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Die
Erfindung betrifft ein reglergestütztes Verfahren und reglergestützte Vorrichtung
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem
Pegelregelkreis.
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Der
Signalpegel von hochfrequenten Signalen beispielsweise in Sender-Endstufen,
in Empfänger-Eingangstufen
oder in Signalgeneratoren wird nach dem Stand der Technik in automatischen
Pegelregelkreisen (automatic gain control = AGC) auf einen einstellbaren
Pegelreferenzwert ausgeregelt. In der
EP 0 451 277 B1 ist ein derartiger automatischer
Pegelregelkreis in einer Empfänger-Eingangstufe offenbart.
Der Verstärkungs- bzw.
Dämpfungsfaktor
eines im Signalkanal integrierten Verstärkungs- bzw. Dämpfungsgliedes
wird hierbei über
ein Stellsignal automatisch eingestellt, welches in einer Regler-Einheit
auf der Basis der Regeldifferenz zwischen dem Pegelreferenzwert
und dem am Ausgang des Signalkanals über eine Detektier-Einheit
erfassten Signalpegels des hochfrequenten Signals erzeugt wird.
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Nichtlinearitäten im Signalkanal,
beispielsweise im Verstärkungs-
bzw. Dämpfungsglied,
führen
im Pegelregelkreis zu Instabilitäten,
verschlechtern die Dynamik des Pegelregelkreises.
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Eine
exakte inverse Einstellung der Übertragungskennlinie
des Dämpfungsgliedes
zur Übertragungskennlinie
der Sender-Endstufe über die
Parametrierung des Dämpfungsfaktors
für alle
Pegelwerte des Hochfrequenz-Signals erfolgt bei der
DE 36 36 865 A1 offline
im Rahmen eines Einstell- oder Kalibriervorgangs. Da der Verlauf
der Übertragungskennlinie
der Sender-Endtufe und dazu korrespondierend der Übertragungskennlinie
des Dämpfungsgliedes
von einer Reihe von Parametern – beispielsweise
der Frequenz des Hochfrequenzsignals, der Umgebungstemperatur – abhängig ist,
sind eine Vielzahl von Kennlinienverläufen für das Dämpfungsglied zu ermitteln.
Für jede
einzelne Kennlinie sind wiederum eine Vielzahl von Kennlinien-Wertepaare
in Rahmen von Einzelkalibriervorgängen zu bestimmen, was den
Einstellungsaufwand vor Nutzung des Senders, Empfängers oder
Signalgenerators deutlich erhöht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Einstell- oder Kalibrieraufwand
bei der Bestimmung der Übertragungskennlinien
eines Kompensations- oder Dämpfungsgliedes
innerhalb eines Pegelregelkreises deutlich zu reduzieren.
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Die
Aufgabe wird durch ein reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung
der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 1 und eine
reglergestützte
Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes
nach Anspruch 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Für die Ermittlung
der einzelnen Kennlinien-Wertepaare des Kompensationsgliedes wird
die Eigenschaft des Pegelregelkreises ausgenutzt, dass sich im ausgeregelten
Pegelregelkreis bei überbrücktem Kompensationsglied
und bei einem Signalpegel des Pegelreferenzsignals in der Größe des Abszissenwertes
der Kennlinie des Kompensationsgliedes sich als Stellsignal ein
Wert einstellt, der dem zugehörigen
Ordinatenwert der Kennlinie des Kompensationsgliedes bei idealer
Kompensation der Übertragungskennlinie
im Signalkanal entspricht.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
bei fest vorgegebener Frequenz des Hochfrequenzsignals am Eingang des
Signalkanals und Variation der Signalpegel des Pegelreferenzsignals
im ausgeregelten Zustand des Pegelregelkreises die zu den am Pegelreferenz-Anschluß anliegenden
Abszissenwerten gehörigen
Ordinatenwerte der Kennlinie des Kompensationsgliedes am Stellsignal-Anschluß zu erfassen und
damit die für
eine bestimmte Frequenz des Hochfrequenzsignals charakteristische
Kennlinie des Kompensationsgliedes vergleichsweise aufwandsarm zu
ermitteln. Durch Variation der Frequenz des Hochfrequenzsignals
in einem bestimmten Frequenzraster können auf dieselbe Art und Weise
alle zu den jeweiligen Frequenzen des Hochfrequenzsignals gehörigen Kennlinien
des Kompensationsgliedes bestimmt werden.
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Im
Vergleich zum Einstell- bzw. Kalibrierverfahren des Stands der Technik
sind keine aufwändigen
Einstellvorgänge
für definierte
Stellsignale, keine aufwändigen
Meßvorgänge zur
Ermittelung der dazu korrespondierenden Hochfrequenzsignale am Ausgang
des Signalkanals und darauf aufbauend umfangreiche mathematische
Berechnungsvorgänge
zur Bestimmung der Kennlinien-Wertepaare für die einzelnen Kennlinien
des Kompensationsgliedes erforderlich. Vielmehr kann beim erfindungsgemäßen Verfahren
und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Einstellung der einzelnen Abszissenwerte am Pegelreferenz-Anschluß sowie der
einzelnen Frequenzen an der Signalquelle des Hochfrequenzsignals
und das Auslesen der Ordinatenwerte am Stellsignal-Anschluß des Pegelregelkreises
automatisiert werden. Ohne mathematischen Berechnungsaufwand können die
zu den einzelnen Abszissenwerten gehörigen Ordinatenwerte der frequenzabhängigen Kennlinien
des Kompensationsgliedes direkt nach dem Auslesen in die einzelnen
Speicherzellen des digital realisierten Kompensationsgliedes eingeschrieben
werden.
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Die
Temperaturabhängigkeit
der Übertragungskennlinie
des Signalkanals, welche lediglich mit einer vertikalen Verschiebung
der Übertragungskennlinie
verbunden ist, wird ganz analog ermittelt, indem die Stellsignaländerung
des Pegelregelkreises bei einer bestimmten Umgebungstemperatur in
Relation zu einer Bezugsumgebungstemperatur bei fester Frequenz
des Hochfrequenzsignals und festen Signalpegel des Pegelreferenzsignals
gemessen wird. Auf diese Weise kann durch Variation der Umgebungstemperatur
in Relation zu einer Bezugsumgebungstemperatur die jeweilige Stellsignaländerung
bzw. die Änderung
des jeweiligen Pegel-Istwerts des Hochfrequenzsignals für die Verwendung
als Kompensationssignal in einer Einheit zur Temperaturkompensation
ermittelt werden.
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Da
die Temperaturabhängigkeit
der Übertragungskennlinie
des Signalkanals sowohl eine lineare Abhängigkeit – verursacht durch das Stellglied
des Signalkanals – als
auch eine logarithmische Abhängigkeit – verursacht
durch den Trennverstärker
des Signalkanals – aufweist,
sind hierfür
in getrennten Meßreihen
die entsprechenden temperaturabhängigen
Stellsignaländerungen – für den Fall
den linearen Abhängigkeit – und die
temperaturabhängigen Änderungen
des Pegel-Istwerts des Hochfrequenzsignals – für den Fall der logarithmischen
Abhängigkeit – zu messen.
Für den
Fall der logarithmischen Abhängigkeit
sind die somit ermittelten Kompensationswerte in einer ersten Einheit
zur Temperaturkompensation zur additiven Überlagerung mit dem Pegelreferenzsignal
abzuspeichern. Für
den Fall der logarithmischen Abhängigkeit
sind die entsprechend ermittelten Kompensationswerte in einer dritten
Einheit zur Temperaturkompensation zur additiven Überlagerung
mit dem Stellsignal abzuspeichern. Schließlich sind Kompensationswerte
zur Kompensation von temperaturbedingten Änderungen des Verstärkungsfaktors
des Meßverstärkers in
einer zweiten Einheit zur Temperaturkompensation zur additiven Überlagerung
mit dem Stellsignal abzuspeichern.
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Die
Ausführungsform
des reglergestützten
Verfahrens und der reglergestützten
Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes
in einem Pegelregelkreis wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild der erfindungsgemäßen reglergestützten Vorrichtung
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem
Pegelregelkreis,
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2 ein
Blockschaltbild des Kompensationsgliedes in der erfindungsgemäßen reglergestützten Vorrichtung
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem
Pegelregelkreis,
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3 ein
Teilausschnitt der Kennlinie des Kompensationsgliedes in der erfindungsgemäßen reglergestützten Vorrichtung
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem
Pegelregelkreis,
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4 ein
Flußdiagramm
des erfindungsgemäßen reglergestützten Verfahrens
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem
Pegelregelkreis,
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5 ein
Flußdiagramm
für die
Bestimmung der Kompensationswerte bei temperaturbedingter Verschiebung
der Trennverstärker-Übertragungskennlinie
im Signalkanal,
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6 ein
Flußdiagramm
für die
Bestimmung der Kompensationswerte bei temperaturbedingter Verschiebung
der Stellglied-Übertragungskennlinie
im Signalkanal und
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7 ein
Flußdiagramm
für die
Bestimmung der Kompensationswerte bei temperaturbedingter Änderung
des Verstärkungsfaktors
des Meßverstärkers im
Pegelregelkreis.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem
Pegelregelkreis wird gemäß 1 in
einem Signalgenerator eingesetzt. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
aber auch in anderen hochfrequenztechnischen Geräten und Systemen, wie beispielsweise
in Sender-Endstufen
oder in Empfänger-Eingangstufen,
zum Einsatz kommen, bei denen der Pegel eines Hochfrequenzsignals
mit einem Pegelregelkreis automatisch eingestellt wird.
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Der
Pegelregelkreis 1 besteht aus einem Signalkanal 2,
in dem ein Hochfrequenzsignal, das von einer Signalquelle 3 erzeugt
wird, geführt
und verschiedenen nachrichtentechnischen Verarbeitungsfunktionen
unterzogen wird. In der Signalquelle 3 wird die Frequenz
fSig des Hochfrequenzsignals SHF eingestellt.
Der Signalpegel des Hochfrequenzsignals SHF wird
in einem der Signalquelle 3 anschließenden Stellglied 4 des
Signalkanals 2 eingestellt. Das Stellglied 4 wird
hierzu von einem der Pegelverstellung des Hochfrequenzsignals SHF proportionalen, kompensierten Stellsignal
PStellkomp angesteuert.
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Das
hinsichtlich seines Signalpegels im Stellglied 4 verstellte
Hochfrequenzsignal SHF wird anschließend über eine
Eichleitung 5 mit definierten Impedanzwerten einem Trennverstärker 6 zugeführt. Im
Trennverstärker 6 erfolgt über zwei
Verstärkerstufen 7 und 8 eine
galvanische Entkopplung zwischen der Signalquelle 3 des
Signalgenerators und der Ein-/Ausgabe-Stufe 9 des Signalkanals 2 des
Signalgenerators. Der Trennverstärker 6 enthält zusätzlich zwischen
den beiden Verstärkerstufen 7 und 8 einen
Tiefpaßfilter 10 zur
Dämpfung von
eingekoppelten höherfrequenten
Störsignalen.
Zwischen Trennverstärker 6 und
Ein-/Ausgabe-Stufe 9 ist eine Detektioneinrichtung 11 geschaltet,
die im Falle des Signalgenerators der 1 als Richtkoppler
ausgeführt
ist. Im Richtkoppler 11 erfolgt die meßtechnische Erfassung und Auskopplung
des Hochfrequenzsignals SHF am Ende des
Signalkanals 2.
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Das
ausgekoppelten Hochfrequenzsignal SHF wird
im anschließenden
Abwärtsmischer 12 mittels
des Mischersignal LO1 in das Zwischenfrequenzsignal
SZF heruntergemischt. Der anschließende Meßverstärker 13,
welcher einen regelbaren Verstärkungsfaktor
aufweist, führt
eine Pegelanpassung des Zwischenfrequenzsignal SZF an
das herrschende Pegelniveau des digitalen Signalverarbeitungsbereichs 14 des
Pegelregelkreises 1 durch. Das anschließende Anti-Aliasing Tiefpaßfilter 15 führt eine
Unterdrückung
der durch die anschließende
Analog-Digital-Wandelung verursachte Generierung höherharmonischer
Spektralanteile durch.
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Die
Analog-Digital-Wandelung im Analog-Digital-Wandler 16 führt zum
digitalisierten Zwischenfrequenzsignal SZFD,
welches im anschließenden
Abwärtsmischer 17 mittels
des Mischersignals LO2 in das korrespondierende
digitalisierte Basisbandssignal SNFD transferiert
wird. Das digitalisierte Basisbandssignal SNFD wird
im Logarithmierer 18 zur Bildung des logarithmischen Pegel-Istwerts
PIst logarithmiert, um im gleichen Maßstab wie
das logarithmische Pegelreferenzsignal PRef für eine sinnvolle
Regeldifferenz-Bildung in der anschliessenden Regeldifferenzbildungs-Einheit 19 vorzuliegen.
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Dem
logarithmischen Pegelreferenzsignal PRef wird
vor der Regeldifferenzbildungs-Einheit in einem Summationsglied 20 ein
Kompensationssignal Komp1 additiv überlagert.
Dieses Kompensationsignal Komp1 wird in
einer ersten Temperaturkompensation-Einheit 21 erzeugt.
Das Kompensationssignal Komp1 dient zur Kompensation
von temperaturbedingten logarithmischen Verschiebungen der Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2, welche schwerpunktmäßig im Trennverstärker 6 auftreten.
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Das
Regeldifferenz-Signal ΔP
aus der Regeldifferenzbildungs-Einheit 19 wird dem digital
realisierten Regler 22 zugeführt, der beispielsweise eine
als Digitalfilter realisierte proportional-integrierende Regeldynamik
aufweist. Das vom Regler 22 erzeugte Stellsignal PStell wird in einem Signalbegrenzer 23 einer
Stellsignal-Begrenzung unterworfen. In einem weiteren Summations-Glied 24 erfolgt
eine zusätzliche
additive Aufschaltung eines Vorsteuersignals PVorst zum
begrenzten Stellsignal PStell des Reglers 22.
Dieses Vorsteuersignal PVorst ist nicht
unbedingt erforderlich, beschleunigt aber den Einschwingvorgang
des Pegelregelkreises 1 deutlich. Das Vorsteuersignal PVorst, das in Abhängigkeit des Signalwertes des
Pegelreferenzsignal PRef bestimmt wird,
wird direkt ohne Rückkopplung
auf das Stellglied 4 geschaltet und führt zu einer Pegeleinstellung des
Hochfrequenzsignals SHF in der Nähe des eingestellten
Signalpegels der Pegelreferensignals PRef.
Das Vorsteuersignal PVorst besitzt deshalb
die gegenüber
einem geschlossenen Regelkreis reduzierte Einschwingdynamik des
Vorsteuerzweigs des Pegelregelkreises 1.
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Der
Regler 22 regelt hierbei nur noch die restliche Regeldifferenz ΔP zwischen
dem eingestellten Signalpegel des Pegelreferenzsignals PRef und dem vom Vorsteuersignal PVorst erzielten Pegel-Istwert PIst des Hochfrequenzsignals
SHF aus, die beispielsweise durch überlagerte
Störsignale
oder durch Parameterschwankungen in den Funktionseinheiten des Vorsteuerzweigs
des Pegelregelkreises 1 verursacht werden.
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Im
folgenden Summationsglied 25 erfolgt eine zusätzliche
additive Aufschaltung eines zusätzlichen Kompensationssignals
Komp2 auf das Summationssignal aus Vorsteuersignal
PVorst und begrenzten Stellsignal PStell des Reglers 22. Dieses Kompensationsignal
Komp2 wird in einer zweiten Temperaturkompensation-Einheit 26 erzeugt.
Das Temperaturkompensationssignal Komp2 dient
der Kompensation von temperaturbedingten Änderungen des Verstärkungsfaktors
des Meßverstärkers 13.
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Im
anschließenden
Kompensationsglied 27, dessen nichtlineare Kennlinie bei
idealer Kompensation exakt invers zur nichtlinearen Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2 ist, wird das aus Vorsteuersignal PVorst amplitudenbegrenzten Stellsignal PStell des Reglers 22 und Kompensationssignal
Komp2 gebildete unkompensierte Summations-Stellsignal PStellunkomp am Eingang des Kompensationsgliedes 27 nichtlinear
verzerrt, was zu einem nichtlinear verzerrten, durch das Kompensationsglied 27 kompensierte
Summations-Stellsignal PStellkomp am Ausgang
des Kompensationsgliedes 27 führt. Da die Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2 von der Frequenz fSig des
Hochfrequenzsignals SHF abhängig ist,
weist auch das Kompensationsglied 27 entsprechende inverse
von der jeweiligen Frequenz fSig abhängige nichtlineare
Kennlinien auf. Die Auswahl der richtigen von der Frequenz fSig des Hochfrequenzsignals SHF abhängigen Kennlinie
im Kompensationsglied 27 erfolgt über das an einem Eingang des
Kompensationsglied 27 anliegende Frequenzsignal fSig des HochfrequenzsignalS SHF.
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Das
kompensierte Summations-Stellsignal PStellkomp am
Ausgang des Kompensationsgliedes 27 wird in der Phase der
Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 bei
geöffnetem
nachfolgenden Schalter 28 für die weitere Ansteuerung des
Stellgliedes 4 gesperrt und in der Phase des normalen Pegelregelbetriebes
bei geschlossenem nachfolgenden Schalter 28 für die weitere
Ansteuerung des Stellgliedes 4 weitergeführt. Im
anschließenden
Digital-Analog-Wandler 29 wird
das kompensierte Summations-Stellsignal
PStellkomp vom digitalen Format des digitalen
Signalverarbeitung-Bereichs 14 des Pegelregelkreises 1 ins
analoge Format gewandelt.
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Das
vom Regler 22 erzeugte Stellsignal PStell wird
in der Phase der Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 bei
geschlossenem nachfolgenden Schalter 31 für die weitere
Ansteuerung des Stellgliedes 4 weitergeführt und
in der Phase des normalen Pegelregelbetriebes bei geöffnetem
nachfolgenden Schalter 31 für die weitere Ansteuerung des
Stellgliedes 4 gesperrt. Das über den geschlossenen Schalter 31 in
der Phase der Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 weitergeführte Stellsignal
PStell des Reglers 22 wird dem
Digital-Analog-Wandler 32 vom
digitalen Format des digitalen Signalverarbeitungsbereichs 14 des
Pegelregelkreises 1 in das analoge Format gewandelt. Das
Summations-Glied 30 schaltet je nach Betriebsphase entweder
das kompensierte Summations-Stellsignal PStellkomp des
Kompensationsgliedes 27 oder das Stellsignal PStell des
Reglers 22 zur Ansteuerung des Stellgliedes 4 weiter.
Alternativ zu den beiden Schaltern 28 und 31,
des Summations-Gliedes 30 und der beiden Digital-Analog-Wandler 29 und 32 kann
auch ein Multiplexer und ein anschließender Digital-Analog-Wandler
zu Einsatz kommen, wobei der Multiplexer je nach Betriebsphase entweder
das kompensierte Summations-Stellsignal PStellkomp des
Kompensationsgliedes 27 oder das Stellsignal PStell des
Reglers 22 zur Ansteuerung des Stellgliedes 4 weiterschaltet.
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In
einem weiteren Summations-Glied 33 erfolgt in der Phase
des normalen Pegelregelbetriebes eine additive Überlagerung eines zusätzlichen
Kompensationsignals Komp3 zum kompensierten
Summations-Stellsignal PStellkom. Dieses
zusätzliche
Kompensationsignal Komp3 wird in einer dritten
Temperaturkompensation-Einheit 34 erzeugt. Das Kompensationssignal
Komp3 dient zur Kompensation von temperaturbedingten
linearen Verschiebungen der Übertragungskennlinie
des Signalkanal 2, welche schwerpunktmäßig im Stellglied 4 auftreten.
Am Ausgang des Summations-Gliedes 34 liegt folglich das
um das Kompensationssignal Komp3 addierte
kompensierte Summations-Stellsignal PStellkomp an,
das als vollständig
pegelkompensiertes Summations-Stellsignal PStellkomp auf
das Stellsignal 4 zur Verstellung des Signalpegels des
Hochfrequenzsignals SHF geführt wird.
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Die
Realisierung des Kompensationsgliedes 27, welches digital
ausgeführt
ist, ist in 2 im Detail dargestellt. In
einem Speicher (RAM) 35 sind in den einzelnen Speicherzellen
die zu den jeweiligen Abszissenwerten der nichtlinearen Kennlinie
gehörigen
Ordinatenwerte abgespeichert. Hierbei sind aber nur die zu einem
groben Raster der Abszissenenwerte der nichtlinearen Kennlinie gehörigen groben
Ordinatenwerte hinterlegt. Die grobrastrigen Abszissenenwerte der
nichtlineare Kennlinie entsprechen den höherwertigen Bits des digitalisierten
unkompensierten Stellsignal highBits(PStellunkomp).
Zur Adressierung der zugehörigen
groben Ordinatenwerte der nichtlinearen Kennlinie werden deshalb
die höherwertigen
Bits des digitalisierten unkompensierten Stellsignals PStellunkomp und
aufgrund der Frequenzabhängigkeit
der Kennlinie das Frequenzsignal fSig der
Signalquelle 3 herangezogen. Am Ausgang des Speichers (RAM) 35 liegt
nach der Adressierung der korrespondierende grobe Ordinatenwert
PStellkompgrob der nichtlinearen Kennlinie
an.
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Zum
groben Ordinatenwert PStellkompgrob der
nichtlinearen Kennlinie wird in einem Interpolator 36 ein
zusätzlicher
feiner Ordinatenwert PStellkompfein generiert.
Dieser feine Ordinatenwert der nichtlinearen Kennlinie entspricht
dem Korrektur- oder Inkrementwert zum groben Ordinatenwert bei feinerer
Rasterung der Abszissenwerte der nichtlinearen Kennlinie. Die feinere
Rasterung der jeweiligen Abszissenwerte der nichtlinearen Kennlinie
wird aus den niederwertigen Bits des digitalisierten unkompensierten
Stellsignals lowBits(PStellunkomp) gewonnen.
Im Interpolator 36 erfolgt die Bestimmung des feinen Ordinatenwertes
PStellkompfein durch lineare Interpolation
aus dem am Ausgang des Speichers 35 anliegenden groben
Ordinatenwert PStellkompgrobi und dessen benachbarten
Ordinatenwert PStellkompgrobi+1 der nichtlinearen
Kennlinie, dem groben Abszissenwert-Raster highBits(PStellunkompi+1)-highBits(PStellunkompi) und dem feinen Abszissenwert
aus den niederwertigen Bits des digitalisierten unkompensierten
Stellsignals lowBits(PStellunkomp) gemäß Gleichung
(1) und der Nomenklatur in 3.
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Im
nachfolgenden Summationsglied 37 wird der grobe Ordinatenwert
PStellkompgrobi am Ausgang des Speichers 35 und
der feine Ordinatenwert PStellkompfeini am
Ausgang des Interpolators 36 zum exakten Ordinatenwert
PStellkompi der nichtlinearen Kennlinie
addiert, der das kompensierte Stellsignal PStellkomp darstellt.
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Im
Flußdiagramm
der 4 ist das erfindungsgemäße reglergestützte Verfahren
zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes 27 in
einem Pegelregelkreis 1 dargestellt.
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In
Verfahrenschritt S10 wird an der Signalquelle 3 die Frequenz
fSig des Hochfrequenzsignals SHF eingestellt.
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Im
darauffolgenden Verfahrensschritt S20 wird am Pegelregelkreis 1 der
Signalpegel des Pegelreferenzsignals PRef entsprechend
dem Abszissenwert des jeweiligen Kennlinien-Wertepaares der Kennlinie
des Kompensationsgliedes 27 eingestellt.
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Der
Schalter 31 wird geschlossen, während der Schalter 28 geöffnet wird.
Die Temperaturkompensation-Einheit 34 ist zum aktuellen
Zeitpunkt inaktiv, so dass nach Einschalten des Reglers 22 des
Pegelregelkreises 1 und Abwarten des Einschwingvorgangs
des Pegelregelkreises 1 am Steuereingang des Stellgliedes 4 das
vom Regler 22 erzeugte und analog gewandelte Stellsignal
PStell stationär anliegt. Der Wert des sich
stationär
einstellenden Stellsignals PStell des Reglers 22 kann
im digitalen Format vor dem Digital-Eingang des Digital-Analog-Wandlers 32 am
Anschlußpunkt 38 im
Verfahrenschritt S30 als Ordinatenwert der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 ausgelesen
werden und in die durch den dazugehörigen Abszissenwert – entspricht dem
eingestellten Signalpegel des Pegelreferenzsignals PRef – adressierte
Speicherzelle des Speicherbausteins 35 des Kompensationsgliedes 27 als
grober Ordinatenwert PStellkompgrobi eingeschrieben
werden.
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Die
Verfahrensschritte S10, S20 und S30 werden im folgenden repetitiv
zur Bestimmung sämtlicher Kennlinien- Wertepaare der Kennlinie
des Kompensationsgliedes 27 durchgeführt.
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Nach
der Bestimmung aller Kennlinien-Wertepaare der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 in
den vorhergehenden Verfahrensschritten S10, S20 und S30 werden in
Verfahrensschritt S40 die Kompensationswerte Komp1i des
ersten Kompensationssignals Komp1 für die Temperaturkompensation
in der ersten Temperaturkompensations-Einheit 21 ermittelt,
welche die logarithmische temperaturbedingte Verschiebung der nichtlinearen Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2 – verursacht
insbesondere durch den Trennverstärker 6 – kompensieren.
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Der
Verfahrensschritt S40 zur Bestimmung der Kompensationswerte Komp1i des ersten Kompensationssignals Komp1 wird gemäß 5 in die
Unterverfahrensschritte S41 bis S44 zerlegt.
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Im
Unterverfahrensschritt S41 wird an der Signalquelle 3 die
Frequenz fSig des Hochfrequenzsignals SHF eingestellt und am Pegelreferenz-Eingang
des Pegelregelkreises 1 ein bestimmter Signalpegel des
Pegelreferenzsignals PRef vorgegeben.
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Zur
Vermeidung der temperaturbedingten Verschiebung der Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2 im linearen Maßstab, welche insbesondere
durch das Stellglied 4 verursacht wird, wird in Unterverfahrensschritt
S42 das Stellglied 4 überbrückt. Da
die temperaturbedingte Verschiebung der Übertragungskennlinie des Signalkanal 2 im
logarithmischen Maßstab
erfolgt, ist eine entsprechende Temperaturkompensation auch im logarithmischen
Maßstab
durchzuführen
und deshalb im Bereich der im logarithmischen Maßstab durchgeführten Regeldifferenzbildung
des Pegelregelkreises 1 zu realisieren. Aus diesem Grunde
wird der Pegelregelkreis 1 im Bereich des Pegelistwert-Eingangs
der Regeldifferenzbildung-Einheit 19 geöffnet. Bei einer bestimmten
Bezugsumgebungstemperatur T0 wird deshalb
im Unterverfahrensschritt S42 am Anschlußpunkt 39 des Pegelregelkreises 1 unmittelbar
vor der Öffnungsstelle
des Pegelregelkreises 1 in der Nähe des Pegel-Istwert-Eingangs
der Regeldifferenzbildung-Einheit 19 der sich einstellende
Pegelistwert PIstT0 bei einer Bezugsumgebungstemperatur
T0 und bei einem vorgegebenen Signalpegel
des Pegelreferenzsignals PRef gemessen.
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Im
darauffolgenden Unterverfahrensschritt S43 wird die Umgebungstemperatur
Ti variiert und bei gleichem Signalpegel
des Pegelreferenzsignals PRef der sich temperaturbedingt ändernde
Pegelistwert PIstTi zur Umgebungstemperatur
Ti gemessen.
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Schließlich wird
im abschließenden
Unterverfahrensschritt S44 die durch die Temperaturänderung zwischen
der Umgebungstemperatur Ti und der Bezugsumgebungstemperatur
T0 bedingte Pegelistwert-Änderung ΔPIsti = PIstTi – PIstT0 aus den zuvor gemessenen Pegelistwerten
PIstTi und PIstT0 berechnet
und als Kompensationswert Komp1i des ersten
Kompensationssignals Komp1 bei Temperaturänderung
von der Bezugsumgebungstemperatur T0 zur
Umgebungstemperatur Ti in der ersten Temperaturkompensation-Einheit 21 abgespeichert.
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Die
Unterverfahrensschritte S43 und S44 werden in einem bestimmten Temperaturraster
für andere Umgebungstemperaturwerte
Ti analog zur Bestimmung entsprechender
Kompensationswerte Komp1i des ersten Kompensationssignals
Komp1 durchgeführt.
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Im
darauf folgenden Hauptverfahrensschritt S50 erfolgt die Ermittelung
der Kompensationswerte Komp3i des dritten
Kompensationssignals Komp3 für die Kompensation
der temperaturbedingten Verschiebung der Übertragungskennlinie des Signalkanal 2 im
linearen Maßstab,
welche insbesondere durch die temperaturbedingte Verschiebung der
pinch-off-Spannung
der GaAs-Feldeffekttransistoren im Stellglied 4 verursacht wird.
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Die
Bestimmung der Kompensationswerte Komp3i des
dritten Kompensationssignals Komp3 des Hauptverfahrensschritts
S50 wird gemäß 6 in
die Unterverfahrensschritte S51 bis S54 zerlegt. Sie erfolgt in
Analogie zur Bestimmung der Kennlinien-Wertepaare des Kompensationsgliedes 27 in
den Verfahrensschritten S10 bis S30.
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Im
Unterverfahrensschritt S51 wird analog wie im Unterverfahrensschritt
S41 für
eine Signalquelle 3 die Frequenz fSig des
Hochfrequenzsignals SHF eingestellt und
am Pegelreferenz-Eingang des Pegelregelkreises 1 ein bestimmter
Signalpegel für
das Pegelreferenzsignal PRef aufgelegt.
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Zur
Vermeidung von zusätzlichen
temperaturbedingten Verschiebungen der nichtlinearen Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2 im logarithmischen Maßstab, verursacht
durch den Trennverstärker 6,
bei der Bestimmung der Kompensationswerte Komp3i des
dritten Kompensationssignals Komp3 wird
der Trennverstärker 6 im
Unterverfahrensschritte S52 überbrückt. Bei
einer Bezugsumgebungstemperatur T0 und ausgeregeltem
Pegelregelkreis wird der sich einstellende Stellsignalwert PStellkompT0 am Eingang des Stellgliedes 4 im Unterverfahrensschritte
S52 ermittelt.
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Im
darauffolgenden Unterverfahrensschritt S53 wird die Umgebungstemperatur
Ti variiert und der sich neu einstellende
Stellsignalwert PStellkompTi bei der neuen
Umgebungstemperatur Ti aufgrund der temperaturerhöhungsbedingten
Verschiebung der nichtlinearen Übertragungskennlinie
des Signalkanal 2 gemessen.
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Im
abschließenden
Unterverfahrensschritt S54 erfolgt die Berechnung der Kompensationswerte Komp3i des dritten Kompensationssignals Komp3 für
eine Temperaturkompensation der temperaturbedingten Verschiebung
der Übertragungskennlinie
des Signalkanals 2 im linearen Maßstab bei einer Temperaturänderung ΔTi = Ti – T0, indem die Stellsignaländerung ΔPStellkompi als
Differenz zwischen dem sich einstellenden Stellsignalwert PStellkompTi zur Umgebungstemperatur Ti und dem sich einstellenden Stellsignalwert
PStellkompT0 zur Bezugsumgebungstemperatur
T0 gebildet wird und als Kompensationwert
Komp3i des dritten Kompensationssignals
Komp3 bei einer Temperaturerhöhung ΔTi in die dritte Temperaturkompensation-Einheit 34 eingetragen.
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Analog
werden die Unterverfahrensschritte S53 und S54 in einem bestimmten
Temperaturraster für andere
Umgebungstemperaturwerte Ti durchgeführt und
die entsprechenden Kompensationswerte Komp3i des
dritten Kompensationssignals Komp3 in die
dritte Temperaturkompensation-Einheit 34 abgespeichert.
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Anzumerken
ist schließlich,
dass der Einfluß der
Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 auf die Stellsignaländerung ΔPStellkompi und damit auf die Kompensationswerte
Komp3i des dritten Kompensationssignals Komp3 aufgrund der Differenzbildung nicht mehr
auftritt, so daß die
Ermittelung der einzelnen bei den Umgebungstemperaturen Ti sich einstellenden Stellsignale PStellkompTi entweder bei geschlossenem Schalter 28 oder bei
geschlossenem Schalter 31 erfolgen kann.
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Schließlich werden
im letzten Hauptverfahrensschritt S60 die Kompensationwerte Komp2i des zweiten Kompensationssignals Komp2 für
die Temperaturkompensation der temperaturbedingten Änderung
des Übertragungsverhaltens,
insbesondere des Verstärkungsfaktors,
des Meßverstärkers 13 ermittelt.
Hierzu wird der Hauptverfahrensschritt S60 gemäß 7 in die
Unterverfahrensschritte S61 bis S64 zerlegt.
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Die
Unterverfahrensschritte S61 bis S64 für die Bestimmung der Kompensationswerte
Komp2i des zweiten Kompensationssignals
Komp2 zur Temperaturkompensation der temperaturbedingten Änderung
des Übertragungsverhaltens
des Meßverstärker 13 entsprechen
den Unterverfahrensschritten S51 bis S54 für die Bestimmung der Kompensationswerte
Komp3i des dritten Kompensationssignals
Komp3 zur Temperaturkompensation der temperaturbedingten
Verschiebung der Übertragungskennlinie
des Signalkanal 2 im linearen Maßstab. Insofern wird im folgenden
nur auf die Unterschiede der beiden Hauptverfahrensschritte S50
und S60 eingegangen.
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Zur
Vermeidung zusätzlicher
temperaturbedingter Änderungen
der Übertragungskennlinie
des Signalkanal 2, welche die zu ermittelnden Stellsignale
PStellkompTi zu den Umgebungstemperaturen
Ti unerwünscht
verfälschen,
werden im Unterverfahrensschritt S62 das Stellglied 4 und
der Trennverstärker 6 überbrückt.
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Auch
bei der Bestimmung der Kompensationswerte Komp2i des
zweiten Kompensationssignals Komp2 für die Temperaturkompensation
der temperaturbedingten Änderung
des Übertragungsverhaltens
des Meßverstärker 13 gilt
in Analogie zum Hauptverfahrensschritt S50, dass die Kennlinie des
Kompensationsgliedes 27 die Stellsignaländerung ΔPStellkompi und
damit die Kompensationswerte Komp2i des
zweiten Kompensationssignals Komp2 auf Grund
der Differenzbildung nicht beeinflusst, so daß entweder Schalter 28 oder
Schalter 31 bei der Ermittlung der sich einstellenden Stellsignale
PStellkompTi zur Umgebungstemperatur Ti geschlossen werden kann.
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Die
Kompensationswerte Komp2i des zweiten Kompensationssignals
Komp2 zur Temperaturkompensation der temperaturbedingten Änderung
des Übertragungsverhaltens
des Meßverstärker 13 werden
in der zweiten Temperaturkompensations-Einheit 26 abgespeichert.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere
können
andere Regelungs- und Steuerungstrukturen zur Bildung des Pegelregelkreises 1 wie
auch zur Durchführung
des reglergestützten
Verfahrens und der reglergestütztes
Vor richtung zur Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes
eines Pegelregelkreises eingesetzt werden und sind von der Erfindung
abgedeckt. Schließlich
sei auch angemerkt, dass an Stelle der digitalen Realisierung des
Signalverarbeitungsbereichs 14 des Pegelregelkreises 1 auch
eine analoge Realisierung von der Erfindung abgedeckt ist.