FR2856153A1 - Electric signal/high frequency component measuring/analyzing method, involves sending digitized electrical signals via broadband communication interface to computer, and implementing signal processing algorithm to process signals - Google Patents
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Abstract
Description
7r7r
PROCEDE ET APPAREILS DE MESURE ET/OU D'ANALYSE DE SIGNAUX ET/OU DE CCMPOSANTS DE HAUTES FRÉQUENCES Domaine concerné, Le domaine concerné par la présente invention est celui des procédés et des appareils de mesure et/ou d'analyse de signaux et/ou de composants de hautes fréquences. METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING AND / OR ANALYZING SIGNALS AND / OR HIGH-FREQUENCY DIFFERENT SUBJECTS Field concerned, The field concerned by the present invention is that of methods and apparatuses for measuring and / or analyzing signals and / or high frequency components.
Problème posé Le développement des télécommunications, mais aussi les nouvelles exigences liées aux normes de compatibilité électromagnétiques, ont engendré une très importante augmentation des besoins en appareils de mesure spécialisés dans 10 les signaux de haute fréquence (de l'ordre de 500MHz à plusieurs GHz) : Analyseurs de spectres, analyseurs de réseaux vectoriels, analyseurs de modulations, générateurs vectoriels, fréquencemètres hyperfréquences, etc. En particulier de nombreuses petites et moyennes 15 entreprises ont maintenant de tels besoins et sont pénalisées par le coût très élevé de ce genre d'équipements. Problem posed The development of telecommunications, but also the new requirements linked to electromagnetic compatibility standards, have generated a very significant increase in the need for measuring devices specialized in high frequency signals (of the order of 500 MHz to several GHz) : Spectrum analyzers, vector network analyzers, modulation analyzers, vector generators, microwave frequency meters, etc. In particular, many small and medium-sized enterprises now have such needs and are penalized by the very high cost of this kind of equipment.
Par ailleurs, la complexité croissante des protocoles de transmission de données utilisés implique un besoin croissant de fonctionnalités et de puissance de traitement dans ces 20 appareils de mesure, creusant encore l'écart entre le coût de ces équipements et les moyens des utilisateurs. Furthermore, the increasing complexity of the data transmission protocols used implies a growing need for functionalities and processing power in these 20 measuring devices, further widening the gap between the cost of this equipment and the means of the users.
Art antérieur Les appareils de mesure hautes fréquences et en B11057 particulier les analyseurs de spectre, sont actuellement de deux types: On peut distinguer, d'une part, des appareils d'entrée de gamme, principalement basés sur des architectures 5 analogiques. Ces appareils sont de moins en moins utilisables pour les applications modernes et sont par ailleurs d'une maintenance complexe (il est nécessaire de procéder à des étalonnages répétés). PRIOR ART There are currently two types of high frequency measuring devices, and in B11057 in particular spectrum analyzers: One can distinguish, on the one hand, entry level devices, mainly based on analog architectures. These devices are less and less usable for modern applications and are moreover of complex maintenance (it is necessary to carry out repeated calibrations).
On peut distinguer, d'autre part, des appareils de 10 haut de gamme, utilisant des technologies de traitement du signal numériques, et de coût très élevé. We can distinguish, on the other hand, high-end devices using digital signal processing technologies, and very high cost.
Solution L'invention est basée sur une combinaison des avancées technologiques suivantes: - Les équipements informatiques (en particulier de type PC) disposent maintenant d'une puissance de traitement très importante, permettant de réaliser directement des fonctions de traitement de signal nécessitant auparavant des processeurs spécialisés. Solution The invention is based on a combination of the following technological advances: - IT equipment (in particular of the PC type) now has very high processing power, making it possible to directly perform signal processing functions previously requiring processors specialized.
- Les équipements informatiques (en particulier de type PC) disposent d'une interface à haut débit banalisée et bon marché : le bus USB/USB2, permettant un transfert d'une grande quantité de données brutes entre un équipement de mesure et un calculateur PC. - IT equipment (in particular of the PC type) has a cheap and commonplace high-speed interface: the USB / USB2 bus, allowing a transfer of a large quantity of raw data between a measurement equipment and a PC computer .
- Les besoins des télécommunications ont suscité le développement de composants à très hautes performances permettant la numérisation de signaux de large bande (convertisseurs analogique/numériques à large bande, mélangeurs numériques, filtres numériques, décimateurs, etc). - The needs of telecommunications have prompted the development of very high performance components allowing the digitization of broadband signals (analog / digital broadband converters, digital mixers, digital filters, decimators, etc.).
- Les besoins des télécommunications ont permis de développer, dans le domaine de la modulation/démodulation numérique, des algorithmes qui permettent de magnifier la performance intrinsèque d'un appareil de mesure, et ce grâce encore à la flexibilité apportée par l'utilisation d'un système 35 informatique. - The needs of telecommunications have made it possible to develop, in the field of digital modulation / demodulation, algorithms which make it possible to magnify the intrinsic performance of a measuring device, and this again thanks to the flexibility brought by the use of a computer system.
La combinaison de ces avancées technologiques, selon les traits techniques ci-après explicités, permet de développer des appareils de mesure spécialisés dans les hautes fréquences particulièrement économiques et flexibles Procédé L'invention concerne un procédé permettant à un utilisateur de mesurer et/ou d'analyser des signaux électriques et/ou de caractériser des composants hautes fréquences par l'intermédiaire des signaux électriques qu'ils génèrent ou 10 qu'ils modifient. Le procédé selon l'invention est particulièrement économique et flexible. Au sens de la présente invention, on désigne également par signaux électriques des signaux radioélectriques ou électromagnétiques. Le procédé comporte l'étape de transposer en bande de base et de numériser 15 les signaux électriques, en mettant en oeuvre des paramètres de transposition et de numérisation fournis par l'utilisateur. The combination of these technological advances, according to the technical features explained below, makes it possible to develop measuring devices specialized in high frequencies which are particularly economical and flexible. The invention relates to a method allowing a user to measure and / or analyze electrical signals and / or characterize high frequency components through the electrical signals they generate or modify. The method according to the invention is particularly economical and flexible. Within the meaning of the present invention, the term “electrical signals” also designates radioelectric or electromagnetic signals. The method comprises the step of transposing into baseband and digitizing the electrical signals, by implementing transposition and digitization parameters supplied by the user.
Au sens de la présente invention, par transposition des signaux électriques en bande de base on désigne une transposition entre les fréquences natives des signaux, 20 relativement élevées (supérieures à quelques centaines de MHz), et un signal de fréquence appropriée pour permettre sa numérisation. Cette transposition peut par exemple être un décalage de fréquence ou la mesure d'une ou plusieurs grandeurs caractéristiques du signal, grandeurs à évolution plus lente 25 (amplitude, fréquence, etc). Within the meaning of the present invention, by transposition of the electrical signals into baseband is meant a transposition between the native frequencies of the signals, relatively high (greater than a few hundred MHz), and a signal of suitable frequency to allow its digitization. This transposition can for example be a frequency shift or the measurement of one or more characteristic quantities of the signal, quantities with slower evolution (amplitude, frequency, etc.).
Le procédé comporte en outre les étapes suivantes: - l'étape de transférer les signaux électriques ainsi numérisés, via une interface de communication haut débit de type USB ou USB2, vers un équipement informatique, - l'étape, pour l'équipement informatique, * de configurer les paramètres de transposition et de numérisation fournis par l'utilisateur au moyen d'une interface homme-machine ou d'une interface de programmation (API). The method further comprises the following steps: - the step of transferring the electrical signals thus digitized, via a high speed communication interface of the USB or USB2 type, to a computer equipment, - the step, for the computer equipment, * configure the transposition and digitization parameters supplied by the user using a man-machine interface or a programming interface (API).
* de traiter les signaux électriques numérisés, en 35 mettant en oeuvre des moyens de traitement informatique notamment un algorithme de traitement de signal, de manière à en extraire des résultats de mesure, * de transmettre les résultats de mesure à l'utilisateur, notamment au moyen de l'interface homme-machine ou de interface de programmation. * to process the digital electrical signals, using computer processing means, in particular a signal processing algorithm, so as to extract measurement results therefrom, * to transmit the measurement results to the user, in particular to using the man-machine interface or programming interface.
De préférence selon l'invention, le procédé est tel que l'étape de transposition en bande de base et de numérisation des signaux électriques comporte en outre une étape de filtrage. Preferably according to the invention, the method is such that the step of transposition into baseband and digitization of the electrical signals further comprises a filtering step.
De préférence, selon l'invention, l'étape de filtrage 10 est effectuée sur les signaux électriques après numérisation. Preferably, according to the invention, the filtering step 10 is carried out on the electrical signals after digitization.
De préférence selon l'invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes: - l'étape, pour l'équipement informatique, de caractériser notamment de manière automatique, par des 15 paramètres d' étalonnage l'étape ayant pour objet de transposer en bande de base et de numériser les signaux électriques, - l'étape, pour l'équipement informatique, de corriger les résultats de mesure en mettant en oeuvre les paramètres d'étalonnage. Preferably according to the invention, the method further comprises the following steps: the step, for the computer equipment, to characterize in particular automatically, by means of calibration parameters, the step having the object of transposing into baseband and digitize the electrical signals, - the step, for the IT equipment, to correct the measurement results by implementing the calibration parameters.
Dans le cas d'une variante de réalisation de l'invention, le procédé est plus particulièrement destiné à caractériser un composant haute fréquence par l'intermédiaire des signaux électriques qu'il modifie. De préférence selon l'invention, dans le cas de cette variante de réalisation, le 25 procédé comprend les étapes suivantes: - l'étape de générer automatiquement, via l'équipement informatique, un signal approprié aux caractéristiques à mesurer, - l'étape d'exciter le composant haute fréquence par 30 le signal approprié. In the case of an alternative embodiment of the invention, the method is more particularly intended for characterizing a high frequency component by means of the electrical signals which it modifies. Preferably according to the invention, in the case of this alternative embodiment, the method comprises the following steps: - the step of automatically generating, via the computer equipment, a signal suitable for the characteristics to be measured, - the step to excite the high frequency component by the appropriate signal.
Egalement dans le cas de cette variante de réalisation, de préférence selon l'invention, le signal approprié aux caractéristiques à mesurer est défini par des paramètres de génération. L'étape de générer le signal approprié 35 aux caractéristiques à mesurer comprend les étapes suivantes: - l'étape, pour l'équipement informatique, de déterminer les paramètres de génération du signal approprié - l'étape de transférer les paramètres de génération du signal approprié, via une interface de communication haut débit de type USB ou USB2, vers un générateur, - l'étape, pour le générateur, de générer le signal approprié en procédant à une conversion numérique analogique suivie si besoin d'une transposition de fréquence. Also in the case of this alternative embodiment, preferably according to the invention, the signal suitable for the characteristics to be measured is defined by generation parameters. The step of generating the signal appropriate to the characteristics to be measured comprises the following steps: the step, for the computer equipment, of determining the parameters for generating the appropriate signal - the step of transferring the parameters for generating the signal suitable, via a high speed communication interface of USB or USB2 type, to a generator, - the step, for the generator, of generating the appropriate signal by carrying out a digital to analog conversion followed if necessary by a frequency transposition.
Appareil de mesure L'invention concerne également un appareil de mesure permettant à un utilisateur de mesurer et/ou d'analyser des signaux électriques et/ou de caractériser des composants hautes fréquences par l'intermédiaire des signaux électriques qu'ils génèrent ou qu'ils modifient. L'appareil de mesure selon 15 l'invention est particulièrement économique et flexible. Measuring device The invention also relates to a measuring device enabling a user to measure and / or analyze electrical signals and / or to characterize high frequency components by means of the electrical signals which they generate or which they modify. The measuring device according to the invention is particularly economical and flexible.
L'appareil de mesure selon l'invention comporte: - des moyens de transposition et de numérisation pour transposer en bande de base et pour numériser les signaux électriques, en mettant en oeuvre des paramètres de transposition 20 et de numérisation fournis par l'utilisateur, - des moyens de transfert pour transférer les signaux électriques ainsi numérisés, via une interface de communication haut débit de type USB ou USB2, vers un équipement informatique. The measuring device according to the invention comprises: transposition and digitization means for transposing into baseband and for digitizing the electrical signals, by implementing transposition and digitization parameters supplied by the user, transfer means for transferring the electrical signals thus digitized, via a high speed communication interface of the USB or USB2 type, to a computer equipment.
L'équipement informatique comporte, - une interface homme-machine et/ou une interface de programmation (API) pour configurer les paramètres de transposition et de numérisation fournis par l'utilisateur, via un module logiciel de configuration, - des moyens de traitement informatique, notamment un 30 algorithme de traitement de signal, pour traiter les signaux électriques numérisés, de manière à en extraire des résultats de mesure, - des moyens de transmission pour transmettre les résultats de mesure au utilisateur, notamment au moyen de 35 l'interface homme-machine ou de l'interface de programmation. The computer equipment comprises, - a man-machine interface and / or a programming interface (API) for configuring the transposition and digitization parameters supplied by the user, via a configuration software module, - computer processing means , in particular a signal processing algorithm, for processing the digital electrical signals, so as to extract measurement results therefrom, - transmission means for transmitting the measurement results to the user, in particular by means of the human interface -machine or programming interface.
De préférence selon l'invention, l'appareil de mesure est tel que les moyens de transposition en bande de base et de numérisation des signaux électriques comportent en outre des moyens de filtrage. Preferably according to the invention, the measuring device is such that the means for transposing into baseband and for digitizing the electrical signals also comprise filtering means.
De préférence selon l'invention, les moyens de filtrage opèrent sur les signaux électriques après numérisation. Preferably according to the invention, the filtering means operate on the electrical signals after digitization.
De préférence selon l'invention, l'équipement informatique comporte en outre: - des moyens de caractérisation automatique, par des 10 paramètres de d'étalonnage, des moyens de transposition et de numérisation, - des moyens de correction pour corriger les résultats de mesure en mettant en oeuvre les paramètres d'étalonnage. Preferably according to the invention, the computer equipment further comprises: - means for automatic characterization, by calibration parameters, means for transposition and digitization, - correction means for correcting the measurement results by implementing the calibration parameters.
Dans le cas d'une variante de réalisation de 15 l'invention, l'appareil de mesure est plus particulièrement destiné à caractériser un composant haute fréquence par l'intermédiaire des signaux électriques qu'il modifie. De préférence selon l'invention, dans le cas de cette variante de réalisation, l'appareil de mesure comporte: - un générateur contrôlé par l'équipement informatique et générant automatiquement un signal approprié aux caractéristiques à mesurer, - un circuit d'excitation pour exciter le composant haute fréquence par le signal approprié. In the case of an alternative embodiment of the invention, the measuring apparatus is more particularly intended for characterizing a high frequency component by means of the electrical signals which it modifies. Preferably according to the invention, in the case of this alternative embodiment, the measuring device comprises: - a generator controlled by the computer equipment and automatically generating a signal suitable for the characteristics to be measured, - an excitation circuit for excite the high frequency component by the appropriate signal.
Egalement dans le cas de cette variante de réalisation, le signal approprié aux caractéristiques à mesurer est défini par des paramètres de génération. Selon l'invention, les moyens de traitement informatique de 1' équipement informatique permettent: - de déterminer les paramètres de génération du signal approprié, - de transférer les paramètres de génération du signal approprié via une interface de communication haut débit de type USB ou USB2, vers un générateur. Also in the case of this alternative embodiment, the signal suitable for the characteristics to be measured is defined by generation parameters. According to the invention, the computer processing means of the computer equipment make it possible: - to determine the parameters for generating the appropriate signal, - to transfer the parameters for generating the appropriate signal via a high speed communication interface of the USB or USB2 type , to a generator.
Le générateur génère le signal approprié en procédant à une conversion numérique analogique suivie si besoin par une transposition de fréquence. The generator generates the appropriate signal by carrying out a digital analog conversion followed if necessary by a frequency transposition.
Cette approche technologique innovante permet de 5 développer des équipements particulièrement bon marché mais également très performants. A titre d'exemple, le prototype d'un analyseur de réseau vectoriel couvrant la plage de 0 à 1GHz a été développé en utilisant cette approche et en utilisant moins de 250 EUR de composants. Aucun appareil proche n'est 10 actuellement disponible pour moins de 10 000 EUR sur le marché ! Cette invention est applicable à un grand nombre d'appareils de mesure hautes fréquences, qu'ils soient des analyseurs de signaux (analyseurs de spectres, analyseurs de modulations, fréquencemètres hyperfréquences, analyseurs 15 temporels, analyseurs de puissances, etc), des générateurs de signaux (générateurs modulés, générateurs vectoriels, etc) ou mixtes (analyseurs de réseaux vectoriels, etc.). This innovative technological approach makes it possible to develop particularly inexpensive but also very efficient equipment. As an example, the prototype of a vector network analyzer covering the range from 0 to 1 GHz was developed using this approach and using less than 250 EUR of components. No nearby device is currently available for less than 10,000 EUR on the market! This invention is applicable to a large number of high frequency measuring devices, whether they are signal analyzers (spectrum analyzers, modulation analyzers, microwave frequency meters, time analyzers, power analyzers, etc.), signals (modulated generators, vector generators, etc.) or mixed (vector network analyzers, etc.).
Description détailléedetailed description
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 20 apparaîtront à la lecture de la description de variantes de réalisation de l'invention données plus bas à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et de la figure 1 qui représente l'architecture globale de l'appareil de mesure selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description of alternative embodiments of the invention given below by way of indicative and non-limiting example, and of FIG. 1 which represents the overall architecture of the measuring device according to the invention.
Cet appareil de mesure 17 est exploité par un utilisateur 1. De manière externe il reçoit des signaux électriques 2 et fournit des résultats de mesure 8. Dans le cas de mesure de composant(s) haute(s) fréquence(s) 3 il fournit également un signal approprié aux caractéristiques à mesurer 13 30 afin d'exciter celui-ci. This measuring device 17 is operated by a user 1. Externally it receives electrical signals 2 and provides measurement results 8. In the case of measurement of high frequency component (s) 3 it provides also a signal appropriate to the characteristics to be measured 13 30 in order to excite it.
De manière interne cet appareil de mesure comporte des moyens de transposition et de numérisation 18 pour transposer en bande de base et pour numériser les signaux électriques 2, en mettant en oeuvre des paramètres de transposition et de 35 numérisation 4 fournis par l'utilisateur. Ce sous-ensemble fournit à sa sortie les signaux électriques sous forme numérisée 7. De préférence selon l'invention ce sous-ensemble inclue des moyens de filtrage 22, qui opèrent de préférence selon l'invention après numérisation. Internally, this measuring device comprises transposition and digitization means 18 for transposing into baseband and for digitizing the electrical signals 2, by implementing transposition and digitization parameters 4 supplied by the user. This sub-assembly supplies at its output the electrical signals in digitized form 7. Preferably according to the invention this sub-assembly includes filtering means 22, which preferably operate according to the invention after digitization.
De manière interne cet appareil de mesure comporte en outre des moyens de transfert 19 pour transférer les signaux électriques ainsi numérisés 7, via une interface de communication haut débit de type USB ou USB2 15, vers un équipement informatique 10. Dans le cas o la génération d'un 10 signal d'excitation 13 est nécessaire ce moyen de transfert 19 est également utilisé pour transmettre les paramètres de génération 14 de l'équipement informatique 10 au générateur 16. Internally, this measuring device further comprises transfer means 19 for transferring the electrical signals thus digitized 7, via a high speed communication interface of the USB or USB2 type 15, to a computer equipment 10. In the case where the generation an excitation signal 13 is necessary this transfer means 19 is also used to transmit the generation parameters 14 from the computer equipment 10 to the generator 16.
L'équipement informatique 10 comporte: - une interface homme-machine 5 et/ou une interface de 15 programmation (API) pour configurer les paramètres de transposition et de numérisation 4 fournis par l'utilisateur 1, via un module logiciel de configuration 20, - des moyens de traitement informatique 6, notamment un algorithme de traitement de signal, pour traiter les signaux 20 électriques numérisés 7, de manière à en extraire des résultats de mesure 8, - des moyens de transmission 21 pour transmettre les résultats de mesure 8 à utilisateur 1, notamment au moyen de l'interface homme-machine 5 ou de l'interface de programmation. 25 De préférence selon l'invention, l'équipement informatique 10 comporte en outre: - des moyens de caractérisation automatique 23, par des paramètres d'étalonnage 11, des moyens de transposition et de numérisation 18, - des moyens de correction 24 pour corriger les résultats de mesure 8 en mettant en oeuvre les paramètres d'étalonnage 11. The computer equipment 10 comprises: a man-machine interface 5 and / or a programming interface (API) for configuring the transposition and digitization parameters 4 supplied by the user 1, via a configuration software module 20, computer processing means 6, in particular a signal processing algorithm, for processing the digitized electrical signals 7, so as to extract measurement results 8 therefrom, transmission means 21 for transmitting the measurement results 8 to user 1, in particular by means of the man-machine interface 5 or the programming interface. Preferably according to the invention, the computer equipment 10 further comprises: - automatic characterization means 23, by calibration parameters 11, transposition and digitization means 18, - correction means 24 for correcting the measurement results 8 by implementing the calibration parameters 11.
Dans le cas d'une variante de réalisation de l'invention, l'appareil de mesure est plus particulièrement 35 destiné à caractériser un composant haute fréquence 3 par l'intermédiaire des signaux électriques 2 qu'il modifie. De préférence selon l'invention, dans le cas de cette variante de réalisation, l'appareil de mesure comporte: - un générateur 16 contrôlé par l'équipement 5 informatique 10 et générant automatiquement un signal approprié aux caractéristiques à mesurer 13, - un circuit d'excitation 25 pour exciter le composant haute fréquence3 par le signal approprié 13. In the case of an alternative embodiment of the invention, the measuring device is more particularly intended for characterizing a high frequency component 3 by means of the electrical signals 2 which it modifies. Preferably according to the invention, in the case of this alternative embodiment, the measuring device comprises: - a generator 16 controlled by the computer equipment 10 and automatically generating a signal suitable for the characteristics to be measured 13, - a circuit excitation 25 to excite the high frequency component 3 by the appropriate signal 13.
Egalement dans le cas de cette variante de 10 réalisation, le signal approprié aux caractéristiques à mesurer 13 est défini par des paramètres de génération 14. Selon l'invention, les moyens de traitement informatique 6 de l'équipement informatique 10 permettent: - de déterminer les paramètres de génération 14 du signal approprié 13, - de transférer les paramètres de génération du signal approprié 14 via une interface de communication haut débit de type USB ou USB2 15, vers un générateur 16. Also in the case of this alternative embodiment, the signal suitable for the characteristics to be measured 13 is defined by generation parameters 14. According to the invention, the computer processing means 6 of the computer equipment 10 make it possible: - to determine the generation parameters 14 of the appropriate signal 13, - transferring the generation parameters of the appropriate signal 14 via a high speed communication interface of the USB or USB2 type 15, to a generator 16.
Le générateur 16 génère le signal approprié 13 en 20 procédant à une conversion numérique analogique suivie si besoin par une transposition de fréquence. The generator 16 generates the appropriate signal 13 by carrying out a digital analog conversion followed if necessary by a frequency transposition.
Exemple de variante de réalisation 1: Appareil de mesure 17 du type analyseur de spectre Une des applications les plus directes de cette 25 invention est la réalisation d'un analyseur de spectre hyperfréquence très économique et très performant. Un tel analyseur comportera par exemple les éléments suivants: - Moyens de transposition et de numérisation 18: Une ou plusieurs étapes de transposition de fréquence, 30 de filtrage analogique et d'amplification permettront de sélectionner et d'amplifier une bande de fréquence relativement étroite (quelques dizaines de MHz de largeur) placée n'importe o dans la plage de mesure de l'analyseur, sous le contrôle d'un microcontrôleur lui-même piloté par l'équipement informatique 35 10. Ce signal sera ensuite numérisé par un convertisseur analogique/numérique de haute performance, puis pourra si besoin être traité par un filtre numérique programmable 22 (amélioration de la sensibilité effective, réduction de la bande passante par décimation, etc) avant d'être transféré à un microcontrôleur via une mémoire de type FIFO Moyens de transfert 19: Le même microcontrôleur pourra ensuite transférer ce flux de données à l'équipement informatique via une interface USB ou USB2 15, soit en données brutes soit en extrayant au 10 préalable les informations utiles du signal (détection de l'amplitude par exemple) Equipement informatique: L'équipement informatique 10, un ordinateur de type PC en général, assurera la configuration des convertisseurs de 15 fréquence et des filtres numériques 18, et pilotera via le bus USB/USB2 15 et en temps réel la séquence de mesure sur la base de paramètres 4 définis par une interface homme-machine ergonomique 5. Il assurera ensuite le rapatriement des données 7, leur traitement 6 et leur affichage. Deux modes de 20 fonctionnement peuvent être utilisés: soit une mesure séquentielle (filtrage étroit et mesure directe de l'amplitude des signaux à différentes fréquences), soit une mesure large bande (filtrage plus large, mesure du signal temporel et calcul de son spectre par transformée de Fourier). Pour des 25 applications automatisées l'interface homme-machine 5 pourra être remplacée par une interface de programmation ouverte (API de type DLL par exemple). Example of an alternative embodiment 1: Measuring device 17 of the spectrum analyzer type One of the most direct applications of this invention is the production of a very economical and very efficient microwave spectrum analyzer. Such an analyzer will comprise for example the following elements: Means of transposition and digitization 18: One or more steps of frequency transposition, analog filtering and amplification will make it possible to select and amplify a relatively narrow frequency band ( a few tens of MHz in width) placed anywhere in the measuring range of the analyzer, under the control of a microcontroller itself controlled by computer equipment 35 10. This signal will then be digitized by an analog converter / high performance digital, then if necessary can be processed by a programmable digital filter 22 (improvement of the effective sensitivity, reduction of the bandwidth by decimation, etc.) before being transferred to a microcontroller via a memory of FIFO type Means 19: The same microcontroller can then transfer this data flow to the IT equipment via an interface USB or USB2 15, either as raw data or by extracting useful information from the signal beforehand (amplitude detection for example) Computer equipment: Computer equipment 10, a PC type computer in general, will configure the 15 frequency converters and digital filters 18, and will control via the USB / USB2 bus 15 and in real time the measurement sequence on the basis of parameters 4 defined by an ergonomic human-machine interface 5. It will then ensure the data repatriation 7, their processing 6 and their display. Two operating modes can be used: either a sequential measurement (narrow filtering and direct measurement of the amplitude of the signals at different frequencies), or a broadband measurement (wider filtering, measurement of the time signal and calculation of its spectrum by Fourier transform). For automated applications, the man-machine interface 5 can be replaced by an open programming interface (API of the DLL type for example).
Exemple de variante de réalisation 2: Appareil de mesure du type analyseur de modulation La même base matérielle que celle utilisée pour l'analyseur de spectre ci-dessus pourra facilement être entendue pour réaliser un analyseur de modulation complet. Ceci illustre la grande flexibilité apportée par cette invention. Dans ce cas il suffira de remplacer le moyen de traitement 6 du système 35 informatique 10 par un logiciel incluant également des algorithmes de démodulation (démodulation FM ou I/Q par exemple), ainsi qu'une interface homme-machine 5 adaptée. Afin d'augmenter les performances il sera également possible de prévoir, au niveau des filtres numériques 22 intégrés dans le 5 dispositif, une fonction de démodulation I/Q réalisée de manière câblée et numériquement. Example of alternative embodiment 2: Measuring device of the modulation analyzer type The same hardware base as that used for the above spectrum analyzer can easily be heard to make a complete modulation analyzer. This illustrates the great flexibility provided by this invention. In this case, it will suffice to replace the processing means 6 of the computer system 10 with software also including demodulation algorithms (FM or I / Q demodulation for example), as well as a suitable human-machine interface 5. In order to increase performance, it will also be possible to provide, at the digital filters 22 integrated in the device, an I / Q demodulation function carried out in a wired and digital manner.
Exemple de variante de réalisation 3: Appareil de mesure du type analyseur de réseau vectoriel Un tel appareil de mesure permet de mesurer le gain et 10 le déphasage apporté par un composant quelconque 3 soumis à un signal d'excitation 13. Cette invention permet de réaliser ce type d'appareil de manière simple, performante et économique. Un tel analyseur comportera par exemple les éléments suivants: - Moyens de transposition et de numérisation 18: Un générateur de signal sinusoïdal 16, contrôlé par l'équipement informatique 10 via l'interface USB ou USB2 15, génèrera un signal d'excitation 13. Un ou plusieurs récepteurs 18 mesureront le gain et la phase du signal 2 transmis par les ports du composant testé. Ces signaux seront ensuite numérisés 7 20 et transmis à un microcontrôleur Moyens de transfert 19: Le même microcontrôleur pourra ensuite transférer ce flux de données à l'équipement informatique 10 via une interface USB ou USB2 15. La même interface 15 sera utilisée pour 25 contrôler le générateur 16 en temps réel. Example of an alternative embodiment 3: Measuring device of the vector network analyzer type Such a measuring device makes it possible to measure the gain and the phase shift provided by any component 3 subjected to an excitation signal 13. This invention makes it possible to carry out this type of device in a simple, efficient and economical way. Such an analyzer will include for example the following elements: Means of transposition and digitization 18: A sinusoidal signal generator 16, controlled by the computer equipment 10 via the USB or USB2 interface 15, will generate an excitation signal 13. One or more receivers 18 will measure the gain and the phase of the signal 2 transmitted by the ports of the component tested. These signals will then be digitized 7 20 and transmitted to a microcontroller Transfer means 19: The same microcontroller will then be able to transfer this data flow to the computer equipment 10 via a USB or USB2 interface 15. The same interface 15 will be used to control the generator 16 in real time.
- Equipement informatique 10: L'équipement informatique 10, un ordinateur de type PC en général, assurera la commande 14 du générateur 16 sur la base des paramètres fournis par l'utilisateur 1, ainsi que la mesure 30 en temps réel des gains et phases associés. Ces informations seront ensuite corrigées 24 à partir d'informations obtenues lors d'une phase préalable d'étalonnage automatique 23 puis seront affichées 5 ou transmises à l'utilisateur 1. - Computer equipment 10: Computer equipment 10, a PC type computer in general, will control 14 generator 16 on the basis of parameters supplied by user 1, as well as measurement 30 in real time of gains and phases associates. This information will then be corrected 24 on the basis of information obtained during a prior automatic calibration phase 23 and will then be displayed 5 or transmitted to the user 1.
NC4E4NCLATURE Appareil de mesure Groupe nominal Réf.Num Utilisateur 1 Signaux électriques 2 Composant(s) haute(s) fréquence(s) 3 Paramètres de transposition et de numérisation 4 Interface homme-machine 5 Moyens de traitement informatique 6 Signaux électriques numérisés 7 Résultats de mesure 8 Equipement informatique 10 Paramètres d'étalonnage 11 Signal approprié aux caractéristiques à mesurer 13 Paramètres de génération 14 Interface de communication haut débit de type USB ou USB2 15 Générateur 16 Appareil de mesure 17 Moyens de transposition et de numérisation 18 Moyens de transfert 19 Module logiciel de configuration 20 Moyens de transmission 21 Moyens de filtrage 22 Moyens de caractérisation 23 Moyens de correction 24 Circuit d'excitation 25 NC4E4NCLATURE Measuring device Nominal group Ref. User number 1 Electrical signals 2 High frequency component (s) 3 Transposition and digitization parameters 4 Human-machine interface 5 Computer processing means 6 Digitized electrical signals 7 Results of 8 Computer equipment 10 Calibration parameters 11 Signal suitable for the characteristics to be measured 13 Generation parameters 14 USB or USB2 type broadband communication interface 15 Generator 16 Measuring device 17 Means of transposition and digitization 18 Means of transfer 19 Module configuration software 20 Transmission means 21 Filtering means 22 Characterization means 23 Correction means 24 Excitation circuit 25
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Non-Patent Citations (2)
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LACOSTE R: "PIC'Spectrum: audio spectrum analyzer", CIRCUIT CELLAR INK, SEPT. 1998, CIRCUIT CELLAR INC, USA, no. 98, pages 24 - 28, 30 - 31, XP008027698, ISSN: 0896-8985 * |
LACOSTE R: "Vector-SoC: a 1-GHz vectorial network analyzer", CIRCUIT CELLAR, DEC. 2002, CIRCUIT CELLAR INC, USA, no. 149, pages 24 - 35, XP008027697, ISSN: 0896-8985 * |
Also Published As
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