DE19919592A1 - Verfahren und Anordnung zum Einstellen eines vorbestimmten Pegelverlaufes des Ausgangspegels eines in der Frequenz abstimmbaren HF-Generators, insbes. eines Netzwerkanalysators - Google Patents

Abstract

Zum Einstellen eines beliebigen frequenzabhängigen Pegelverlaufes des Ausgangspegels eines eine Pegelkalibriereinrichtung aufweisenden HF-Generators, insbesondere eines Netzwerkanalysators, werden in einer der Pegelkalibriereinrichtung zugeordneten Korrektureinrichtung die einem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerte als Korrekturwerte eingegeben, die bei der anschließenden Sollwert-Istwert-Auswertung in der Pegelkalibriereinrichtung entsprechend berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft und geht aus von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei Netzwerkanalysatoren mit eingebautem und in einem breiten Frequenzbereich abstimmbaren Hochfrequenzgenerator ist es bekannt, eine zusätzliche Pegelkalibriereinrichtung vorzusehen. Diese Pegelkalibriereinrichtung besteht aus einem Leistungsmesser und einer hierdurch angesteuerten Korrektureinrichtung. Damit kann der Ausgangspegel an einer beliebigen Bezugsebene, beispielsweise am Eingang eines Meßobjekts, im Gesamtfrequenzbereich auf einem konstanten vom Benutzer vorgegebenen Wert gehalten werden (siehe beispielsweise Betriebshandbuch "Vektorieller Netzwerkanalysator" ZVR der Firma Rohde & Schwarz, Seiten 2.304 bis 2.315). Zur Pegelkalibrierung wird der Meßkopf des Leistungsmessers an die zu kalibrierende Bezugsebene angeschlossen und es wird dann für jeden Frequenzpunkt des Frequenzbereiches der Pegel gemessen. In einer ersten Korrektureinrichtung wird dann die Differenz zwischen dem gemessenen Pegel-Istwert und dem vom Benutzer vorgegebenen konstanten Pegel-Sollwert als Korrekturwert berechnet und gespeichert. Mittels einer dem Generator zugeordneten Stelleinrichtung kann dann in Abhängigkeit von diesen gespeicherten Korrekturwerten die Generatorausgangsleistung entsprechend korrigiert werden.

In manchen Fällen kann der Meßkopf des Leistungsmessers nicht direkt an der Bezugsebene angeschlossen werden, sondern es muß beispielsweise zum Schutz des Meßkopfes zwischen diesem und der Bezugsebene ein zusätzliches Dämpfungsglied zwischengeschaltet werden. Für diesen Fall ist es ferner bekannt, noch eine zweite Korrektureinrichtung vorzusehen, über welche die frequenzabhängigen Dämpfungswerte dieses zwischengeschalteten Dämpfungsgliedes als zusätzliche Korrekturwerte eingegeben werden. Durch diese werden die gemessenen Ausgangspegel-Istwerte vor der Sollwert-Istwert-Differenzbildung erhöht und in der ersten Korrektureinrichtung entsprechend erhöhte Pegelwerte abgespeichert (Betriebshandbuch zu ZVR, Seite 2.314, Betriebsweise "Power Loss List"). Zwischen den einzelnen Stützpunkten der Dämpfungsliste wird automatisch linear interpoliert.

Es ist auch bekannt, eine dritte Korrekturvorrichtung vorzusehen, in welcher die Frequenzabhängigkeit des Leistungsmesser-Meßkopfes als Pegelkorrekturwerte abgespeichert sind. Auch diese frequenzabhängigen Pegelwerte können zur Korrektur in der ersten Korrektureinrichtung benutzt werden.

In der Hochfrequenzmeßtechnik besteht oftmals die Aufgabe, Meßobjekte mit exakt vorgegebenen veränderlichen Meßsignalpegeln zu vermessen und zwar entweder bei einer konstanten Frequenz oder in einem vorgegebenen breiten Gesamtfrequenzbereich. Dies ist mit den bisher bekannten Generatoren mit der erforderlichen Genauigkeit nicht möglich. Bei einem Netzwerkanalysator kann zwar für eine feste Frequenz ein gewisser Pegelverlauf des Ausgangspegels eingestellt werden, die Genauigkeit hängt jedoch von der Linearität des Stellgliedes ab und ist daher für exakte Messungen nicht ausreichend.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein vorbestimmter Pegelverlauf des Ausgangspegels an einem in der Frequenz abstimmbaren Hochfrequenzgenerator, beispielsweise am internen Generator eines Netzwerkanalysators, mit hoher Genauigkeit einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren laut Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere auch für eine einfache Anordnung zum Ausführen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung kann mit einer beispielsweise bei Netzwerkanalysatoren schon vorgesehenen Pegelkalibriereinrichtung auf einfache Weise ein beliebiger vorbestimmter Pegelverlauf der Ausgangsfrequenz des Hochfrequenzgenerators mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, es sind keinerlei weitere Zusatzeinrichtungen erforderlich. Gemäß der Erfindung kann so entweder im gesamten Frequenzabstimmbereich des Generators oder nur in einem Teil davon jeder beliebige Pegelverlauf vorgegeben werden. Es ist damit auch erstmals möglich, ein Meßobjekt quasi bei nur einer einzigen Frequenz mit einem vorgegebenen speziellen exakt kalibrierten Pegelverlauf zu vermessen, indem der Pegelverlauf nur in einem schmalen Frequenzbereich in Umgebung einer Mittenfrequenz eingestellt wird. Die Mittenfrequenz ist damit als quasi-konstant anzusehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im übrigen auch bei Meßanordnungen angewendet werden, bei denen über einen Netzwerkanalysator noch zusätzliche weitere externe Hochfrequenzgeneratoren angesteuert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Meßanordnung mit einem Netzwerkanalysator 1, beispielsweise einem vektoriellen Netzwerkanalysator ZVR, wie er in dem eingangs erwähnten Betriebshandbuch der Firma Rohde & Schwarz beschrieben ist. Im Netzwerkanalysator 1 ist ein interner Hochfrequenzgenerator 2 vorgesehen, durch den über einen Schalter 15 die beiden Ausgänge 3 und 4 gespeist sind. Der Generator ist in einem vorgegebenen Frequenzbereich beispielsweise zwischen 10 KHz und 4 GHz in der Frequenz durchstimmbar. Außerdem ist der Ausgangspegel des Generators 2 über eine Stelleinrichtung 5 einstellbar, die ihrerseits über eine erste Korrektureinrichtung 13 gesteuert ist, in welcher für mehrere Frequenzstützwerte f1 bis fn die zugehörigen Pegelwerte K1 bis Kn gespeichert sind.

Zur Pegelkalibrierung ist eine zusätzliche Pegelkalibriereinrichtung vorgesehen, die aus einem Leistungsmesser 7 mit Meßkopf 8 besteht. Zur Pegelkalibrierung wird der Meßkopf 8 beispielsweise am Ausgang 3 des Netzwerkanalysators angeschaltet und die so beim Durchstimmen des Generators 2 für aufeinanderfolgende Frequenzstützwerte gemessenen Ausgangspegel-Istwerte werden einem Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 zugeführt. Sie werden dort mit vorgegebenen Ausgangspegel-Sollwerten verglichen. Mit der Differenz zwischen Sollwert und Istwert werden die Pegelwerte K1 bis Kn der ersten Korrektureinrichtung 13 geändert und so über die Stelleinrichtung 5 die Leistung des Generators 2 eingestellt. Bei der üblichen Pegelkalibrierung auf konstanten Ausgangspegel wird ein konstanter Sollwert in den Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 eingegeben.

Da in manchen Fällen der Meßkopf 8 nicht unmittelbar mit dem Ausgang 3 verbunden werden kann und in solchen Fällen also zwischen Meßkopf 8 und Ausgang 3 beispielsweise ein Dämpfungsglied oder ein Verstärker 9 mit einem entsprechenden Pegelfrequenzgang zwischengeschaltet wird, ist in dem Netzwerkanalysator 1 noch eine zusätzliche zweite Korrektureinrichtung 10 vorgesehen, in welche vom Benutzer vorbestimmte Pegelkorrekturwerte A1 bis Am für Frequenzstützwerte f1 bis fm eingegeben werden, die den entsprechenden Dämpfungs- bzw. Verstärkungs-Werten des zwischengeschalteten Dämpfungsgliedes bzw. Verstärkers 9 entsprechen. Diese zusätzlichen Korrekturwerte werden vor dem Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 den gemessenen Ausgangspegel-Istwerten des Leistungsmessers 7 hinzuaddiert. Auf diese Weise können bei der Pegelkalibrierung die zusätzlichen frequenzabhängigen Dämpfungswerte des Dämpfungsgliedes 9 mit berücksichtigt werden. Zur Berücksichtigung des frequenzabhängigen Pegelverlaufes des Leistungsmesser- Meßkopfes 8 kann eine weitere dritte Korrektureinrichtung 16 vorgesehen sein, in welcher für die Frequenzstützwerte f1 bis f_k entsprechende Pegelkorrekturwerte D1 bis D_k gespeichert sind, so daß auch diese frequenzabhängigen Pegelwerte des Meßkopfes 8 in der ersten Korrektureinrichtung 13 entsprechend berücksichtigt werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Anordnung dazu ausgenutzt, um einen vorbestimmten gewünschten Pegelverlauf des Ausgangspegels des Generators 2 über der Frequenz einzustellen. Dazu ist es nur erforderlich, in die zweite Korrektureinrichtung 10 die Pegelwerte A1 bis Am in Abhängigkeit von der Frequenz f1 bis fm einzugeben, die einem gewünschten vorbestimmten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechen. In gleicher Weise kann in der dritten Korrektureinrichtung 16 durch Eingabe entsprechender vorbestimmter Pegelwerte ein gewünschter Pegelverlauf des Ausgangspegels eingestellt werden.

Fig. 2 zeigt, wie auf diese Weise beispielsweise im unteren Frequenzbereich des Netzwerkanalysators bis 1 GHz ein konstanter Pegelverlauf und dann anschließend ein sinusförmiger Pegelverlauf zwischen 1 und 4 GHz eingestellt werden kann, indem die in Fig. 2 dargestellten frequenzabhängigen Pegelwerte für die jeweiligen Frequenzen in die zweite oder dritte Korrektureinrichtung 10 bzw. 16 vom Benutzer eingegeben werden. Wenn dann anschließend der Meßkopf 8 wieder unmittelbar mit dem Ausgang 3 des Netzwerkanalysators verbunden wird und ein übliches Pegelkalibrierverfahren mit konstantem Sollwert abläuft, so wird der Ausgangspegel am Ausgang 3 automatisch auf diesen in Fig. 2 dargestellten Pegelverlauf eingestellt. Auf diese Weise können beispielsweise auch Pegelverläufe eingestellt werden, die in ausgewählten Frequenzbereichen einen geringeren Ausgangspegel aufweisen, wie dies für manche Meßaufgaben von Vorteil ist.

Gemäß Fig. 3 kann auch ein vorbestimmter kontinuierlich ansteigender Pegelverlauf bei einer quasi-konstanten Frequenz eingestellt werden, in dem der Pegelverlauf nur in einem schmalen Frequenzbereich von beispielsweise 1 GHz ± 10 KHz eingestellt wird. Zuerst wird für eine erste Frequenz f1 ein erster Pegelwert A1 und dann für eine Frequenz f2 ein Pegelwert A2 in die zweite Korrektureinrichtung 10 eingegeben, zwischen diesen beiden Frequenzwerten wird dann durch die im Gerät vorgesehene lineare Interpolation der gewünschte exakte linear ansteigende Pegelverlauf eingestellt.

In gleicher Weise kann auch an einem zusätzlichen externen HF-Generator 11, der in bekannter Weise über den Netzwerkanalysator 1 in der Frequenz gesteuert ist und selbst nur eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Ausgangspegels am Ausgang 12 aufweist, ein vorgegebener Pegelverlauf eingestellt werden. Dem externen Generator 11 ist eine der ersten Korrektureinrichtung 13 entsprechende erste Korrektureinrichtung 14 zugeordnet, in welcher für die Frequenzstützwerte f1 bis f_v entsprechende Pegelkorrekturwerte K1 bis K_v für die eigentliche Pegelkalibrierung des externen Generators 11 zugeordnet ist. Bei der normalen Pegelkalibrierung auf konstantem Pegel wird durch Eingabe eines konstanten Sollwertes in den Sollwert-Istwert-Vergleicher 6 eine entsprechende Pegelkorrekturtabelle in die erste Korrektureinrichtung 14 eingespeichert. Diesem externen Generator 11 ist außerdem wieder eine zweite Korrektureinrichtung 10' zugeordnet, in welcher für Frequenzstützwerte f₁ bis f_m entsprechende Pegelwerte B1 bis Bm, die einem zwischengeschalteten Dämpfungsglied 9 bzw. Verstärker entsprechen, vom Benutzer eingegeben sind. Durch Eingabe von einem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerten in diese zweite Korrektureinrichtung 10' bzw. wiederum in die dritte Korrektureinrichtung 16 kann so auch für den externen Generator 16 jeder beliebige gewünschte Pegelverlauf eingestellt werden, indem der Meßkopf 8 des Netzwerkanalysators unmittelbar mit dem Ausgang 12 des externen Generators 11 verbunden wird.

Die Eingabe der dem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerte in die zweiten Korrekturspeicher 10 bzw. 10' bzw. den dritten Korrekturspeicher 16 kann entweder von Hand über den Benutzer erfolgen oder auch automatisch über einen internen oder externen Steuerrechner, in welchen der gewünschte frequenzabhängige Pegelverlauf eingegeben wird und der dann automatisch die entsprechenden Korrekturwerte berechnet und in die Korrektureinrichtungen eingibt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Einstellen eines beliebigen frequenzabhängigen Pegelverlaufes des Ausgangspegels eines eine Pegelkalibriereinrichtung aufweisenden HF-Generators, insbesondere eines Netzwerkanalysators, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Pegelkalibriereinrichtung zugeordneten Korrektureinrichtung die einem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerte als Korrekturwerte eingegeben werden, die bei der anschließenden Sollwert-Istwert- Auswertung in der Pegelkalibriereinrichtung entsprechend berücksichtigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Pegelverlauf nur in einem schmalen Teil des abstimmbaren Gesamtfrequenzbereiches des HF-Generators und damit ein vorbestimmter Pegelverlauf bei einer quasi-konstanten Frequenz eingestellt wird.

3. HF-Generator zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dessen Ausgangsfrequenz in einem breiten Frequenzbereich abstimmbar ist und dessen Ausgangspegel mittels einer Pegelkalibriereinrichtung einstellbar ist, die einen Leistungsmesser (7, 8) und mindestens zwei Korrektureinrichtungen (10, 13, 16) aufweist, wobei in einer ersten Korrektureinrichtung (13) die Differenz zwischen dem mittels des Leistungsmessers gemessenen Ausgangspegel-Istwertes und eines vorgegebenen Ausgangspegel-Sollwertes gespeichert ist und in Abhängigkeit davon die Generatorleistung eingestellt wird, und bei der mittels einer zweiten Korrektureinrichtung (10 bzw. 16) zusätzliche frequenzabhängige Pegelkorrekturwerte (A1 bis Am; D1 bis Dk) eingebbar sind, um welche die gemessenen Ausgangspegel- Istwerte vor der Sollwert-Istwert-Differenzbildung erhöht werden, dadurch gekennzeichnet; daß in der zweiten Korrektureinrichtung (10 bzw. 16) die einem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerte als Korrekturwerte eingegeben werden und so ein gewünschter vorbestimmter Pegelverlauf des Ausgangspegels des HF-Generators einstellbar ist.

4. HF-Generator nach Anspruch 3 mit mindestens einem weiteren in der Frequenz gesteuerten externen Generator (11), dessen Ausgangspegel über eine steuerbare Stelleinrichtung (14) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsmesser (7, 8) der Pegelkalibriereinrichtung mit dem Ausgang des externen Generators (11) verbunden wird und in einer zweiten Korrektureinrichtung (10') der Pegelkalibriereinrichtung die einem gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf des externen HF-Generators entsprechenden Pegelwerte (B1 bis Br) als Korrekturwerte eingegeben werden und so ein gewünschter Pegelverlauf des Ausgangspegels des externen HF-Generators einstellbar ist.

5. HF-Generator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe der den gewünschten frequenzabhängigen Pegelverlauf entsprechenden Pegelwerte in die zweiten Korrektureinrichtungen (10, 10', 16) über einen internen oder externen Rechner automatisch erfolgt.