DE1936263C3

DE1936263C3 - Method and circuit arrangement for measuring the frequency-dependent transmission properties of a broadband transmission system

Info

Publication number: DE1936263C3
Application number: DE19691936263
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing.; Böhm Kurt; Wien Sacher
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG Oesterreich
Priority date: 1968-07-18
Filing date: 1969-07-16
Publication date: 1977-06-02

Description

frequenzabhängigen Übertragungseigenschaften einesfrequency-dependent transmission properties of a

breitbandigen Übertragungssystems bei verschiedenen festen Prüffrequenzen zu messen, wobei mit einfachento measure broadband transmission system at various fixed test frequencies, with simple

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine ₄₅ Mitteln die Darstellung eines Frequenzspektrums Schaltungsanordnung zur Messung der frequenzabhän- ermöglicht werden soll.The invention relates to a method and means ₄₅ a representation of a frequency spectrum for the measurement circuitry to be frequenzabhän- possible.

gigen Übertragungseigenschaften eines breitbandigen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,gigen transmission properties of a broadband This object is achieved according to the invention by

Übertragungssystems bei verschiedenen festen Prüffre- daß nach dem Ablauf der Zeitspanne für das Anschalten quenzen, die einzeln nacheinander in einer festgelegten sämtlicher vorgesehener Prüffrequenzen (Frequenz- und zeitlich bestimmten Reihenfolge periodisch an den 50 gruppenperiode) ein größerer zeitlicher Abstand Eingang des zu überprüfenden Übertragungssystems vorgesehen wird, um den Beginn einer neuen Frequenzgescha'tet werden. gruppenperiode zu markieren, und daß einem Platten-Transmission system at various fixed test fre- quencies after the time period for switching on has elapsed sequences, which are individually sequentially in a set of all provided test frequencies (frequency and time-determined sequence periodically at the 50 group period) a larger time interval Input of the transmission system to be checked is provided to the beginning of a new frequency business will. group period, and that a plate

Um die Übertragungseigenschaften eines breitbandi- paar eines am Ausgang des Übertragungssystems gen Systems zu erfassen, ist es vor allem nötig, angeschlossenen Oszillographen die Ausgangsspannung verschiedene Eigenschaften (Dämpfung, Verzerrung _J5 des Übertragungssystems und seinem zweiten Plattenusw.) in Abhängigkeit von der zu übertragenden paar eine zur Frequenzgruppenperiode synchrone Frequenz festzustellen. Zu diesem Zweck waren bisher Ablenkspannung zugeführt wird,
verschiedene Verfahren bekannt und in der Praxis Diese Anordnung bietet den Vorteil, die Ausgangsverwendet. So wurden beispielsweise die Übertragungs- spannung bei den verschiedenen Frequenzen direkt eigenschaften bei verschiedenen Frequenzen punktwei- 60 miteinander vergleichen zu können bzw. die Übertrase ermittelt, indem jeweils manuell die anzulegende gungskurve aufzuzeichnen, wobei Impulse mit verschie-Frequenz auf einem kontinuierlich abstimmbaren denen vorgegebenen Frequenzen in einer mit ihrer Oszillator eingestellt und an den Eingang des zu Frequenz zusammenhängenden Reihenfolge periodisch prüfenden Systems gelegt wurde. Das Verhältnis der übertragen werden und daß am Ausgang des Übertra-Ausgangsamplitude zu der Eingangsamplitude wurde 65 gungssystems ein Oszillator die Amplituden der sodann gemessen und aufgezeichnet. ankommenden Impulse als Funktion ihrer Meßfrequen-In order to record the transmission properties of a broadband pair of a system at the output of the transmission system, it is above all necessary to connect the oscilloscope to the output voltage of various properties (attenuation, distortion _{J5 of} the transmission system and its second plate, etc.) depending on the pair to be transmitted to determine the frequency synchronous to the frequency group period. For this purpose, deflection voltage was previously supplied,
Various methods known and in practice This arrangement offers the advantage of using the initial. For example, the transmission voltage at the different frequencies was able to directly compare properties at different frequencies point by point or the transfer rate was determined by manually recording the transmission curve to be applied, with pulses with different frequencies on a continuously adjustable frequency was set in one with its oscillator and applied to the input of the frequency-related sequence periodically checking system. The ratio of the transmitted and that at the output of the transmission output amplitude to the input amplitude was an oscillator, the amplitudes of which were then measured and recorded. incoming pulses as a function of their measuring frequency

In der US-Patentschrift 27 00 133 wird ein Verfahren zen aufzeichnet,
zur Messung der Gruppenlaufzeit eines Übertragungs- Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung desIn US Pat. No. 2,700,133, a method is recorded zen,
for measuring the group delay of a transmission An advantageous arrangement for carrying out the

Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß Oszillatoren mit zugeordneten Zeitschaltgliedern vorgesehen sind, daß jedes Zeiischaltglied die Schwingung des zugehörigen Oszillators im eingeschaJteten Zustand periodisch unterdrückt und daß alle Ze'tschaltglieder zu einer Zeitschaitkette zusammengeschlossen sind, in der sie in zwangsläufiger Aufeinanderfolge einschaltbar sind.The method is characterized in that oscillators are provided with associated timing elements are that each Zeiischaltelement the oscillation of the associated oscillator is periodically suppressed in the switched-on state and that all switching elements are closed are linked together in a timing chain in which they can be switched on in an inevitable sequence are.

Sind die zu überprüfenden Frequenzen seh-· hoch oder sollen die einzelnen Prüffrequenzen nicht so ω deutlich in Erscheinung treten, so ist es nach einer vorteilhalten Ausgestaltung zur Durchführung des Verfahrens zweckmäßig, daß zwischen den Ausgang des Übertragungssystem und den Eingang des Oszillographen, vorzugsweise bei Frequenzen oberhalb des Verstärkungsbereichs dieses Oszillographen, ein Demodulator derart geschaltet ist, daß nur die Einhüllende der Spannungsampliluden der einzelnen anschaltbaren Frequenzen am Schirm dieses Oszillographen sichtbar ist.Are the frequencies to be checked very high or should the individual test frequencies not be so ω occur clearly in appearance, it is according to an advantageous embodiment to carry out the Method expedient that between the output of the transmission system and the input of the oscilloscope, preferably at frequencies above the gain range of this oscilloscope, a demodulator is connected in such a way that only the envelope of the voltage amplitudes of the individual can be connected Frequencies is visible on the screen of this oscilloscope.

An Hand der Zeichnung ist im folgenden eine Ausführungslorm der Erfindung beschrieben.An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing.

Fig. \ zeigt eine praktische Ausfuhrungsform fur 4 Fesifrequen/en.Fig. \ Shows a practical embodiment for 4 fixed frequencies.

flg. 2 zeigt schemalisch die dabei entstehenden Frequcn/gruppen.flg. 2 shows schematically the resulting Frequcn / groups.

In der Fig. 1 stellen Os I bis O\4 0szillatorschalmn gen dar. die jeweils auf eine feste Prüffrequen/ f I bis i4 abgestimmt sind und durch die Zeitglieder Sl bis S" 4 jeweils über Dioden Di bis D4 durch Bedampfen des jewel's zugehörigen Schwingkreises zeitweise am Schwingen gehindert werden können.In Fig. 1 Os I to O \ 4 0szillatorschalmn represent gen, which are each tuned to a fixed test frequency / f I to i4 and through the timing elements S1 to S "4 each via diodes Di to D4 by vaporising the respective resonant circuit can temporarily be prevented from swinging.

Der npn Transistor TI erzeugt in einer an sich bekannten Os/illatorschallung OsI eine Schwingung, deren Festfrequen/ /"! durch die Induktivität /. 1 und die Kapazitäten Cl und C2 gegeben ist. Über einen Kopplungswidersland Ri wird diese Frequenz Al einem in Emillerfolgeschaltung arbeitenden Transistor Tl zugeführt, an dessen Emitier dann das zu prüfende Übertragungssystem R₁ angeschlossen ist. Vom Verbin dungspunkt von LI mit Cl führt eine Leitung über einen Koppelkondensator C3 an die Basis des Transistors 7"! und gleichzeitig über eine Diode D 1 an den Kollektor des Transistors Ti, der in der noch näher zu behandelnden Verzögerungskette liegt. Ähnlich werden die Frequenzen (2 bis /"4 erzeugt und über die Kopplungswiderstände /?2- /?4 ebenfalls dem Transistor Tl zugeführt. Ebenso wie bei der ersten Stufe sind auch die Verbindungspunktc der frequenzbestimmen den Glieder /. 2 und C4, Li und C6, ΙΛ und ("8 über Dioden Dl bis D4 mit den Kollektoren der Transistoren TA bis T% verbunden. Die Diode /)5, die zwischen Masse und der gemeinsamen Minusleitungder Transistoren TI und Tl bis 79 liegt, dient dazu, eine geringe Vorspannung dieser Speiseleitung zu erreichen, um eine bessere Dämpfung der Oszillatoren zu erzielen, da ja die Spannung am Verbindiingspunkt von / 1 und Cl bereits um die Spannungsabfälle an T 3 und Di erhöht ist.The npn transistor T I generated in a per se known Os / illatorschallung OsI a vibration whose Festfrequen "! Is / / through the inductor /. 1 and the capacitances Cl and is given C2. Over a coupling counter-country Ri this frequency Al a in Emillerfolgeschaltung working transistor Tl , to whose emitter the transmission system R ₁ to be tested is connected. From the connection point of LI with Cl, a line leads via a coupling capacitor C3 to the base of transistor 7 "! and at the same time via a diode D 1 to the collector of the transistor Ti, which is in the delay chain to be discussed in more detail. The frequencies (2 to / "4 are generated and also fed to the transistor Tl via the coupling resistors /? 2- /? 4. As in the first stage, the connection points of the frequency-determining elements /. 2 and C4, Li and C6, ΙΛ and ("8 connected via diodes Dl to D4 to the collectors of the transistors TA to T% . The diode /) 5, which is between ground and the common negative line of the transistors TI and Tl to 79, is used to apply a low bias voltage to achieve this feed line in order to achieve better damping of the oscillators, since the voltage at the connection point of / 1 and Cl is already increased by the voltage drops at T 3 and Di.

Im normalen Betricbsfall sind die Transistoren Ti bis 76 und Γ11 bis Γ13 leitend. Über die Dioden Di bis D4 werden daher die Schwingkreise der Oszillator-Transistoren Ti und Tl bis Γ9 so stark bedampft, daß sie nicht schwingen können. Der Transistor Γ10 ist gesperrt. In den Eingang I wird nun eine Wechselspannung, z. B. die Netzfrequenz von 50 1 Iz. gelegt. Während die negativen Halbwellcn, die bei einer großen Amnliiude den Transistor TlO zerstören würder., über die Diode D 6 abgeleitet werden, öffnet jede positive Halbwelle den npn-Transistor T\0. Wenn die Wechselspannung eine große Effektiv-Amplitude besitzt, so wird daraus nur ein sehr kleiner Teil herausgeschnitten, da ja bereits eine sehr geringe Spannung ausreicht, um die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Γ10 durchzusteuern. Der Transistor TlO wird also sehr schnell leitend Solange der Transistor T10 noch gesperrt ist, lädt sich der Kondensator C10 über den Widerstand R 5 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Ti so auf, daß der Belag des Kondensators, der an der Basis des Transistors Ti liegt, negativ ist. Sobald nun der Transistor Π leitend wird, sinkt das Potential an seinem Kollektor stark ab. Dieser negative Spannungssprung wird durch den Kondensator ClO übertragen und sperrt den Transistor Ti. Gleichzeitig beginnt sich der Kondensator ClO umzuladen und /war jetzt über den Widerstand R 6 und die Emitter-Kollektor Strecke des Transistors 7"10 (die Emitter-Basis Strecke ties Transistors T"3 ist ja jet?t gesperrt). Nach einem Zeitraum, der von der Zeitkonstante des Widerstandes Rb und des Kondensators CIO abhangig ist. erreicht das Potential an der Basis des Transistors 7 3 den Won 0 und anschließend wieder positive Werk· Der Transistor 7"3 wird also mit einer gewissen Vtr/oyc rungs/eii wieder leitend und gibt einen negativen Sperrimpuls an den Transistor T11 weiter. Während der Transistor Ti gesperrt ist, liegt an seinem Kollektor praktisch positives Potential, die Diode D 1 ist nunmehr in Sperrichtung gepoll und der aus der Induktivität '. I und dem Kondensator Cl gebildete Schwingkreis wird nicht bedampft Die Oszillatorslufe. die den Transistor 7" I enthält, schwingt also und am Ausgang kann die entsprechende Frequenz abgegriffen weiden.In normal operation, the transistors Ti to 76 and 11 to Γ13 are conductive. The resonant circuits of the oscillator transistors Ti and Tl to Γ9 are therefore so strongly damped that they cannot oscillate via the diodes Di to D4. The transistor Γ10 is blocked. In the input I an alternating voltage, z. B. the network frequency of 50 1 Iz. placed. While the negative Halbwellcn that in a large Amnliiude transistor TlO destroy würder., Are discharged via the diode D 6, each positive half-wave opens the npn transistor T \ 0. If the alternating voltage has a large effective amplitude, only a very small part is cut out of it, since a very low voltage is sufficient to control the base-emitter path of the transistor Γ10. The transistor TlO is conductive very quickly As long as the transistor T 10 is still blocked, the capacitor C10 charges through the resistor R 5 and the base-emitter path of the transistor Ti so that the coating of the capacitor, which is at the base of the transistor Ti is negative. As soon as the transistor Π becomes conductive, the potential at its collector drops sharply. This negative voltage jump is transmitted through the capacitor ClO and blocks the transistor Ti. At the same time, the capacitor ClO begins to recharge and / was now via the resistor R 6 and the emitter-collector path of the transistor 7 "10 (the emitter-base path ties the transistor T "3 is now blocked). After a period of time that depends on the time constant of the resistor Rb and the capacitor CIO. reaches the potential at the base of the transistor 7 3 the Won 0 and subsequently re-positive plant · The transistor 7 "3 therefore is, with a certain Vtr / oyc approximately / eii conductive again and gives a negative inhibit pulse to the transistor T11 on. While the transistor Ti is blocked, there is practically positive potential at its collector, the diode D 1 is now polarized in the blocking direction and the oscillating circuit formed by the inductance I and the capacitor C1 is not damped , so oscillates and the corresponding frequency can be tapped at the output.

Ähnlich ist es auch mit den weiteren Stufen. Die durch die /?C "-Glieder in der Vei zogerungskelte erreichte Verzögerung wird bei diesem Anwendungsbeispiel so gewählt, daß die Verzögerungszeit pro Stufe 2 ms beträgt. Wie F i g. 2 zeigt, tritt also am Ausgang 2 für die Zeitdauer von 2 ms die Schwingung mit der I requonz /1 auf, dann ist 2 ms Pause usw. Nach der Schwingung mit der frequenz /4 bleibt sodann eine Pause von b msec, um den Ablauf einer Frequenzgruppe /u markieren, da ja bei Verwendung der Ncl/frequen/ zum Ansteuern der Verzögerungskette die Zeitdauer Itir eine volle Freqiien/gmppe 20 ms beträgt. Diese Ausgangsspannung wird nunmehr dem Eingang des zu überprüfenden Übertragungssystems zugeführt. Am Ausgang dieses Übertragungssyslems kann sodann die Amplitude mit Hilfe geeigneter Meßinstrumente gemessen oder aufgezeichnet werden.It is similar with the other stages. The delay achieved by the / "C" elements in the Veizugerungskelte is selected in this application example so that the delay time per stage is 2 ms. As FIG. 2 shows, output 2 therefore occurs for a period of 2 ms the oscillation with the I requonz / 1, then there is a 2 ms pause, etc. After the oscillation with the frequency / 4 there is a pause of b msec to mark the sequence of a frequency group / u , because when using the Ncl / frequencies / to control the delay chain the duration Itir is a full frequency / gmppe 20 ms. This output voltage is now fed to the input of the transmission system to be checked. At the output of this transmission system the amplitude can then be measured or recorded with the aid of suitable measuring instruments.

Verwendet man zur Aufzeichnung dieser Ausgangs spannung einen Oszillographen, so führt man sie zweckmäßigerweise dem horizontalen Plattenpaar dieses Oszillographen zu. während dem vertikalen Ablenkplattenpaar eine Spinnung zugeführt wird, die zu derjenigen, die die Frequenzgruppe charakterisiert, synchron ist. In unserem Auslührungsbeispiel wäre das die Netzfrequenz.If an oscilloscope is used to record this output voltage, it is carried out expediently to the horizontal pair of plates of this oscilloscope. during the vertical A pair of deflector plates is supplied with a spinning that corresponds to that which characterizes the frequency group, is synchronous. In our exemplary embodiment that would be the grid frequency.

Sind die /u prüfenden I requenz.cn für den Verstärker iles Oszillographen zu hoch, so kann zwischen den Ausgang des zu überprüfenden Übertragungssyslems und den Eingang des Oszillographen in an sich bekannter Weise eine Diode geschaltet werden, so daß auf dem Schirm des Oszillographen nur mehr die Einhüllende der einzelnen Frequenzen aufgezeichnet wird.Are the / u testing I requenz.cn for the amplifier iles oscilloscope too high, so between the Output of the transmission system to be checked and the input of the oscilloscope in itself known way a diode can be switched, so that on the screen of the oscilloscope only the The envelope of the individual frequencies is recorded.

Selbstverständlich ist die Anwendung des erfindungs-Of course, the application of the invention

gemäßen Verfahrens nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle der Verzögerungskette mit Transistoren kann auch eine Verzögerungsleitung mit Induktivitäten und Kapazitäten treten oder irgend eine andere Anordnung, die periodisch an- und abschaltet. Auch für die Oszillatoren, mit deren Hilfe die Festfrequenzen erzeugt werden, ist jede andere Ausführungsform möglich. Zur Anzeige der zu überprüfenden Frequenzen am Ausgang des zu prüfenden Übertragungssystems, wären etwa auch getrennte Meßinstrumente mit vorgeschalteten, für die betreffende Frequenz abgestimmten Bandpaßfiltern, geeignet.according to the method is not limited to the embodiment described above. Instead of the delay chain with transistors there can also be a delay line with inductances and capacitances or any other arrangement that switches on and off periodically. Also for the oscillators with their Any other embodiment is possible with the help of the fixed frequencies. To display the to frequencies to be checked at the output of the transmission system to be checked would also be about separate measuring instruments with upstream bandpass filters matched to the frequency in question, suitable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

systems described depending on the frequency, patent claims, which includes the following steps: a) a periodic, alternating transmission of a

1. Method for measuring the frequency-dependent pulse with the reference frequency and a gene transmission properties of a broadband 5 pulse with the comparison or measurement frequency transmission system at various fixed over the system to be examined;
Test frequencies that are switched one after the other in a b) measurement of the Ze.tdif erenzen d! E between the specified and timed sequence arrival times of special amplitudes of the Hullkurperiodisch to the input of the to be checked ven of the pulses with the transmission system specified above, that io frequencies appear; ,, ·,.,
characterized in that after c) averaging of the results of a large number of such lapses of the time span for switching on all counts. ;

intended test frequencies (frequency group pe- Here, a numerical result is used as the output variable

riode) a longer time interval is provided, which has a very special character and is supplied in order to mark the beginning of a new frequency group I ₅ which provides information about the period in a very special way, and that a pair of plates transfer behavior of the tested transfer system at the output of the Transmission system there

closed oscilloscope the output voltage There are also known methods in which an over

of the transmission system and its second oscillating plate pair which can be tuned to the region of interest a synchronizer for the frequency group period with a frequency-independent, constant output sampler Deflection voltage is supplied. amplitude of a motor with constant speed

2. Circuit arrangement for implementing the speed is voted through. The output voltage of the measuring method according to claim 1. characterized by checking the transmission device is characterized in that oscillators (OsX-Os4) with associated deflection device of a recording device out, Neten time switch elements (SX - S4) are provided, 2 ₅ whose paper or recording slides also with that each time switching element is moved the oscillation of the constant speed. On this associated oscillator in the switched-on state We ^: se creates a curve of the damping of the periodically suppressed and that all time switching elements transmission system as a function of the Freder (51 - S 4; are closed, in which they can inevitably be used in the frequency range, since it is not possible to switch on a sequence.Continuously tunable oscillators with absolute

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in constant output amplitude for a large Frege, that build between the output of the quenzbereich. Also are for specifying Transmission system and the input of the oscilloscope- the transmission properties usually have certain fregraphs, preferably at frequencies above the 35 frequencies are particularly interesting, which then only from the Gain range of this oscilloscope, a curve must be selected. In the process The demodulator is connected in such a way that only the one with point-by-point manual frequency selection is against it Envelope of the stress amplitudes of each of the time expenditure is very large.

Connectable frequencies on the screen of this oscillo- The disadvantages mentioned above are, however, with

graph is visible. 40 of the present invention avoided.

The invention is based on the object