DE102006028669A1

DE102006028669A1 - Electrically tunable oscillator`s non-linear characteristics determining method, involves verifying and correcting frequency of frequency signals by frequency-tuning of spectrum analyzer in frequency range

Info

Publication number: DE102006028669A1
Application number: DE102006028669A
Authority: DE
Inventors: Michael Fischlein; Hagen Eckert
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2007-11-08

Abstract

The method involves verifying and correcting a frequency of frequency signals by frequency tuning of a spectrum analyzer in a frequency range with a frequency, which serves as the middle frequency, by a tuning voltage of an electrically tunable oscillator, where the frequency signals are generated by the electrically tunable oscillator. The frequency of the frequency signals is verified and/or corrected by the determination of the frequency of the frequency signals, which subjects to an identified maximal spectral level. An independent claim is also included for a device for selecting a frequency of a frequency signal generated by an electrically tunable oscillator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators.The The invention relates to a method for determining the non-linear Characteristic of an electrically tunable oscillator.

Elektrisch abstimmbare Oszillatoren (VCO: voltage controlled oscillator) besitzen in Anlehnung an 1 eine nichtlinearen Abstimmkennlinie zwischen der Abstimmspannung und der zugeordneten Frequenz. Daneben ist der Ausgangspegel des vom elektrisch abstimmbaren Oszillator erzeugten Frequenzsignals gemäß 2 sowohl in der Grundwelle als auch in den Oberwellen von der angelegten Abstimmspannung abhängig.Electrically tunable oscillators (VCO: voltage controlled oscillator) are based on 1 a non-linear tuning characteristic between the tuning voltage and the associated frequency. Besides, the output level of the frequency signal generated by the electrically tunable oscillator is 2 in both fundamental and harmonics depends on the applied tuning voltage.

Im Hinblick auf eine hohe Messgenauigkeit bei gleichzeitig hoher Messgeschwindigkeit – korrekte und schnelle Einstellung des Dynamikbereichs, der Frequenzbereichsgrenzen und der Mittenfrequenzen der einzelnen Messfrequenzbereiche (span) – in einem Messgerät, beispielsweise einem Spektrumanalysator oder einem Signal-Source-Analyser, sind in einer Vorabmessung diese Kennlinien zu erfassen. Im späteren Betrieb kann dann – mit Vorkenntnis des Frequenzverlaufs über der Abstimmspannung – sehr schnell eine vom Benutzer gewählte Frequenz des VCO eingestellt werden.in the In view of a high measuring accuracy with high measuring speed - correct and fast adjustment of the dynamic range, the frequency range limits and the center frequencies of the individual measuring frequency ranges (span) - in one meter, For example, a spectrum analyzer or a signal source analyzer, are in a preliminary measurement to capture these characteristics. In later operation can then - with prior knowledge of the frequency over the tuning voltage - very quickly one user-selected Frequency of the VCO can be adjusted.

Eine Messanordnung zur Erfassung der Kennlinien des Oszillators nach dem Stand der Technik ist in 3 dargestellt. Hierzu wird der Oszillator über eine abstimmbare Spannungsquelle mit einer einstellbaren Abstimmspannung beaufschlagt und mittels eines Frequenzzählers die Frequenz und mittels eines Leistungsmessers der Signalpegel des zur eingestellten Abstimmspannung gehörigen vom Oszillator erzeugten Frequenzsignals gemessen. Eine übergeordnete Ablaufsteuerung steuert in Abhängigkeit der gemessenen Frequenz und des gemessenen Signalpegels die Abstimmspannung für die Messung der Kennlinie des Oszillators bei der im folgenden Messschritt zu messenden Frequenz.A measuring arrangement for detecting the characteristics of the oscillator according to the prior art is in 3 shown. For this purpose, the oscillator is acted upon by a tunable voltage source with an adjustable tuning voltage and measured by a frequency counter, the frequency and by means of a power meter, the signal level of the set tuning voltage associated with the oscillator frequency signal. A higher-level sequence control controls the tuning voltage for the measurement of the characteristic curve of the oscillator at the frequency to be measured in the following measuring step as a function of the measured frequency and the measured signal level.

Eine hohe Messgenauigkeit ist bei einer derartigen Messanordnung des Standes der Technik auf Kosten der Messgeschwindigkeit nur mit einer langen Messzeit des Frequenzzählers realisierbar. Der Pegelverlauf der Oberwellen des Frequenzsignals ist mit einer derartigen Messanordnung auch nicht ermittelbar, da der Leistungsmesser nicht frequenzselektiv ist und den Gesamtpegel – Pegel der Grundwelle und der Oberwellen – gemeinsam misst. Zur Messung des Pegelverlaufs der einzelnen Oberwellen ist ein frequenzselektives Pegelmessgerät wie beispielsweise ein Spektrumanalysator erforderlich. Schließlich können sich die Frequenz- und Pegelmessungen aufgrund von Nebensprechen in den zweifach realisierten Messkanälen und Messgeräten gegenseitig negativ beeinflussen.A high measurement accuracy is in such a measuring arrangement of the Prior art at the expense of measuring speed only with one long measuring time of the frequency counter realizable. The level profile of the harmonics of the frequency signal can not be determined with such a measuring arrangement, since the power meter is not frequency selective and the overall level is level the fundamental wave and the harmonics - measures together. For measurement The level curve of the individual harmonics is a frequency-selective level meter such as a spectrum analyzer required. Finally, you can the frequency and level measurements due to crosstalk in the two-way realized measuring channels and measuring instruments mutually influence negatively.

Anstelle der getrennten Frequenz- und Pegelmessung in einem Frequenzzähler und einem Leistungsmesser kann nach dem Stand der Technik gemäß 4 ein Spektrumanalysator zum Einsatz kommen. Die zu den einzelnen Abstimmspannungen gehörigen Frequenzen werden jeweils in separaten Frequenzbereichen (span) vom Spektrumanalysator gemessen. Hierzu werden von einer übergeordneten Ablaufsteuerung die Frequenzbereichsgrenzen, Mittenfrequenzen und Pegelbereiche der einzelnen Frequenzbereiche dem Spektrumanalysator vorgegeben. Gemäß 5 wird für jede Abstimmspannung der gesamte Frequenzbereich durchgestimmt – gesweept – und bei Identifizierung des maximalen Signalpegels der zugehörige Frequenzwert als zur Abstimmspannung gehörige Frequenz des Oszillators bestimmt.Instead of the separate frequency and level measurement in a frequency counter and a power meter can according to the prior art according to 4 a spectrum analyzer is used. The frequencies belonging to the individual tuning voltages are measured in separate frequency ranges (span) by the spectrum analyzer. For this purpose, the frequency range limits, center frequencies and level ranges of the individual frequency ranges are given to the spectrum analyzer by a superordinate sequence control. According to 5 For each tuning voltage, the entire frequency range is tuned - swept - and when the maximum signal level is identified, the associated frequency value is determined as the frequency of the oscillator associated with the tuning voltage.

Eine frequenzselektive Messung durch Vorgabe der Frequenzbereichsgrenzen und Mittenfrequenzen der einzelnen Frequenzbereiche ermöglicht eine gezielte Ausblendung der zu den einzelnen Oberwellen und Nebenwellen gehörigen Spektrallinien. Aufgrund des Frequenzsweepens über den gesamten einstellbaren Frequenzbereich für jede zu vermessende Abstimmspannung des Oszillators verschlechtert sich bei zunehmender Frequenzbereichsgröße und/oder abnehmender Auflösebandbreite des im Spektrumanalysator verwendeten Auflösungsfilters nachteilig die Messgeschwindigkeit.A Frequency-selective measurement by specifying the frequency range limits and center frequencies of the individual frequency ranges allows one targeted suppression of the individual harmonics and spurs related Spectral lines. Due to the frequency sweeping over the entire adjustable Frequency range for any tuning voltage of the oscillator to be measured deteriorates with increasing frequency range size and / or decreasing resolution bandwidth of the resolution filter used in the spectrum analyzer disadvantageously the Measurement speed.

Eine Beschleunigung der Vorabmessung wird erzielt, indem gemäß 6 in zwei Frequenzsweeps über den gesamten eingestellten Frequenzbereich die zur maximalen und minimalen Abstimmspannung gehörigen Frequenzen und damit der durch diese beiden Frequenzen festgelegte Abstimmfrequenzbereich bestimmt wird. Da die zu den einzelnen Abstimmspannungen gehörigen Frequenzen innerhalb dieses Abstimmfrequenzbereich liegen müssen, können die zur Messung der weiteren Frequenzen der Kennlinie des Oszillators notwendigen Frequenzsweeps auf Frequenzbereiche reduziert werden, die durch den schmäleren Abstimmfrequenzbereich festgelegt sind. Nachteilig an diesem Verfahren zur Bestimmung der Kennlinie des Oszillators ist die nach wie vor noch vergleichsweise zeitaufwändige Bestimmung der zu den einzelnen Abstimmspannungen gehörigen Frequenzen mittels Frequenzsweep über den gesamten Abstimmfrequenzbereich.Acceleration of the pre-measurement is achieved according to 6 in two frequency sweeps over the entire set frequency range, the frequencies associated with the maximum and minimum tuning voltages, and thus the tuning frequency range determined by these two frequencies, are determined. Since the frequencies associated with the individual tuning voltages must be within this tuning frequency range, the frequency sweeps necessary to measure the other frequencies of the characteristic of the oscillator can be reduced to frequency ranges determined by the narrower tuning frequency range. A disadvantage of this method for determining the characteristic of the oscillator is still comparatively time-consuming determination of the frequencies belonging to the individual tuning voltages by means of frequency sweep over the entire tuning frequency range.

Eine zeitaufwändige Vormessung wird in einer Anordnung zur Kompensation der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, die in der US 5,557,241 offenbart ist, vermieden, indem ein quadratischer und ein kubischer Polynomgenerator den zwischen der realen nichtlinearen und einer idealen linearen Kennlinie des Oszillators auftretenden Frequenzfehler kompensiert. Die in den beiden Polynomgeneratoren einzustellenden Parameter müssen vorab für jeden Oszillatortyp einmalig mittels Simulation ermittelt. Die einzusparende Vormessung ist aber aufgrund von Modellierungsungenauigkeiten zwischen dem Simulationsmodell und den realen Gegebenheiten des eingesetzten Oszillators mit einer gewissen Messungenauigkeit im laufenden Betrieb des Spektrumanalysators oder des Signal-Source-Analysers nachteilig verbunden.A time-consuming pre-measurement is in an arrangement for compensating the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator, which in the US 5,557,241 A quadratic and cubic polynomial generator compensates for the frequency error occurring between the real non-linear and an ideal linear characteristic of the oscillator. The in the at The parameters to be set for the polynomial generators must first be determined by simulation for each oscillator type. However, due to modeling inaccuracies between the simulation model and the real conditions of the oscillator used, the preliminary measurement to be saved is disadvantageously associated with a certain degree of inaccuracy during operation of the spectrum analyzer or of the signal source analyzer.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators zu schaffen, das bzw. die bei einer minimalen Messzeit der Vormessung eine bestmögliche Messgenauigkeit in der Erfassung der nichtlinearen Kennlinie verwirklicht.task The invention is therefore a method and an apparatus for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable Oscillator to create the or at a minimum measuring time the pre-measurement the best possible Accuracy realized in the detection of the non-linear characteristic.

Die Erfindungsaufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung nach Patentanspruch 17 gelöst. Die davon abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen.The Invention task is determined by the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator with the features of claim 1 and the device according to Claim 17 solved. The depend on it claims contain advantageous developments.

Erfindungsgemäß werden in einer Vormessung durch Anlegen von mindestens drei Abstimmspannungen – minimale und maximale Abstimmspannung, die beispielsweise vom Benutzer vorgegeben ist, sowie eine Spannung, die beliebig zwischen den beiden Werten liegen kann („mittlere Abstimmspannung"), vorzugsweise aber im oder nahe am arithmetischen oder geometrischen Mittel der minimalen und maximalen Abstimmspannung liegt oder vom Benutzer vorgegeben wird – am elektrisch abstimmbaren Oszillatoren mittels Frequenzdurchstimmen über einen ersten Frequenzbereich – beispielsweise zwei Frequenzsweeps über jeweils den gesamten voreingestellten Frequenzbereich und einen dritten Frequenzsweep über den somit ermittelten Abstimmfrequenzbereich – die zugehörigen Frequenzen ermittelt. Durch Interpolation mit einem Polynom zweiter Ordnung werden anhand der drei detektierten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare die zu dazwischenliegenden Abstimmspannungen gehörigen dazwischenliegenden Frequenzen der nichtlinearen Kennlinie des Oszillators berechnet.According to the invention in a pre-measurement by applying at least three tuning voltages - minimum and maximum tuning voltage given by the user, for example is, as well as a tension that is arbitrary between the two values can lie ("medium Tuning ") but preferably in or near the arithmetic or geometric Means of the minimum and maximum tuning voltage is or from User is specified - on electrically tunable oscillators by frequency tuning over one first frequency range - for example two frequency sweeps over each the entire preset frequency range and a third Frequency sweep over determined thus the tuning frequency range - the associated frequencies. By interpolation with a polynomial of second order are based the three detected tuning voltage-frequency value pairs to intermediate tuning voltages belong to intermediate frequencies the nonlinear characteristic of the oscillator.

Anstelle eines Polynoms zweiter Ordnung kann auch ein Polynom dritter, vierter oder höherer Ordnung zum Einsatz kommen. Die Anzahl der in der Vormessung mindestens zu ermittelnden Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare erhöht sich in diesem Fall dann auf vier, fünf usw. Wertepaare.Instead of a polynomial of second order can also be a polynomial third, fourth or higher order be used. The number of in the pre-measurement at least to be determined tuning voltage-frequency value pairs increases in this case, then four, five etc. value pairs.

In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Verifikation und evtl. Korrektur der mittels Interpolation berechneten, zu den einzelnen dazwischenliegenden Abstimmspannungen jeweils gehörigen dazwischenliegenden Frequenzen für jede berechnete Frequenz ein Frequenzsweep in einer Nachmessung über jeweils einen zweiten Frequenzbereich, der die berechnete Frequenz als Mittenfrequenz aufweist und deren Frequenzbereichsgrenzen kleiner als der ermittelte Abstimmfrequenzbereich ist, durchgeführt und dabei der maximale Signalpegel und die zum maximalen Signalpegel gehörige Frequenz als zur eingestellten Abstimmspannung tatsächlich gehörige Frequenz der nichtlinearen Kennlinie des Oszillators ermittelt. Da auf diese Weise der zweite Frequenzbereich jeweils kleiner als der Abstimmfrequenzbereich eingestellt werden kann, reduziert sich die Vorabmessung gegenüber dem Stand der Technik deutlich.In a first embodiment the method according to the invention is used for verification and possibly correction by means of interpolation calculated, to the individual intermediate tuning voltages each belonging intermediate frequencies for each calculated frequency is a frequency sweep in a final measurement over each a second frequency range, which is the calculated frequency as the center frequency and whose frequency range limits smaller than the determined Tuning frequency range is carried out while the maximum Signal level and the frequency associated with the maximum signal level as the set tuning voltage actually belonging frequency of the nonlinear Characteristic curve of the oscillator determined. Because in this way the second Frequency range each set smaller than the tuning frequency range can be reduced, the pre-measurement is reduced compared to the State of the art clearly.

Im Rahmen dieser Nachmessung können auch automatisch die zu den gemessenen Frequenzen gehörigen Signalpegel des Oszillators ermittelt.in the Frame of this re-measurement can also automatically the signal level of the oscillator associated with the measured frequencies determined.

Die zu den einzelnen dazwischenliegenden Abstimmspannungen gehörigen Frequenzen und Signalpegel der n-ten Oberwelle des vom Oszillator erzeugten Frequenzsignals können zeitoptimal bestimmt werden, indem jeweils die n-fache Frequenz zu der zu der jeweiligen dazwischenliegenden Abstimmspannung gehörigen Frequenz der Grundwelle des Frequenzsignals als Mittenfrequenz des jeweiligen zweiten Frequenzbereichs ausgewählt wird und jeweils ein Frequenzsweep zur Identifizierung des maximalen Signalpegels und der zum maximalen Signalpegel gehörigen Frequenz als Frequenz zur n-ten Oberwellen des Frequenzsignals bei der angelegten Abstimmspannung durchgeführt wird. Die Frequenzbereichsgrenzen des jeweiligen zweiten Frequenzbereichs können dabei vergleichsweise minimal ausgelegt werden, um einerseits die Messzeit zu minimieren und andererseits den durchzustimmenden zweiten Frequenzbereich von benachbarten Spektrallinien von Ober- und Nebenwellen freizuhalten.The to the individual intermediate tuning voltages associated frequencies and signal levels of the nth harmonic of the oscillator generated Frequency signal can Time optimal to be determined by each of the n-fold frequency to the frequency associated with the respective intermediate tuning voltage the fundamental wave of the frequency signal as the center frequency of the respective second frequency range selected and each a frequency sweep to identify the maximum Signal level and the frequency associated with the maximum signal level as frequency to the nth harmonics of the frequency signal at the applied Tuning voltage performed becomes. The frequency range limits of the respective second frequency range can be designed comparatively minimal, on the one hand the Minimize measuring time and on the other hand to be tuned second Frequency range of adjacent spectral lines of harmonic and spurious waves kept clear.

Zur Erhöhung der Genauigkeit in der Bestimmung der nichtlinearen Kennlinie des Oszillators wird neben einer Erhöhung der obig genannten Ordnung des Interpolationspolynoms die Anzahl der zu interpolierenden Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare erhöht.to increase the accuracy in the determination of the nonlinear characteristic of the Oscillator is next to an increase the above-mentioned order of the interpolation polynomial number increases the interpolation tuning voltage-frequency value pairs.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Beschleunigung des Messvorgangs dadurch gewonnen, dass die für eine jeweilige Abstimmspannung mittels Interpolation berechnete Frequenz um den Frequenzfehler zwischen der für eine andere Abstimmspannung zuletzt gemessenen und zuletzt mittels Interpolation berechneten Frequenz korrigiert wird.In a second embodiment the method according to the invention an acceleration of the measuring process is obtained by the fact that for one respective tuning voltage calculated by interpolation frequency by the frequency error between the last for another tuning voltage measured and last calculated by interpolation frequency is corrected.

Bei einem vergleichsweise großen bzw. kleinen Frequenzfehler zwischen der zuletzt gemessenen und der zuletzt durch Interpolation für eine jeweilige Abstimmspannung berechneten Frequenz sind die Frequenzbereichsgrenzen des zweiten Frequenzbereichs zur Messung einer zu einer weiteren Abstimmspannung gehörigen Frequenz einzuengen bzw. auszuweiten.For a comparatively large or small frequency error between the last measured NEN and the last calculated by interpolation for a respective tuning voltage frequency narrowing the frequency range limits of the second frequency range for measuring a frequency belonging to a further tuning frequency or expand.

In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Genauigkeitssteigerung in der Bestimmung der nichtlinearen Oszillatorkennlinie durch Berücksichtigung der in den vorhergehenden Nachmessungen zu den jeweiligen Abstimmspannungen jeweils gemessenen Frequenzen in der Interpolation zur Berechnung von zu weiteren Abstimmspannungen jeweils gehörigen Frequenzen erzielt.In a third embodiment the method according to the invention becomes an increase in accuracy in the determination of the non-linear oscillator characteristic by consideration in the previous remeasurement to the respective tuning voltages respectively measured frequencies in the interpolation for the calculation achieved by belonging to other tuning voltages respectively frequencies.

In einer ersten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alle bisher zu den jeweiligen Abstimmspannungen jeweils gemessener Frequenzen in der Interpolation berücksichtigt.In a first sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention All measured to date to the respective tuning voltages Frequencies considered in the interpolation.

In einer zweiten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen einzig die gegenüber der mittels Interpolation zu berechnenden Frequenz niederfrequenteren Frequenzen und ihre zugehörigen Abstimmspannungen ein.In a second sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention only the opposite the lower frequency to be calculated by means of interpolation Frequencies and their associated Tuning voltages.

In einer dritten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare mit einem geringeren Frequenzabstand zu der aktuell mittels Interpolation zu berechnenden Frequenz stärker als die Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare mit einem größeren Frequenzabstand zu der aktuell mittels Interpolation zu berechnenden Frequenz gewichtet.In a third sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention become the tuning voltage-frequency value pairs with a lower Frequency difference to the frequency currently to be calculated by means of interpolation stronger as the tuning voltage-frequency value pairs with a greater frequency spacing to the frequency currently to be calculated by means of interpolation.

In einer vierten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden schließlich nur die jeweils N hinsichtlich ihrer Frequenz zur aktuell mittels Interpolation zu berechnenden Frequenz benachbarten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare bei der Interpolation berücksichtigt.In a fourth sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention finally become only the respective N in terms of their frequency to date means Interpolation to frequency to be calculated adjacent tuning voltage-frequency value pairs considered during interpolation.

In einer fünften Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die jüngst gemessenen dazwischenliegenden Frequenzen gegenüber früher gemessenen dazwischenliegenden Frequenzen stärker gewichtet.In a fifth Sub-variant of the third embodiment the method according to the invention become the youngest measured intermediate frequencies compared to previously measured intermediate Frequencies stronger weighted.

Schließlich werden in einem des vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens alle bisher genannten Interpolationsverfahren in ihren unterschiedlichsten Ausprägungen gleichzeitig durchgeführt und anschließend diejenigen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare für die nächste Interpolation weiterverfolgt, die mit einem Interpolationsverfahren berechnet wurden, das in der Vergangenheit den geringsten Fehler zwischen berechneter und anschließend gemessener Frequenz erzielt hat. Als Kriterium kann dabei der Betrag oder das Betragsquadrat der ermittelten Frequenzabweichung dienen.Finally in one of the fourth embodiment the process of the invention all previously mentioned interpolation in their various manifestations performed simultaneously and subsequently follow those tuning voltage-frequency value pairs for the next interpolation, which were calculated using an interpolation method which is described in US Pat Past the lowest error between calculated and subsequently measured Frequency has achieved. The criterion can be the amount or the Amount square serve the determined frequency deviation.

In einer Untervariante des vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für die Auswahl die Frequenzabweichungen zu jüngst gemessenen Frequenzen gegenüber Frequenzabweichungen zu früher gemessenen Frequenzen stärker gewichtet.In a sub-variant of the fourth embodiment of the method according to the invention are for the Select the frequency deviations to the most recently measured frequencies across from Frequency deviations to earlier measured frequencies stronger weighted.

Die Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators werden im Folgenden im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The embodiments the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable Oscillators are described in detail below. In the drawing demonstrate:

1 eine Abstimmspannung-Frequenz-Darstellung der realen nichtlinearen und der linearen Approximation der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 1 a tuning voltage-frequency representation of the real non-linear and the linear approximation of the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

2 eine Abstimmspannung-Signalpegel-Darstellung der Grundwelle und der zweiten und dritten Oberwelle des Frequenzsignals des elektrisch abstimmbaren Oszillators, 2 a tuning voltage signal level representation of the fundamental wave and the second and third harmonic of the frequency signal of the electrically tunable oscillator,

3 ein Blockschaltbild einer Messanordnung mit Frequenzfehler und Leistungsmesser zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators nach dem Stand der Technik, 3 a block diagram of a measuring device with frequency error and power meter for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to the prior art,

4 ein Blockschaltbild einer Messanordnung mit Spektrumanalysator zu Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators nach dem Stand der Technik, 4 a block diagram of a measuring device with spectrum analyzer to determine the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to the prior art,

5 Frequenz-Darstellung eines ersten Messverfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators nach dem Stand der Technik, 5 Frequency representation of a first measuring method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to the prior art,

6 eine Signalpegel-Frequenz-Darstellung eines zweiten Messverfahrens zu Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators nach dem Stand der Technik, 6 a signal level-frequency representation of a second measuring method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to the prior art,

7 eine Abstimmspannung-Frequenz-Darstellung der realen nichtlinearen und der linearen Approximation der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 7 a tuning voltage-frequency representation of the real non-linear and the linear approximation of the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator when using the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

8 eine Signalpegel-Frequenz-Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 8th a signal level-frequency representation of the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

9 eine Darstellung des Frequenzfehlers in Abhängigkeit der Abstimmspannung unter Anwendung unterschiedlicher Ordnungen des Interpolationspolynoms im erfindungsgemäßen Verfahren zu Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 9 a representation of the frequency error as a function of the tuning voltage using different orders of the interpolation polynomial in the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

10 eine Darstellung des Frequenzfehlers in Abhängigkeit der Abstimmspannung unter Anwendung der numerischen Differenzierung im erfindungsgemäßen Verfahren zu Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 10 a representation of the frequency error as a function of the tuning voltage using numerical differentiation in the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

11 eine Abstimmspannung-Frequenz-Darstellung bei dynamischer Approximation im erfindungsgemäßen Verfahren zu Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 11 a tuning voltage-frequency representation with dynamic approximation in the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

12 eine Darstellung des Frequenzfehlers in Abhängigkeit der Abstimmspannung bei dynamischer Approximation im erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 12 a representation of the frequency error as a function of the tuning voltage with dynamic approximation in the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

13 eine Abstimmspannung-Frequenz-Darstellung bei Approximation über alle niederfrequenteren Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare im erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 13 a tuning voltage-frequency representation in approximation over all low-frequency tuning voltage-frequency value pairs in the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tuned oscillator,

14 eine Abstimmspannung-Frequenz-Darstellung bei Approximation über die letzten N Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare im erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 14 a tuning voltage-frequency representation in approximation over the last N tuning voltage-frequency value pairs in the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

15 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur gleichzeitigen Interpolation von dazwischenliegenden Frequenzen über unterschiedliche Interpolationsverfahren im erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 15 a block diagram of an apparatus for simultaneous interpolation of intermediate frequencies via different interpolation method in the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tuned oscillator,

16 ein Frequenzspektrum der Oberwellen eines vom Oszillator erzeugten Frequenzsignals mit einem für die Identifikation der Frequenz der zweiten Oberwellen erforderlichen zweiten Frequenzbereichs im erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbare in Oszillators, 16 a frequency spectrum of the harmonics of a frequency signal generated by the oscillator with a second frequency range required for the identification of the frequency of the second harmonics in the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

17 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 17 a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

18 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators, 18 a flowchart of a second embodiment of the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator,

19 ein Flussdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators und 19 a flowchart of a third embodiment of the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tuned oscillator and

20 ein Flussdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators. 20 a flowchart of a fourth embodiment of the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator.

Im folgenden wird das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators anhand von 17 beschrieben.In the following, the first embodiment of the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator based on 17 described.

Zur Approximation der nichtlinearen Kennlinie des elektrisch abstimmbaren Oszillators mittels eines Polynoms werden im ersten Verfahrenschritt S10 eine der Ordnung des Polynoms entsprechende Anzahl von Abstimmspannung- Frequenz-Wertepaare zur Festlegung des Polynoms im Rahmen einer Vormessung ermittelt. Für ein Polynom zweiter Ordnung werden folglich durch Beaufschlagung des Oszillators mit drei verschiedenen Abstimmspannungswerten die zugehörigen Frequenzen und Signalpegel des vom elektrisch abstimmbaren Oszillator erzeugten Frequenzsignals mit Hilfe eines Spektrumanalysators gemessen.to Approximation of the non-linear characteristic of the electrically tunable Oscillator by means of a polynomial are in the first step S10 a number of Abstimmspannung- frequency value pairs corresponding to the order of the polynomial to determine the polynomial during a pre-measurement. For a Second order polynomials are thus obtained by applying the Oscillator with three different Abstimmspannungswerten the associated frequencies and signal levels of the electrically tunable oscillator Frequency signal measured by means of a spectrum analyzer.

Zur Erzielung einer höheren Genauigkeit in der Approximation der nichtlinearen Kennlinie mit Hilfe eines Polynoms dritter, vierter oder höherer Ordnung werden entsprechend vier, fünf oder mehr Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare auf diese Weise ermittelt.to Achieving a higher one Accuracy in the approximation of the nonlinear characteristic with Help of a third, fourth, or higher order polynomial will match four five or more tuning voltage-frequency value pairs determined in this way.

Die Messung der Frequenz und des Signalpegels des zur jeweils angelegten Abstimmspannung gehörigen Frequenzsignals bei einem Polynom zweiter Ordnung erfolgt zeitoptimal dadurch, dass für die maximale und minimale Abstimmspannung jeweils der gesamte am Spektrumanalysator für die Kennliniemessung voreingestellte erste Frequenzbereich hinsichtlich der Frequenz durchgestimmt wird, der beim jeweiligen Frequenzwert vorliegende Signalpegel des Frequenzsignals gemessen wird und im Anschluss daran der maximale Signalpegel und die zum maximalen Signalpegel gehörige Frequenz als Parameter des zur eingestellten Abstimmspannung gehörigen Frequenzsignals bestimmt werden. Der Frequenzabstand zwischen den zur maximalen und minimalen Abstimmspannung jeweils gehörigen Frequenzen stellt den Abstimmfrequenzbereich der nichtlinearen Kennlinie des elektrisch abstimmbaren Oszillators gemäß 8 dar.The measurement of the frequency and the signal level of the frequency signal associated with the respectively applied tuning voltage in a polynomial of second order takes place optimally in time by tuning the entire first frequency range preset on the spectrum analyzer for the characteristic measurement for the maximum and minimum tuning voltage Frequency present signal level of the frequency signal is measured, and thereafter the maximum signal level and belonging to the maximum signal level frequency gehö as a parameter of the set tuning voltage rigen frequency signal can be determined. The frequency spacing between the respective frequencies associated with the maximum and minimum tuning voltages adjusts the tuning frequency range of the non-linear characteristic of the electrically tunable oscillator 8th represents.

Da die zur mittleren Abstimmspannung gehörigen Frequenz des Frequenzsignals innerhalb der zur minimalen und maximalen Abstimmspannung gehörigen Frequenz des Frequenzsignals liegt, ist zur Bestimmung von Frequenz und Signalpegel des zur mittleren Abstimmspannung gehörigen Frequenzsignals zeitoptimiert ein Frequenzdurchstimmen einzig innerhalb des ermittelten Abstimmfrequenzbereiches erforderlich. Die auf diese Weise ermittelten drei Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare des Polynoms zweiter Ordnung gemäß 7 stellen ein verbesserte Approximation der nichtlinearen Kennlinie gegenüber der linearen Approximation in 7 dar.Since the frequency of the frequency signal associated with the average tuning voltage is within the frequency of the frequency signal associated with the minimum and maximum tuning voltages, a frequency tuning only within the determined tuning frequency range is necessary to determine the frequency and signal level of the frequency signal associated with the average tuning voltage. The thus determined three Abstimmspannung-frequency-value pairs of the polynomial of the second order according to 7 provide an improved approximation of the non-linear characteristic over the linear approximation 7 represents.

Im nächsten Verfahrenschritt S20 werden über herkömmliche Interpolationsverfahren zwischen den in Verfahrensschritt S10 gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaaren gelegene zusätzliche Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare berechnet. Neben der Ordnung des verwendeten Polynoms bestimmt die Anzahl der mittels Interpolation berechneten dazwischenliegenden Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare die Genauigkeit der Approximation der nichtlinearen Kennlinie durch das Polynom.in the next Process step S20 is transferred conventional Interpolation method between the measured in step S10 Tuning voltage frequency value pairs located additional Tuning voltage-frequency value pairs calculated. Next to the order of the polynomial used determines the number of calculated by interpolation intermediate tuning voltage-frequency value pairs the accuracy the approximation of the nonlinear characteristic by the polynomial.

Aufgrund des Approximationsfehlers zwischen der realen nichtlinearen Kennlinie des elektrisch abstimmbaren Oszillators und der polynomialen Approximation sind die in Verfahrenschritt S20 zu den einzelnen Abstimmspannungen jeweils mittels Interpolation ermittelten Frequenzen und Signalpegel des zugehörigen Frequenzsignals in einer Nachmessung gemäß Verfahrensschritt S30 mit dem Spektrumanalysator zu verifizieren bzw. bei entsprechender Abweichung zu korrigieren. Da die hierbei zu messenden Frequenzen auch innerhalb der zur maximalen und minimalen Abstimmspannung jeweils gehörigen Frequenz liegen, ist zu der zur verifizierenden und korrigierenden Messung der mittels Interpolation berechneten Frequenzen und der zugehörigen Signalpegel des Frequenzsignals ein Frequenzdurchstimmen in einem zweiten Frequenzbereich erforderlich, dessen Mittenfrequenz der mittels Interpolation berechneten Frequenz entspricht und dessen Frequenzbereichsgrenzen gemäß 8 innerhalb der zur maximalen und minimalen Abstimmspannung jeweils gehörigen Frequenz liegen.Due to the Approximationsfehlers between the real non-linear characteristic of the electrically tuned oscillator and the polynomial approximation to be determined in step S20 to the individual tuning voltages respectively by interpolation frequencies and signal level of the associated frequency signal in a final measurement according to step S30 with the spectrum analyzer or at corresponding Correct deviation. Since the frequencies to be measured in this case are also within the frequency corresponding to the maximum and minimum tuning voltage, frequency tuning in a second frequency range, the center frequency of which by means of the. To be verified and corrective measurement of the calculated by interpolation frequencies and the associated signal level of the frequency signal frequency Interpolation corresponds to calculated frequency and its frequency range limits according to 8th within the frequency corresponding to the maximum and minimum tuning voltages respectively.

Nach Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie des elektrisch abstimmbaren Oszillators für die Grundwelle des Frequenz signals wird im darauf folgenden Verfahrensschritt S40 die nichtlineare Kennlinie des Oszillators für jede Oberwelle des Frequenzsignals bestimmt. Hierzu wird für jede in den Verfahrensschritten S10 und S30 eingestellte Abstimmspannung und gemessene Frequenz des zugehörigen Frequenzsignals die jeweils identische Abstimmspannung und die n-fache Frequenz der Frequenz der Grundwelle des Frequenzsignals als Mittenfrequenz eines durchzustimmenden zweiten Frequenzbereiches eingestellt.To Determination of the non-linear characteristic of the electrically tunable Oscillator for the fundamental wave of the frequency signal is in the subsequent process step S40 the non-linear characteristic of the oscillator for each harmonic of the frequency signal certainly. This is for each tuning voltage set in steps S10 and S30 and measured frequency of the associated Frequency signal each identical tuning voltage and the n-fold frequency of Frequency of the fundamental wave of the frequency signal as the center frequency of a set to be tuned second frequency range.

Die Frequenzbereichsgrenzen des durchzustimmenden zweiten Frequenzbereiches werden hierbei auf empirischen Wege so eingestellt, dass innerhalb des zweiten Frequenzbereiches außer des Signalpeaks bei der n-fachen Frequenz der Frequenz der Grundwelle keine weiteren störenden Spektrallinien von Neben- oder anderen Oberwellen enthalten sind. Als Frequenzbereichsgrenzen können hierbei die mit den beiden Vorfaktoren a und b multiplizierten n-fachen Frequenzen der Frequenz der Grundwelle verwendet werden (beispielhafte Belegung der Vorfaktoren: a = 0,99, b = 1,01). In 16, in der das Frequenzspektrum eines Frequenzsignals mit den Spektrallinien mehrerer Oberwellen dargestellt ist, sind die Frequenzbereichsgrenzen des zweiten Frequenzbereichs zur Bestimmung des Signalpegels und der Frequenz der zweiten Harmonischen des Frequenzsignals zu erkennen.The frequency range limits of the second frequency range to be tuned are adjusted empirically in such a way that within the second frequency range, no further interfering spectral lines of secondary or other harmonics are contained within the second frequency range except for the signal peak at the n-fold frequency of the fundamental frequency. Frequency limits which can be used here are the n times the frequency of the fundamental wave multiplied by the two pre-factors a and b (exemplary assignment of the pre-factors: a = 0.99, b = 1.01). In 16 , in which the frequency spectrum of a frequency signal is shown with the spectral lines of several harmonics, the frequency range limits of the second frequency range for determining the signal level and the frequency of the second harmonic of the frequency signal can be seen.

Aus 9 sind für das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für einzelne Werte der Abstimmspannung die Frequenzfehler zwischen der bei der jeweiligen Abstimmspannung gemessenen Frequenz und der bei der jeweiligen Abstimmspannung mittels Interpolation berechneten Frequenz jeweils für ein Polynom erster Ordnung bei Interpolation über den gesamten Abstimmbereich, für ein Polynom erster Ordnung bei stückweiser Interpolation über jeweils Teilbereiche des gesamten Abstimmbereichs und für ein Polynom zweiter Ordnung bei Interpolation über den gesamten Abstimmbereich darge stellt. Eindeutig ist die Abnahme des Frequenzfehlers mit zunehmender Ordnung des verwendeten Polynoms zu erkennen.Out 9 For the first embodiment of the inventive method for individual values of the tuning voltage, the frequency errors between the frequency measured at the respective tuning voltage and the frequency calculated by interpolation at the respective tuning voltage are respectively first for a first order polynomial in interpolation over the entire tuning range, for a polynomial first Order at piecewise interpolation over each subareas of the entire tuning range and for a second order polynomial in interpolation over the entire tuning range Darge presents. Clearly, the decrease of the frequency error can be seen with increasing order of the polynomial used.

In 18 ist das Flussdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators dargestellt.In 18 the flowchart of the second embodiment of the inventive method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator is shown.

Die Vormessung in Verfahrenschritt S100 entspricht der Vormessung des Verfahrensschritts S10 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.The Preliminary measurement in method step S100 corresponds to the pre-measurement of Method step S10 of the first embodiment of the method according to the invention.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt S110 wird auf der Basis der in Verfahrenschritt S100 im Rahmen der Vormessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare jeweils für einen weiteren Wert der Abstimmspannung anhand einer Interpolation mit einem Polynom zweiter, dritter oder höherer Ordnung die zur Abstimmungsspannung gehörige Frequenz berechnet. Hierbei wird typischerweise die Abstimmspannung linear von einer Grenze des Abstimmbereiches zur anderen Grenze des Abstimmbereiches durchgestimmt.In the subsequent method step S110, on the basis of the tuning measured in method step S100 during the pre-measurement Voltage-frequency value pairs each for a further value of the tuning voltage based on an interpolation with a polynomial of second, third or higher order calculates the frequency belonging to the tuning voltage. Here, typically, the tuning voltage is tuned linearly from one boundary of the tuning range to the other boundary of the tuning range.

Da sowohl die nichtlineare Kennlinie als auch deren polynomiale Approximation im Abstimmbereich jeweils einen kontinuierlichen Verlauf aufweisen, weist auch der Frequenzfehler zwischen der gemessenen und der mittels Interpolation berechneten Frequenz im Abstimmbereich einen kontinuierlichen Verlauf auf. Da somit die zu benachbarten Abstimmspannungen gehörigen Frequenzfehler in einem ähnlichen Größenbereich liegen, kann mit Kenntnis des zuletzt für einen benachbarten Wert der Abstimmspannung ermittelten Frequenzfehlers der Frequenzfehler zwischen der bei der aktuell eingestellten Abstimmspannung gemessenen und berechneten Frequenz minimiert werden, indem der im letzten Zyklus ermittelte Frequenzfehler bei der Einstellung der Mittenfrequenz des im aktuellen Zyklus durchzustimmenden zweiten Frequenzbereiches im Sinne einer numerischen Differenzierung berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann die Mittenfrequenz des im folgenden Verfahrenschritt S130 durchzustimmenden zweiten Frequenzbereiches näher in Richtung der zur jeweiligen Abstimmspannung korrekt gehörenden Frequenz verlagert werden und damit die Größe des durchzustimmenden zweiten Frequenzbereiches im Hinblick auf eine Verkürzung der Messzeit verkleinert werden.There both the nonlinear characteristic and its polynomial approximation each have a continuous course in the tuning area, also indicates the frequency error between the measured and the means Interpolation calculated frequency in the tuning range a continuous course on. Thus, the frequency errors associated with adjacent tuning voltages in a similar way size range may lie with knowledge of the last for an adjacent value of Tuning voltage detected frequency error of the frequency error between the measured at the currently set tuning voltage and calculated frequency can be minimized by the one determined in the last cycle Frequency error when adjusting the center frequency of the current Cycle durchzustimmenden second frequency range in the sense of a numerical Differentiation considered becomes. In this way, the center frequency of the following process step S130 tuned second frequency range closer towards the frequency corresponding to the respective tuning voltage is shifted correctly and thus the size of the one to be tuned second frequency range with a view to shortening the Measuring time to be reduced.

In Verfahrensschritt S120 wird deshalb für den Fall, dass bereits in mindestens einer Iteration in Verfahrenschritt S110 zu einer Abstimmspannung ein Frequenzwert berechnet und in einer Nachmessung des Verfahrenschritts S130 zur selben Abstimmspannung ein Frequenzwert gemessen wurde und darauf aufbauend ein Frequenzfehler bestimmbar ist, der in der aktuellen Iteration in Verfahrenschritt S110 berechnete Wert der Frequenz um den Frequenzfehler zwischen der in der letzten Iteration zur damals eingestellten Abstimmspannung gemessen und der mittels Interpolation berechneten Frequenz korrigiert.In Process step S120 will therefore be in the case that already in at least one iteration in step S110 to a tuning voltage calculates a frequency value and in a final measurement of the method step S130 a frequency value was measured for the same tuning voltage and based on this a frequency error can be determined, which in the Current iteration in step S110 calculated value of Frequency around the frequency error between the one in the last iteration measured at the time set tuning voltage and the means Interpolation calculated frequency corrected.

Im nächsten Verfahrensschritt S130 wird mit der zur jeweiligen Abstimmspannung in Verfahrenschritt S110 berechneten und in Verfahrenschritt S120 um den in der letzten Iteration zur benachbarten Abstimmspannung ermittelten Frequenzfehler korrigierten Frequenz als Mittenfrequenz eines durchzustimmenden zweiten Frequenzbereiches analog zu Verfahrensschritt S30 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens der Signalpegel und die Frequenz des zur eingestellten Abstimmspannung gehörigen Frequenzsignals gemessen.in the next Method step S130 is performed with the respective tuning voltage calculated in method step S110 and in method step S120 in the last iteration to the adjacent tuning voltage determined frequency error corrected frequency as the center frequency a second frequency range to be tuned analogous to the method step S30 of the first embodiment the process of the invention Signal level and the frequency of the set tuning voltage related Frequency signal measured.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt S140 wird ermittelt, ob zu jedem Abstimmspannungswert des Werterasters innerhalb des Abstimmspannungsbereiches bereits ein Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar ermittelt wurde. Sind noch nicht alle Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare ermittelt worden, so wird in Verfahrenschritt S110 für den nächsten Wert der Abstimmspannung der zugehörige Frequenzwert mittels Interpolation berechnet.in the following process step S140, it is determined whether to each Tuning voltage value of the value raster within the tuning voltage range already a tuning voltage-frequency value pair has been determined. Are not yet all tuning voltage-frequency value pairs determined has been so in step S110 for the next value of the tuning voltage the associated one Frequency value calculated by means of interpolation.

Falls alle Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare ermittelt sind, werden mit dem abschließenden Verfahrenschritt S150 äquivalent zu Verfahrenschritt S40 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Signalpegel und Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare der nichtlinearen Kennlinien zu den Oberwellen des Frequenzsignals ermittelt.If all tuning voltage-frequency value pairs are determined with the final Method step S150 equivalent to method step S40 of the first embodiment of the method according to the invention the signal levels and tuning voltage-frequency value pairs of the non-linear Characteristics determined to the harmonics of the frequency signal.

Aus 10 ist ersichtlich, dass der Frequenzfehler im zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall einer Berücksichtigung des beim benachbarten Abstimmspannungswert auftretenden Frequenzfehlers in der Nachmessung des zum aktuellen Abstimmspannungswert gehörigen Frequenzwertes gegenüber dem Frequenzfehler im ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Berücksichtigung der identischen Polynome reduziert ist.Out 10 It can be seen that the frequency error is reduced in the second embodiment of the method according to the invention in case of consideration of the occurring at the adjacent Abstimmspannungswert frequency error in the final measurement of the current Abstimmspannungswert associated frequency value against the frequency error in the first embodiment of the inventive method, taking into account the identical polynomials.

In 19 ist das Flussdiagramm des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittelung der nichtlinearen Kennlinie eines elektrisch abstimmbaren Oszillators dargestellt.In 19 the flowchart of the third embodiment of the method according to the invention for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator is shown.

Die Vormessung in Verfahrensschritt S200 entspricht der Vormessung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verfahrensschritt S20.The Preliminary measurement in method step S200 corresponds to the pre-measurement of first embodiment the method according to the invention in method step S20.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt S210 erfolgt die Berechnung von Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaaren, die zwischen den in der Vormessung in Verfahrenschritt S200 gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare liegen. Hierzu werden nicht nur die in Verfahrensschritt S200 gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare, sondern auch alle in bisherigen Iterationen in Verfahrensschritt S220 im Rahmen einer Nachmessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare zur Minimierung der Abwei chung zwischen der polynomialen Approximation und der realen nichtlinearen Kennlinie des Oszillators berücksichtigt.in the following method step S210, the calculation of Tuning voltage-frequency value pairs that are in between the pre-measurement in step S200 measured tuning voltage-frequency value pairs lie. For this purpose, not only those measured in method step S200 Tuning voltage-frequency value pairs, but also all in previous ones Iterations in method step S220 measured as part of a final measurement Tuning voltage-frequency value pairs to minimize the deviation between the polynomial approximation and the real nonlinear one Characteristic of the oscillator considered.

In der ersten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gemäß 11 alle in der Vor- und Nachmessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare in der Interpolation berücksichtigt.In the first sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention are according to 11 all in the fore- and Measured after measurement measured Abstimmspannung-frequency-value pairs in the interpolation.

In der zweiten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gemäß 13 einzig die niederfrequenteren in der Vor- und Nachmessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare in der Interpolation berücksichtigt.In the second sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention are according to 13 only the lower frequency tuning voltage-frequency value pairs measured in the pre- and post-measurement are considered in the interpolation.

In der dritten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gemäß 14 einzig die insgesamt N niederfrequenteren in der Vor- und Nachmessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare mit kleinsten Frequenzabstand zum aktuell zu berechnenden und zu messenden Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar in der Interpolation berücksichtigt.In the third sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention are according to 14 only the total of N low-frequency measured in the pre- and Nachmessung measured Abstimmspannung-frequency value pairs with smallest frequency distance to the currently calculated and measured Abstimmspannung-frequency-value pair in the interpolation.

In der vierten Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in der Vor- und Nachmessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare mit geringerem Frequenzabstand zum aktuell zu berechnenden und zu messenden Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar stärker in der Interpolation mittels Gewichtung berücksichtigt als die in der Vor- und Nachmessung gemessenen Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare mit größerem Frequenzabstand zum aktuell zu berechnenden und zu messenden Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar.In the fourth sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention are the measured in the pre- and Nachmessung Abstimmspannung-frequency-value pairs with Less frequency distance to the currently calculated and measured Tuning frequency value pair stronger considered in the interpolation by weighting as the and measurement measured Abstimmspannung-frequency-value pairs with greater frequency spacing to the currently to be calculated and measured tuning voltage-frequency-value pair.

Im darauf folgenden Verfahrensschritt S220, der dem Verfahrenschritt S30 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht, werden im Rahmen einer Nachmessung die mittels Interpolation berechneten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare verifiziert bzw. im Fall einer Frequenzabweichung um die ermittelte Frequenzabweichung korrigiert.in the following process step S220, the process step S30 of the first embodiment corresponds to the method according to the invention, Within the scope of a final measurement, the tuning voltage-frequency-value pairs calculated by means of interpolation Verified or in the case of a frequency deviation to the determined Frequency deviation corrected.

Im nächsten Verfahrenschritt S230 wird in Analogie zu Verfahrenschritt S140 des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt, ob zu jedem Abstimmspannungswert des Werterasters innerhalb des Abstimmspannungsbereiches bereits ein Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar ermittelt wurde.in the next Method step S230 is analogous to method step S140 of the second embodiment the method according to the invention determines whether to each Abstimmspannungswert the value raster within the tuning voltage range already a tuning voltage-frequency value pair was determined.

Falls alle Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare ermittelt sind, werden mit dem abschließenden Verfahrenschritt S240 äquivalent zu Verfahrenschritt S40 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Signalpegel und Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare der nichtlinearen Kennlinien zu den Oberwellen des Frequenzsignals ermittelt.If all tuning voltage-frequency value pairs are determined with the final Method step S240 equivalent to method step S40 of the first embodiment of the method according to the invention the signal levels and tuning voltage-frequency value pairs of the non-linear Characteristics determined to the harmonics of the frequency signal.

Aus 12 ist erkennbar, dass die Frequenzfehler für die jeweiligen Werte der Abstimmspannung bei Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Berücksichtigung von in Vor- und Nachmessungen ermittelten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaaren in folgenden Interpolationen gegenüber den Frequenzfehlern bei Anwendung des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche reduziert sind.Out 12 It can be seen that the frequency errors for the respective values of the tuning voltage when using the third embodiment of the method according to the invention in consideration of determined in pre- and Nachmessungen tuning voltage-frequency value pairs in the following interpolations against the frequency errors when using the first or second embodiment of the method additional are reduced.

Schließlich ist in 20 das Flussdiagramm des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittelung der nichtlinearen Kennlinie des elektrisch abstimmbaren Oszillators dargestellt.Finally, in 20 the flowchart of the embodiment of the inventive method for determining the non-linear characteristic of the electrically tunable oscillator shown.

Die Vormessung in Verfahrenschritt S300 entspricht wiederum der Vormessung in Verfahrenschritt S10 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.The Preliminary measurement in method step S300 again corresponds to the pre-measurement in step S10 of the first embodiment of the method according to the invention.

Im nächsten Verfahrenschritt S310 werden in einer Anordnung nach 15 mit mehreren parallel geschalteten Prädiktoren 1₁ , 1₂ , ..., 1_n , die jeweils mit demselben Frequenzsignal Freq(t) zu den einzelnen Zeitpunkten 0, ..., n – 1 des elektrisch abstimmbaren Oszillators gespeist werden, für jeweils einen Wert der Abstimmungsspannung nach mehreren verschiedenen Interpolationsverfahren parallel jeweils ein Frequenzwert Freq_est1(n), Freq_est2(n), ..., Freq_estn(n) zum Zeitpunkt n, berechnet. Die einzelnen parallel geschalteten Prädiktoren 1₁ , 1₂ , ..., 1_n übernehmen dabei jeweils eines dieser Interpolationsverfahren. Der Unterschied in den einzelnen Interpolationsverfahren liegt einerseits in der Ordnung des verwendeten Polynoms, andererseits in der Anzahl der zu berechnenden Interpolationspunkte innerhalb des Abstimmungsbereichs, in der Anzahl der aus vergangenen Messungen ermittelten und in der Interpolation berücksichtigten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaaren, in der unterschiedlichen Gewichtung der in der Interpolation berücksichtigten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare und anderer sinnvoller Parameter.In the next method step S310, in an arrangement 15 with several parallel-connected predictors 1 ₁ . 1 ₂ , ..., 1 _n , each of which is supplied with the same frequency signal Freq (t) at the individual times 0,..., n-1 of the electrically tunable oscillator, in each case one frequency value _{Freq est1} (n), in each case one value of the tuning voltage according to a plurality of different interpolation methods. Freq _est2 (n), ..., Freq _estn (n) at time n, calculated. The individual predictors connected in parallel 1 ₁ . 1 ₂ , ..., 1 _n each take on one of these interpolation methods. The difference in the individual interpolation methods lies on the one hand in the order of the polynomial used, on the other hand in the number of interpolation points to be calculated within the tuning range, in the number of tuning voltage-frequency value pairs determined from past measurements and considered in the interpolation, in the different weighting the tuning voltage-frequency value pairs and other meaningful parameters considered in the interpolation.

Von einer Überwachungseinheit 2 wird im nächsten Verfahrensschritt S320 mittels eines Auswahlkriteriums aus allen von den jeweiligen Prädiktoren 1₁ , 1₂ , ..., 1_n zur jeweiligen Abstimmspannung für den Zeitpunkt n berechneten Frequenzwerten Freq_est1(n), Freq_est2(n), ..., Freq_estn(n) dasjenige Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar mit dem berechneten Frequenzwert Freq_est(n) für den Zeitpunkt n ausgewählt, das für das weitere erfindungsgemäße Verfahren weiterbenutzt wird. Als Auswahlkriterium für die Auswahl des Prädiktors bzw. des in diesem Prädiktor zur Anwendung kommende Interpolationsverfahren sowie das durch dieses Interpolationsverfahren berechnete Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar wird der Betrag oder das Betragsquadrat des/der im/in vorherigen Mess- und Berechnungszyklus/en sich ergebenden Frequenzfehler/s zwischen gemessener und mittels Interpolation berechneter Frequenz des jeweiligen Prädiktors und des im jeweiligen Prädiktor angewendeten Interpolationsverfahrens verwendet. Werden die Frequenzfehler aus mehreren Zyklen im Auswahlkriterium berücksichtigt, so werden in einer weiteren Untervariante des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Frequenzfehler aus jüngst zurückliegenden Zyklen stärker als die Frequenzfehler aus früheren Zyklen dabei gewichtet.From a monitoring unit 2 in the next method step S320, by means of a selection criterion from all of the respective predictors 1 ₁ . 1 ₂ , ..., 1 _n Freq _est1 (n), Freq _est2 (n), ..., Freq _estn (n) that tuning voltage-frequency value pair with the calculated frequency value Freq _est (n) for the time n is calculated for the respective tuning voltage for the time n calculated frequency values which is used for the further method according to the invention. As a selection criterion for the selection of the predictor or the interpolation method used in this predictor as well as the tuning voltage-frequency value pair calculated by this interpolation method, the amount or the amount square of the frequency error / s resulting in the previous measurement and calculation cycle (s) between the measured and interpolated frequency of the respective predictor and the interpolation method used in the respective predictor. If the frequency errors from several cycles are taken into account in the selection criterion, then in a further sub-variant of the third embodiment of the method according to the invention, the frequency errors from recent previous cycles are weighted more heavily than the frequency errors from earlier cycles.

Mit dem aus allen in der einzelnen Interpolationsverfahren berechneten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaaren ausgewählten Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaaren wird im darauf folgenden Verfahrensschritt S330 in einer Nachmessung äquivalent zu Verfahrenschritt S30 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens die jeweils berechnete Frequenz verifiziert oder bei einer Frequenzabweichung zum gemessenen Frequenzwert um die aufgetretene Frequenzabweichung korrigiert.With that calculated from all in the individual interpolation methods Tuning voltage-frequency value pairs selected tuning voltage-frequency value pairs becomes equivalent in a subsequent measurement in the subsequent method step S330 to step S30 of the first embodiment of the method according to the invention the calculated frequency or frequency deviation to the measured frequency value around the occurred frequency deviation corrected.

Im nächsten Verfahrenschritt S340 wird in Analogie zu Verfahrenschritt S140 des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt, ob zu jedem Abstimmspannungswert des Werterasters innerhalb des Abstimmspannungsbereiches bereits ein Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaar ermittelt wurde.in the next Method step S340 is analogous to method step S140 of the second embodiment the method according to the invention determines whether to each Abstimmspannungswert the value raster within the tuning voltage range already a tuning voltage-frequency value pair was determined.

Falls alle Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare ermittelt sind, werden mit dem abschließenden Verfahrenschritt S350 äquivalent zu Verfahrenschritt S40 des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Signalpegel und die Abstimmspannung-Frequenz-Wertepaare der nichtlinearen Kennlinien zu den Oberwellen des Frequenzsignals ermittelt.If all tuning voltage-frequency value pairs are determined with the final Method step S350 equivalent to method step S40 of the first embodiment of the method according to the invention the signal levels and the tuning voltage-frequency value pairs of the non-linear Characteristics determined to the harmonics of the frequency signal.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind die in den einzelnen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgeführten Untervarianten auch mit den Merkmalen der anderen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens kombinierbar.The Invention is not limited to the illustrated embodiments. Especially are the in the individual embodiments the method according to the invention listed Subvariants also with the features of other embodiments the method according to the invention can be combined.

Claims

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator using a spectrum analyzer, by for several predetermined tuning voltages the associated frequencies of the oscillator generated frequency signal respectively by frequency tuning of the Spectrum analyzer in a predetermined first frequency range and identifying the maximum in the given frequency range and the frequency of the frequency signal indicative signal level be detected and intermediate frequencies of the oscillator via a Interpolationsverfahren be calculated, each using the Interpolation method calculated frequency of the oscillator generated frequency signal by frequency tuning of the spectrum analyzer in a second frequency range with the calculated and center frequency serving frequency at the tuning voltage associated with the calculated frequency of the oscillator and. by identifying the maximum identified Spectral level belonging to frequency the frequency signal is verified or corrected.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 1, characterized characterized in that the second frequency range for the identification the belonging to the respective tuning voltage frequency of the nonlinear Characteristic of the fundamental wave of the frequency signal generated by the oscillator smaller than the tuning frequency range of the fundamental wave of the oscillator generated frequency signal is.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 2, characterized characterized in that the second frequency range for determining the belonging to a tuning voltage Frequency in the case of a large one or small difference between that for a respective tuning voltage last calculated using interpolation methods and last measured frequency of the frequency signal is extended or narrowed.

Method for determining the non-linear characteristic An electrically tunable oscillator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second frequency range for the identification the belonging to the respective tuning voltage frequency of the nonlinear Characteristic of the nth harmonic of the frequency signal n times the frequency the belonging to the respective tuning voltage frequency of the nonlinear Characteristic of the fundamental wave of the frequency signal generated by the oscillator as the center frequency.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 4, characterized characterized in that the second frequency range for identification the frequency corresponding to the respective tuning voltage of the nth harmonic of the Frequency signal no disturbing Contains spectral components.

Method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to one of Claims 1 to 5, characterized records that a second, third or higher order interpolation method is used depending on the accuracy of the non-linear characteristic to be determined.

Method for determining the non-linear characteristic An electrically tunable oscillator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that depending on the accuracy of determining the non-linear characteristic, the number of between frequencies is varied.

Method for determining the non-linear characteristic An electrically tunable oscillator according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the means of the interpolation method additionally calculated the intervening frequency by the frequency error between the last measured and the corresponding one by means of the interpolation method calculated frequency is corrected.

Method for determining the non-linear characteristic An electrically tunable oscillator according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for the means of the interpolation method calculated intermediate frequencies all previous ones in one first or second frequency range detected frequencies and associated Signal level taken into account become.

Method for determining the non-linear characteristic An electrically tunable oscillator according to any one of claims 1 to 9, characterized in that for the means of the interpolation method calculated intervening frequencies all previous low-frequency in a first or second frequency range detected frequencies and associated Signal level taken into account become.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 10, characterized characterized in that for the Intermediate calculated by the interpolation method Frequencies the lower frequency detected in previous measurements Frequencies with smaller frequency spacing stronger than in previous ones Measurements detected lower frequency frequencies with greater frequency spacing be weighted.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 10 or 11, characterized in that for the means of the interpolation method Interspersed frequencies calculated the N in terms of their Frequency adjacent frequencies detected in previous measurements and associated Signal level taken into account become.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 6, characterized characterized in that for the Intermediate calculated by the interpolation method Frequencies the most recently detected frequencies stronger as the earlier weighted detected frequencies.

Method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to claim 6 or 13, characterized in that for the respective tuning voltage the intermediate frequency (Freq _est1 (n), Freq _est2 (n), ..., Freq _estn (n) ) and the associated signal level is simultaneously calculated according to one of the interpolation methods of claims 6 or 13, and the intermediate frequency (freq _est (n)) and the associated signal level are selected, the interpolation method of which in the past has a minimum frequency error between measured and by means of the Interpolationsverfahren calculated frequency has.

A method for determining the non-linear characteristic of an electrically tunable oscillator according to claim 14, characterized in that for the selection of the intermediate frequencies (Freq _est (n)), the amount or the square of the frequency deviation is used.

Method for determining the non-linear characteristic an electrically tunable oscillator according to claim 14 or 15, characterized in that the last detected frequencies stronger as previously be weighted detected frequencies.

Apparatus for selecting a frequency corresponding to a tuning voltage (Freq _est (n)) of a frequency signal (freq _est (t), t = 1, ..., n-1)) generated by an electrically tunable oscillator from several simultaneously with different interpolation methods calculated frequencies (Freq _est1 (n), Freq _est2 (n), ..., Freq _estn (n)) according to one of Claims 14 to 16 with a number of predictors ( 1 ₁ . 1 ₂ , ..., 1 _n ), which are supplied by the frequency signal (Freq _est (n), t = 1, ..., n - 1)) of the oscillator and in each case a frequency (Freq _est1 (n), freq _est2 (n), according to a different interpolation method, ..., Freq _estn (n)) and with a monitoring unit ( 2 ) derived from all of the respective predictors ( 1 ₁ . 1 ₂ , ..., 1 _n ) Freq _est1 (n), Freq _est2 (n), ..., Freq _estn (n)) that frequency (Freq _est (n)) via a switching element ( 3 ) whose predictor ( 1 ₁ . 1 ₂ , ..., 1 _n ) has caused a minimum frequency error in the past.