mit der Wobbelzeit.
Sobald Pulse TRIGGER-AUSGABE erzeugt werden, werden sie zu dem externen System gesendet, um Daten zu triggern, die von den Empfängern genommen werden. Die Pulse TRIGGER-AUSGABE werden ebenfalls von der Signalquelle intern verwendet, um eine Anzahl von Wobbelungs-bezogenen Ereignissen zu indexieren und zu steuern. Jeder Puls TRIGGER-AUSGABE inkrementiert den Zähler 88. Der Zähler 88 liefert eine 11-Bit-Adresse zu dem Wobbel-RAM 90. Sobald der Zähler 88 inkrementiert wird, werden unterschiedliche Positionen in dem Wobbel-RAM 90 adressiert. Die Daten in jeder Position des Wobbel-RAM 90 enthalten die ALC-Pegelreferenz für diese Wobbelposition und Wobbelsteuerungsinformationen, wie z. B. Markierer, Stop-Wobbelungsbefehle und irgendwelche weiteren gewünschten Informationen, welche mit der Wobbelung synchronisiert werden müssen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Wobbel-RAM 90 8K Positionen mit 16 Bit pro Position.
Jeder Puls TRIGGER-AUSGABE taktet die Daten von dem Wobbel- RAM 90 in den Ereignis-Latch 92 und in das ALC-Referenz- DAW-und-Verfolgen/Halten-Glied 94. Der Ereignis-Latch 92 enthält die folgenden Informationen:
1. Das Signal INTSTOPSWP wird auf Eins eingestellt, um die Wobbelung bei einer speziellen Wobbelungsposition zu stoppen.
2. Das Signal EVENTSRQ wird auf Eins eingestellt, um die CPU 96 bei einer speziellen Wobbelungsposition zu alarmieren.
3. Das Signal MARKER wird auf Eins eingestellt, um einen Identifizierungsmarkierer in der Wobbelungsausgabe bei einer speziellen Wobbelungsposition zu steuern.
4. Das Signal ENIFCTR wird auf Eins eingestellt, um den Frequenzzähler 66 (Fig. 1) freizugeben.
Das Signal INTSTOPSWP wird zu der Stop-Wobbelsteuerung 86 gesendet und bewirkt, daß die Signale LSS und STOPSWP aktiviert werden. Das Ereignis für eine Bandänderung besteht typischerweise darin, das Bit INTSTOPSWP und das Hit EVENTSRQ in dem Wobbel-RAM 90 bei der Position zu setzen, bei der die Bandänderung auftreten soll. Die Wobbelung wird dann angehalten, nachdem der Puls TRIGGER-AUSGABE erzeugt wird, wo nach die CPU 96 mit einer Wartungsanforderung alarmiert wird.
Das ALC-Referenz-DAW- und -Verfolgen/Halten-Glied 94 empfängt, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, die ALC-Daten des Wobbel-RAM 90 in einem Latch 103 und leitet dieselben bei jedem Puls TRIGGER-AUSGABE zu einem DAW 104 weiter. Ein Zeitgeber 105 steuert den Zustand der Verfolgen/Halten-Schaltung 106, derart, daß sich die tatsächliche ALC-Pegelreferenz zwischen den Pulsen TRIGGER-AUSGABE verändert. Dies verhindert, daß der ALC-Pegel zur selben Zeit verändert wird, zu der Daten erfaßt werden. Diese Anordnung dient ebenfalls als ein "Deglitcher" (d. h. Entstörer) für den DAW 104, wodurch große transiente Ausgaben entfernt werden, die auftreten, sobald der DAW 104 über bestimmte Werte verändert wird.
Ein Blockdiagramm des Rampengenerators 84 ist in Fig. 4 gezeigt. Eine durchgehende Rampenspannung wird durch Steuern des Stroms in einen Integrator 110 erzeugt. Der Integratorstrom wird durch eine Kombination eines Spannungsausgabe- Digital/Analog-Wandlers (DAW) 112 und durch eine Bank von geschalteten Widerständen 104 für eine Bereichsauswahl eingestellt. Die Wobbelrampe wird durch Öffnen eines Schalters 116 angehalten, was den Strom in dem Integrator 110 unterbricht. Der Zustand des Schalters 116 wird durch das Signal HSWP von der Wobbelsteuerung PAL 80 gesteuert. Die Rampenspannung wird vor dem Beginn des Wobbelns durch Umschalten eines Rücksetzverstärkers 110 in einem Rückkopplungsweg um den Integrator 110 auf 0 Volt zurückgesetzt. Der Rückkopplungsweg wird durch einen Schalter 120 geschlossen, der von dem Signal HRST von der Wobbelsteuerungs-PAL 80 gesteuert wird. Der Rücksetzverstärker 118 erfaßt die Rampenspannung und stellt den Eingangsstrom in den Integrator 110 ein, bis die Rampenspannung 0 Volt beträgt. Um die Wobbelung zu starten, wird der Rücksetzverstärker 118 aus dem Rückkopplungsweg des Integrators 110 gestartet, wonach der Strom von den geschalteten Widerständen 104 dem DAW 112 eingeschaltet wird.
Um eine genaue Rampenspannung zu erzeugen, die mit den digitalen Pulsen TRIGGER-AUSGABE synchron ist, muß die Spannungsneigung der Rampengeneratorausgabe derart eingestellt sein, daß ein gewünschtes Ende der Wobbelrampenspannung genau zu dem Zeitpunkt erreicht wird, zu dem das digitale Signal TRIGGER-AUSGABE ein Ende der Wobbelung anzeigt. Wie es in Fig. 4A gezeigt ist, kann eine genaue Rampenspannung 121 genau mit den Pulsen TRIGGER-AUSGABE 122 synchronisiert werden, derart, daß jeder Puls TRIGGER-AUSGABE einem vorbestimmten Punkt auf der Rampenspannung 121 entspricht, und daher einer vorbestimmten Frequenz an der Ausgabe des YTO 20. Wenn eine Rampenspannung 123, die sich von der genauen Rampenspannung 121 unterscheidet, hierdurch erzeugt wird, entsprechen die vorbestimmten Frequenzen nicht den Pulsen TRIGGER-AUSGABE, weshalb die Synchronität verloren ist. Obwohl in Fig. 4A aus Gründen der Klarheit der Darstellung lediglich ein Paar von Pulsen TRIGGER-AUSGABE gezeigt sind, ist es offensichtlich, daß 1601 gleichmäßig beabstandete Pulse TRIGGER-AUSGABE während eines vollständigen Wobbeldurchgangs erzeugt werden.
Der Rampengenerator 84 verwendet einen DAW 124, um eine einstellbare Verstärkungsstufe nach dem Integrator 110 zu schaffen. Der DAW 124 schafft eine Einrichtung zum Einstellen der Neigung der Rampenspannung mit einer sehr feinen Auflösung. Da derselbe mit dem Ausgang des Integrators 110 verbunden ist, schafft der DAW 124 eine Einrichtung zum Einstellen des Endes der Wobbelspannung, nachdem das Ende des Wobbelns auftritt, im Gegensatz zu der Neigungseinstellung, die durch Einstellen des DAWs 112 und der geschalteten Widerstände 114 geschaffen wird.
Die Rampenspannung wird während eines Übungs- oder eines Kalibrations-Wobbeldurchgangs korrigiert, in der die Rampenspannung durch einen Schalter 125 von dem YTO 20 abgetrennt wird. Ein Flußdiagramm der Rampenspannungskorrekturprozedur ist in Fig. 5 gezeigt. Der DAW 112 und die geschalteten Wi derstände 114 sind eingestellt, um die ausgewählte Wobbelzeit zu schaffen, wonach die Rampenspannung durch den Integrator 110 in einem Schritt 140 erzeugt wird. Die Ausgabe des Integrators 110 ist mit einem Summierverstärker 126 verbunden. Die Ausgabe des Summierverstärkers 126 schafft die Rampenspannung VSWP, wenn der Schalter 125 geschlossen ist. Die Rampenspannung ist ebenfalls durch einen Analogmultiplexer 128 und einen Analog/Digital-Wandler (ADW) 130 mit der CPU 96 verbunden. Der ADW 130 wandelt die Rampenspannung in ein digitales Wort um, das den Rampenspannungsbetrag darstellt.
Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Übungs-Wobbeldurchgangs wird der Wobbeldurchgang in einem Schritt 142 angehalten, wonach die CPU 96 in einem Schritt 144 die Rampenspannung mißt. Für kurze Wobbeldurchgänge wird die Rampenspannung an dem Ende des Wobbeldurchgangs gemessen. In diesem Fall sollte die Rampenspannung 10 Volt betragen. Der Rampengenerator ist entworfen, um eine Rampenspannung zu erzeugen, die zwischen 0 und 10 Volt unabhängig von der ausgewählten Wobbelzeit wobbelt. Wenn die CPU 96 bestimmt, daß sich die gemessene Rampenspannung von der gewünschten Rampenspannung zu dem vorbestimmten Meßzeitpunkt in einem Schritt 146 unterscheidet, wird an den DAW 124 in einem Schritt 148 eine Gewinneinstellung angelegt. Die Eingabe in den DAW 124 ist die Ausgabe des Integrators 110, wobei die Ausgabe des DAW 124 mit dem Summierverstärker 125 verbunden ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert der Summierverstärker 126 eine Einheitsverstärkung für die Ausgabe des Integrators 110 und eine Verstärkung von einer Hälfte für die Ausgabe des DAW 124.
Das digitale Wort, das von der CPU 96 an den DAW 124 angelegt wird, ist derart, daß die Rampenspannung an dem Ausgang des Summierverstärkers 146 gleich dem gewünschten Wert der Meßzeit ist. Somit wird, wenn die unkorrigierte Rampenspannung an dem Ausgang des Verstärkers 126 beispielsweise an dem Ende des Wobbeldurchgangs 10 2 Volt beträgt, die Ein stellung des DAW 124 ausreichend reduziert, um die Ausgabe des Verstärkers 126 auf genau 10 Volt zu korrigieren. Da die Eingabe in den DAW 124 die durchgehende Rampenspannung ist, wird der geeignete Korrekturwert in dem ganzen Wobbeldurchgang angelegt. Nach dem Übungs- oder Kalibrations-Wobbeldurchgang hält der DAW 124 die notwendige Korrektur, wonach die Ausgabe des Verstärkers 126 eine genaue Wobbelung zwischen 0 Volt und 10 Volt ist. Es ist offensichtlich, daß unterschiedliche Wobbelspannungsbereiche innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Wenn die Wobbelzeit verändert wird, werden neue Einstellungen des DAW 112 und der geschalteten Widerstände 114 ausgewählt. Um eine genaue Rampenspannung für die neue Kombination zu schaffen, wird die Rampenspannungskorrekturprozedur wie oben beschrieben wiederholt.
Wie oben gezeigt wurde, kann es zugelassen werden, daß der Übungs-Wobbeldurchgang einen vollen Wobbeldurchgang andauert. In dem Fall von langen Wobbelzeiten wird die Kalibrationszeit durch Reduzieren des Übungs-Wobbeldurchgangs auf einen Bruchteil des vollen Wobbeldurchgangs begrenzt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Zeit, die bei einem Übungs-Wobbeldurchgang verwendet wird, 400 Millisekunden oder 10% der Wobbelzeit, je nach dem, welche Zeit kürzer ist. Wenn 10% der Wobbelzeit zur Kalibration verwendet werden, beträgt die gewünschte Rampenspannung nach 10% eines vollständigen Wobbeldurchgangs 1 Volt. Der Vergleich und die Korrektur werden auf dieselbe Art und Weise durchgeführt, wie sie oben für einen vollständigen Wobbeldurchgang beschrieben wurde.
Die Stopp-Wobbelungssteuerung 86 ist in Fig. 6 gezeigt. Die Funktion der Stopp-Wobbelungssteuerung 86 besteht darin, das Signal STOPSWP zu erzeugen, das zu der Wobbelsteuerungs-PAL 80 geliefert wird, und um das Signal LSS (LSS = Low Stop Sweep) zu steuern. Das Signal STOPSWP und das Signal LSS werden von dem Signal RESET von der CPU 96 oder von dem Sig nal INTSTOPSWP von dem Ereignis-Latch 92 eingeleitet. Die Signale RESET und INTSTOPSWP werden über ein Logikgatter 150 zu einem Gatter 152 gekoppelt, welches das Signal STOPSWP steuert, und zu einem Gatter 154, welches das Signal LSS steuert. Ein Flip-Flop 160 wird verwendet, um alle Aktivierungen des Signals LSS Latch-mäßig zu speichern, und um das Signal LSS neu zu aktivieren, um zu verhindern, daß sich die Wobbeldurchgänge weiterer Quellen fortsetzen, bis die CPU 96 Zeit hatte, um dazwischen zu gehen. Das Flip-Flop 160 bewirkt ebenfalls, daß das Signal SSLATCHSRQ in einen hohen Zustand geht, was die CPU bezüglich einer Latch-gespeicherten Stopp-Wobbelungssituation aktiviert. Das Signal ENEXETSS wird von der CPU 96 eingestellt, um irgendwelche externen Geräte zu sperren, damit sie nicht mehr in der Lage sind, das Signal STOPSWP durch die Verwendung der LSS-Leitung zu beeinflussen. Dies ist nötig, um einen Übungs-Wobbeldurchgang wie oben beschrieben durchzuführen.
Ein vereinfachtes Blockdiagramm des Referenzgenerators 68 ist in Fig. 7 gezeigt. Eine 100-Megahertz-Phasenregelschleife 180 ist mit einem 10-Megahertz-Eingangsreferenzsignal verriegelt, welches von einem hochgenauen Quarzoszillator erzeugt wird. Die 100-Megahertz-Ausgabe der Phasenregelschleife 180 wird durch einen 2,5-Frequenzteiler 182 geteilt, um eine 40-Megahertz-Referenzfrequenz für die Abtaster-Phasenregelschleife 22 zu schaffen. Die 40-Megahertz- Referenz wird in einem Frequenzteiler 184 durch 4 geteilt, um ein internes 10-Megahertz-Referenzsignal zu schaffen. Das interne 10-Megahertz-Referenzsignal wird in einem Frequenzteiler 186 durch 10 geteilt, um einen 1-Megahertz-Takt zu schaffen, der von dem Wobbelgenerator 40 verwendet wird. Der 1-Megahertz-Takt wird in einem Frequenzteiler 188 durch 8 geteilt, um ein 125-Kilohertz-Referenzsignal für die Bruch- N-Phasenregelschleife 24 zu schaffen.
Um sicherzustellen, daß mehrere Signalquellen miteinander stufenweise vorgehen oder miteinander wobbeln, müssen das 1-Megahertz-Referenzsignal und das 125-Kilohertz-Referenz signal in jedem Gerät durch Verbinden der 10-Megahertz-Referenzen untereinander phasenverriegelt sein. Die Phasensynchronsierung wird durch Verbinden einer bidirektionalen verdrahteten ODER-Leitung LDIVSYNCH zwischen allen Quellen, die phasenverriegelt werden sollen, erreicht. Diese Leitung wird in jeder Zelle aktiviert, wenn das höchstwertige Bit des Geteilt-durch-8-Zählers 188 einen Nullauf-Eins-Übergang durchführt. Ein digitales Ein-Schuß-Glied 190, das mit dem höchstwertigen Bit des Teilers 188 (dem 125-Kilohertz-Referenzsignal) verbunden ist, stellt sicher, daß der Puls LDIVSYNCH nur einen Zyklus des Ein-Megahertz-Taktes lang dauert. Die Ausgabe des Ein-Schuß-Glieds 190 wird durch einen Offen-Kollektor-Puffer 192 zu der Leitung LDIVSYNCH gekoppelt.
Die bidirektionale Leitung LDIVSYNCH bewirkt, daß der Geteilt-durch-10-Zähler 186 und der Geteilt-durch-8-Zähler 188 in allen Quellen, einschließlich derer in der Quelle, welche die Leitung in einen niedrigen Zustand zog, auf einen gemeinsamen Zustand eingestellt werden. Die Zähler müssen, wenn sie synchronisiert sind, in den nächsten Zustand nach dem Zustand eingestellt werden, welcher bewirkte, daß der LDIVSYNCH Puls erzeugt wurde. Andernfalls würde das Zählen nicht kontinuierlich sein. Da der Puls LDIVSYNCH erzeugt wird, wenn der Zähler 188 gleich 4 ist, und wenn der Zähler 186 gleich 0 ist, werden die Zähler an dem Start des nächsten Taktpulses geladen, derart, daß der Zähler 188 gleich 4 ist und der Zähler 186 gleich 1 ist. Somit gehen die Zähler in der Zählsequenz ohne Unterbrechung in den nächsten Zustand, wodurch eine Synchronisation in allen verbundenen Quellen erreicht ist.
Ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Netzwerkanalysatorsystems, welches die gewobbelte Synthesizerquelle der vorliegenden Erfindung enthält, ist in Fig. 8 gezeigt. Die gewobbelte Synthesizerquelle 202 liefert ein Wobbelfrequenz-HF- Signal auf einer Leitung 206 zu einem Testset 204. Das Testset 204 enthält einen oder mehrere Richtkoppler zum Trennen von einfallenden und reflektierten Signalen zur Messung. Testsetkonfigurationen sind in der Technik bekannt. Eine HF-Ausgabe des Testsets 204 wird auf einer Leitung 210 einem zu testenden Element (DUT) 208 zugeführt. Die HF-Ausgabe des DUT 208 ist auf einer Leitung 214 mit einem Empfänger 212 verbunden. Ein Anteil des HF-Eingangssignals wird von dem Testset 204 auf einer Leitung 216 zu dem Empfänger 212 gekoppelt. Die in Fig. 8 gezeigte Konfiguration schafft Vorwärtstransmissionsmessungen des DUT 208. Weitere Konfigurationen zum Messen von Vorwärts- und Rückwärts-Reflexionskoeffizienten und von Rückwärts-Transmissionsltoeffizienten sind Fachleuten bekannt. Der Empfänger 212 kann dem Modell 8510 ähnlich sein, das von der Hewlett-Packard Company hergestellt und verkauft wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Signal TRIGGER-AUSGABE, das die digitalen Synchronisationspulse trägt, von der Quelle 202 zu dem Empfänger 212 gekoppelt. Die digitalen Synchronisationspulse werden in einem Zähler 220 akkumuliert. Da die Rampenspannung, welche die Quellenausgabe wobbelt, genau mit den Pulsen TRIGGER-AUSGABE synchronisiert ist, liefert der Zustand des Zählers 220 eine genaue Anzeige des Fortschritts eines Wobbeldurchgangs. Der Empfänger 212 kann dadurch Ereignisse, wie z. B. eine Datennahme oder Markierer, auf vorbestimmte Punkte in dem Wobbeldurchgang synchronisieren, wie es von den digitalen Synchronisationspulsen bestimmt ist. Wie vorher erörtert wurde, sind jeder Wobbelung 1601 digitalen Synchronisationspulsen auf der Leitung TRIGGER-AUSGABE zugeordnet. Der Empfänger 212 kann ein RAM (nicht gezeigt) umfassen, das dem Wobbel-RAM 90 ähnlich ist, zum Speichern von Informationen, die sich auf Ereignisse bei verschiedenen Punkten in dem Wobbeldurchgang beziehen. Das Signal LSTOPSWP wird ebenfalls von der Quelle 202 zu dem Empfänger 212 gekoppelt, um eine Stopp-Wobbelungsanzeige für den Empfänger 212 zu schaffen. Zusätzliche Informationen, wie z. B. Frequenzgrenzen, Leistungspegel und Wobbelzeiten, werden zwischen der Quelle 202 und dem Empfänger 212 auf einem HP-IB-Gerätebus gekoppelt.
Weitere Informationen bezüglich der HP-IB-Gerätebusverbindung sind in dem vorher erwähnten Patent Nr. 4,641,086 geliefert. Das digitale Synchronisationsschema, das gezeigt und hierin beschrieben ist, schafft eine genauere Synchronisation zwischen der Quelle 202 und dem Empfänger 212, als es bei einer Konfiguration gemäß dem Stand der Technik möglich, bei dem der Empfänger einen Analog/Digital-Wandler verwendete, um die Rampenspannung in einen digitalen Pulszug umzuwandeln.
Ein Blockdiagramm einer Konfiguration mit mehreren Quellen ist in Fig. 9 gezeigt. Eine gewobbelte Synthesizerquelle 224 ist mit einer gewobbelten Synthesizerquelle 226 verbunden, um synchronisierte Wobbeldurchgänge zu schaffen. Die Signale LSS, LQSS und LRTC schaffen eine Synchronisation, wie es nachfolgend beschrieben wird. Die 10-Megahertz-Referenz von einem der Synthesizer ist mit der anderen verbunden, wobei das Signal LDIVSYNCH eine Phasenverriegelung sicherstellt, wie oben beschrieben wurde. Zusätzliche Quellen können auf eine ähnliche Art und Weise verbunden sein. Die Leitungen LSS und LQSS sind Offen-Kollektor-Leitungen, die mit allen Quellen verbunden sind. Das Signal LDIVSYNCH wird von der Quelle erzeugt, die eine interne 10-Megahertz-Referenz verwendet, und dasselbe wird von den Quellen empfangen, die eine externe 10-Megahertz-Referenz verwenden.
Wie vorher gezeigt wurde, schafft der Wobbelgenerator 40 eine vorbestimmte Anzahl (vorzugsweise 1601) von Pulsen TRIGGER-AUSGABE während eines Wobbeldurchgangs. Die Pulse TRIGGER-AUSGABE teilen dem Empfänger mit, Daten zu nehmen, und dieselben werden intern von der Quelle verwendet, wie oben beschrieben wurde. Der TRIGGER-AUSGABE-Puls wird zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem die HF-Ausgabe der Quelle stabil ist und bereit ist, um für eine Messung verwendet zu werden. Bei gestufen Wobbelmodi ermöglichen programmierbare Vor- Trigger- und Nach-Trigger-Verzögerungen eine maximale Flexibilität bei der Verwendung von TRIGGER-AUSGABE-Pulsen in einem Meßsystem. Die Verzögerungen ermöglichen ein Positio nieren des Triggerpulses bezüglich des Einschwingens der Quelle und des Einschwingens des Empfängers. Der Empfänger kann die TRIGGER-AUSGABE-Pulse unterteilen, um Anzeigen mit groberer Auflösung als 1600 Punkte zu erzeugen, wenn es erwünscht ist.
Zeitablaufdiagramm für Signale, die linearen nicht gestuften Wobbeldurchgängen zugeordnet sind, sind in den. Fig. 10 und 11 gezeigt. Im Nachfolgenden findet sich eine Definition der gezeigten Signale.
1. TOUT (TRIGGER-AUSGABE) ist ein externes TTL-Signal, das von der Quelle erzeugt wird, um dem Empfänger mitzuteilen, daß Daten zu diesem Zeitpunkt genommen werden sollten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das TRIGGER-AUSGABE-Signal 1601 Pulse pro Wobbeldurchgang, wobei jeder Puls eine Breite von 1 Mikrosekunde aufweist. Die vordere Flanke des Pulses wird zur Zeitgebung verwendet.
2. 1-Megahertz-Takt ist ein internes synchronisierendes Referenzsignal. Dasselbe wird von allen untereinander verbundenen Quellen verwendet. Die 1-Megahertz-Takte sind mittels der 10-Megahertz-Referenzen, die miteinander verbunden sind, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, und mittels des Frequenzteiler-Synchronisationssignals LDIVSYNCH phasenmäßig und frequenzmäßig gleich.
3. Das Signal LSS (LSS = Low Stop Sweep) ist eine externe Offen-Kollektor-TTL-Leitung, die aktiviert wird, wenn die Wobbelung angehalten werden soll. Typischerweise wird dieses Signal von dem Empfänger aktiviert, wenn Bandübergänge nötig sind. Dieses Signal kann zu jedem Zeitpunkt von dem System aktiviert werden.
4. Das Signal LQSS (LQSS = Low Qualified Stop Sweep) ist eine externe Offen-Kollektor-TTL-Leitung, die verwendet wird, um die Quellen in einer Mehrquellenkonfiguration untereinander zu verbinden. Das Signal wird von den Quellen verwendet, die die TRIGGER-AUSGABE-Synchronisationsfähigkeit besitzen. Der Zweck des Signals besteht darin, die ±1-Mikrosekundenmehrdeutigkeit beim Synchronisieren eines Wobbeldurchgangs mit mehreren Quellen zu entfernen. Die Mehrdeutigkeit entsteht aus der Verwendung eines asynchronen Signals LSS. Wenn das Signal LSS einen Zustand innerhalb der Einstellungszeit der synchronen Wobbelgeneratoren verändert, dann ist es möglich, daß eine der Quellen den LSS-Übergang erkennt, während eine andere Quelle den Übergang bis zur darauffolgenden 1-Megahertz-Taktflanke verpaßt, was in einem 1-Mikrosekunden-Fehler der Wobbeldurchgänge resultiert. Durch Verwendung des Signals LQSS, um zu bestimmen, wann eine Wobbelung zu beginnen hat, besteht keine Möglichkeit des Verlierens eines synchronen Betriebs. Das Signal LQSS wird von allen Geräten basierend auf einer Untersuchung des Signals LSS getrieben. Bei jeder 1- Megahertz-Taktflanke wird das Signal LQSS von jeder Quelle aktualisiert, um den Zustand des Signals LSS wiederzugeben.
5. Das Signal LRTC (LRTC = Low ReTraCe) ist eine externe Offen-Kollektor-TTL-Leitung, die aktiviert ist, wenn ein Gerät seinen Wobbeldurchgang gerade rücksetzt. Dieses Signal schafft eine Einrichtung zum Alarmieren weiterer Quellen, damit sie sich rücksetzen, und dasselbe bewirkt, daß sich dieselben rücksetzen, wodurch bewirkt wird, daß alle Quellen an dem Beginn des Wobbeldurchgangs synchonisiert werden.
6. Das Signal HSWP (HSWP = High SWeeP = Wobbeldurchgang Hoch) ist ein Informationssignal, das anzeigt, wenn die Wobbelung gerade läuft. Wenn das Signal HSWP hoch ist, nimmt die Rampenspannung zu und die Ausgangsfrequenz verändert sich.
7. Das Signal FNGO (FNGO = Fractional-N Go = Bruch-N-Gehe) ist eine interne Signalleitung, wobei das Signal zu der Bruch-N-Phasenregelschleife gesendet wird, um den Prozeß des Beginnens des Wobbeldurchgangs einzuleiten.
8. Das Signal FNSWP (FNSWP = Fractional-N SWeeP) ist ein internes Signal von der Bruch-N-Phasenregelschleife 24, welches anzeigt, daß die Bruch-N-Phasenregelschleife die Wobbelung bei der nächsten 1-Megahertz-Taktflanke starten wird.
9. 10-Megahertz-Referenz ist die Frequenzreferenz für alle Syntheseschleifen in dem gewobbelten Synthesizer. Eine Quelle liefert ihre Referenz zu der anderen.
10. Das Signal LDIVSYNCH (LDIVSYNCH = Low Divider Synchronize = niedrige Teilersynchronisation) ist ein externes Offen-Kollektor-TTL-Signal, das durch irgendeine Quelle gepulst wird, um eine Phasensynehronisation der 1-Megahertz-Taktgeneratoren zu bewirken.
Die Signale, die dem Start einer nicht gestuften durchgehenden Wobbelung zugeordnet sind, sind in Fig. 10 gezeigt. Es wird angenommen, daß zwei oder mehrere gewobbelte Synthesizerquellen vorhanden sind, die mit den Signalen LQSS und LSS synchronisiert sind. Verschiedene Zeitpunkte in dem Zeitgebungsdiagramm sind durch Bezugszeichen identifiziert.
Es wird angenommen, daß alle Quellen in dem System bereit sind, einen Wobbeldurchgang zu beginnen. Die Leitung LSS geht zu einem Zeitpunkt 230 hoch, wenn das letzte Gerät dieselbe freigibt. Dieser Übergang kann zu jedem Zeitpunkt bezüglich des 1-Megahertz-Taktes auftreten, da Geräte in dem System vorhanden sein können, die nicht auf den 1-Megahertz-Takt synchronisiert sind. Nachdem das Signal LSS in einen hohen Zustand übergegangen ist, geben die Quellen LQSS bei der nächsten 1-Megahertz-Taktflanke zu einem Zeitpunkt 232 frei. Wenn der LSS-Übergang sehr nah bei einer 1-Megahertz-Flanke auftritt, ist es möglich, daß nicht alle Quel len den Übergang zu dem gleichen Zeitpunkt erkennen werden. Ein Problem entsteht daraus nicht, da die Leitung LQSS aktiviert bleibt, bis alle Quellen die Veränderung des Zustands von LSS erkannt haben. Diese Anordnung beseitigt die ±1- Mikrosekunden-Zeitgebungsmehrdeutigkeit, die der Übergang LSS bewirken könnte.
Die Quellen aktivieren dann das Signal FNGO zu einem Zeitpunkt 234, wodurch den Bruch-N-Phasenregelschleifen signalisiert wird, daß sie ihre Wobbeldurchgänge beginnen sollen. Dies wird getan, selbst wenn die Bruch-N-Phasenregelschleife nicht gewobbelt wird, um eine konsistente Verzögerung zu schaffen, um die Zeitgebung einer Quelle in dem System anzupassen, die gerade einen Bruch-N-Wobbeldurchgang durchführt. Alle Quellen warten bis die Leitungen FNSWP in einen hohen Zustand zu einem Zeitpunkt 232 durch die jeweiligen Bruch- N-Phasenregelschleifen aktiviert worden sind. Die Wartezeit wird überall gleich gehalten und beträgt typischerweise 24 - 32 Mikrosekunden. Nachdem das Signal FNSWP durch die Bruch- N-Phasenregelschleifen aktiviert worden ist, erzeugen die Quellen einen Puls TOUT bei dem darauffolgenden 1-Megahertz-Taktsignal, wonach die Wobbeldurchgänge zu dem gleichen Zeitpunkt beginnen. Die vordere Flanke des Pulses TOUT zeigt an, daß der Empfänger Daten an den Beginn der Wobbelung für den ersten Datenpunkt nehmen soll. Bei einem vollständigen Wobbeldurchgang werden 1601 gleichmäßig beabstandete Pulse TOUT erzeugt.
Ein Zeitablaufdiagramm für eine Stopp-Wobbelung in einer nicht gestuften durchgehenden Wobbelung ist in Fig. 11 gezeigt. Es wird angenommen, daß zwei oder mehrere gewobbelte Synthesizerquellen verbunden sind, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Ein Gerät in dem System bestimmt, daß es notwendig ist, die Wobbelung zu stoppen (beispielsweise für eine Bandänderung). Das Signal LSS wird zu einem Zeitpunkt 250 durch dieses Gerät aktiviert. Obwohl das LSS zu jedem Zeitpunkt bezüglich des 1-Megahertz-Taktes aktiviert werden kann, wird es typischerweise unmittelbar aktiviert, nachdem ein Puls TOUT aufgetreten ist. Bei diesem Beispiel wurde der TRIG- GER-AUSGABE-Puls Nr. 25 gesendet, gerade bevor das Signal LSS aktiviert wurde.
Bei der nächsten 1-Megahertz-Taktflanke wird das Signal LQSS zu einem Zeitpunkt 252 durch irgendwelche Quellen in dem System aktiviert, die die Zustandsveränderung des LSS erkennen. Wenn das LSS in der Nähe der Flanke eines 1-Megahertz- Taktes übergegangen ist, ist es möglich, daß bestimmte Geräte in dem System den Übergang nicht zu diesem Zeitpunkt erfassen. Die anderen Geräte werden bei dem nächsten 1-Megahertz-Takt antworten. Eine Mikrosekunde, nachdem das Signal LQSS durch irgendeine oder alle Quellen aktiviert worden ist, hört die Wobbelung zu einem Zeitpunkt 254 auf. Irgendein Abschnitt der Wobbelung, der seit dem letzten Puls TOUT aufgetreten ist, wird beim Bestimmen des nächsten Pulses TOUT in Betracht gezogen, derart, daß kein Abschnitt der Wobbelung durch Anhalten der Wobbelung verloren oder gewonnen wird. Bei dem Beispiel von Fig. 11 setzte sich die Wobbelung für zwei Mikrosekunden nach dem 25. Puls TOUT fort.
Alle Geräte warten darauf, daß die Leitung LSS während einer Zeit 256 freigegeben wird. Das Gerät, das das LSS anforderte, führt gerade eine Bandänderung durch. Weitere Geräte befinden sich im Leerlauf. Um die Wobbelung anzuhalten, werden die Bruch-N-Phasenregelschleifen neu programmiert, um die gegenwärtige Wobbelposition wiederzugeben. Dies löscht die Leitung FNGO und bereitet die Bruch-N-Phasenregelschleifen für eine Wiederaufnahme des Wobbeldurchgangs vor. Sobald die Geräte fertig werden, um wieder fortzufahren, geben sie die Leitung LSS frei. Schließlich gibt das letzte Gerät, das fertig wird, die LSS-Leitung zu einem Zeitpunkt 258 frei. Bei der nächsten 1-Megahertz-Taktflanke, nach der LSS nicht länger aktiviert ist, geht die Leitung LQSS zu einem Zeitpunkt 260 in einen hohen Zustand. Wenn sich der LSS-Übergang in der Nähe eines 1-Megahertz-Taktes befindet, können bestimmte Geräte in dem System das LQSS nicht bis zu der nächsten 1-Megahertz-Taktflanke freigeben.
Die Quellen aktivieren dann das Signal FNGO zu einem Zeitpunkt 262, wodurch es ermöglicht wird, daß die Bruch-N-Phasenregelschleifen damit beginnen, ihre Wobbeldurchgänge zu starten. Dies wird durchgeführt, selbst wenn die Bruch-N- Phasenregelschleife nicht gewobbelt wird, um eine konsistente Verzögerung zu schaffen, um die Zeitgebung der Quelle, die eine Bruch-N-Wobbelung durchführt, anzupassen. Alle Quellen warten während einer Zeit 264 darauf, bis die Leitungen FNSWP durch die jeweiligen Bruch-N-Phasenregelschleifen in einen hohen Zustand aktiviert worden sind. Nachdem die Leitung FNSWP aktiviert worden ist, nehmen die Quellen bei der nächsten 1-Megahertz-Taktflanke zu einem Zeitpunkt 266 die Wobbelung wieder auf. Bei diesem Beispiel treten die Pulse TOUT alle 3 Mikrosekunden auf, wenn der Wobbeldurchgang gerade fortschreitet. Die Zeitgebung und das Erzeugen von TOUT-Pulsen wird wieder aufgenommen, wie es verlassen wurde, bevor die Wobbelung angehalten wurde, und zwar nach der korrekten Beabstandung zwischen den Pulsen TOUT (bei diesem Beispiel 2 Mikrosekunden). Der nächste TOUT-Puls wird zu einem Zeitpunkt 268 erzeugt. Eine Verzögerung von einer Mikrosekunde trat zu dem Zeitpunkt 252 auf, bevor die Wobbelung angehalten wurde. Eine Verzögerung von 1 Mikrosekunde, nachdem die Wobbelung wieder aufgenommen wird, erzeugt die korrekte Beabstandung zwischen den TOUT-Pulsen.
Die gewobbelte Synthesizerquelle, die hierin beschrieben ist, kann zwischen einer Start- und einer Stopp-Frequenz und/oder -Leistung mit einer programmierbaren ganzzahligen Anzahl von Stufen in einem gestuften Wobbeldurchgang wobbeln. Es ist wünschenswert, es zu ermöglichen, daß mehrere Quellen mit verschiedenen Versätzen der Frequenz zwischen denselben zusammen stufenmäßig wobbeln. Die Pulse TRIGGER- AUSGABE werden verwendet, um die Empfänger in den Stufenmodus zu treiben, da die Quelle die Pulse TRIGGER-AUSGABE bei gestuften Wobbeldurchgängen synchronisiert.
Eine typische Verwendung von gestuften Wobbeldurchgängen be steht darin, ein Mischertesten durchzuführen, wo es notwendig ist, zwei Quellen zu haben, die Signale zu einem zu testenden Mischer liefern. Die Signale besitzen einen festen Frequenzversatz zwischen denselben, derart, daß die Mischerausgabe frequenzmäßig konstant bleibt, während die Eingänge in den Mischer über dem interessierenden Frequenzbereich gestuft werden. Da die zwei Quellen auf unterschiedliche Frequenzen stufenweise wobbeln, werden die Einschwingzeiten zwischen den Stufen variieren und im allgemeinen nicht die gleichen für die beiden Quellen sein. Die gestufte Wobbelsynchronisation, die hierin beschrieben ist, erlaubt es, daß zwei Quellen mit irgendwelchen ausgewählten Frequenzstufen synchronisiert werden, wobei ein TRIGGER-AUSGABE-Puls vorgesehen ist, um anzuzeigen, wann die Mischerausgabe eingeschwungen ist.
Eine TRIGGER-AUSGABE-Verzögerung erlaubt es dem Benutzer, die Zeitmenge anzuzeigen, die der TRIGGER-AUSGABE-Puls verzögert werden sollte, nachdem die Quellen eingeschwungen sind. Bei dem Beispiel des Mischertestens, wird, wenn es für den Empfänger notwendig ist, daß die ZF 10 Millisekunden vorher vorhanden ist, bevor der Puls TRIGGER-AUSGABE eine Datenerfassung bewirkt, die TRIGGER-AUSGABE-Verzögerung auf 10 Millisekunden eingestellt. Die ZF-Ausgabe des Mischers ist garantierterweise für die Zeitmenge, die durch die TRIGGER-AUSGABE-Verzögerung spezifiziert ist, vorhanden. Das Einschwingen der mehreren Quellen wird parallel erreicht, um die gesamte Schaltzeit zwischen Punkten zu minimieren. Die Leitungen LSS und LQSS schaffen die Einrichtung für mehrfache Quellen, individuell das Erzeugen von TRIGGER-AUSGABE- Pulsen in allen Quellen zu verhindern, bis jede Quelle eine ausreichende Zeit zum Einschwingen hatte, und bis die TRIG- GER-AUSGABE-Verzögerung verstreicht. Nur dann wird die LSS- Leitung freigegeben sein und es erlauben, daß TRIGGER-AUS- GABE-Pulse auftreten.
Die folgenden zusätzlichen Signale sind für eine gestufte Wobbelsynchronisation relevant.
1. Das Signal LSRCSTL (LSRCSTL = Low Source Settled) ist ein externes TTL-Signal, das in einen hohen Zustand eingestellt wird, wenn die Quellen nicht eingeschwungen werden, und zwar an dem Beginn einer Frequenzänderung und/oder Leistungsänderung, und dasselbe geht in einen niedrigen Zustand, sobald sich die neue Frequenz und/oder Leistung stabilisiert hat oder sobald dieselben eingeschwungen sind.
2. Das Signal LSS ist ein Informationssignal, um anzuzeigen, was die beiden Quellen gerade tun. Wenn eines von diesen aktiviert ist, dann wird die LSS-Leitung in einen niedrigen Zustand gehen.
3. Das Signal EXT TRIG ist eine externe TTL-Eingabe, die verwendet wird, um eine Hardwareeinrichtung zum Einleiten einer Stufe zu schaffen.
4. TRIGGER 1 ist ein Signal, das die Stufe zu der nächsten Frequenz oder Leistung einleitet. Das Signal kann ein externes TTL-Signal sein, das mit der Rückseite der Quelle oder Empfangsstelle eines Signals über den HP- IB-Schnittstellenbus verbunden ist.
Ein Beispiel einer Konfiguration, um einen Mischer zu testen, ist in Fig. 12 gezeigt. Eine erste gewobbelte Synthesizerquelle 280 ist mit einer zweiten gewobbelten Synthesizerquelle 282 verbunden, um eine Synchronisation zu schaffen. Die Signale, die die Quellen 280 und 282 miteinander verbinden, umfassen die 10-Megahertz-Referenz und die Signale LSRCSTL, LRTC, LSS und LQSS. Die Quelle 280 schafft eine 10-Megahertz-Referenz für die Quelle 282. Die HF-Ausgaben jeder Quelle sind mit den Eingängen eines Mischers 284 verbunden. Die ZF-Ausgabe des Mischers 284 ist mit der HF- Eingabe eines Empfängers 286 verbunden. Der digitale Synchronisationspuls TRIGGER-AUSGABE von der Quelle 280 ist mit der Triggereingabe des Empfängers 286 verbunden.
Ein Zeitablaufdiagramm für eine Synchronisation eines gestuften Wobbeldurchgangs ist in Fig. 13 gezeigt. Die Stufe wird über den HP-IB-Schnittstellenbus, durch eine Hardware mit dem Signal TRIGGER 1 oder über einen freilaufenden Zeitgeber zu einem Zeitpunkt 302 eingeleitet. Der Prozeß des stufenweisen Übergehens zu dem nächsten Punkt hat begonnen. Die erste Handlung besteht darin, das Signal LSS zu einem Zeitpunkt 304 zu aktivieren, um zu verhindern, daß irgendwelche anderen Geräte in dem System einen TRIGGER-AUSGABE- Puls erzeugen. Dies bewirkt ebenfalls, daß das Signal LQSS aktiviert wird. Die LSRCSTL-Leitung wird zu einem Zeitpunkt 306 in einen hohen Zustand getrieben, was anzeigt, daß die Quelle nicht eingeschwungen ist. Der EXT-TRIG-Eingang geht zu einem Zeitpunkt 308 in einen hohen Zustand, da er mit der LSRCSTL-Leitung der Quelle 1 verbunden ist. Dies bewirkt, daß die zweite Quelle eine Stufe initialisiert, während die erste Stufe ebenfalls in einem Stufenbetrieb ist. Die LSS- Leitung wird durch die Quelle 2 zu einem Zeitpunkt 310 aktiviert, da dieselbe nicht vorbereitet ist, um den TRIGGER- AUSGABE-Puls zu diesem Zeitpunkt zu senden.
Die Quelle 1 befindet sich in dem Prozeß des Änderns auf die nächste Frequenz während einer Zeit 312. Die benötigte Zeit ist unvorhersehbar und variiert mit der Frequenz. Schließlich schwingt die Quelle 1 ein und aktiviert die LSRCSTL- Leitung. Die Quelle 2 schwingt während einer Zeit 314 ein. Bei diesem Beispiel ist die Quelle 2 bei dieser speziellen Frequenz viel langsamer als die Quelle 1. Die Quelle 1 tritt in einen Wartezustand während einer Zeit 316 ein, in dem dieselbe die Zeitmenge lang bleibt, die durch die TRIGGER- AUSGABE-Verzögerung spezifiziert ist. Nach der TRIGGER-AUS- GABE-Verzögerung ist die Quelle 1 bereit, um TOUT zu aktivieren, derart, daß sie die Aktivierung der LSS-Quelle 1 freigibt und dann wartet, bis die LQSS-Leitung hoch ist, bevor ein TOUT-Puls ausgegeben wird. Die Quelle 2 schwingt schließlich ein, wonach sie ebenfalls eine Zeit 318 wartet, die gleich der TRIGGER-AUSGABE-Verzögerung ist. Die Quelle 2 fährt dann fort, um LSS und LQSS während dieser Zeit zu aktivieren, was verhindert, daß die Quelle 1 einen TOUT-Puls sendet. Wenn die Quelle 2 mit der Wartezeit fertig ist, ist garantiert, daß die Zwischenfrequenz des Mischers für mindestens die Zeitmenge, die durch die TRIGGER-AUSGABE-Verzögerung spezifiziert ist, vorhanden gewesen ist. Die Quelle 2 gibt die LSS-Leitung frei und wartet bis die LQSS-Leitung in einen hohen Zustand geht. Die LQSS-Leitung geht in einen hohen Zustand, nachdem die Quelle 2 die LSS-Leitung freigibt. Beide Quellen erzeugen dann TOUT-Pulse zu dem gleichen Zeitpunkt 320. Eines von beiden oder beide dieser Signale werden verwendet, um eine Datenaufnahme durch den Empfänger zu triggern.
Die digitale Synchronisationstechnik, die hierin beschrieben ist, beseitigt Fehler aufgrund der Umwandlung einer Rampenspannung in einen digitalen Pulszug. Eine periodische Kalibration der Rampenspannung bezüglich des digitalen Sychronisationssignals schafft eine größere Genauigkeit in dem Linearwobbelungsmodus, als sie durch Umwandeln der analogen Rampenspannung in einen digitalen Pulszug erreicht werden kann. Die Synchronisierung und Kalibrierung eines Wobbelgenerators mit analogem Intergrator auf digitale Synchronisationssignale resultiert in einer Rampenspannung mit einer sehr niedrigen differenziellen Nichtlinearität im Vergleich zum stufenweisen Betreiben eines DAW, wie es in bekannten Systemen durchgeführt wurde. Die Stufe-auf-Stufe-Frequenzvariationen in dem letzteren System erzeugen unannehmbare Phasen- und Gruppenlaufzeit-Fehler. Ein einfacher abgestufter DAW-Wobbeldurchgang erzeugt ferner große Frequenzsprünge, welche Verfolgungs- und Genauigkeitsprobleme in verschiedenen Systemen bewirken können. Wenn ein programmierbares Filter an den Ausgang des DAW hinzugefügt wird, um die Sprünge zu glätten und die differenzielle Nichtlinearität zu reduzieren, bewirkt ein Anhalten der Wobbelung große Fehler in der Wobbelungsrampe. Dagegen kann das Integrator-basierte Wobbelungssystem mit einem sehr geringen Rampenfehler angehalten werden.
Eine Technik zum Korrigieren der Rampenspannung während einer Frequenzwobbelung wurde oben beschrieben. Die Rampenspannung wobbelt nach der Korrektur genau zwischen den gewünschten Grenzen, welche typischerweise 0 und 10 Volt sind. Wenn die Rampenspannung an den YTO 20 angelegt wird, wird eine gewobbelte Frequenzausgabe erzeugt. Die Ausgangsfrequenz steigt somit als Funktion der Zeit an. Idealerweise steigt die Frequenz linear zwischen einer ausgewählten Startfrequenz FSRT und einer ausgewählten Stoppfrequenz FSTP an, wie es durch die Frequenzdarstellung 330 in Fig. 14 gezeigt ist. Bei einem praktischen System werden jedoch Fehler durch Schaltungstoleranzen, Temperaturvariationen, YTO- Nichtlinearitäten und dergleichen bewirkt. Als Ergebnis unterscheidet sich die tatsächliche Frequenzwobbelung als Funktion der Zeit, wie es durch die Frequenzdarstellung 332 angezeigt ist, von der idealen Frequenzdarstellung 330. Fehler können sowohl in der Startfrequenz FSRT als auch in der Neigung der Frequenzdarstellung auftreten. Ferner kann die Frequenz als Funktion der Zeit nichtlinear sein. Um eine genaue Synchronisation zwischen der augenblicklichen Ausgangsfrequenz der Quelle und den digitalen Sychronisationspulsen zu schaffen, wird die Frequenzdarstellung 332 korrigiert, um die ideale Frequenzdarstellung 330 so nah als möglich zu approximieren. Die Korrektur umfaßt die Einstellung sowohl der Startfrequenz FSRT als auch der Neigung der Frequenzdarstellung. Wenn die Startfrequenz FSRT und die Neigung genau sind, dann ist die Stoppfrequenz FSTP abgesehen von Nichtlinearitäten genau. Eine Technik zum Korrigieren der Startfrequenz FSRT ist in dem U. S. Patent Nr. 4,130,808, das am 19. Dezember 1978 an Marzalek erteilt wurde, offenbart, wobei dieses Patent hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Eine neuartige Technik zum Korrigieren einer Neigung der Frequenzdarstellung ist bezugnehmend auf die Fig. 14, 15A und 15B beschrieben. Ein Flußdiagramm der Neigungskorrekturtechnik ist in den Fig. 15A und 15B gezeigt. Der Frequenzzähler 66, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird in Verbindung mit den digitalen Synchronisationspulsen (TRIGGER-AUSGABE) verwendet, um die tatsächliche Frequenzausgabe des YTO 20 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Wobbeldurchgangs zu messen. Der Zähler 66 wird für eine vorbestimmte Zeit zwischen einem ersten oder Start-Synchronisationspuls und einem zweiten oder Stopp-Synchronisationspuls freigegeben. Der Start- und der Stopp-Sychronisationspuls werden in einem Schritt 338 vorzugsweise zu dem Ende des Wobbeldurchgangs hin ausgewählt. Der Start- und der Stopp-Synchronisationspuls sind in Fig. 4 derart gezeigt, daß sie zu einem Zeitpunkt Tm bzw. Tn auftreten. Eine Wobbelung wird eingeleitet, wie es durch einen Schritt 340 angezeigt ist. Wenn die Wobbelung den Zeitpunkt Tm erreicht, wird der Frequenzzähler 66 in einem Schritt 342 als Reaktion auf den Startsynchronisationspunkt freigegeben. Der Zähler 66 akkumuliert Zählwerte von dem Zeitpunkt Tm zu dem Zeitpunkt Tn, bei dem der Stopp-Synchronisationspuls bewirkt, daß der Zähler 66 in einem Schritt 344 gesperrt wird. Wieder bezugnehmend auf Fig. 3 werden der ausgewählte Start- und Stopp-Zeitpunkt zum Freigeben des Zählers 66 in Positionen in dem Wobbel-RAM 90 gespeichert, welche durch den Start- und den Stopp-Synchronisationspuls adressiert werden. Sobald der Wobbeldurchgang weiter läuft, bewirken digitale Synchronisationspulse, daß der Zähler 88 sukzessive Adressenpositionen in dem Wobbel- RAM 90 adressiert. Wenn der Startsynchronisationspuls auftritt, wird ein Bit in dem Ereignis-Latch Latch-mäßig gespeichert, welches bewirkt, daß die ENIFCTR-Leitung aktiviert wird. Die ENIFCTR-Leitung bleibt aktiviert, wodurch der Zähler 66 freigegeben wird, und zwar bis der Stopp-Synchronisationspuls auftritt. Zu diesem Zeitpunkt wird die ENIFCTR-Leitung zurückgesetzt, und der Zähler 66 wird in einem Schritt 344 gesperrt.
Der in dem Zähler 66 zwischen den Zeitpunkten Tm und Tn ackumulierte Zählwert wird zu der CPU 96 weitergeleitet, wobei der akkumulierte Zählwert durch die Länge des Zählintervalls zwischen den Zeitpunkten Tm und Tn in einem Schritt 346 geteilt wird. Das Ergebnis ist eine Durchschnittsfrequenz in der Mitte des Zählintervalls zwischen den Zeitpunkten Tm und Tn. Somit wird die Frequenz in der Mitte des Zählintervalls durch Frequenzzählung erreicht, während der Wobbeldurchgang gerade fortschreitet, und ohne das Anhalten des Wobbeldurchgangs. Die tatsächlich gemessene Frequenz FA wird durch eine gewünschte oder Idealfrequenz FD zu der Zeit geteilt, während der Wobbeldurchgang der Mitte des Zählintervalls in dem Schritt 348 entspricht. Das Verhältnis der tatsächlichen Frequenz FA zu der gewünschten Frequenz FD ist ein Skalierungsfaktor. Unter der Annahme, daß der Wobbeldurchgang nur ein Segment besitzt, wird der Skalierungsfaktor an einen Skalierungs-DAW 350 in dem YTO-Treiber 334 (Fig. 2) angelegt, um die Neigung der Frequenzdarstellung in einem Schritt 352 zu korrigieren. Bei den darauffolgenden Wobbeldurchgängen approximiert die tatsächliche Frequenzdarstellung die ideale Frequenzdarstellung 330 sehr genau.
Die obige Diskussion nahm an, daß die Frequenzwobbelung von der Startfrequenz FSRT zu der Stoppfrequenz FSTP durchgehend war. In vielen Fällen werden Bandänderungen während des Wobbeldurchgangs benötigt, wodurch bewirkt wird, daß die Wobbelung vorübergehend angehalten wird, während die Oszillatoren umgeschaltet werden, und sich die Ausgabe der neuen Oszillatoren einschwingt. Somit besteht ein Wobbeldurchgang im allgemeinen aus mehreren Wobbelsegmenten mit dazwischenliegenden Verzögerungen, wie es durch die Frequenzdarstellung 354 in Fig. 14 dargestellt ist. In diesem Fall wird die Neigungskorrekturtechnik, die oben beschrieben wurde, einzeln bei jeder Wobbelsequenz verwendet, um die Genauigkeit zu verbessern. Geeignete Start- und Stopp-Synchronisationspulse, um den Zähler 66 zu steuern, werden für jedes Wobbelsegment ausgewählt. Während eines ersten Wobbeldurchgangs wird der Zähler 66 während eines Zählintervalls zwischen einem Start- und einem Stopp-Synchronisationspuls für jedes Wobbelsegment freigegeben. Die akkumulierten Zählwerte werden verwendet, um einen Skalierungsfaktor für jedes Wobbelsegment zu bestimmt. Während aufeinanderfolgender Wobbeldurchgänge wird der Skalierungsfaktor für die Skalierung des DAW 350 während dieses Wobbelsegments verwendet.
Wieder bezugnehmend auf Fig. 15B wird, nachdem der Skalierungsfaktor für ein erstes Wobbelsegment in dem Schritt 348 bestimmt worden ist, in einem Schritt 356 bestimmt, ob sich zusätzliche Segmente in dem Wobbeldurchgang befinden. Wenn zusätzliche Wobbelsegmente benötigt werden, werden die Schritte 342, 344, 346 und 348 für jedes Segment wiederholt. Wenn keine zusätzlichen Wobbelsegmente vorhanden sind, ist die Neigungskorrektur vollständig, wonach die Skalierungsfaktoren für die Skalierung des DAW 350 bei aufeinanderfolgenden Wobbeldurchgängen in einem Schritt 352 verwendet werden.
Die Neigungskorrekturtechnik, die oben beschrieben wurde, kann iterativ auf aufeinanderfolgende Wobbeldurchgänge verwendet werden, um Neigungsfehler zu reduzieren. Die Korrekturen können jedoch Augenblicks-Phasen- und -Frequenz-Abweichungen in der HF-Ausgabe erzeugen. Daher wird es bevorzugt, die Neigungskorrekturprozedur einmal während eines ersten Wobbeldurchgangs durchzuführen, und die gleichen Korrekturen zu verwenden, bis ein anderer Wobbeldurchgang von dem Benutzer ausgewählt wird.
Die sogenannte "Verriegeln-und-Rollen-"Korrekturtechnik, die in den oben oben erwähnten Patent Nr. 4,130,808 beschrieben ist, korrigiert den Start jedes Wobbelsegments in einem Mehrband-Frequenzwobbeldurchgang, wobei die Neigung des Wobbeldurchgangs fehlerhaft gelassen wird. Das Anwenden der Neigungskorrektur, wie oben beschrieben, kann theoretisch alle Neigungsfehler eliminieren, die nicht aufgrund von Nichtlinearitäten des Oszillators vorhanden sind. Bei der hohen Linearität von YTOs kann eine Neigungskorrektur typischerweise eine 10 : 1-Neigungsgenauigkeitsverbesserung bei breiten Wobbeldurchgängen gegenüber einem einfachen Verriegeln-und-Rollen-Wobbeldurchgang erreichen.
Die Neigungskorrekturtechnik macht ebenfalls die Frequenz an dem Ende eines Wobbelsegments gleich der Frequenz an dem Beginn des nächsten Segments. Dieses Merkmal ist bei Phasen- und Gruppenlaufzeit-Messungen von einem Netzwerkanalysator wertvoll, selbst wenn eine bestimmte Nichtlinearität in den Wobbelsegmenten vorhanden ist. Wenn elektrisch lange Geräte gemessen werden, und die Neigungskorrektur nicht verwendet wird, können die resultierenden Phasen- und Gruppenlaufzeit-Diskontinuitäten bei Bandübergangspunkten bei unkorrigierten Wobbelsegmenten ein Problem sein.
Genaue Wobbelsignalquellen verwenden typischerweise eine automatische Pegelkorrektur, um sicherzustellen, daß der Leistungspegel, entweder an dem Ausgang des Geräts oder bei einem entfernten Meßplatz, konstant bleibt, während die Ausgangsfrequenz gewobbelt wird. Eine automatische Pegeleinstellung ist besonders bei Mikrowellen-Frequenzwobblern nötig, bei denen der Leistungspegel sehr empfindlich gegenüber parasitären Impedanzen ist und oft mit zunehmender Frequenz abnimmt. Ferner kann eine Pegeleinstellung wichtig sein, wo es wünschenswert ist, einen konstanten Pegel bei einer entfernten Position außerhalb des Geräts, wie z. B. an dem Eingang eines zu messenden Elements, zu schaffen. In diesem Fall werden Verbindungskabel, Dämpfungseinrichtungen und weitere Komponente üblicherweise eine weitere Variation des Leistungspegels als Funktion der Frequenz bewirken.
Die hierin beschriebene digitale Synchronisationstechnik ermöglicht es, daß eine ultragenaue Pegeleinstellung erreicht wird. Obwohl ein konstanter Leistungspegel als Funktion der Frequenz üblicherweise erwünscht ist, ist es offensichtlich, daß der Leistungspegel mit der Frequenz erhöht oder erniedrigt werden kann, während derselbe genau gesteuert wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Technik zum Erreichen einer Präzisionsleistungseinstellung unter Verwendung vordefinierter Korrekturparameter geschaffen. Eine Präzisionspegeleinstellung wird für irgendwelche ausgewählten Wobbelparameter innerhalb des Bereichs der vordefinierten Korrekturparameter geschaffen.
Die Grundschritte, die beim Erreichen einer ultragenauen Leistungseinstellung betroffen sind, sind in dem Flußdiagramm von Fig. 16 gezeigt. Zu Anfang wird eine Tabelle von Korrektur/Frequenz-Paaren durch Messung erhalten und von der CPU 96 in einem Schritt 370 gespeichert. Jedes der Korrektur/Frequenz-Paare C, F besteht aus einer Frequenz F innerhalb des Bereichs der gewobbelten Synthesizerquelle und aus einer Korrektur C für diese Frequenz. So wenig wie eines oder so viel wie 801 Korrektur/Frequenz-Paare können gespeichert werden. Die Korrektur/Frequenz-Paare können durch Messungen entweder an dem Ausgang der gewobbelten Synthesizerquelle oder bei einer spezifizierten entfernten Position erhalten werden. Die Korrektur/Frequenz-Paare können unter Verwendung eines Leistungsmessers automatisch gemessen werden. Jede Korrektur wird durch Einstellen der Quellenfrequenz auf die entsprechende Frequenz und durch Messen des Leistungspegels an der spezifizierten lokalen oder entfernten Position bestimmt. Die Differenz zwischen dem gemessenen Leistungspegel und dem gewünschten Leistungspegel ist die Korrektur C für diese Frequenz. Obwohl es nicht notwendig ist, daß die Korrektur/Frequenz-Paare den gesamten Betriebsbereich der Quelle bedecken, werden Korrekturen nur innerhalb des Frequenzbereichs verwendet, die von den Korrektur/Frequenz-Paaren bedeckt wird.
Wenn Wobbelparameter, einschließlich der Start- und der Stopp-Frequenz und des Leistungspegels durch den Benutzer des Geräts ausgewählt werden, ist es möglich, Pegelkorrekturen bei Frequenzen zu bestimmen, die jedem der digitalen Synchronisationspulse entspricht. Bei dem hierin beschriebenen Beispiel werden 1601 digitale Synchronisationspulse pro Wobbeldurchgang erzeugt, und zwar unabhängig von der Wobbelzeit oder der Start- und der Stopp-Frequenz. In einem Schritt 372 werden die Korrekturen bei Frequenzen berechnet, die jedem digitalen Synchronisationspuls entsprechen, und zwar durch eine lineare Interpolationstechnik, die nachfolgend beschrieben wird. Die 1601 berechneten Korrekturen werden von der CPU 96 in einem Schritt 374 in den Wobbel-RAM 90 geladen. Während jedes Wobbeldurchgangs bewirken die digitalen Synchronisationspulse, daß der Zähler 88 aufeinanderfolgend Positionen in dem Wobbel-RAM 90 adressiert und die Korrekturwerte für das ALC-Refererenz-DAW-und-Verfolgen/Halten-Glied 94 in einem Schritt 376 ausliest. Die Korrekturwerte werden für die automatische Pegelsteuerung 62 (Fig. 1) verwendet, um dadurch die gewünschte Pegelkorrektur zu bewirken.
Die lineare Interpolationstechnik zum Berechnen von Korrekturen bei Frequenzen, die jedem digitalen Synchronisationspuls entsprechen, ist bezugnehmend auf das Flußdiagramm von Fig. 17 beschrieben. Im Folgenden findet sich ein Beispiel eines Arrays von Korrektur/Frequenz-Paaren, welche gemessen und in das Gerät eingegeben worden sind. Die undefinierte Korrektur in der Tabelle zeigt einfach an, daß eine Frequenz ohne eine entsprechende Korrektur eingegeben wurde. Undefinierte Korrekturen werden bei der Interpolationstechnik ignoriert.

Frequenz (Meqahertz) Korrektur (dB)

2300 1.2
4300 1.4
5000 2.0
5200 undefiniert
5600 0.8
7000 0.3
Bei einem ersten Beispiel wird angenommen, daß die Quelle in einem Nicht-Wobbelungs-Modus bei einer festen Frequenz von 5,3 GHz arbeitet. Die zwei am nächsten liegenden definierten Frequenzen, die die gewünschte Frequenz von 5,3 GHz einschließen, sind 5 GHz und 5,6 GHz. Das Korrektur/Frequenz- Paar der niedrigeren Frequenz wird als C1, F1 bezeichnet, während das obere Frequenzpaar durch C2, F2 bezeichnet wird. Die Korrektur bei der festen Frequenz von 5,3 GHz wird folgendermaßen berechnet.
C = [C2 - C1]/(F2 - F1)] · (F - F1) + C1 (1)
Dabei bezeichnet C die Korrektur, während F die entsprechende Frequenz (5,3 GHz) bezeichnet. Bei dem obigen Beispiel wird C als 1,4 dB berechnet.
Bei Anwendungen im gewobbelten Modus ist es notwendig, Korrekturwerte bei Frequenzen zu berechnen, die jedem digitalen Synchronisationspuls (bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1601) entsprechen. Die Korrekturen können bei jeder der 1601 Frequenzen unter Verwendung der obigen Gleichung (1) bestimmt werden. Die Gleichung (1) kann folgendermaßen modifiziert werden.
Cb = [(C2 - C1)/(F2 - F1)] · (Fb - F1) + C1 (2)
Dabei stellt Cb die Korrektur bei einem speziellen Synchronisationspuls dar, während Fb die Frequenz bei diesem Synchronisationspuls darstellt. Die Frequenz Fb wird folgendermaßen bestimmt.
Fb = [(FSTP - FSRT)/1600] · N + FSRT (3)
Dabei stellen FSTP und FSRT die Stopp- bzw. die Start-Frequenz des Wobbeldurchgangs dar, während N die Anzahl der Synchronisationspulse darstellt. Durch Kombinieren der Gleichungen (2) und (3) kann die Korrektur Cb, die jedem Synchronisationspuls entspricht, bestimmt werden.
In der Praxis ist es nicht effizient, die obigen Berechnungen für jeden der 1601 Synchronisationspulse zu wiederholen. Eine Untersuchung des ersten Terms der Korrekturgleichung von Gleichung (2) zeigt, daß derselbe die Neigung der Linie darstellt, die zwischen den zwei Korrekturpunkten in der Tabelle gezogen ist. Dieser Term ändert sich nicht, bis die Frequenz Fb größer als F2 wird. Zu diesem Zeitpunkt müssen F1 und F2, d. h. die am nächsten definierten Punkte in der Korrektur/Frequenz-Tabelle, vorbestimmt sein. Da die Frequenzbeabstandung zwischen benachbarten Synchronisationspulsen für einen gegebenen Wobbeldurchgang konstant ist, kann ein effizienterer Interpolationsalgorithmus verwendet werden, wie es nachfolgend bezugnehmend auf Fig. 17 beschrieben ist.
Die Frequenzänderung dF, die zwischen jedem Paar von Synchronisationspulsen auftritt, wird in einem Schritt 360 aus dF = (FSTP - FSRT)/1600 bestimmt. Die Frequenzänderung dF ist über der gesamten Interpolationsprozedur konstant. Es wird angemerkt, daß die Frequenz Fb bei dem ersten Synchronisationspuls gleich der Startfrequenz FSRT ist. Anschließend werden die am nächsten liegenden Korrektur/Frequenz-Paare, die die erste Synchronisationsfrequenz Fb umgeben, in einem Schritt 382 gefunden. Die Korrekturänderung dc, die der Frequenzänderung dF zwischen Synchronisationspulsen entspricht, wird in einem Schritt 384 folgendermaßen bestimmt:
dC = [(C2 - C1)/(F2 - F1)] · dF (4)
Der Korrekturwert Cb bei der ersten Synchronisationsfrequenz Fb wird unter Verwendung der Gleichungen (2) und (3) in einem Schritt 386 bestimmt. Die nächste Synchronisationsfrequenz wird durch Addieren von Fb + dF in einem Schritt 388 bestimmt. Dann wird die neue Synchronisationsfrequenz Fb + dF mit der Frequenz F2 des oberen Korrektur/Frequenz-Paars in einem Schritt 390 verglichen. Wenn die neue Synchronisationsfrequenz größer als F2 ist, dann werden die Schritte 382, 384, 386, 388 und 390 wiederholt. Wenn die neue Frequenz Fb + dF nicht F2 überschreitet, dann wird eine Korrektur C bei dieser Frequenz in einem Schritt 392 durch Addieren der Korrekturänderung dC zu der vorher berechneten Korrektur (C = Cb + dC) bestimmt. Die Schritte 388, 390 und 392 werden für jede Synchronisationsfrequenz wiederholt, wobei die Schritte 382-390 wie benötigt wiederholt werden, bis die Korrekturwerte für jede der 1601 Synchronisationsfrequenzen bestimmt worden sind. Die oben beschriebene Technik minimiert die Anzahl von Teilungen, die durchgeführt werden, und schafft daher eine wesentliche Abnahme der Berechnungszeit.
Die folgenden speziellen Fälle werden in Verbindung mit der Pegelkorrekturtechnik angemerkt. Wenn die Synchronisationsfrequenz Fb genau gleich einer der Korrekturfrequenzen ist, die ursprünglich gespeichert wurden, dann ist es nicht notwendig, eine Interpolation durchzuführen, wobei der zugeordnete Korrekturwert zugeführt wird. Wenn die ausgewählte Start- oder die ausgewählte Stopp-Frequenz außerhalb des Bereichs der Korrektur/Frequenz-Paare ist, die eingegeben wurden, dann wird für die Werte von Fb, die außerhalb des Bereichs der Korrektur/Frequenz-Paare liegen, keine Korrektur zugeführt.
Die Parameterkorrekturtechnik wurde oben in Verbindung mit einer Leistungspegelkorrektur beschrieben. Dieselbe Technik kann zum Korrigieren weiterer Parameter, die frequenzabhängig sind, verwendet werden. Die Parameterkorrekturtechnik ermöglicht es, daß der gewobbelte Frequenzsynthesizer eine größere Genauigkeit entweder bei gestuften oder durchgehenden Wobbeldurchgängen erreicht, als es im Stand der Technik möglich war. Eine automatische Interpolation, wenn Wobbelparameter verändert werden, macht die Technik in der Verwendung einfach. Die Leistungspegelgenauigkeit wird nur durch die Genauigkeit des Leistungsmeters begrenzt, das verwendet wurde, um das System zu kalibrieren, und durch Temperaturdrifte der Leistungseinstellungsschaltungsanordnung. Die Geschwindigkeit des Interpolationsalgorithmus erlaubt es, daß die Leistungseinstellung automatisch verwendet wird, selbst wenn Wobbelparameter verändert werden, und zwar ohne Kalibrationen zu wiederholen. Tabellen von Korrektur/- Frequenz-Paaren können für unterschiedliche Dämpfungseinrichtungseinstellungen, für unterschiedliche Geräteaufbauten und für sowohl eine lokale als auch für eine entfernte Leistungspegelbestimmung gespeichert werden.
Obwohl gezeigt und beschrieben wurde, was gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, ist es für Fachleute offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen in denselben durchgeführt werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

ANHANG A

Die Logikbeschreibung der Wobbelsteuerungs-PAL findet sich im Nachfolgenden. Das Symbol ":=" wird verwendet, um zu bedeuten "wird bei einer Taktflanke bewertet, um gleich ... zu sein".

Claims

1. Ein Verfahren zum Synchronisieren von Frequenzen, die durch einen Wobbeloszillator (20) erzeugt werden, auf ein periodisches digitales Synchronisationssignal (TRIGGER-AUSGABE), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Erzeugen des periodischen digitalen Synchronisationssignals (TRIGGER-AUSGABE);

- Erzeugen eines analogen Rampensignals (121), wobei das analoge Rampensignal durch das Synchronisationssignal eingeleitet wird;

- Treiben des Wobbeloszillators (20) basierend auf dem analogen Rampensignal und einem Skalierungsfaktor;

- Bestimmen (338) einer Zeitdauer (Tn-Tm) basierend auf dem Synchronisationssignal (TRIGGER-AUSGABE);

- Zählen (342, 344) von Pulsen eines Signals (IF), das die Frequenz des Wobbeloszillators (20) darstellt, während der Zeitdauer (Tn-Tm);

- Bestimmen (346) eines tatsächlichen Frequenzwerts (FA) basierend auf dem Zählwert und der Zeitdauer (Tn-Tm); und

- Bestimmen (348) des Skalierungsfaktors basierend auf dem tatsächlichen Frequenzwert (FA) und einem vorbestimmten erwünschten Frequenzwert (FD).

2. Eine Vorrichtung zum Synchronisieren von Frequenzen, die durch einen Wobbeloszillator (20) erzeugt werden, auf ein periodisches digitales Synchronisationssignal (TRIGGER-AUSGABE), wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

- eine Einrichtung (40) zum Erzeugen des periodischen digitalen Synchronisationssignals (TRIGGER-AUSGA- BE);

- einen Rampengenerator (84) zum Erzeugen eines analogen Rampensignals (121), wobei das analoge Rampensignal durch das Synchronisationssignal eingeleitet wird;

- eine Treibereinrichtung (34) zum Treiben des Wobbeloszillators (20) basierend auf dem analogen Rampensignal und einem Skalierungsfaktor;

- eine Einrichtung zum Bestimmen (338) einer Zeitdauer (Tn-Tm) basierend auf dem Synchronisationssignal (TRIGGER-AUSGABE);

- eine Zählereinrichtung zum Zählen (342, 344) von Pulsen eines Signals (IF), das die Frequenz des Wobbeloszillators (20) darstellt, während der Zeitdauer (Tn-Tm);

- eine Einrichtung zum Bestimmen (346) eines tatsächlichen Frequenzwerts (FA) basierend auf dem Zählwert und der Zeitdauer (Tn-Tm); und

- eine Einrichtung zum Bestimmen (348) des Skalierungsfaktors basierend auf dem tatsächlichen Frequenzwert (FA) und einem vorbestimmten erwünschten Frequenzwert (FD).