-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Signalanalysator, der ein Signal
in Echtzeit analysieren kann, wobei die vorliegende Erfindung genauer
einen neuartigen Echtzeit-Signalanalysator betrifft, der sowohl
die Fähigkeiten
eines konventionellen Echtzeit-FFT-Analysators und eines konventionellen
Vektorsignalanalysators aufweist und deren beider Unzulänglichkeiten
bzw. Schwächen
beseitigt.
-
STAND DER
TECHNIK
-
Ein
Echtzeit-FFT-Analysator ist eine Messvorrichtung, die dauerhaft
ein getestetes Signal durch den FFT-Prozess in Echtzeit und ohne
Totzeit umwandelt, um die Spektralbereichskomponente des Signals
zu extrahieren und zu analysieren.
-
Die
Abbildung aus 3 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines derartigen FFT-Analysators,
der einen Echtzeitprozess vorsieht. Ein Analog-Digital-Umsetzer
(ADU) 10 konvertiert ein getestetes Signal in ein digitales
Signal und ein digitaler Abwärtswandler
(DAW) 12 dezimiert das digitale Signal für eine substantielle
Frequenzumwandlung. Ein FFT-Prozessor 14 wandelt
die resultierenden digitalen Zeitbereichsdaten wie zum Beispiel
1024 Punkte der Zeitbereichsdaten gemäß dem FFT-Prozess als ein Rahmen
bzw. Bild in digitale Frequenzbereichsdaten um. Der DAW 12 weist
einen sequentiellen Datenpuffer (nicht abgebildet) in dem Ausgangs-
bzw. Ausgabeabschnitt auf, der einen Datenrahmen sequentiell und
dauerhaft speichert. Der FFT-Prozessor 14 kann den FFT-Prozess
des vorherigen Rahmens während
der Speicherung der neuen Daten in dem Datenpuffer vollenden, der
eine Datenanalyse in Echtzeit ermöglicht. Ein Speicher 16 speichert
die Ausgangsdaten des FFT-Prozessors 14 sequentiell.
-
Eine
Triggerschaltung bzw. Auslöseschaltung 18 kann
einen Auslösezustand
für die
Daten in dem Speicher 16 festlegen. Wenn der Auslösezustand
erfüllt
ist, gibt die Auslöseschaltung 18 ein
Auslösesignal
aus, um die Daten auszulesen, die den Auslösezustand qualifizieren. Eine
CPU bzw. Zentraleinheit 20 steuert den Echtzeitanalysator
vollständig.
Die aus dem Speicher 16 ausgelesenen Daten werden an eine
Anzeigeschaltung (nicht abgebildet) gesendet, um die Daten auf einem
Bildschirm (nicht abgebildet) anzuzeigen. Der Echtzeit-FFT-Analysator kann
das Spektrum (Frequenzkomponente) in Echtzeit und ohne Totzeit extrahieren
und das Eintreten eines Ereignisses erfassen, dass einen willkürlichen Auslösezustand
erfüllt.
Ein FFT-Analysator ist auch in dem U.S. Patent U5-A-5.516.978 dargestellt.
-
Die
Abbildung aus 4 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines konventionellen Vektorsignalanalysators.
Die der Abbildung aus 3 entsprechenden
Elemente weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Ein Speicher 16 speichert
Ausgangsdaten eines DAW 12, und die gespeicherten Daten
werden zu einem digitalen Signalprozessor (DSP) 17 übertragen,
um analytische Prozesse auszuführen, wie
zum Beispiel einen FFT-Prozess.
Der Vektorsignalanalysator dieser Art eignet sich zum Demodulieren
verschiedener modulierter Vektorsignale und sieht eine flexible
Signalanalyse vor, da er die verschiedenen analytischen Prozesse
nach dem Speichern der Zeitbereichsdaten in dem Speicher 16 ausführt. Diesbezüglich kann
auch auf EP-A-0 285 238 verwiesen werden.
-
Der
Echtzeit-FFT-Analysator aus 3 muss
jedoch die Frequenzbereichsdaten in dem Speicher durch den inversen
FFT-Prozess umwandeln,
um die Zeitbereichsdaten zum Analysieren des digital modulierten
Signals in Zeitbereichsanzeigen zu reproduzieren, wie etwa "Augenbilder" bzw. "Augenmuster" oder "Konstellationen". Außerdem ermöglicht es
ein mit einer Fensterfunktion multiplizierter FFT-Prozess, das ursprüngliche
Zeitbereichssignal vollständig
zu reproduzieren.
-
Andererseits
ist es für
den Vektorsignalanalysator aus 4 schwierig,
die Frequenzbereichsdaten in Echtzeit zu erzeugen, da es sich bei
den Daten in dem Speicher um Zeitbereichsdaten handelt. Somit ist
es schwierig, eine vorübergehende Schwankung
des Frequenzspektrums zu erfassen.
-
Gemäß der Beschreibung
werden der Echtzeit-FFT-Analysator und der Vektorsignalanalysator auf
verschiedene Art und Weise eingesetzt, und wobei sich deren Stärken und
Schwächen
gegenseitig aufheben bzw. ergänzen.
-
Benötigt wird
somit ein Echtzeit-Signalanalysator, der sowohl die Stärken bzw.
Fähigkeiten
eines konventionellen Echtzeit-FFT-Analysators
als auch eines konventionellen Vektorsignalanalysators aufweist
und zudem die Unzulänglichkeiten
bzw. die Schwächen
beider Analysatoren beseitigt.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Ein
Echtzeit-Signalanalysator gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen FFT-Prozessor auf, der Zeitbereichsdaten durch
einen FFT-Prozess in Echtzeit umwandelt, eine Verzögerungseinrichtung zur
Verzögerung
der Zeitbereichsdaten, eine Speichereinrichtung zum Speichern von
durch den FFT-Prozess
des FFT-Prozessors transformierten Frequenzbereichsdaten und eine
Speichereinrichtung zum Speichern verzögerter Zeitbereichsdaten, die
aus der Verzögerungseinrichtung
ausgelesen werden.
-
Die
Verzögerungszeit
der Verzögerungseinrichtung
wird gemäß der Verarbeitungszeit
des FFT-Prozessors festgelegt, wobei danach die zeitliche Korrespondenz
bzw. Übereinstimmung
zwischen den verzögerten
Zeitbereichsdaten und den Frequenzbereichsdaten gesichert wird.
Somit erzeugt sie die Zeitbereichsdaten und die Frequenzbereichsdaten
entsprechend in Echtzeit, wobei diese allerdings zueinander eine
zeitliche Korrespondenz aufweisen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
In
den Zeichnungen zeigen:
-
1 ein schematisches Blockdiagramm
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
-
2 den detaillierten Ablauf
eines bevorzugten Beispiels, das die vorliegende Erfindung ausführt;
-
3 ein schematisches Blockdiagramm
eines Beispiels für
einen konventionellen Echtzeit-FFT-Analysator; und
-
4 ein schematisches Blockdiagramm
eines Beispiels für
einen konventionellen Vektorsignalanalysator.
-
BESTE AUSFÜHRUNGSART
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
-
Die
Abbildung aus 1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Ein Analog-Digital-Umsetzer (ADU) 10 wandelt
ein getestetes Signal in digitale Daten um, und ein digitaler Abwärtswandler
(DAW) 12 dezimiert die Daten für eine Frequenzumwandlung.
In diesem Fall werden zum Beispiel 1024 Punkte der Zeitbereichsdaten
als ein Datenrahmen in Echtzeit erzeugt. Diese Datenlänge für einen
Rahmen ist lediglich ein Beispiel und gemäß der Spezifikation der Datenanzeige
oder einer analytischen Funktion kann ein willkürlicher Wert ausgewählt werden.
-
Ein
FFT-Prozessor 14 wandelt die Zeitbereichsdaten durch einen
FFT-Prozess um und multipliziert diese zu diesem Zeitpunkt bei Bedarf
mit einer Fensterfunktion. Andererseits werden die Zeitbereichsdaten
oder die Ausgabe des DAW 12 ferner an einem First-In-First-Out-Speicher
(FIFO) 22 vorgesehen. Bei dem FIFO 22 handelt
es sich um eine Verzögerungseinrichtung
zur Verzögerung
der Zeitbereichsdaten gemäß der erforderlichen
Zeit zur Transformation der Zeitbereichsdaten durch den FFT-Prozess. Bei den
Ausgangsdaten des FFT-Prozessors 14 handelt es sich um
Frequenzbereichsdaten, die eine Spektrumkomponente des getesteten
Signals anzeigen, und wobei diese Frequenzbereichsdaten in einem
Speicher 24 mit zwei Anschlüssen. durch den ersten Anschluss
gespeichert werden. Die verzögerten
Zeitbereichsdaten von dem FIFO 22 werden über den
zweiten Anschluss in dem Speicher 24 mit zwei Anschlüssen gespeichert.
Die in dem Speicher 24 mit zwei Anschlüssen gespeicherten verzögerten Zeitbereichsdaten
und die Frequenzbereichsdaten werden an eine Anzeigeschaltung (nicht
abgebildet) und an einen Anzeigeschirm bzw. Bildschirm (nicht abgebildet)
vorgesehen, und zwar unter der Steuerung einer CPU 20,
und wobei die Daten in zweckmäßigen Stilen
angezeigt werden. Bei der Anzeigeschaltung und dem Anzeigeschirm
kann es sich um eine Kathodenstrahlröhrenanzeige, eine Flüssigkristallanzeige
oder jede andere zweckmäßige Vorrichtung
handeln. Außerdem
ist ein Drucker oder ein Plotter angeschlossen, um die analysierten
Daten auf Papier auszugeben.
-
Für die vorliegende
Erfindung ist der vorstehend beschriebene Einsatz des Speichers 24 mit zwei
Anschlüssen
nicht unverzichtbar. Die verzögerten
Zeitbereichsdaten und die Frequenzbereichsdaten können in
verschiedenen Speichern gespeichert werden. Das Wesentliche der
vorliegenden Erfindung ist nicht die Speicherkonstruktion, sondern
die gleichzeitige Verfügbarkeit
der synchronisierten Zeitbereichsdaten und Frequenzbereichsdaten.
Dies ermöglicht
der CPU 20 eine willkürliche
Analyse der Zeitbereichsdaten und der Frequenzbereichsdaten, die
zueinander eine zeitliche Korrespondenz aufweisen. Die vorliegende
Erfindung sieht ferner zuverlässige
Erfassungen vorübergehender
und unwesentlicher Signalschwankungen, etc. vor, da die Zeitbereichsdaten
und die Frequenzbereichsdaten ohne Zeitsprünge oder Totzeit erfasst werden.
Durch die Sicherung der zeitlichen Korrespondenz zwischen den Zeitbereichsdaten
und den Frequenzbereichsdaten können
diese zudem leicht verglichen werden, und es kann beobachtet werden,
wie sich diese durch die vorübergehende
oder unwesentliche Schwankung in Bezug auf beispielsweise die Anzeige
ihrer Kurvenformen bzw. Wellenformen auf dem Bildschirm ändern. Es
ist ferner bemerkenswert festzustellen, dass der vorstehend beschriebene
Vergleich sowie die Beobachtung für den herkömmlichen bzw. konventionellen
Echtzeit-FFT-Analysator oder den Vektorsignalanalysator völlig unmöglich gewesen sind.
-
Die
Abbildung aus 2 zeigt
ein detailliertes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung. Die Abbildung aus 2 zeigt
die Verläufe
von Steuersignalen, wobei die Verläufe eines getesteten Signals
und der verarbeiteten Daten jedoch abgekürzt dargestellt sind. In Bezug
auf die Datenflüsse
in dem Prozess des getesteten Signals siehe die Abbildung aus 1.
-
Der
digitale Abwärtswandler
(DAW) 12 aus 1 sieht
ein Schreibfreigabesignal an die Schreibfreigabeanschlüsse (WE)
des FFT-Prozessors 14 und einen FIFO1 (24) vor,
wenn er die Zeitbereichsdaten an den FFT-Prozessor 14 und
den FIFO1 (24) vorsieht. Danach empfangen der FFT-Prozessor 14 und
der FIFO1 (24) die Zeitbereichsdaten sequentiell. Der FFT-Prozessor 14 gibt
nach der FFT-Verarbeitung ein Lesefreigabesignal aus. Das Lesefreigabesignal
wird an einen Lesefreigabeanschluss (RE) des FIFO1 (24),
einen Schreibfreigabeanschluss (WE) eines FIFO2 (26) und
einen Schreibfreigabeanschluss (WE) eines FIFO3 (28) vorgesehen.
Danach sieht der FFT-Prozessor 14 die FFT-verarbeiteten Frequenzdaten
an den FIFO3 (28) vor, während die aus dem FIFO1 (24)
ausgelesenen verzögerten
Zeitbereichsdaten zu dem FIFO2 (26) gesendet werden. Dabei
ist es wünschenswert,
dass jede Kapazität
des FIFO1 (24), des FIFO2 (26) und des FIFO3 (28)
des Speichers dem Datenvolumen des einen Rahmens entspricht, wie
zum Beispiel 1024 Punkten.
-
Wenn
der FIFO2 (26) und der FIFO3 (28) mit Daten gefüllt werden,
erzeugen sie Signale für
einen gefüllten
Zustand (FF), die an eine Steuerschaltung 30 vorgesehen
werden. Und wenn der FIFO2 (26) und der FIFO3 (28)
die Daten leeren, erzeugen sie Signale für einen leeren Zustand (EF),
die an die Steuerschaltung 30 vorgesehen werden. Wenn die Steuerschaltung 30 die
Signale für
einen gefüllten Zustand
empfängt,
erzeugt sie ein Datenverfügbarkeitssignal
(AV). Das Signal AV wird an die Lesefreigabeanschlüsse (RE)
des FIFO2 (26) und des FIFO3 (28) sowie die Schreibfreigabeanschlüsse einer Speicherbank 1 (32)
und einer Speicherbank 2 (34) vorgesehen. Somit
werden die Daten aus dem FIFO2 (26) und dem FIFO3 (28)
ausgelesen, wobei die Speicherbank 1 (32) die
verzögerten
Zeitbereichsdaten speichert, und wobei die Speicherbank 2 (34)
die Frequenzbereichsdaten speichert. Bei den Speichern 32 und 34 kann
es sich um die unabhängigen Speicher
gemäß der Abbildung
aus 2 oder um verschiedene
Speicherbereiche eines Speichers mit zwei Anschlüssen handeln, wie dies in der
Abbildung aus 1 dargestellt
ist.
-
Der
FIFO2 (26) und der FIFO3 (28) weisen verschiedene
Taktfrequenzen zwischen den Dateneingängen und den Datenausgängen auf.
Das heißt, die
Taktfrequenz des Auslesens ist niedriger eingestellt als die Taktfrequenz
des Schreibens. Dies ermöglicht
eine ordnungsgemäße Datenspeicherung
in einem niedriger getakteten Speicher. Zum Beispiel kann die Taktfrequenz
der Daten von dem FFT-Prozessor 14 zu dem FIFO3 (28)
40 MHz betragen, während
die Taktfrequenz der Ausgangsdaten aus dem FIFO3 (28) 14
MHz betragen kann. Ansonsten sind der FIFO2 (26) und der
FIFO3 (28) nicht erforderlich, wenn die Taktfrequenzumsetzung
nicht erforderlich ist.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde zwar unter Verwendung bevorzugter Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben, wobei der Fachmann auf dem Gebiet jedoch
erkennt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist und viele andere mögliche
Modifikationen gemäß dem Grundsatz
der vorliegenden Erfindung aufweist.
-
Ein
Echtzeit-Signalanalysator gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die gleichzeitige Erzeugung der Zeitbereichs- und
Frequenzbereichsdaten in Echtzeit vorsehen, die zeitlich korrespondieren und
gleichzeitig vorgesehen werden. Somit kann ein neuartiger Echtzeit-Signalanalysator
realisiert werden, der sowohl die Fähigkeiten eines konventionellen
Echtzeit-FFT-Analysators
und eines konventionellen Vektorsignalanalysators aufweist als auch
deren Unzulänglichkeiten
beseitigt.
-
INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
-
Wie
dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, kann ein
Echtzeit-Signalanalysator gemäß der vorliegenden
Erfindung die gleichzeitige Erzeugung von Zeitbereichsdaten und
Frequenzbereichsdaten in Echtzeit vorsehen und diese speichern.
Dies ermöglicht
die Identifikation von Frequenzbereichsdaten, die eine zeitliche
Korrespondenz mit bestimmten Zeitbereichsdaten aufweisen, während gleichzeitig
Zeitbereichsdaten identifiziert werden können, die eine zeitliche Korrespondenz
mit spezifischen Frequenzbereichsdaten aufweisen. Somit wird eine
neuartige Signalanalyse vorgesehen, die bislang unmöglich gewesen
ist, das heißt
eine Echtzeitanalyse des Zeitbereichs und des Frequenzbereichs,
die zeitlich miteinander korrespondieren.