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Messgeräte, insbesondere Spektrumanalysatoren, werden in der Hochfrequenztechnik eingesetzt, um Analysen eines zu untersuchenden Messsignals durchzuführen. Die Anforderungen an das Messgerät steigen dabei mit der Bandbreite und Komplexität des zu untersuchenden Messsignals. Insbesondere sind Messgeräte zur Echtzeitmessung mit Analysebandbreiten bis hin zu mehreren hunderten Megahertz notwendig.
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Aus der
WO 2007/056673 A2 ist ein Breitband-Spektrumanalysator bekannt, der auf Basis einer Echtzeit-Frequenzspektrumsanalyse statische Auswertungen über das Messsignal durchführen kann. Dabei wird ein Fast-Fourier-Transformationsfilter, kurz FFT-Filter, eingesetzt. Da die spektrale Bandbreite des FFT-Filters auf 110 MHz begrenzt ist, werden Signale mit einer höheren Bandbreite sequentiell analysiert. Dazu werden die breitbandigen Signale in 110 MHz Segmente unterteilt und jedes Segment nacheinander analysiert. Dies hat den Nachteil, dass sehr breitbandige Signale eine hohe Anzahl von Segmenten aufweisen. Eine Echtzeitanalyse ist bei derart breitbandigen Signalen und entsprechend hohen Segmentanzahlen sehr rechenintensiv und damit zeitaufwändig.
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Bei breitbandigen Messsignalen ist der zu untersuchende Messteilbereich, englisch Region-of-interest (ROI) häufig nur ein kleiner Teil des gesamten Frequenzspektrums des Messsignals. Daher wird ein wesentlicher Teil der Analysezeit auf uninteressante Messteilbereiche, englisch Regions of non-interest (RONI) verwendet, wodurch die gesamte Signalanalyse zeitineffektiv ist. Dies ist insbesondere problematisch wenn mehrere Messteilbereiche (ROI) im Spektrum zu analysieren sind, wobei zwischen beiden Messteilbereichen jedoch ein breitbandiger uninteressanter Messteilbereich (RONI) liegt, der dann in nachteiliger Weise mit analysiert werden muss.
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Zusätzlich führt die Darstellung eines sehr breitbandigen Messsignals auf nur einer Anzeige dazu, dass die zu untersuchenden Messteilbereiche zu klein dargestellt werden bzw. nicht ausreichend analysiert werden können.
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Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, ein Messgerät und ein Messverfahren bereitzustellen, mit welchen eine Analyse eines breitbandigen Messsignals schnell und flexibel durchführbar ist. Dabei sind insbesondere statistische Auswertsignale des breitbandigen Messsignals in Echtzeit zu errechnen und zu analysieren.
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Diese Aufgabe wird in den nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den jeweils untergeordneten Patentansprüchen beschrieben.
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Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Messgerät zum Darstellen eines an das Messgerät angeschlossene Messsignal gelöst. Das Messgerät weist einen Messsignaleingang, eine Recheneinheit zum Errechnen eines statistischen Signals auf Basis des angeschlossenen Messsignals und eine Anzeigeeinheit zum Darstellen des Errechneten statistischen Signals auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Messgerät eingerichtet ist, eine Mehrzahl von statistischen Signalen auf Basis des einen angeschlossenen Messsignals parallel auf der Anzeigeeinheit darzustellen.
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Dabei wird das errechnete statistische Signal in Echtzeit dargestellt. Echtzeit-Darstellung, englisch Real-Time, ist in der Signalverarbeitung die Darstellung von Signalen in tatsächlicher Zeit im Unterschied zu simulierter oder rekonstruierter Zeit. Das erfindungsgemäße Messgerät ist ein Echtzeitgerät, das erfindungsgemäße Messverfahren ein Echtzeitverfahren. Das darzustellende errechnete statistische Signal ist daher ein Signal ohne Totzeit aufgrund der Signalverarbeitung.
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Als darzustellende statistische Signale auf Basis des angeschlossenen Messsignals sind insbesondere Histogramme gemeint. Bei einem Histogramm handelt es sich um eine grafische Darstellung der Häufigkeits-Verteilung von erfassten Messwerten auf Basis des angeschlossenen Messsignals.
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Die Berechnung der Signale erfolgt bevorzugt mittels der Recheneinheit innerhalb des Messgeräts. Insbesondere lässt sich damit der Verlauf einer Häufigkeitsverteilung über den zu untersuchenden Messteilbereich darstellen. Die Erstellung der Histogramme ist mit unter sehr rechenintensiv und bedingt eine gewisse Analysedauer.
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In der erfindungsgemäßen Lösung wird die Anzeigeeinheit aufgeteilt. Durch die Aufteilung kann das auf Basis des angeschlossenen Messsignals errechnete statistische Signal in mehreren unterschiedlichen Darstellungsbereichen der Anzeigeeinheit dargestellt werden.
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Bevorzugt errechnet das Messgerät die statistischen Signale auf Basis der gesamten Bandbreite des Messsignals, wobei der gesamte Messbereich einen Messbereichsbeginn und ein Messbereichsende aufweist. Jeder der parallelen Darstellungen stellt einen zu untersuchenden Messteilbereich innerhalb des Gesamtmessbereichs dar.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass in jedem der Darstellungsbereiche ein anderer Messteilbereich des zu analysierenden Messsignals dargestellt werden kann. Jeder zu untersuchende Messteilbereich kann dabei individuell analysiert werden. Die Darstellungsbereiche können entsprechend der Parameter des Messteilbereichs genau definiert werden. Eine präzise Darstellung eines Messteilbereichs mit geringer Bandbreite im Vergleich zum Gesamtmessbereich kann dabei in vorteilhafter Weise erfolgen.
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Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass nur ein Messsignaleingang des Messgeräts verwendet werden muss, um mehrere Messteilbereiche parallel darzustellen, da die Aufteilung der Anzeigeeinheit zur parallelen Darstellung der zu untersuchenden Messteilbereich im Messgerät selbst erfolgt.
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Bevorzugt werden nicht zu untersuchende Messbereiche (RONI) des Gesamtmessbereichs nicht dargestellt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass uninteressante Messteilbereiche nicht analysiert werden. Für eine Echtzeitanalyse des angeschlossenen Messsignals wird dabei die Analysezeit erheblich verkürzt, wenn der uninteressante Messteilbereich sehr breitbandig im Vergleich zu dem oder den zu untersuchenden Messteilbereich(en) ist. Die Analyse des Messsignals erfolgt dadurch schneller und wesentlich effizienter.
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Insbesondere ist jede der parallelen Darstellungsbereiche durch eine individuelle Parametrisierung der Anzeigeeinheit über einen Messparametereingang individuell einstellbar. Somit ist es möglich, gezielte und schnelle Analyse des angeschlossenen Messsignals durch Anpassung von Messparametern auf die Anforderungen der verschiedenen zu untersuchenden Messteilbereiche einzustellen.
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Insbesondere wird für jede der parallelen Darstellung ein separater Maskentrigger, insbesondere ein Frequenzmaskentrigger, verwendet. Durch eine geeignete Triggerfunktion kann nunmehr jeder zu untersuchende Messteilbereich individuell analysiert und angepasst werden. Insbesondere Triggerfunktionen, bei denen die Triggerbedingungen selten auftreten oder die Triggerbedingungen aufwändig einzustellen sind, lassen sich somit einfach realisieren.
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Jede der parallelen Darstellungen ist in vorteilhafter Weise periodisch-sequentiell aktualisierbar. Dies ermöglicht eine stets aktuelle Echtzeit-Analyse des Signals, wobei durch Ausblenden von uninteressanten Messteilbereichen keine unnötige Wartezeit entsteht.
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Insbesondere ist für einen ersten Messteilbereich eine erste Auflösebandbreite einstellbar und für einen zweiten Messteilbereich eine zweite Auflösebandbreite einstellbar. Die erste Auflösebandbreite ist von der zweiten Auflösebandbreite verschieden. Dies ermöglicht speziell bei breitbandigen Signalen eine flexible, angepasste Analyse.
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Anstelle der Auflösebandbreite ist eine derartige Parametrisierung auch durch das Einstellen des Messpegels und/oder der Triggerbedingungen zu erhalten.
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Im Erfindungsgrundgedanken ist weiterhin ein Messverfahren enthalten. Das Messverfahren zum Darstellen eines an ein Messgerät angeschlossenen Messsignals umfasst dabei die Verfahrensschritte: Anlegen eines Messsignals an einen Messsignaleingang; Errechnen eines statistischen Signals auf Basis des angeschlossenen Messsignals mittels einer Recheneinheit; und Darstellen des errechneten statistischen Signals auf einer Anzeigeeinheit. Erfindungsgemäß wird eine Mehrzahl von statistischen Signalen auf Basis des einen angeschlossenen Messsignals auf der Anzeigeeinheit parallel dargestellt.
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Nachfolgend wird anhand von Figuren der Zeichnung die Erfindung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu, es können einzelne Elemente der Figuren übertrieben groß bzw. übertrieben vereinfacht dargestellt sein. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messgeräts,
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2 eine Weiterbildung des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Messgeräts,
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3 die Darstellung eines errechneten statistischen Signals gemäß dem Stand der Technik,
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4 eine erfindungsgemäße Darstellung eines errechneten statistischen Messsignals, und
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5 eine Darstellung der Parametrisierung von erfindungsgemäßen Darstellungsbereichen.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts 1. Das Messgerät 1 umfasst einen Messsignaleingang 2 an den ein breitbandiges Messsignal RFin angeschlossen ist. Das Messgerät 1 weist weiterhin einen Messparametereingang 3 auf, an den ein Messparametersignal Pin angeschlossen ist. Eine Recheneinheit 4 errechnet ausgehend von den Messparametern Pin aus dem breitbandigen Messsignal RFin ein darzustellendes Signal. Beispielsweise errechnet die Recheneinheit ein statistisches Signal, insbesondere ein Histogramm über Teile des Frequenzspektrums des angeschlossenen Messsignals RFin. Das errechnete Signal wird drei Darstellungsbereichen 6 einer Anzeigeeinheit 5 bereitgestellt.
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Der Messparametereingang 3 des Messgeräts 1 kann dabei eine Schnittstelle zu einem weiteren Endgerät sein. Bevorzugt ist der Messparametereingang 3 eine Benutzer-Maschine-Schnittstelle, sodass der Benutzer des Messgeräts 1 entsprechende Parameter zur Analyse des Messsignals RFin direkt am Messgerät 1 einstellt. Diese Parameter werden als Pin der Recheneinheit 4 zur Verfügung gestellt.
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Im ersten Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 wird ein erster zu untersuchender Messteilbereich ROI1 des angeschlossenen Messsignals RFin dargestellt. Im zweiten Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 wird parallel ein zweiter zu untersuchender Messteilbereich ROI2 des gleichen Messsignals RFin dargestellt. Der erste und der zweite Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 sind dabei auf unterschiedliche Messteilbereiche ROI in einem Gesamtmessbereich 11 des Messsignals RFin gerichtet.
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In 2 ist eine Weiterbildung des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Messgeräts 1 gezeigt. Im Unterschied zu 1 weist 2 für jeden Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 einen für diesen Darstellungsbereich 6 vorgesehenen Frequenzmaskentrigger 7 auf. Jeder der Frequenzmaskentrigger 7 des Messgeräts 1 wird über eine eigene Parametrisierung P1, P2, P3 individuell eingestellt. Diese individuelle Parametrisierung P1, P2, P3 wird durch einen eigenen Eingang 3 an jeden Frequenzmaskentrigger 7 bereitgestellt.
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Das Messgerät 1 der 2 kann ebenfalls eine Schnittstelle zu einem weiteren Endgerät aufweisen, um die Parameterisierung P1, P2, P3 des jeweiligen Frequenzmaskentriggers 7 dem Messgerät 1 zur Verfügung zu stellen. Alternativ und bevorzugt stellt der Messparametereingang 3 eine Benutzerschnittstelle dar.
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In 3 ist eine Anzeigeeinheit 5 eines Messgeräts gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Anzeigeeinheit 5 zeigt dabei ein Histogramm 8 eines an das Messgerät 1 angeschlossenen Messsignals RFin. Hier dargestellt ist ein Histogramm 8 über die gesamte Bandbreite B des Messsignals RFin, sodass der Gesamtmessbereich 11 dargestellt ist. Die Bandbreite B beträgt in diesem Fall mehrere Gigahertz. Der Gesamtmessbereich 11 weist einen Messbereichsbeginn 9 und ein Messbereichende 10 auf.
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Gemäß Messaufgabe sind vier unterschiedliche zu untersuchende Messteilbereiche ROI1 bis ROI4 des Messsignals RFin zu analysieren. Dabei ist aus 3 erkennbar, dass die Bandbreiten der zu untersuchenden Messteilbereiche ROI1 bis ROI4 auch in ihrer Summe nur einen geringen Bruchteil der Bandbreite des Gesamtmessbereichs 11 des Messsignals RFin ausmachen. Bereiche zwischen den zu untersuchenden Messteilbereichen ROI1 bis ROI4 sind als nicht zu untersuchende Messteilbereiche RONI dargestellt.
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Da ein Messgerät 1 einen untersuchenden Messteilbereich 11 stets in Abhängigkeit der Abtastrate sequentiell abläuft, wird speziell bei diesem breitbandigen Messsignal RFin der überwiegende Teil der Analysezeit dazu verwendet, statistische Signale ausgehend von uninteressanten Bereichen RONI des Messsignals RFin zu errechnen und darzustellen. Dadurch wird die Analyse des Messsignals RFin sehr rechenintensiv und ineffizient.
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Es ist weiter aus 3 zu erkennen, dass speziell schmalbandige zu untersuchende Messteilbereich ROI, hier beispielsweise ROI1 oder ROI3, nur ungenügend genau dargestellt werden. Eine gezielte Analyse dieser Teilbereiche ROI1 oder ROI3 ist daher nicht möglich.
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In 4 ist eine erfindungsgemäße Darstellung von errechneten statistischen Signalen auf Basis eines breitbandigen Messsignals RFin dargestellt. Dabei ist die Anzeigeeinheit 5 in vier Darstellungsbereich 6 unterteilt. Weder die Anzahl der Darstellungsbereiche 6 noch die Größe der einzelnen Darstellungsbereiche 6 untereinander ist erfindungsgemäß beschränkt. Gemäß 4 ist jeder Darstellungsbereich gleich groß.
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Jeder Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 stellt einen zu untersuchenden Teilbereich ROI dar, wobei hier auf die zu untersuchenden Teilbereiche ROI1 bis ROI4 gemäß 3 Bezug genommen wurde. Somit ist in dem linken oberen Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 der zu untersuchende erste Teilbereich ROI1 dargestellt. Respektive sind die anderen Teilbereich ROI2 bis ROI4 in den übrigen Darstellungsbereichen 6 der Anzeigeeinheit 5 dargestellt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, für jeden Darstellungsbereich 6 einen eigenen Messteilbereich ROI des angeschlossenen Messsignals RFin zu analysieren. Dies wird anhand der 5 verdeutlicht.
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In 5 ist die Parametrisierung der in 4 dargestellten Darstellungsbereiche 6 ansatzweise gezeigt. Die Parameter gemäß 5 werden über den Messparametereingang 3 des Messgeräts 1 entweder durch Benutzereingabe oder über eine Schnittstelle von einem anderen Endgerät der Recheneinheit 4 des Messgeräts 1 zur Verfügung gestellt. Die 4 und 5 sind dabei gemeinsam zu betrachten.
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5 zeigt als individuell für jeden Darstellungsbereich 6 einstellbare Parameter insbesondere den einstellbaren Frequenzbereich jedes Messteilbereichs ROI. Alternativ können Messpegelwerte und/oder Triggerbedingungen verwendet werden, um die zu untersuchenden Messteilbereiche ROI1 bis ROI4 darzustellen.
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Gemäß 4 und 5 wird dabei im ersten Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 als erster zu untersuchender Teilbereich ROI1 ein Histogramm des Messsignals RFin im Frequenzbereich von 2,4 bis 2,485 GHz dargestellt. Dieser Frequenzbereich entspricht in diesem Beispiel dem Kommunikationsfrequenzbereich des WLAN Standards gemäß IEEE 802.11b/g. Der dargestellte Bereich entspricht dabei einer Bandbreite von nur 85 MHz und kann mittels einer entsprechenden Auflösebandbreite sehr fein aufgelöst werden.
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Ein Histogramm über einen zweiten Teilbereich ROI2 des gleichen Messsignals RFin ist im zweiten Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 dargestellt. Dabei ist der Messteilbereich ROI2 der Downlinkkanal des UMTS-Mobilfunknetzs im Frequenzbereich zwischen 2,110 bis 2,170 MHz. Der zweite Bereich ROI2 weist eine Bandbreite von 60 MHz und kann daher alternativ zum ersten Messteilbereich ROI1 noch feiner aufgelöst dargestellt werden, wenn eine zweite Auflösebandbreite als Parameter eingestellt ist.
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Ein Histogramm über einen dritten Messteilbereich ROI3 des gleichen Messsignals RFin ist im dritten Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 gezeigt. Dabei ist die ROI3 der Kommunikationsfrequenzbereich von 5,15 bis 5,725 GHz des WLAN Standards gemäß IEEE 802.11n.
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Ein Histogramm über einen vierten Messteilbereich ROI4 des gleichen Messsignals RFin ist im vierten Darstellungsbereich 6 der Anzeigeeinheit 5 dargestellt.
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Die Bandbreite eines erfindungsgemäßen Messteilbereichs ROI ist bevorzugt kleiner als die Analysebandbreite des Messgeräts 1. Diese Analysebandbreite des Messgeräts 1 ist beispielsweise 160 MHz, sodass die Messteilbereiche ROI eine Bandbreite gleich oder weniger als 160 MHz aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass der Messteilbereich statistische Signale in Echtzeit darstellt.
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Alternativ können einzelne Messteilbereiche ROI auch eine größere Bandbreite als die Analysebandbreite des Messgeräts 1 aufweisen. Beispielsweise ist die Bandbreite des vierten Messteilbereichs ROI4 der 4 und 5 sechs GHz, sodass die ROI4 eine Breitbandanalyse über einen Frequenzbereich von 6 bis 12 GHz ermöglicht. Das ROI4 kann dann nicht mehr in Echtzeit dargestellt werden.
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Aufgrund der unterschiedlichen Bandbreiten der einzelnen Messteilbereiche ROI sollten unterschiedliche Analysebandbreiten für jeden Messteilbereich ROI festgelegt werden.
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Durch die Erfindung können mehrere Histogramme des gleichen Messsignals RFin in unterschiedlichen Darstellungsbereichen 6 einer Anzeigeeinheit 5 eines Messgeräts 1 dargestellt werden. Dabei wird nicht der zusammenhängende Gesamtmessbereich 11 analysiert, sondern es werden bewusst die zu untersuchenden Messteilbereiche ROI über entsprechende Parametrisierung ausgewählt, dargestellt und anschließend untersucht. Die uninteressanten Messteilbereiche RONI werden dabei nicht analysiert, wodurch Analysezeit eingespart ist.
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Im Rahmen der Erfindung können alle beschriebenen und/oder gezeichneten und/oder beanspruchten Elemente beliebig miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11b/g [0042]
- IEEE 802.11n [0044]
