DE19847200A1 - Frequenzspektrumanalysator mit Zeitbereichsanalysefunktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frequenzspek­ trumanalysator bzw. -spektralanalysator zum Analysieren des Frequenzspektrums eines ankommenden Signals in einem Fre­ quenzbereich und insbesondere einen Frequenzspektrumanalysa­ tor mit einer Zeitbereichsanalysefunktion, durch die schnel­ le Änderungen der Frequenz oder der Zeitperiode eines ankom­ menden Signals im Zeitbereich mit hoher Genauigkeit und ho­ her Auflösung gemessen werden können.

Frequenzspektrumanalysatoren werden weit verbreitet zum Analysieren des Frequenzspektrums eines ankommenden Signals in einem Frequenzbereich bzw. Frequenzraum verwendet. Typi­ scherweise werden in einem solchen Frequenzspektrumanalysa­ tor in vertikaler Richtung dargestellte Pegel des Fre­ quenzzspektrums bezüglich eines in horizontaler Richtung dargestellten Frequenzbereichs dargestellt. Ein Frequenz­ spektrumanalysator kann außerdem eine Funktion zum Darstel­ len von Pegeln oder Amplituden des ankommenden Signals in einem Zeitbereich bzw. Zeitraum aufweisen. Ein herkömmliches Beispiel eines solchen Frequenzspektrumanalysators mit einer Frequenz- und einer Zeitbereichsanalysefunktion ist in Fig. 6 dargestellt.

Der in Fig. 6 dargestellte herkömmliche Frequenzspek­ trumanalysator weist einen HF-Abschnitt 10, einen Detektor 20, einen A/D-Wandler 30, einen Mikroprozessor 50, eine Sichtanzeige 60 und eine Referenzfrequenzquelle 70 auf. Der HF-Abschnitt 10 wird aus einem Dämpfungsglied 11, einem Ver­ stärker 12, einem Frequenzmischer 13, einem lokalen Fre­ quenzgenerator oder -oszillator 15 und einem Zwischenfre­ quenz (ZF) -filter 14 gebildet.

Wenn der in Fig. 6 dargestellte Frequenzspektrumanaly­ sator zum Analysieren des Frequenzspektrums eines ankommen­ den Signals im Frequenzbereich verwendet wird, wobbelt der lokale Frequenzoszillator 15 seine Frequenz linear (Wobbel­ modus) für einen vorgegebenen Frequenzbereich. Wenn der Fre­ quenzspektrumanalysator zum Analysieren einer Wellenform des ankommenden Signals im Zeitbereich verwendet wird, wird der lokale Frequenzoszillator 15 auf eine feste Frequenz einge­ stellt (Nullbereichmodus).

Nachstehend wird zunächst die grundsätzliche Arbeits­ weise der Frequenzbereichsanalyse beschrieben: Der Lei­ stungspegel eines einem HF-Anschluß zugeführten HF- Eingangssignals wird, bevor es dem Frequenzmischer 13 zuge­ führt wird, durch das Dämpfungsglied 11 und den Verstärker 12 so eingestellt, daß in den Meßergebnissen der maximale Dynamikbereich erhalten wird. Typischerweise ist ein solcher Meß-Dynamikbereich durch den maximalen möglichen Eingangs­ leistungspegel bestimmt, der dem Frequenzmischer 13 zuge­ führt werden kann, ohne daß Verzerrungen oder Störungen auf­ treten.

Im Beispiel von Fig. 6 erzeugt der lokale Frequenzos­ zillator 15 ein lokales Signal, dessen Frequenz bezüglich der Referenzfrequenzquelle 70 linear gewobbelt wird (Wobbel­ modus). Die HF-Signalfrequenz und die Frequenz des lokalen Signals werden im Frequenzmischer 13 gemischt, wodurch ZF- (Zwischenfrequenz) Signale erzeugt werden, die sowohl die Summen- als auch die Differenzfrequenz der beiden Frequenzen aufweisen. Das ZF-Filter 14, das ein Bandpaßfilter ist, wählt das Summen- oder das Differenzsignal vom Frequenz­ mischer 13 aus.

Der Detektor 20 erfaßt eine Amplitude des vom Ausgang des ZF-Filters 14 erhaltenen ZF-Signals. Der A/D-Wandler 30 wandelt die Amplitude des ZF-Signals in ein digitales Signal um. Das durch den A/D-Wandler 30 erzeugte digitale Signal wird durch den Mikroprozessor 50 verarbeitet und auf der Sichtanzeige 60 als Frequenzspektrum mit Leistungspegeln dargestellt. Typischerweise werden in der vertikalen Achse der Sichtanzeige 60 Leistungspegel des Spektrums darge­ stellt, während in der horizontalen Achse Frequenzen des Spektrums dargestellt werden. Der Mikroprozessor 50 steuert über einen Systembus 80 außerdem die Gesamtoperation des Spektrumanalysators, einschließlich der Operationen des lo­ kalen Oszillators 15, des Detektors 20, der Sichtanzeige 60 und des A/D-Wandlers 30.

Nachstehend wird als zweites die grundsätzliche Ar­ beitsweise der Zeitbereichsanalyse des Frequenzspektrumana­ lysators beschrieben: Ein HF-Eingangssignal wird dem Fre­ quenzmischer 13 über das Dämpfungsglied und den Verstärker auf die gleiche Weise zugeführt wie bei der Frequenzbe­ reichsanalyse. Der lokale Frequenzoszillator 15 wird jedoch so abgestimmt und auf eine geeignete feste Frequenz einge­ stellt (Nullbereichmodus), daß durch den Frequenzmischer 13 permanent ein ZF-Signal mit einer der Mittenfrequenz des Bandpaßfilters 14 entsprechenden Frequenz erzeugt wird. Die Amplitude des ZF-Signals vom Filter 14 wird durch den Detek­ tor 20 erfaßt und durch den A/D-Wandler 30 in ein digitales Signal umgewandelt. Daher wird auf der Sichtanzeige 60 der Leistungspegel des ZF-Signals, das dem HF-Eingangssignal proportional ist, im Zeitbereich dargestellt.

Dadurch können im herkömmlichen Frequenzspektrumanaly­ sator bei der Zeitbereichsanalyse Änderungen der Leistungs­ pegel des HF-Eingangssignals bezüglich der Zeit beobachtet und analysiert werden. Änderungen der Frequenz oder der Zeitperiode des HF-Eingangssignals bezüglich der Zeit können jedoch nicht beobachtet und analysiert werden. Dies ist der Fall, weil das HF-Eingangssignal auf dem Bildschirm auf die gleiche Weise wie durch ein Oszilloskop dargestellt wird, bei dem eine Wellenform in Form von Leistungspegeln als Funktion der Zeit dargestellt wird.

Daher können im Nullbereichmodus des herkömmlichen Fre­ quenzspektrumanalysators HF-Eingangssignale, deren Zeitperi­ ode oder Frequenz sich schnell ändert, im Zeitbereich nicht geeignet gemessen werden. Beispielsweise werden Ausschwing­ zeiten in einer Schaltung, in der ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) oder eine Phasenregelschleife (PLL) ange­ ordnet ist, oder eine Frequenzabweichung in einem Frequenz­ modulations (FM) -system durch den herkömmlichen Spektrum­ analysator nicht effektiv gemessen.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenzspektrumanalysator bereit zustellen, durch den Änderungen der Periode oder der Frequenz eines HF- Eingangssignals im Zeitbereich gemessen werden können.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenzspektrumanalysator bereit zustellen, durch den kleine und schnelle Änderungen der Periode oder der Frequenz eines HF-Eingangssignal im Zeitbereich mit hoher Geschwin­ digkeit und Genauigkeit gemessen werden können.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenzspektrumanalysator bereit zustellen, durch den Ausschwingzeiten in einer VCO- oder einer PLL-Schaltung oder Frequenzabweichungen in einem FM-System bei der Zeitbereich­ messung mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit gemessen werden können.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Frequenzspektrumanalysator bereit zustellen, durch den Ergebnisse der Zeitbereichsanalyse in verschiedenen Größen oder Parametern und Einheiten dargestellt werden können, z. B. in Form von Zeiten, Frequenzen, Leistungspegeln, Daten­ punkten und der Anzahl von Ereignissen (Häufigkeit).

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentan­ sprüche gelöst.

Der erfindungsgemäße Spektrumanalysator weist eine Funktion zum kontinuierlichen Messen von Perioden auf, gemäß der Zeitperioden für jeden Zyklus des ZF-Signals kontinuier­ lich gemessen werden, um Änderungen der Frequenz und der Zeitperiode des Eingangssignals im Zeitbereich zu analysie­ ren.

Der erfindungsgemäße Frequenzspektrumanalysator weist neben einem lokalen Ablenk-, Kipp- oder Wobbelgenerator bzw. -oszillator auf: einen Block zum kontinuierlichen Messen von Perioden zum kontinuierlichen Messen jeder Zeitperiode eines ZF-Signals, das durch Mischen des Eingangssignals mit dem lokalen Oszillatorsignal erzeugt wird, und eine Einrichtung zum Verarbeiten der Daten, die die durch den Block zum kon­ tinuierlichen Messen von Perioden erzeugte kontinuierliche Zeitperiode darstellen, um das Eingangssignal in einem Zeit­ bereich zu analysieren.

Ein Beispiel des im erfindungsgemäßen Frequenzspektrum­ analysator verwendeten Blocks zum kontinuierlichen Messen von Perioden weist auf: einen Frequenzteiler zum Dividieren oder Untersetzen einer Frequenz des ZF-Signals in einem vor­ gegebenen Verhältnis, eine Schaltung zum Messen von Zeitab­ schnitten zum Messen der Zeitlänge eines Zeitabschnitts zwi­ schen einer Flanke des ZF-Signals und einem Referenztaktim­ puls durch Expandieren des Zeitabschnitts, eine Zeitab­ schnittsteuerungseinrichtung zum Steuern einer durch die Schaltung zum Messen von Zeitabschnitten ausgeführten Verar­ beitung zum Messen des Zeitabschnitts, einen Zähler zum Zäh­ len der Anzahl von Referenztaktimpulsen während der Zeitpe­ riode des ZF-Signals, die den durch die Schaltung zum Messen von Zeitabschnitten expandierten Zeitabschnitt enthält, ei­ nen Speicher zum Speichern von Daten, die die durch den Zäh­ ler erhaltene Zeitperiode darstellen, und einen Adressenzäh­ ler zum Erzeugen von Adressendaten für den Speicher.

Der erfindungsgemäße Frequenzspektrumanalysator kann Änderungen der Periode oder der Frequenz eines HF-Eingangs­ signals im Zeitbereich messen. Der Frequenzspektrumanalysa­ tor kann kleine und schnelle Änderungen der Periode oder der Frequenz eines HF-Eingangssignals im Zeitbereich mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit messen. Daher kann der er­ findungsgemäße Frequenzspektrumanalysator Ausschwingzeiten einer VCO- oder PLL-Schaltung oder Frequenzabweichungen ei­ nes FM-Systems bei der Zeitbereichsmessung mit hoher Ge­ schwindigkeit und Genauigkeit effektiv messen. Darüber hin­ aus kann der erfindungsgemäße Frequenzspektrumanalysator Er­ gebnisse der Zeitbereichsanalyse in verschiedenen Größen oder Parametern und Einheiten darstellen, z. B. in Form von Zeiten, Frequenzen, Leistungspegeln, Datenpunkten und der Anzahl von Ereignissen (Häufigkeit).

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen und die Zeichnungen be­ schrieben; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Struktur des erfindungsgemäßen Frequenzspektrumanalysators;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Struktur des im erfindungsgemäßen Frequenzspektrumanalysator vorgese­ henen Blocks zum kontinuierlichen Messen von Perioden;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zum Darstellen der zeitlichen Beziehung der durch den in Fig. 2 dargestellten Block zum kontinuierlichen Messen von Perioden ausgeführten Messung einer Zeitperiode, die Zeitabschnitte enthält;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines Beispiels ei­ ner graphischen Darstellung der durch den erfindungsgemäßen Spektrumanalysator erhaltenen Ergebnisse der Zeitbereichs­ messung, wobei Frequenzänderungen bezüglich der Anzahl von Zeitpunkten dargestellt sind;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines anderen Bei­ spiels einer graphischen Darstellung der durch den erfin­ dungsgemäßen Frequenzspektrumanalysator erhaltenen Ergebnis­ se der Zeitbereichsmessung, wobei die Anzahl von Ereignissen (Häufigkeit) bezüglich der entsprechenden Frequenzbereiche basierend auf den Daten von Fig. 4 erzeugt wird; und

Fig. 6 ein Blockdiagramm der Struktur eines herkömmli­ chen Frequenzspektrumanalysators.

Nachstehend wird der erfindungsgemäße Frequenzspektrum­ analysator unter Bezug auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben. Wie im Blockdiagramm von Fig. 1 dargestellt, weist der er­ findungsgemäße Frequenzspektrumanalysator einen HF-Abschnitt 10, einen Detektor 20, einen A/D-Wandler 30, einen Mikropro­ zessor 50, eine Sichtanzeige 60, eine Referenzfrequenzquelle 70 und einen Block 40 zum kontinuierlichen Messen von Peri­ oden auf. Der HF-Abschnitt 10 weist ein Dämpfungsglied 11, einen Verstärker 12, einen Frequenzmischer 13, einen lokalen Frequenzoszillator 15 und ein Zwischenfrequenz (ZF) -filter 14 auf. Daher unterscheidet sich diese Struktur vom in Fig. 6 dargestellten Beispiel eines herkömmlichen Frequenzspek­ trumanalysators dadurch, daß im erfindungsgemäßen Spektrum­ analysator zusätzlich der Block 40 zum kontinuierlichen Mes­ sen von Perioden (kontinuierlicher Periodenmeßblock 40) und seine durch den Mikroprozessor 50 gesteuerte Operation vor­ gesehen sind.

Der Block 40 zum kontinuierlichen Messen von Perioden mißt kontinuierlich jede Zeitperiode des ZF-Signals, das beispielsweise vom Ausgang des Frequenzmischers 13 erhalten wird. Der Block 40 zum kontinuierlichen Messen von Perioden berechnet außerdem den gemessenen Zeitperiodendaten entspre­ chende Frequenzen des ZF-Signals. Ein Beispiel des Blocks 40 zum kontinuierlichen Messen von Perioden ist in der offenge­ legten Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-80091 mit dem Titel "Frequency Measurement Apparatus" ausführlich be­ schrieben und wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 2 kurz dargestellt.

Im Beispiel von Fig. 2 weist der Block 40 zum kontinu­ ierlichen Messen von Perioden auf: eine Auswahleinrichtung 41, einen Frequenzteiler 42, eine Zeitabschnittsteuerungs­ einrichtung 43, eine Schaltung 44 zum Messen von Zeitab­ schnitten, einen ersten Zähler 45, einen zweiten Zähler 46, einen ersten Speicher 47, einen zweiten Speicher 48 und ei­ nen Adressenzähler 49. Jede der Komponenten des Blocks 40 zum kontinuierlichen Messen von Perioden ist mit dem System­ bus 80 verbunden und wird durch den Mikroprozessor 50 ge­ steuert.

Die Auswahleinrichtung 41 dient dazu, das ZF-Signal an der geeigneten Position des Spektrumanalysators auszuwählen. Dies ist erforderlich, weil ein realer Frequenzspektrumana­ lysator mehrere in Serie geschaltete Stufen von Frequenz­ mischern und lokalen Oszillatoren zum Umwandeln der Frequenz des ankommenden Signals aufweist. Daher wählt die Auswahl­ einrichtung 41 aus, welches der ZF-Signale an den Ausgängen der Frequenzmischer verwendet werden sollte. Daher ist, wenn permanent nur ein ZF-Signal verwendet wird, die Auswahlein­ richtung 41 entbehrlich.

Der Frequenzteiler 42 dient zum Untersetzen oder Teilen der Frequenz des ausgewählten ZF-Signals in einem vorgegebe­ nen Untersetzungsverhältnis 1 : M. Weil die absolute Frequenz des ZF-Signals bekannt ist, kann das Untersetzungsverhältnis M so festgelegt werden, daß die durch die Schaltung 44 zum Messen von Zeitabschnitten ausgeführte Messung der Periode leicht und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Untersetzungsver­ hältnis M so festgelegt, daß die Zeitperiode am Ausgang des Frequenzteilers 42 mindestens 8 µs beträgt, woraus eine Ge­ schwindigkeit resultiert, bei der die Schaltung 44 zum Mes­ sen von Zeitabschnitten geeignet arbeiten kann.

Allgemein wird eine Zeitperiode eines ankommenden Si­ gnals durch Zählen der Anzahl von Referenztaktimpulsen in­ nerhalb der Zeitperiode gemessen. Durch dieses Verfahren kann jedoch ein Zeitabschnitt der Zeitperiode, der kleiner ist als ein Zyklus des Referenztaktimpulses, nicht gemessen werden. Daher sind die Zeitabschnittsteuerungseinrichtung 43 und die Schaltung 44 zum Messen von Zeitabschnitten vorgese­ hen, um die Zeitperiode des vom Frequenzteiler 42 erhaltenen Signals mit einer Auflösung zu messen, die höher ist als die Auflösung des Referenztaktes. Um dies zu erreichen, werden die Zeitabschnitte durch die Zeitabschnittsteuerungseinrich­ tung 43 und die Schaltung 44 zum Messen von Zeitabschnitten vergrößert oder expandiert. Nachstehend wird die Arbeits- oder Funktionsweise der Steuerungseinrichtung 43 und der Meßschaltung 44 unter Bezug auf das Zeitdiagramm von Fig. 3 ausführlicher erläutert.

Der erste Zähler 47 zählt die Anzahl von Referenztakten während der Zeitperiode des vom Frequenzteiler 42 erhaltenen Signals, d. h. ein ganzzahliges Vielfaches des Referenztakt­ impulses innerhalb der Zeitperiode. Der zweite Zähler 48 zählt den Referenztaktimpuls während des durch die Steue­ rungseinrichtung 43 und die Meßschaltung 44 vergrößerten oder expandierten Zeitabschnitts. Im ersten Speicher 47 wer­ den die vom ersten Zähler 45 erhaltenen Daten gespeichert, und im zweiten Speicher werden die vom zweiten Zähler 46 er­ haltenen Daten gespeichert. Der Adressenzähler 49 erhöht die Adressendaten für den ersten und den zweiten Speicher 47 bzw. 48, um Daten darin zu speichern oder daraus auszulesen.

Nachstehend wird der Zeitabschnittmeßvorgang unter be­ zug auf Fig. 3 ausführlicher beschrieben. Weil das (durch "Steuersignal" bezeichnete) ZF-Signal vom Frequenzteiler 42, das die Zeitperiode P aufweist, bezüglich des Referenztakt­ signals asynchron ist, ergeben sich Zeitabschnitte ΔT1 und ΔT2 bezüglich der ansteigenden oder Start-Flanke und der ab­ fallenden oder Stopp-Flanke des Steuersignals. Wie vorste­ hend erwähnt, werden diese Zeitabschnitte durch die Zeitab­ schnittsteuerungseinrichtung 43 und die Schaltung 44 zum Messen von Zeitabschnitten beispielsweise unter Verwendung von (nicht dargestellten) Integrationsschaltungen mit mehre­ ren Integrationskonstanten vergrößert oder expandiert. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Expandieren und Messen von Zeitabschnitten ist im US-Patent Nr. 5629649 beschrieben. Während jedes der expandierten Zeitabschnitte wird die An­ zahl von Referenztaktimpulsen durch den zweiten Zähler 46 gezählt, wodurch die Auflösung der Gesamtperiodenmessung er­ höht wird.

Der Block 42 zum kontinuierlichen Messen von Perioden mißt kontinuierlich die Zeitperiode des ZF-Signals am Aus­ gang des Frequenzteilers 42. Dadurch wird, nachdem die Zeit­ periode P gemessen wurde, die nächste Zeitperiode P1, die an der Stopp-Flanke der Periode P beginnt, auf die gleiche Wei­ se gemessen wie die Periode P. Dadurch wird jede Zeitperiode am Ausgang des Frequenzteilers 42 durch den Block 42 zum kontinuierlichen Messen von Perioden kontinuierlich gemes­ sen.

Im Beispiel von Fig. 3 stehen die Zeitperiode P des Steuersignals (des durch den Frequenzteiler 42 untersetzten oder geteilten ZF-Signals), die Anzahl N1 von Takten im Steuersignal und die Zeitabschnitte ΔT1 und ΔT2 folgenderma­ ßen miteinander in Beziehung:

P + ΔT2 = N1×T + ΔT1 (1)

P = N1×T + ΔT1-ΔT2 (2).

Weil die aktuelle Zeitperiode P1 des ZF-Signals durch M geteilt wird, beträgt die Zeitperiode P1 des ZF-Signals:

P1 = (1/M) (N1×T+ΔT1-ΔT2) (3).

Ähnlicherweise wird die nächste Zeitperiode P2 des ZF- Signals dargestellt durch:

P2 = (1/M) (N2×T + ΔT2-ΔT3) (4).

Ähnlicherweise werden die weiteren kontinuierlichen Zeitperioden des ZF-Signals dargestellt durch:

P3 = (1/M) (N3×T + ΔT3-ΔT4) (5)

P4 = (1/M) (N4×T + ΔT4-ΔT5) (6)
.
.
Pj = (1/M) (Nj×T + ΔTj-ΔT(j+1)) (7).

Der Mikroprozessor 50 berechnet jede Zeitperiode des ZF-Signals basierend auf den vorstehenden Gleichungen. Der Mikroprozessor 50 kann außerdem folgendermaßen eine momenta­ ne Frequenz F_ZF des ZF-Signals basierend auf seiner Zeitperi­ ode berechnen, weil die Frequenz der Kehrwert der Zeitperi­ ode ist:

F_ZF = 1/Pj (8).

Außerdem wird die Frequenz F1 des dem Frequenzspektrum­ analysator zugeführten Eingangssignals basierend auf der mo­ mentanen ZF-Frequenz folgendermaßen erhalten:

F1 = F_LO ± F_ZF = F_LO + (1/Pj) (9),

wobei F_LO eine Frequenz des lokalen Oszillators 15 ist. Die lokale Frequenz F_LO ist bekannt und das Vorzeichen (±) in Gleichung (9) kann durch die Mittenfrequenz des ZF-Filters 14 bestimmt werden.

Beispiele einer durch den erfindungsgemäßen Frequenz­ spektrumanalysator ausgeführten Zeitbereichsmessung sind in den Fig. 4 bzw. 5 dargestellt. Im Beispiel von Fig. 4 ist das Eingangssignal eine frequenzmodulierte (FM) Träger­ welle mit einer Frequenz von 40 MHz. Im Nullbereichmodus (Zeitbereichmessung) wird die Frequenzänderung in jedem Punkt (Zeitperiode) der Trägerwelle auf dem Bildschirm dar­ gestellt. Obwohl nicht dargestellt, kann bei diesem Beispiel eine Wellenform der Frequenzänderung als Funktion der Zeit auch dargestellt werden, indem die Zeitperiode in der hori­ zontalen Achse anstatt als Zahl von Punkten in Zeiteinheiten dargestellt wird.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer von den Daten in Fig. 4 erhaltenen Zeitbereichsmessung, wobei in der horizontalen Achse Frequenzdatenpunkte dargestellt sind, während in der vertikalen Achse die Anzahl von Ereignissen (Häufigkeit) dargestellt ist. Weil die digitalen Daten, die jede der kon­ tinuierlichen Perioden des ZF-Signals oder des Eingangs­ signals darstellen, sowie die die entsprechenden Frequenzen darstellenden Daten erzeugt werden können, können leicht verschiedenartige Messungen, z. B. Frequenz als Funktion der Zeit, Zeit als Funktion der Zeit oder Zeit als Funktion der Frequenzverteilung ausgeführt werden. Daher können die ver­ tikale und die horizontale Achse der Sichtanzeige 60 frei verwendet werden, um die gewünschten Größen und Einheiten, z. B. Leistungen, Frequenzen, Zeiten, Anzahl von Datenpunkten usw. darzustellen.

Wie vorstehend beschrieben, können durch den erfin­ dungsgemäßen Frequenzspektrumanalysator Änderungen der Peri­ ode oder der Frequenz eines HF-Eingangssignals im Zeitbe­ reich gemessen werden. Der Frequenzspektrumanalysator kann kleine und schnelle Änderungen der Periode oder Frequenz ei­ nes HF-Eingangssignals im Zeitbereich mit hoher Geschwindig­ keit und Genauigkeit messen. Daher kann der erfindungsgemäße Frequenzspektrumanalysator Ausschwingzeiten in einer VCO- oder PLL-Schaltung oder Frequenzabweichungen in einem FM- System bei einer Zeitbereichmessung mit hoher Geschwindig­ keit und Genauigkeit effektiv messen. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Frequenzspektrumanalysator Ergebnisse einer Zeitbereichsanalyse durch verschiedene Größen und Ein­ heiten darstellen, z. B. durch Zeiten, Frequenzen, Lei­ stungspegel, Datenpunkte und die Anzahl von Ereignissen (Häufigkeit).

Obwohl hierin nur eine bevorzugte Ausführungsform dar­ gestellt und beschrieben ist, ist ersichtlich, daß innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zahlreiche Mo­ difikationen und Änderungen vorgenommen werden können.

Claims (6)

1. Spektrumanalysator mit einem lokalen Oszillator zum Analysieren des Frequenzspektrums eines Eingangssignals mit:
einem Block zum kontinuierlichen Messen jeder Zeitperiode eines Zwischenfrequenz (ZF) -signals, das durch Mischen des Eingangssignals mit dem lokalen Os­ zillatorsignal erzeugt wird; und
einer Einrichtung zum Verarbeiten der Daten, die die durch den Block zum kontinuierlichen Messen von Pe­ rioden erzeugte kontinuierliche Zeitperiode darstellen, um das Eingangssignal in einem Zeitbereich zu analysie­ ren.

2. Spektrumanalysator nach Anspruch 1, wobei der Block zum kontinuierlichen Messen von Zeitperioden aufweist:
einen Frequenzteiler zum Untersetzen einer Fre­ quenz des ZF-Signals in einem vorgegebenen Verhältnis;
eine Schaltung zum Messen von Zeitabschnitten zum Messen der Zeitlänge eines Zeitabschnitts zwischen ei­ ner Flanke des ZF-Signals und einem Referenztaktimpuls durch Expandieren des Zeitabschnitts;
eine Zeitabschnittsteuerungseinrichtung zum Steu­ ern des durch die Schaltung zum Messen von Zeitab­ schnitten ausgeführten Vorgangs zum Messen des Zeitab­ schnitts;
einen Zähler zum Zählen der Anzahl von Referenz­ taktimpulsen während der Zeitperiode des ZF-Signals, die den durch die Schaltung zum Messen von Zeitab­ schnitten expandierten Zeitabschnitt enthält;
einen Speicher zum Speichern von Daten, die die durch den Zähler erhaltene Zeitperiode darstellen; und
einen Adressenzähler zum Erzeugen von Adressenda­ ten für den Speicher.

3. Spektrumanalysator nach Anspruch 2, wobei der Block zum kontinuierlichen Messen von Zeitabschnitten außerdem eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines ZF-Signals aufweist, wenn im Spektrumanalysator mehrere ZF-Signale vorhanden sind.

4. Spektrumanalysator nach Anspruch 1, wobei der Block zum kontinuierlichen Messen von Zeitperioden aufweist:
einen Frequenzteiler zum Untersetzen einer Fre­ quenz des ZF-Signals in einem vorgegebenen Verhältnis;
eine Schaltung zum Messen von Zeitabschnitten zum Messen einer Zeitlänge eines Zeitabschnitts zwischen einer Flanke des ZF-Signals und einem Referenztaktim­ puls durch Expandieren des Zeitabschnitts;
eine Zeitabschnittsteuerungseinrichtung zum Steu­ ern des durch die Schaltung zum Messen von Zeitab­ schnitten ausgeführten Vorgangs zum Messen des Zeitab­ schnitts;
einen ersten Zähler zum Zählen der Anzahl von Re­ ferenztaktimpulsen während der Zeitperiode des ZF- Signals;
einen zweiten Zähler zum Zählen der Anzahl von Re­ ferenztaktimpulsen während des durch die Schaltung zum Messen von Zeitabschnitten expandierten Zeitabschnitts;
einen ersten Speicher zum Speichern der durch den ersten Zähler erhaltenen Daten;
einen zweiten Speicher zum Speichern der durch den zweiten Zähler erhaltenen Daten; und
einen Adressenzähler zum Erzeugen von Adressenda­ ten für den Speicher.

5. Spektrumanalysator nach Anspruch 4, wobei der Block zum kontinuierlichen Messen von Perioden ferner eine Aus­ wahleinrichtung zum Auswählen eines ZF-Signals auf­ weist, wenn mehrere ZF-Signale im Spektrumanalysator vorhanden sind.

6. Spektrumanalysator zum Analysieren eines Frequenzspek­ trums eines Eingangssignals mit:
einem lokalen Oszillator zum Erzeugen eines loka­ len Signals, dessen Frequenz entweder linear gewobbelt wird oder fest ist;
einem Frequenzmischer zum Mischen eines Eingangs­ signals mit dem lokalen Signal, um ein Zwischenfrequenz (ZF) -signal zu erzeugen;
einem ZF-Filter, der ein Bandpaßfilter ist, das das ZF-Signal durchläßt;
einem Detektor zum Erfassen einer Amplitude des ZF-Signals vom ZF-Filter;
einem A/D-Wandler zum Umwandeln der vom Detektor erhaltenen Amplitude in ein digitales Signal;
einem Block zum kontinuierlichen Messen jeder Zeitperiode des durch Mischen des Eingangssignals mit dem lokalen Signal erzeugten ZF-Signals; und
einer Einrichtung zum Verarbeiten der vom A/D- Wandler erhaltenen digitalen Daten, um das Frequenz­ spektrum des Eingangssignals in einem Frequenzbereich darzustellen, und zum Verarbeiten der Daten, die die durch den Block zum kontinuierlichen Messen von Peri­ oden erzeugte kontinuierliche Zeitperiode darstellen, um Kenngrößen des Eingangssignals in einem Zeitbereich darzustellen.