WO2006015663A1 - Reglergestütztes verfahren und reglergestützte vorrichtung zur bestimmung der kennlinie eines kompensationsgliedes in einem pegelregelkreis - Google Patents

Reglergestütztes verfahren und reglergestützte vorrichtung zur bestimmung der kennlinie eines kompensationsgliedes in einem pegelregelkreis Download PDF

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WO2006015663A1
WO2006015663A1 PCT/EP2005/007001 EP2005007001W WO2006015663A1 WO 2006015663 A1 WO2006015663 A1 WO 2006015663A1 EP 2005007001 W EP2005007001 W EP 2005007001W WO 2006015663 A1 WO2006015663 A1 WO 2006015663A1
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signal
characteristic
compensation
determining
compensation element
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PCT/EP2005/007001
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French (fr)
Inventor
Thomas Kuhwald
Werner Held
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Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
    • H03F1/3247—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits using feedback acting on predistortion circuits

Definitions

  • the invention relates to a controller-based method and a controller-based device for determining the characteristic of a compensation element in a level control loop.
  • automatic gain control AGC
  • EP 0 451 277 B1 discloses such an automatic level control loop in a receiver input stage.
  • the amplification or attenuation factor of a gain or attenuation element integrated in the signal channel is automatically adjusted via a control signal which is generated in a control unit on the basis of the control difference between the level reference value and the signal level detected at the output of the signal channel via a detection unit of the high-frequency signal is generated.
  • Nonlinearities in the signal channel lead to instabilities in the level control loop, worsening the dynamics of the level loop.
  • the invention is therefore based on the object of significantly reducing the setting or calibration effort in determining the transmission characteristic curves of a compensation or damping element within a level control loop.
  • the object is achieved by a regulator-based method for determining the characteristic of a compensation element according to claim 1 and a regulator-based device for determining the characteristic of a compensation element according to claim 7.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
  • the property of the level control circuit is utilized in that a value is set in the regulated level control circuit with a bridged compensation element and at a signal level of the level reference signal in the magnitude of the abscissa value of the characteristic curve of the compensation element which corresponds to the associated ordinate value of the characteristic curve of the compensation element with ideal compensation of the transfer characteristic in the signal channel.
  • the temperature dependence of the transfer characteristic of the signal channel which is only connected to a vertical Ver ⁇ shift of the transfer characteristic is determined quite analogously by the control signal change of the level control circuit at a certain ambient temperature in relation to a reference ambient temperature at a fixed frequency of the high frequency signal and fixed signal level of the level reference signal measured becomes. In this way, by varying the ambient temperature in relation to a reference ambient temperature the respective
  • Adjusting the control signal or the change of the respective level-actual value of the high-frequency signal for use as a compensation signal in a unit for temperature compensation can be determined.
  • the corresponding temperature-dependent control signal changes - in the case of the linear dependence - and the temperature-dependent changes in the level-actual value of the high-frequency signal in the case of the logarithmic dependence - to measure.
  • the compensation values thus determined are to be stored in a first unit for temperature compensation for additive superposition with the level reference signal.
  • the correspondingly determined compensation values m of a third unit for temperature compensation for additive superimposition must be stored with the control signal.
  • compensation values for compensation of temperature-dependent changes of the amplification factor of the measuring amplifier are to be stored in a second unit for temperature compensation for additive superposition with the actuating signal.
  • Fig. 1 is a block diagram of the inventive controller-based device for determination the characteristic of a compensation element in a level control circuit
  • FIG. 2 shows a block diagram of the compensation element in the controller-based device according to the invention for determining the characteristic curve of a compensation element in a level-control loop
  • FIG. 3 shows a partial section of the characteristic curve of the compensation element in the controller-based device according to the invention for determining the characteristic curve of a compensation element in a level-control loop;
  • FIG. 4 shows a flowchart of the regulator-based method according to the invention for determining the characteristic curve of a compensation element in a level-control loop
  • FIG. 6 shows a flow chart for the determination of the compensation values for temperature-dependent displacement of the actuator transmission characteristic in the signal channel
  • FIG. 7 shows a flow chart for the determination of the compensation values in the case of a temperature-induced change in the amplification factor of the measuring amplifier in the level control circuit.
  • the inventive device for determining the characteristic of a compensation element in a Pegelregel ⁇ circle is used in FIG. 1 in a signal generator.
  • the inventive Device but also in other high-frequency equipment and systems, such as in transmitter power amplifiers or receiver input stages, are used, in which the level of a high-frequency signal is automatically adjusted with a level control loop.
  • the level control circuit 1 consists of a signal channel 2 in which a high-frequency signal generated by a signal source 3 is guided and subjected to various message processing functions.
  • the frequency f sig of Hoch ⁇ frequency signal S HF is set.
  • the signal level of the high-frequency signal S HF is set in an actuator 4 of the signal channel 2 adjoining the signal source 3.
  • the actuator 4 is for this purpose by one of the level adjustment of the high-frequency signal S HF proportional len, compensated control signal P SCe ii komp ' driven.
  • the adjusted in terms of its signal level in the actuator 4 high frequency signal S HF is then fed via a calibration line 5 with defined impedance values to a buffer amplifier 6.
  • a buffer amplifier 6 In the isolation amplifier 6 via two amplifier stages 7 and 8, a galvanic decoupling between the signal source 3 of the signal generator and the input / output stage 9 of the signal channel 2 of the signal generator.
  • the isolation amplifier 6 additionally contains between the two amplifier stages 7 and 8, a low-pass filter 10 for damping coupled higher-frequency interference signals.
  • a detection device 11 is connected, which is designed in the case of the signal generator of FIG. 1 as a directional coupler. In the directional coupler 11, the metrological detection and decoupling of the high-frequency signal S HF takes place at the end of the signal channel 2.
  • the decoupled high-frequency signal S HF is down-mixed in the subsequent down mixer 12 by means of the mixer signal LO 1 in the intermediate frequency signal S 2F .
  • the subsequent measuring amplifier 13, which has a controllable Amplification factor, performs a level adjustment of the intermediate frequency signal S ZF to the prevailing level level of the digital signal processing area 14 of the level loop 1 by.
  • the subsequent anti-aliasing low-pass filter 15 performs suppression of the generation of higher-harmonic spectral components caused by the subsequent analog-to-digital conversion.
  • the analog-to-digital conversion in the analog-digital converter 16 leads to the digitized intermediate frequency signal S ZFD , which is transferred in the subsequent down-converter 17 by means of the mixer signal LO 2 in the corresponding digitized baseband signal S NFD .
  • the digitized baseband signal S NFD is logarithmized in the logarithmizer 18 to form the logarithmic level actual value P lsc in order to be present on the same scale as the logarithmic level reference signal P Ref for a meaningful control difference formation in the subsequent control difference formation unit 19.
  • the logarithmic level reference signal P Ref a compensating signal KOmP 1 is additively superimposed before the control difference forming unit in a summation element 20.
  • This compensation signal KOtTIp 1 is generated in a first temperature compensation unit 21.
  • the compensation signal KOmP 1 is used to compensate for temperature-induced logarithmic shifts of the transmission characteristic of the signal channel 2, which occur mainly in Trennver ⁇ stronger 6.
  • the control difference signal .DELTA.P from the control-difference unit 19 is supplied to the digitally implemented controller 22, which has, for example, a proportional-integrating control dynamic implemented as a digital filter.
  • the control signal P stell generated by the controller 22 is subjected to a control signal limit in a signal limiter 23.
  • an additional additive display is performed a pilot signal P Vorsc for the limited control signal P of the SCell Regulator 22.
  • This pilot signal P Vorst i st not necessarily required, but accelerates the transient of the level control loop 1 clearly.
  • the pilot signal P V ⁇ rst ' is the determined as a function of the signal value of the level reference signal P Re £ is switched directly without any feedback to the actuator 4 and leads to a level adjustment of the RF signal S RF in the vicinity of the set signal level of the Pegelreferensignals P Re £.
  • the pre-control signal P Vorst therefore possesses the transient dynamic of the pre-control branch of the level-control loop 1 which is reduced compared to a closed control loop.
  • the controller 22 only controls the remaining control difference ⁇ P between the set signal level of the level reference signal P Ref and that of the pilot signal
  • S HF which are caused for example by superimposed interference signals or by parameter fluctuations in the functional units of the pilot control branch of the level control loop 1.
  • This compensation signal Komp 2 is generated in a second temperature compensation unit 26.
  • the temperature compensation signal Komp 2 is used to compensate for temperature-induced changes in the amplification factor of the measuring amplifier 13.
  • the non-linear characteristic exactly at ideal compensation inverse of the nonlinear transfer characteristic of the signal channel 2 is composed of the pilot signal P amplituden ⁇ Vorsc limited control signal P will alternate the regulator 22 and Kompensa ⁇ tion signal Comp 2 formed uncompensated summation control signal P Ste i lunkomp at the input of the compensation element 27 non-linearly distorted, resulting in a non-linearly distorted, compensated by the compensation element 27 summation control signal P ste ii komp at the output of the compensation element 27 leads.
  • the transfer characteristic of the signal channel 2 is dependent on the frequency f ECR of the RF signal S RF, also includes the compensation member 27 corresponding inverse f of the respective F.requenz Sig-dependent non-linear characteristics.
  • the selection of the correct characteristic curve dependent on the frequency f Sig of the high-frequency signal S HF in the compensation element 27 takes place via the frequency signal f Sig of the high-frequency signal S HF applied to an input of the compensation element 27.
  • the compensated summation control signal P steUko , np at the output of the compensation member 27 is locked in the phase of determining the characteristic of the compensation element 27 when the following switch 28 is open for the further control of the actuator 4 and in the phase of normal level control operation with the subsequent switch 28 closed continued for the further control of the actuator 4.
  • the compensated summation control signal P ste ii komp is converted from digital format of the digital signal processing area 14 of the level control loop 1 in the analog format.
  • the control signal P ste n generated by the controller 22 is continued in the phase of determining the characteristic of the compensation member 27 when the following switch 31 is closed for the further control of the actuator 4 and in the phase of the normal level control operation with the following switch 31 open for the further Control of the actuator 4 locked.
  • the closed via the switch 31 in the phase of determining the characteristic of the compensation element 27 continued control signal P stell of the controller 22 is the digital-to-analog converter 32 from the digital format of the digital signal processing area 14 of the level control loop 1 in converted the analog format.
  • the summation element 30 switches either the compensated summation control signal P ste ii kOmp of the compensation element 27 or the control signal P stell of the controller 22 for actuating the actuator 4.
  • a multiplexer and a subsequent digital-to-analogue converter may also be used, the multiplexer depending on the Bet ⁇ ebs- phase either the compensated summation control signal P & te ii komp of the compensation element 27 or the control signal P stell of the controller 22 continues to control the actuator 4.
  • an additional superposition of an additional compensation signal Komp 3 to the compensated summation control signal P Ste ii kom takes place in the phase of the normal level control operation.
  • This additional compensation signal Komp 3 is generated in a third temperature compensation unit 34 - tion signal Komp 3 serves to compensate for temperature-induced linear displacements of Ubertragungs- kennlime the signal channel 2, which occur mainly in the actuator 4.
  • the output of the summing element 34 thus is the order the compensation signal Comp added 3-compensated summation control signal P ste ii komp to> it as completely level-compensated summation Stell ⁇ signal P ste ii komp 'au f, the control signal 4 for adjusting the signal level of the Radio frequency signal S HF is guided
  • a memory (RAM) 35 in the individual memory cells belonging to the respective abscissa values of the non-linear characteristic Ordmatenhong are stored.
  • the coarse-grained abscissa values of the non-linear characteristic correspond to the most significant bits of the digitized uncompensated control signal high bits (P stellunkomp ).
  • the frequency signal f Sig of the signal source 3 is used.
  • the corresponding coarse ordinate value p s te ii lies in the vicinity of the non-linear characteristic.
  • an additional fine ordinate value Ps te ii komptem is generated in an interpolator 36.
  • This fine ordinate value of the nonlinear characteristic curve corresponds to the correction value or increment value to the coarse ordinate value with a finer screening of the abscissa values of the nonlinear characteristic curve.
  • the finer screening of the respective abscissa values of the non-linear characteristic is obtained from the low-order bits of the digitized uncompensated control signal lowBits (P stellunkomp ).
  • the determination is made of the fine ordinate value Ps teiikompfe i n by linear interpolation from the signal present at the output of memory 35 coarse ordinate value Ps te ii kompgrob! and its adjacent ordinate PStellkompgrobl + 1 of the non-linear characteristic, the coarse abscissa value grid highBits (P stellunkompi + 1 ) -high bits (P SCellunkompi ) and the fine abscissa value from the low-order bits of the digitized uncompensated control signal lowBits (P Ste ii uncomp ) according to equation (1) and the nomenclature in FIG. Third
  • step S10 the frequency f sig of the high-frequency signal S HF is set at the signal source 3.
  • the signal level of the level reference signal P Ref is set at the level control loop 1 in accordance with the abscissa value of the respective characteristic value pair of the characteristic curve of the compensation element 27.
  • the switch 31 is closed while the switch 28 is opened.
  • the . Temperature compensation unit 34 is inactive at the current time, so that after switching on the controller 22 of the level control circuit 1 and waiting for the transient of the level control circuit 1 at the control input of the actuator 4, the generated by the controller 22 and analog converted control signal P stell stationary.
  • the value of the stationary setting control signal P stell of the controller 22 can be read in digital format before the digital input of the digital-to-analog converter 32 at connection point 38 in step S30 as the ordinate value of the characteristic of the compensation element 27 and in the associated Abszissenwert - Corresponds to the set signal level of the Pegelre ⁇ reference signal P Ref - addressed memory cell of the memory module 35 of the compensation element 27 as a coarse ordinate P ste ii kompgroM be written.
  • the method steps S10, S20 and S30 are repeated in the following to determine all characteristic curves. Value pairs of the characteristic of the compensation element 27 performed.
  • the compensation values Compl ⁇ of the first compensation signal KoTTIp 1 in step S40 for the Temperatur ⁇ compensation in the first temperature compensation unit 21, which the logarithmic temperature-induced shift of the non-linear transfer characteristic of the signal channel 2 - caused in particular by the isolation amplifier 6 - compensate.
  • the method step S40 for determining the compensation values KOmP 11 of the first compensation signal KOmP 1 is decomposed into the sub-method steps S41 to S44 according to FIG. 5.
  • the frequency f Sig of the high-frequency signal S HF is set at the signal source 3, and a specific signal level of the level reference signal P Ref is preset at the level reference input of the level-control loop 1.
  • the actuator 4 is bridged in sub-step S42. Since the temperature-induced shift of the transfer characteristic of the signal channel 2 takes place on a logarithmic scale, a corresponding temperature compensation must also be carried out on a logarithmic scale and therefore realized in the region of the logarithmic scale control difference of the level control loop 1. For this reason, the level control circuit 1 in the range of the actual level input of the control difference formation unit 19 is opened.
  • the ambient temperature T 1 is varied, and at the same signal level of the level reference signal P Ref, the actual temperature value P actual T1 relative to the ambient temperature T 1 is measured.
  • the actual level change ⁇ P actual Pi st ⁇ i " p i st ⁇ o resulting from the temperature change between the ambient temperature T 1 and the reference ambient temperature T 0 is calculated from the previously measured actual level values P IstT1 and P IstT0 and as the compensation value Komp 1 : L of the first compensation signal KOmP 1 stored at temperature change from the reference ambient temperature T 0 to the ambient temperature T 1 in the first temperature compensation unit 21.
  • the sub-process steps S43 and S44 are carried out in a specific temperature grid for other ambient temperature values T 1 analogously to the determination of corresponding compensation values KOiTIp 11 of the first compensation signal KOmP 1 .
  • the determination of the compensation values Komp 3l of the third compensation signal Komp 3 for the compensation of the temperature-induced shift of the transfer characteristic of the signal channel 2 in the linear scale, which in particular by the temperature-induced shift of the pinch-off voltage of the GaAs field effect transistors in the actuator 4 is caused.
  • the determination of the compensation values Komp 3l of the third compensation signal Komp 3 of the main process step S50 is decomposed into the sub-process steps S51 to S54 as shown in FIG. It takes place analogously to the determination of the characteristic-value pairs of the compensation element 27 in the method steps S10 to S30.
  • the frequency f Sig of the high-frequency signal S HF is set analogously to the signal step 3 for a signal source 3 and a specific signal level for the level reference signal P Ref is applied to the level reference input of the level control loop 1.
  • the isolation amplifier 6 In order to avoid additional temperature-induced shifts of the nonlinear transmission characteristic of the signal channel 2 on a logarithmic scale, caused by the isolation amplifier 6, in determining the compensation values Komp 3l of the third compensation signal Komp 3 , the isolation amplifier 6 is bypassed in the sub-process steps S52.
  • the resulting control signal value P stellkompT0 at the input of the actuator 4 in the sub- process steps S52 is determined.
  • the ambient temperature T 1 is varied and the newly set control signal value P ste ii kompTl is measured at the new ambient temperature T 1 due to the temperature-rise-dependent shift of the nonlinear transfer characteristic of the signal channel 2.
  • the compensation values Komp 2l of the second compensation signal Komp 2 for the temperature compensation of the temperature-induced change in the transmission behavior, in particular the amplification factor, of the measuring amplifier 13 are determined.
  • the main method step ⁇ 60 according to FIG. 7 is decomposed into the sub-method steps S61 to S64.
  • the sub-process steps S61 to S64 for the determination of the compensation values Komp 2l of the second compensation signal Komp 2 for temperature compensation of the temperature-induced change in the transmission behavior of the measuring amplifier 13 correspond to the sub-process steps S51 to S54 for the determination of the compensation values Komp 3i of the third compensation signal Komp 3 for temperature compensation of the temperature-induced shift of the transfer characteristic of the signal channel 2 in a linear scale.
  • the two main process steps S50 and S60 will be discussed below.
  • the actuator 4 and the isolation amplifier 6 are bypassed in sub-step S62.
  • the characteristic of the compensation element 27 is the control signal change ⁇ P stellkompi and thus the compensation values Komp 2i of the second compensation signal Komp 2 is not influenced due to the difference formation, so that either switch 28 or switch 31 can be closed when determining the adjusting control signals p ste ii komP ⁇ i to the ambient temperature T 1 .
  • the compensation values Komp 2i of the second compensation signal Komp 2 for temperature compensation of the temperature-related change in the transmission behavior of the measuring amplifier 13 are stored in the second temperature compensation unit 26.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment.
  • other control and control structures can be used to form the level control loop 1 as well as for carrying out the control-based method and the controller-based method.
  • For determining the characteristic of the compensation member of a level control loop are used and are covered by the invention.
  • an analogue realization is also covered by the invention.

Abstract

Bei einer reglergestützten Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes (27) in einem Pegelregelkreis (1) ist das Kompensationsglied (27) innerhalb des Pegelregelkreises (1) für ein hochfrequentes Signal (SHF) in einem Signalkanal (2) in Serie zum Signalkanal (2) geschaltet. Die Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) weist im Fall einer idealen Kompensation eine zur nichtlinearen Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) inverse Kennlinie auf. Im reglergestützten Verfahren zur Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) in einem Pegelregelkreis (1) ergibt sich jeder Ordinatenwert der Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) bei überbrücktem Kompensationsglied (27) aus dem Stellsignalwert (Pstell ), der sich bei einem dem zugehörigen Abszissenwert der Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) entsprechenden Signalpegel des Pegelreferenzsignals (P Ref ) im ausgeregelten Pegelregelkreis (1) einstellt.

Description

Reglergestütztes Verfahren und reglergestützte Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregelkreis
Die Erfindung betrifft ein reglergestütztes Verfahren und reglergestützte Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregelkreis.
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 Bl 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.
Nichtlinearitäten im Signalkanal, beispielsweise im Ver¬ stärkungs- bzw. Dämpfungsglied, führen im Pegelregelkreis zu Instabilitäten, verschlechtern die Dynamik des Pegel¬ regelkreises .
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 Al 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 Einzelkalibrier- Vorgängen zu bestimmen, was den Einstellungsaufwand vor Nutzung des Senders, Empfängers oder Signalgenerators deutlich erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Ein- stell- oder Kalibrieraufwand bei der Bestimmung der Über¬ tragungskennlinien eines Kompensations- oder Dämpfungs¬ gliedes innerhalb eines Pegelregelkreises deutlich zu re¬ duzieren.
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.
Für die Ermittlung der einzelnen Kennlinien-Wertepaare des Kompensationsgliedes wird die Eigenschaft des Pegelregel¬ kreises ausgenutzt, dass sich im ausgeregelten Pegelregelkreis bei überbrücktem Kompensationsglied und bei einem Signalpegel des Pegelreferenzsignals in der Größe des Abszissenwertes der Kennlinie des Kompensations- gliedes sich als Stellsignal ein Wert einstellt, der dem zugehörigen Ordinatenwert der Kennlinie des Kompensations- gliedes bei idealer Kompensation der Übertragungskennlinie im Signalkanal entspricht .
Auf diese Weise ist es möglich, bei fest vorgegebener Frequenz des Hochfrequenzsignals am Eingang des Signal- kanals und Variation der Signalpegel des Pegelreferenz¬ signals im ausgeregelten Zustand des Pegelregelkreises die zu den am Pegelreferenz-Anschluß anliegenden Abszissen¬ werten 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.
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 Hochfrequenz¬ signale am Ausgang des Signalkanals und darauf aufbauend umfangreiche mathematische Berechnungsvorgänge zur Bestim¬ mung der Kennlinien-Wertepaare für die einzelnen Kenn¬ linien des Kompensationsgliedes erforderlich. Vielmehr kann beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung die Einstellung der einzelnen Abszissenwerte am Pegelreferenz-Anschluß sowie der einzel¬ nen 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 eingeschrie¬ ben werden.
Die Temperaturabhängigkeit der Übertragungskennlinie des Signalkanals, welche lediglich mit einer vertikalen Ver¬ schiebung 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.
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 m 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 Temperatur¬ kompensation zur additiven Überlagerung mit dem Stell- signal abzuspeichern.
Die Ausführungsform des reglergestützten Verfahrens und der reglergestützten Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie des Kompensationsgliedes in einem Pegelregel¬ kreis wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen reglergestützten Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregelkreis,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Kompensations- gliedes in der erfindungsgemäßen reglerge¬ stützten Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregelkreis,
Fig. 3 ein Teilausschnitt der Kennlinie des Kom¬ pensationsgliedes in der erfindungsgemäßen reglergestützten Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregelkreis,
Fig. 4 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen reg¬ lergestützten Verfahrens zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregelkreis,
Fig. 5 ein Flußdiagramm für die Bestimmung der Kompensationswerte bei temperaturbedingter Verschiebung der Trennverstärker-Übertra¬ gungskennlinie im Signalkanal,
Fig. 6 ein Flußdiagramm für die Bestimmung der Kompensationswerte bei temperaturbedingter Verschiebung der Stellglied-Übertragungs¬ kennlinie im Signalkanal und
Fig. 7 ein Flußdiagramm für die Bestimmung der Kompensationswerte bei temperaturbedingter Änderung des Verstärkungsfaktors des Me߬ verstärkers im Pegelregelkreis.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes in einem Pegelregel¬ kreis wird gemäß Fig. 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.
Der Pegelregelkreis 1 besteht aus einem Signalkanal 2, in dem ein Hochfrequenzsignal, das von einer Signalquelle 3 erzeugt wird, geführt und verschiedenen nachrichten- technischen Verarbeitungsfunktionen unterzogen wird. In der Signalquelle 3 wird die Frequenz fsig des Hoch¬ frequenzsignals SHF eingestellt. Der Signalpegel des Hochfrequenzsignals SHF wird in einem der Signalquelle 3 anschließenden Stellglied 4 des Signalkanals 2 einge- stellt. Das Stellglied 4 wird hierzu von einem der Pegelverstellung des Hochfrequenzsignals SHF proportiona¬ len, kompensierten Stellsignal PSCeiikomp ' angesteuert.
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 Signal- generators 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 Fig. 1 als Richtkoppler ausgeführt ist. Im Richtkoppler 11 erfolgt die meßtechnische Erfassung und Auskopplung des Hochfrequenzsignals SHF am Ende des Signalkanals 2.
Das ausgekoppelten Hochfrequenzsignal SHF wird im an¬ schließenden Abwärtsmischer 12 mittels des Mischersignal LO1 in das Zwischenfrequenzsignal S2F 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 Pegel- regelkreises 1 durch. Das anschließende Anti-Aliasing- Tiefpaßfilter 15 führt eine Unterdrückung der durch die anschließende Analog-Digital-Wandelung verursachte Gene¬ rierung höherharmonischer Spektralanteile durch.
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 Plsc logarithmiert, um im gleichen Maßstab wie das logarithmische Pegelreferenz¬ signal PRef für eine sinnvolle Regeldifferenz-Bildung in der anschliessenden Regeldifferenzbildungs-Einheit 19 vorzuliegen.
Dem logarithmischen Pegelreferenzsignal PRef wird vor der Regeldifferenzbildungs-Einheit in einem Summationsglied 20 ein Kompensationssignal KOmP1 additiv überlagert. Dieses Kompensationsignal KOtTIp1 wird in einer ersten Temperatur- kompensation-Einheit 21 erzeugt. Das Kompensationssignal KOmP1 dient zur Kompensation von temperaturbedingten logarithmischen Verschiebungen der Übertragungskennlinie des Signalkanals 2, welche schwerpunktmäßig im Trennver¬ stärker 6 auftreten.
Das Regeldifferenz-Signal ΔP aus der Regeldifferenz¬ bildungs-Einheit 19 wird dem digital realisierten Regler 22 zugeführt, der beispielsweise eine als Digitalfilter realisierte proportional-integrierende Regeldynamik auf- weist . 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 PVorsc zum begrenzten Stellsignal Pscell des Reglers 22. Dieses Vorsteuersignal PVOrst ist nicht unbedingt erforderlich, beschleunigt aber den Einschwingvorgang des Pegelregelkreises 1 deutlich. Das Vorsteuersignal PVθrst' das i-n Abhängigkeit des Signalwertes des Pegelreferenzsignal PRe£ 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 PRe£. Das Vorsteuersignal PVorst besitzt deshalb die gegenüber einem geschlossenen Regelkreis reduzierte Einschwingdynamik des Vorsteuerzweigs des Pegelregelkreises 1.
Der Regler 22 regelt hierbei nur noch die restliche Regeldifferenz ΔP zwischen dem eingestellten Signalpegel des Pegelreferenzsignals PRef und dem vom Vorsteuersignal
PVorΞt 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.
Im folgenden Summationsglied 25 erfolgt eine zusätzliche additive Aufschaltung eines zusätzlichen Kompensations- Signals Komp2 auf das Summationssignal aus Vorsteuersignal PVorst und begrenzten Stellsignal Psten des Reglers 22. Dieses Kompensationsignal Komp2 wird in einer zweiten Temperaturkompensation-Einheit 26 erzeugt. Das Temperatur¬ kompensationssignal Komp2 dient der Kompensation von temperaturbedingten Änderungen des Verstärkungsfaktors des Meßverstärkers 13.
Im anschließenden Kompensationsglied 27, dessen nicht- lineare Kennlinie bei idealer Kompensation exakt invers zur nichtlinearen Übertragungskennlinie des Signalkanals 2 ist, wird das aus Vorsteuersignal PVorsc amplituden¬ begrenzten Stellsignal Pstell des Reglers 22 und Kompensa¬ tionssignal Komp2 gebildete unkompensierte Summations- Stellsignal Psteilunkomp am Eingang des Kompensationsgliedes 27 nichtlinear verzerrt, was zu einem nichtlinear verzerrten, durch das Kompensationsglied 27 kompensierte Summations-Stellsignal Psteiikomp am Ausgang des Kompensationsgliedes 27 führt. Da die Übertragungskennlinie des Signalkanals 2 von der Frequenz fSlg des Hochfrequenzsignals SHF abhängig ist, weist auch das Kompensationsglied 27 entsprechende inverse von der jeweiligen F.requenz 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.
Das kompensierte Summations-Stellsignal PsteUko,np 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 Psteiikomp vom digitalen Format des digitalen Signalverarbeitung-Bereichs 14 des Pegelregelkreises 1 ins analoge Format gewandelt.
Das vom Regler 22 erzeugte Stellsignal Psten wird in der Phase der Bestimmung der Kennlinie des Kompensations- gliedes 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 PsteiikOmp 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 Betπebs- phase entweder das kompensierte Summations-Stellsignal P&teiikomp des Kompensationsgliedes 27 oder das Stellsignal Pstell des Reglers 22 zur Ansteuerung des Stellgliedes 4 weiterschaltet .
In einem weiteren Summations-Glied 33 erfolgt m der Phase des normalen Pegelregelbetriebes eine additive Über¬ lagerung eines zusätzlichen Kompensationsignais Komp3 zum kompensierten Summations-Stellsignal PSteiikom- Dieses zusatzliche Kompensationsignal Komp3 wird in einer dritten Temperaturkompensation-Emheit 34 erzeugt Das Kompensa- tionssignal Komp3 dient zur Kompensation von temperatur¬ bedingten linearen Verschiebungen der Ubertragungs- kennlime 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 Psteiikomp an> das als vollständig pegelkompensiertes Summations-Stell¬ signal Psteiikomp ' auf das Stellsignal 4 zur Verstellung des Signalpegels des Hochfrequenzsignals SHF gefuhrt wird
Die Realisierung des Kompensationsgliedes 27, welches digital ausgeführt ist, ist m Fig. 2 im Detail dargestellt. In einem Speicher (RAM) 35 sind in den einzelnen Speicherzellen die zu den jeweiligen Abszissenwerten der nichtlinearen Kennlinie gehörigen Ordmatenwerte abgespeichert . Hierbei sind aber nur die zu einem groben Raster der Abszissenenwerte der nichtlinearen Kennlinie gehörigen groben Ordmatenwerte hinterlegt. Die grobrastrigen Abszissenenwerte der nichtlmeare 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 psieiiunkomP 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 psteiikompgrob der nicht1inearen Kennlinie an.
Zum groben Ordinatenwert PSceiikomPgrob der nichtlinearen Kennlinie wird m einem Interpolator 36 ein zusätzlicher feiner Ordinatenwert Psteiikomptem 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 Psteiikompfein durch lineare Interpolation aus dem am Ausgang des Speichers 35 anliegenden groben Ordinatenwert Psteiikompgrob! und dessen benachbarten Ordinatenwert PStellkompgrobl+1 der nichtlinearen Kennlinie, dem groben Abszissenwert- Raster highBits (Pstellunkompi+1) -highBits (PSCellunkompi) und dem feinen Abszissenwert aus den niederwertigen Bits des digitalisierten unkompensierten Stellsignals lowBits (PSteiiunkomp) gemäß Gleichung (1) und der Nomenklatur in Fig . 3.
, '
Figure imgf000013_0001
+ ^Stellkompgrobi ' '
Im nachfolgenden Summationsglied 37 wird der grobe
Ordinatenwert Psteiikompgrobx am Ausgang des Speichers 35 und der feine Ordinatenwert PSceiikomPfeini am Ausgang des Interpolators 36 zum exakten Ordinatenwert PSteiikomPi der nichtlinearen Kennlinie addiert, der das kompensierte Stellsignal PsteiikOmp darstellt.
Im Flußdiagramm der Fig. 4 ist das erfindungsgemäße reglergestützte Verfahren zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes 27 in einem Pegelregelkreis 1 dargestellt .
In Verfahrenschritt SlO wird an der Signalquelle 3 die Frequenz fsig des Hochfrequenzsignals SHF eingestellt.
Im darauffolgenden Verfahrensschritt S20 wird am Pegelregelkreis 1 der Signalpegel des Pegelreferenzsignals PRef entsprechend dem Abszissenwert des jeweiligen Kennlinien-Wertepaares der Kennlinie des Kompensations- gliedes 27 eingestellt.
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 Pegelre¬ ferenzsignals PRef - adressierte Speicherzelle des Speicherbausteins 35 des Kompensationsgliedes 27 als grober Ordinatenwert PsteiikompgroM eingeschrieben werden.
Die Verfahrensschritte SlO, S20 und S30 werden im folgenden repetitiv zur Bestimmung sämtlicher Kennlinien- Wertepaare der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 durchgeführt .
Nach der Bestimmung aller Kennlinien-Wertepaare der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 in den vorher¬ gehenden Verfahrensschritten SlO, S20 und S30 werden in Verfahrensschritt S40 die Kompensationswerte Kompl^ des ersten Kompensationssignals KoTTIp1 für die Temperatur¬ kompensation 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.
Der Verfahrensschritt S40 zur Bestimmung der Kompensationswerte KOmP11 des ersten Kompensationssignals KOmP1 wird gemäß Fig. 5 in die Unterverfahrensschritte S41 bis S44 zerlegt.
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.
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 Regeldifferenz¬ bildung 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 PlΞtτ0 bei einer Bezugsumgebungstemperatur T0 und bei einem vorgegebenen Signalpegel des Pegelreferenzsignals PRe£ gemessen.
Im darauffolgenden Unterverfahrensschritt S43 wird die Umgebungstemperatur T1 variiert und bei gleichem Signal- pegel des Pegelreferenzsignals PRef der sich temperatur¬ bedingt ändernde Pegelistwert PIstTl zur Umgebungstemperatur T1 gemessen.
Schließlich wird im abschließenden Unterverfahrensschritt S44 die durch die Temperaturänderung zwischen der Umgebungstemperatur T1 und der Bezugsumgebungstemperatur T0 bedingte Pegelistwert-Änderung ΔPIstl = Pistτi"pistτo aus den zuvor gemessenen Pegelistwerten PIstTl und PIstT0 berechnet und als Kompensationswert Komp1:L des ersten Kompensations- signals KOmP1 bei Temperaturänderung von der Bezugsumge¬ bungstemperatur T0 zur Umgebungstemperatur T1 in der ersten Temperaturkompensation-Einheit 21 abgespeichert.
Die Unterverfahrensschritte S43 und S44 werden in einem bestimmten Temperaturraster für andere Umgebungstempera¬ turwerte T1 analog zur Bestimmung entsprechender Kompensa¬ tionswerte KOiTIp11 des ersten Kompensationssignals KOmP1 durchgeführt .
Im darauf folgenden Hauptverfahrensschritt S50 erfolgt die Ermittelung der Kompensationswerte Komp3l 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. Die Bestimmung der Kompensationswerte Komp3l des dritten Kompensationssignals Komp3 des Hauptverfahrensschritts S50 wird gemäß Fig. 6 in die Unterverfahrensschritte S51 bis S54 zerlegt. Sie erfolgt in Analogie zur Bestimmung der Kennlinien-Wertepaare des Kompensationsgliedes 27 in den Verfahrensschritten SlO bis S30.
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 .
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 Komp3l 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 .
Im darauffolgenden Unterverfahrensschritt S53 wird die Umgebungstemperatur T1 variiert und der sich neu einstel¬ lende Stellsignalwert PsteiikompTl bei der neuen Umgebungstem- peratur T1 aufgrund der temperaturerhöhungsbedingten Verschiebung der nichtlinearen Übertragungskennlinie des Signalkanal 2 gemessen.
Im abschließenden Unterverfahrensschritt S54 erfolgt die Berechnung der Kompensationswerte Komp3l des dritten Kompensationssignals Komp3 für eine Temperaturkompensation der temperaturbedingten Verschiebung der Übertragungskenn¬ linie des Signalkanals 2 im linearen Maßstab bei einer Temperaturänderung AT1=T1-T0, indem die Stellsignaländerung ΔPstellkompi als Differenz zwischen dem sich einstellenden Stellsignalwert PSteiikomPτi zur Umgebungstemperatur T1 und dem sich einstellenden Stellsignalwert PsteiikomPτo zur Bezugsumgebungstemperatur T0 gebildet wird und als Kompensationwert Komp3l des dritten Kompensationssignals Komp3 bei einer Temperaturerhöhung AT1 in die dritte Temperaturkompensation-Einheit 34 eingetragen.
Analog werden die Unterverfahrensschritte S53 und S54 in einem bestimmten Temperaturraster für andere Umgebungstem¬ peraturwerte T1 durchgeführt und die entsprechenden Kom¬ pensationswerte Komp3l des dritten Kompensationssignals Komp3 in die dritte Temperaturkompensation-Einheit 34 abgespeichert .
Anzumerken ist schließlich, dass der Einfluß der Kennlinie des Kompensationsgliedes 27 auf die Stellsignaländerung ΔPstellkompi und damit auf die Kompensationswerte Komp3l des dritten Kompensationssignals Komp3 aufgrund der Differenzbildung nicht mehr auftritt, so daß die Ermittelung der einzelnen bei den Umgebungstemperaturen T1 sich einstellenden Stellsignale PSteiikomPτi entweder bei geschlossenem Schalter 28 oder bei geschlossenem Schalter 31 erfolgen kann.
Schließlich werden im letzten Hauptverfahrensschritt S60 die Kompensationwerte Komp2l des zweiten Kompensations- signals Komp2 für die Temperaturkompensation der temperaturbedingten Änderung des Übertragungsverhaltens, insbesondere des Verstärkungsfaktors, des Meßverstärkers 13 ermittelt. Hierzu wird der Hauptverfahrensschritt Ξ60 gemäß Fig. 7 in die Unterverfahrensschritte S61 bis S64 zerlegt .
Die Unterverfahrensschritte S61 bis S64 für die Bestimmung der Kompensationswerte Komp2l des zweiten Kompensations- signals Komp2 zur Temperaturkompensation der temperatur¬ bedingten 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.
Zur Vermeidung zusätzlicher temperaturbedingter Änderungen der Übertragungskennlinie des Signalkanal 2, welche die zu ermittelnden Stellsignale PSceiikomPτi zu den Umgebungstem¬ peraturen T1 unerwünscht verfälschen, werden im Unterver¬ fahrensschritt S62 das Stellglied 4 und der Trenn¬ verstärker 6 überbrückt .
Auch bei der Bestimmung der Kompensationswerte Komp2i des zweiten Kompensationssignals Komp2 für die Temperaturkom¬ pensation der temperaturbedingten Änderung des Übertra¬ gungsverhaltens 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 p steiikomPτi zur Umgebungstemperatur T1 geschlossen werden kann.
Die Kompensationswerte Komp2i des zweiten Kompensations- Signals Komp2 zur Temperaturkompensation der temperatur¬ bedingten Änderung des Übertragungsverhaltens des Meßverstärker 13 werden in der zweiten Temperatur- kompensations-Einheit 26 abgespeichert.
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- riehtung zur Bestimmung der Kennlinie des Kompensations- gliedes eines Pegelregelkreises eingesetzt werden und sind von der Erfindung abgedeckt. Schließlich sei auch ange¬ merkt, dass an Stelle der digitalen Realisierung des Signalverarbeitungsbereichs 14 des Pegelregelkreises 1 auch eine analoge Realisierung von der Erfindung abgedeckt ist .

Claims

Ansprüche
1. Reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung der Kenn¬ linie eines Kompensationsgliedes (27) , das innerhalb eines Pegelregelkreises (1) für ein hochfrequentes Signal (SHF) in einem Signalkanal (2) zur Kompensation der nicht¬ linearen Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) in Serie zum Signalkanal (2) geschaltet ist und das eine zur nichtlinearen Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) inverse Kennlinie im Fall einer idealen Kompensation aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Ordinatenwert der Kennlinie des Kompensa¬ tionsgliedes (27) bei überbrücktem Kompensationsglied (27) aus einem Stellsignalwert (PS-eii) ergibt, der sich bei einem dem zugehörigen Abszissenwert der Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) entsprechenden Signalpegel eines Pegelreferenzsignals (PRΘE) im ausgeregelten Pegelregelkreis (1) einstellt.
2. Reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung der Kenn¬ linie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Kennlinie des Signalkanals (2) zusätzlich von der Frequenz (fSlg) des hochfrequenten Signals (SHF) und von der Umgebungstemperatur (T1) abhängig ist.
3. Reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung der Kenn- linie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von der Frequenz (fSig) des hochfrequenten Signals (SHF) abhängige Wertepaar aus Ordinaten- und Ab¬ szissenwert der Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) folgendermaßen ermittelt wird:
• Einstellen der Frequenz (fSig) des hochfrequenten Signals (SHF) ,
• Einstellen des Signalpegels des Pegelreferensignals (PReE) für den Pegelregelkreis (1) entsprechend dem Abszis- senwert des Wertepaares der Kennlinie des Kompensations- gliedes (27) und
• Ermitteln des sich einstellenden Stellsignals (Psteii) als zugehöriger Ordinatenwert des Wertepaares der Kenn- linie .des Kompensationsgliedes (27) im ausgeregelten Pegelregelkreis (1) .
4. Reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung der Kenn¬ linie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Verschiebung der Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) im linearen Maßstab für jede defi¬ nierte Umgebungstemperaturänderung (AT1) in Bezug zu einer Bezugsumgebungstemperatur (T0) durch ein drittes Kompen¬ sationssignal (Komp3) kompensiert wird, dessen Betrag aus einer durch die Umgebungstemperaturänderung (AT1) verur¬ sachten Stellsignaländerung (ΔPstellkompi) ermittelt wird und dem durch das Kompensationsglied (27) kompensierten Stell- signal (Psteiikomp) invers additiv überlagert wird.
5. Reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung der Kenn¬ linie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Verschiebung der Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) im logarithmischen Maßstab für jede definierte Umgebungstemperaturänderung (AT1) in Bezug zu einer Bezugsumgebungstemperatur (T0) durch ein erstes Kompensationssignal (Kompx) kompensiert wird, dessen
Betrag aus einer durch die Umgebungstemperaturänderung
(AT1) verursachten logarithmierten Pegel-Istwertänderung
(ΔPIstl) des Hochfrequenzsignals (SHF) ermittelt wird und dem Pegelreferenzsignal (PRef) invers additiv überlagert wird.
6. Reglergestütztes Verfahren zur Bestimmung der Kenn¬ linie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Verstärkungsfaktors eines Meßver¬ stärkers (13) für jede definierte Umgebungstemperatur- änderung (AT1) in Bezug zu einer Bezugsumgebungstemperatur 5 (T0) durch ein zweites Kompensationssignal (Komp2) kompensiert wird, dessen Betrag aus einer durch die Umge¬ bungstemperaturänderung (AT1) verursachten Stellsignal¬ änderung (APstellkompi) ermittelt wird und dem unkompensierten Stellsignal (Psteiiunkomp) invers additiv überlagert wird. 10
7. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes (27) bestehend aus einem Pegelregelkreis (1) für ein hochfrequentes Signal (SHF) in einem Signalkanal (2) , welcher eine nichtlineare Übertra-
15 gungskennlinie aufweist, mit einem Regler (22) zur Bildung eines Stellsignals (Ps.eii) i-n Abhängigkeit von einer Regeldifferenz (AP) zwischen einem Signalpegel des Pegelreferenzsignals (PRef) und einem Pegel-Istwert (PIst) des erfaßten hochfrequenten Signals (SHF) , dem Kompensa-
20 tionsglied (27) , das bei idealer Kompensation eine zur nichtlinearen Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) inverse Kennlinie aufweist und ein nichtlinear verzerrtes Stellsignal (Psteiikomp) erzeugt, und einem im Signalkanal (2) integrierten Stellglied (4) mit einem in Abhängigkeit des
25 nichtlinear verzerrten Stellsignais (Psteilkomp) einstellbaren
Verstärkungsfaktor, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung jedes aus Ordinaten- und Abszissenwert bestehenden Kennlinien-Wertepaares der Kennlinie des '30 Kompensationsgliedes (27) das Kompensationsglied (27) überbrückt ist .
8. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 7,
35 dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Übertragungskennlinie des Signal¬ kanals (2) durch die nichtlineare Übertragungskennlinie des Stellglieds (4) bestimmt ist.
9. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines
Kompensationsgliedes nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom Kompensationsglied (27) nichtlinear verzerrten Stellsignal (Psteiikomp) e^-n drittes Kompensationssignal (Komp3) zur Kompensation der temperaturabhängigen Ver¬ schiebung der Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) im linearen Maßstab additiv überlagert wird, das von einer dritten Temperaturkompensations-Einheit (34) erzeugt wird.
10. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellsignal (Pstell) des Reglers (22) ein Vorsteuer- signal (Pvorst) additiv überlagert wird.
11. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hochfrequente Signal (SHF) am Ausgang des Signalkanals (2) durch eine Detektionseinheit (11) erfaßt wird.
12. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinheit (11) ein Richtkoppler ist.
13. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Detektionseinheit (11) erfaßte hochfre¬ quente Signal (SHF) über einer Abwärtsmischer (12) in ein Zwischenfrequenzsignal (SZF) heruntergemischt wird, über einen Meßverstärker (13) mit veränderlichem Verstärkungs¬ faktor an das Pegelniveau eines digitalen Signalverarbei¬ tungsbereichs (14) des Pegelregelkreises (1) angepaßt wird und zur Filterung einem Anti-Aliasing-Tiefpaß (15) zuge¬ führt wird.
14. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Verstärkungssfaktors des Meßverstärkes (13) durch eine zweite Temperaturkompensations-Einheit (26) dem Stellsignal (P&teii) des Reglers (22) und dem Vorsteuersignal (Pvorst.) ein zweites Kompensationssignal (Komp2) additiv überlagert wird.
15. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsglied (27) aus einem Speicher (35) mit in den einzelnen Speicherzellen abgespeicherten frequenzabhängigen groben Ordinatenwerten (Psteiikompgrobi) der Kennlinie des Kompensationsgliedes (27) und einem Interpolator (36) zur Ermittlung von feinen Ordinatenwerten (Psteiikompfeini) / welche zu den im Speicher (35) abgelegten groben Ordinatenwerten (PsteiikompgrobJ dazuaddiert werden, besteht.
16. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Adressierung der Speicherzellen des Speichers (35) mit dem groben Ordinatenwert (PSteiikomPgrobJ die Frequenz
(fSig) des hochfrequenten Signals (SHF) und die höherwertigen Bits des unkompensierten Summations-
Stellsignals (highBits (Pstellunkomp) ) aus dem Stellsignal
(p steii) des Reglers (22) , einem Vorsteuersignal (Pvorst) und dem zweiten Kompensationssignal (Komp2) benutzt werden.
17. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des .feinen Ordinatenwerts (PSteiikomp-einJ der im Speicher (35) adressierte grobe Ordinatenwert (psteiikomPgrobi) un<3 sein benachbarter grober Ordinatenwert (psteiikomPgrOb1+i) und die iiiederwertigen Bits des unkompensierten Stellsignals (lowBits (Pstellunkomp) ) aus dem Stellsignal (Psten) des Reglers (22) , einem Vorsteuersignal (p vorst) un<ä dem zweiten Kompensationsssignal (Komp2) herangezogen werden.
18. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (22) und ein daran anschließender Signal¬ begrenzer (23) digital ausgeführt sind.
19. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Temperaturkompensations-Einheit (21) ein dem Pegelreferenzsignal (PRef) additiv überlagertes erstes Kompensationssignal (KompJ zur Kompensation von tempera- turabhangigen Verschiebungen der Übertragungskennlinie des Signalkanals (2) im logarithmischen Maßstab erzeugt.
20. Vorrichtung zur Bestimmung der Kennlinie eines Kompensationsgliedes nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalkanal (2) im Anschluß an das Stellglied (4) eine Eichleitung (5) und einen Trennverstärker (6) enthält .
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