CZ2003143A3

CZ2003143A3 - Způsob měření chybného místa u vysokofrekvenčních kabelů a vedení

Info

Publication number: CZ2003143A3
Application number: CZ2003143A
Authority: CZ
Inventors: Rolf Schmidt
Original assignee: T-Mobile Deutschland Gmbh
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2003-05-14
Also published as: US20030164710A1; PL362665A1; EP1290458A2; CZ300944B6; US6867598B2; DE50109883D1; WO2001096887A2; PL197071B1; ATE327517T1; WO2001096887A3; EP1290458B1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu měření chybného místa u vysokofrekvenčních kabelů a vedení podle úvodní části patentového nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Měření chybného místa se používá, aby se měřily délky kabelů nebo aby se našla chybná místa v kabelech. Zpravidla se k tomu do měřeného kabelu vysílá krátký impuls a potom se měří a vyhodnocuje doba průchodu, úroveň a fáze odrazů impulsu. Takové měření se také označuje jako TDR-měření. K tomu jsou ale nutné skutečně nákladné systémy analýzy vektorových sítí, které jsou v rozměrech skutečně nepohodlné, těžké a proto jsou spíše laboratorními přístroji. Jako alternativa se nabízí ale ještě jedna další varianta, která je technicky méně nákladná, ale vyžaduje něco ve výpočetním výkonu. U této varianty se do kabelu vysílá frekvenční Sweep a náročnými výpočty se vyhodnocuje součet základního signálu a odraženého signálu, takže je možné určení chybného místa. Tato varianta se také označuje jako FDR-měření. U FDR-měření se využívá okolnosti, že informace o frekvenci se pomocí Fourierovy transformace (nebo rychlé Fourierovy transformace) může přeměňovat na časovou oblast.

85372 (85372a)

PV 2002-143 . · Upravená strana.

·· · ~· · · ·· · ··· ·· · ··· • ···· · · · ···· · • · ··· · · · ·

Ze spektrálního analyzátoru s integrovaným frekvenčním generátorem se mezitím stal malý robustní přístroj, který se osvědčil právě v mobilním použití a je přesně vhodný pro takový případ použití.

US-A-5 949 236 uveřejňuje způsob měření chybných míst u vysokofrekvenčních kabelů a vedení při použití Frequency Domain Reflektometers. Na naměřené signály se používá korekční faktor útlumu, aby se korigovaly útlumy měřícího kabelu. Korekční faktor útlumu se zjišťuje na základě průběhu měření s referenční impedancí. Použití spektrálního analyzátoru pro měření chybných míst není uveřejněno.

WO-A-OO 29862 učí způsob ke korekci frekvenčně a délkově závislých útlumů vedení u FDR-měřeních na vysokofrekvenčních kabelech, u kterého se na základě hodnot útlumu předem daných výrobcem zjišťuje, používaná pro určité délky kabelů, korekční funkce ke korekci zjištěného průběhu útlumu.

Úkolem vynálezu je popsat způsob, provádět s daty ze spektrálního analyzátoru měření chybného místa podle FDR, přitom mít na zřeteli kalibrační data a jejich použití.

Podstata vynálezu

Tento úkol se řeší znaky patentového nároku 1.

Jakým způsobem se provádějí výpočetní kroky způsobu, jak se data přivádějí způsobu a jak se zobrazují výsledky způsobu je přitom nepodstatné. Během vývoje způsobu se

85372 (85372a)

PV 2002-143

2a

Upravená strana.

• ¹ · · · · · ·

především pracovalo s EXCEL (software firmy Microsoft), také je myslitelné provádět způsob jako vlastní software, který potom může také provádět řízení analyzátoru, nebo se může přímo implementovat do analyzátoru.

Přednostní způsoby provedení a další řešení způsobu podle vynálezu jsou uvedené v závislých patentových nárocích.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje

85372 (85372a)

PV 2002-143 • · · • · • · · · · ·

• · · · schématicky možnou konstrukci měřící aparatury k provádění způsobu;

obr obr obr znázornění měřícího diagramu měření na vedení skládajícím se z tří spolu spojených kabelu s právě 15 m délky a přizpůsobovacího zakončení s s = 1,2 na konci vedení;

znázornění měřícího diagramu měření na vedení skládajícím se z tří spolu spojených kabelů s právě 15 m délky a otevřeným koncem kabelu.

Příklady provedení vynálezu

Platí všechna pravidla rychlé Fourierovy transformace, výpočtů s komplexními čísly a základy numerické matematiky.

Konstrukce použité měřící aparatury je znázorněna schématicky na obrázku 1. Vychází se ze zdroje (generátoru signálu), který může vyrábět libovolnou nastavitelnou frekvenci, z Powersplitter jako vazebního členu, který v každém směru realizuje přizpůsobení s 500 Ohm a spotřebiče (měřič napětí), který může měřit napětí signálu s frekvencí f. Od zdroje χ signálu se vysílá signál s frekvencí fO a úrovní aO do měřícího kabelu 4. Tento signál se dělí v Splitter 3 a předává se ve stejných částech do zkoušeného předmětu 5 (DUT = Device under Test) a k spotřebiči 2. Když se akceptuje, že na konci DUT 5 existuje absolutní odraz, tvoří se na DUT stojatá vlna. Pokud se dále akceptuje, že se Powersplitter 3 koncentruje na bod, sčítají se signály zdroje 1 a zpětná vlna DUT 5 v přesně tomto bodě. Výsledkem

85372 (85372a)

PV 2002-143 • · · · · · tohoto součtu je signál s frekvencí fO a amplitudou al, která je funkcí součtu a závisí na typu odrazu (kapacitní/induktivní), délce 1 DUT a koeficientu odrazu. Tento signál se může měřit na spotřebiči 2. Doposud získaný výsledek ale ještě není postačující, aby poskytl výpověď o chybném místě. Pokud se nyní mění frekvence fO ve své hodnotě a opět se snímá amplituda nově vytvořeného součtového signálu a toto se provádí ve vhodné oblasti (Spán), může se rozpoznat, že naměřené hodnoty amplitudy součtového signálu se silně podobají sinusovému kmitání, přičemž se přitom přirozeně jedná o sinusové kmitání ve frekvenční oblasti, tzn. naměřených hodnot frekvence. Pokud se dostaneme k tomuto bodu, používá se na přesně tyto naměřené hodnoty Fourierova transformace, která mění časovou oblast na frekvenční oblast a obráceně. Je třeba očekávat, že transformace (analogicky k přeměně sinusového kmitání z časové na frekvenční oblast) vytváří výrazný Peak v časovém rozsahu. Jak je očekáváno, výsledek také nastane, přičemž Peak představuje čas, který potřebuje vlna, aby běžela od Splitter 3 k bodu odrazu a opět zpět. Místo spoje se tak může, při zohlednění koeficientu zkrácení, nalézat ve své lokalizaci. Hodnota amplitudy Peak připouští dále výpověď o koeficientu odrazu, pokud je Peak příliš vysoký, jedná se také o silný odraz. Tímto je nyní položen základ, aby se popsaným způsobem provádělo určení chybného místa.

Konfigurace spektrálního analyzátoru:

K provádění způsobu se používá spektrální analyzátor. Analyzátor musí disponovat Tracking-generátorem a měl by být nastavitelný v rozlišení (body na Sweep). Jako externí složky se vyžaduje ještě jenom Power-Splitter (útlum v každém směru 6dB), který spojuje výstup Trackinggenerátoru se vstupem analyzátoru a DUT. Střední frekvenci

85372 (85372a)

PV 2002-143 • to to

• · · to to · to • · · · · · > ·· ···· ·· ·· je možno nastavit tak, že se pro měření používá užitečná frekvence DUT a připouští Span-oblast, která je rozhodující pro délku kabelů, které chceme měřit a pro rozlišení. V dalším se vypisují podstatná nastavení analyzátoru:

Měřící bod:

Počet: několikanásobek 2^Λχ, tedy 2, 4, 8, 16,...; 256,

512, 1024 atd. Dobrý kompromis je 512.

Pokud se hodnota nenechá nastavit, je užitečný jenom počet 2^Λχ bodů (kvůli FFT)!

Nastavení Y-amplitudy:

Měřítko: lineární

Ref-úroveň: 200 mV

Nastavení frekvence:

Střední frekvence:	užitečná	frekvence	DUT,	který chceme
	měřit
Spán:	závislý na	délce, kterou	chceme měřit a
	počtu měřících bodů	(viz	také dole)
Spán. příklady: 700	Mhz menší	než 25 m	při	512 měř. bodech
300	Mhz menší	než 60 m	při	512 měř. bodech
100	Mhz menší	než 190 m	při	512 měř. bodech

Tracking generátor:

Power-Level: 200 mV

Averaging:

Video-Averaging: 10

Všechny ostatní parametry, jako šířka měřeného pásma, Sweeptime atd. by se měly nastavovat podle automatického zadání analyzátoru, protože tak se muže z analyzátor';.

85372 (85372a)

PV 2002-143 • 0 · • · • · 0 0 ·

0 0 0 0 0 • « 0 0 0 0 • 000 00 0· vytěžit maximum.

Provádění měření:

Poté, co se analyzátor nastavil a provedlo se propojení kabely, může se začít s měřením. K tomu by se měl mezi DUT a Powersplitter zapojit měřící kabel (kabel směřující dopředu), který se, jako vlastní Powersplitter a měřící systém, kalibruje. Je ale třeba dávat pozor na to, aby připojené složky (Splitter, kabel směřující dopředu, spojovací kabel, přechody) byly v dobrém stavu a odpovídaly Z-hodnotě systému. Měření se skládá ze dvou kalibračních měření, které potom může následovat libovolný počet měření objektu. Jedno kalibrační měření je SHORT na konci kabelu směřujícího dopředu. Druhé kalibrační měření je LCAD na konci kabelu směřujícího dopředu.

Způsob FDR:

Příprava a přeměna frekvenční oblasti na časovou oblast:

Výchozím bodem pro následující matematické určení místa odrazu jsou tři měřící řady as () [Short], al()[Load] a ad () [DUT] s Array-velikostí 2^Ax měřících bodů.

Tyto tři měřící řady se mohou znázorňovat i v komplexním způsobu psaní (z:=a+bi), přičemž imaginární část měřících řad se bere rovna 0:

zs () :=as ()	+	Oi
zl() :=al()	+	Oi
zd() :=ad()	+	Oi

85372 (85372a)

PV 2002-143 • · · • · · · · · ···· ·· ···· • ······· · · · · · · ··· ··· ···· • · · · · ···· · · · ·

Následující pozorování vycházejí z toho, že Array začíná indexem 0. Aby se zvětšilo rozlišení v oblasti silnějších míst odrazu, nabízí se měřící řady podrobovat WINDOWING. Jednoduché Window (okno) je Cosinus-Roll-Ofz okno, tedy cosinusová funkce, která byla invertována, s hodnotou jedna sečtena, potom dělena dvěma a pokrývá oblast 0 až 2*PI pro měřící body 0 až (2^Λχ-1).

Window (index) = 0.5*(1-COS(index*2*PI/(2^Λχ-1))) pro index [0 až 2^Λχ-1]

Každý měřící bod se nyní násobí s ekvivalentním měřícím bodem Cosinus-okna a opět se zapisuje do Array. Samozřejmě jsou možné všechny ostatní funkce okna. V dalším se vychází z toho, že měřící hodnoty, zpracované oknem nebo ne, existují v Arrays zs(), zl() a zd().

Na každé z těchto měřících řad se provádí inverzní rychlá Fourierova transformace (iFFT), která vytváří jako výsledek komplexní Array s 2^Λχ bodů (pro každou měřící řadu).

zts () :=iFFT[zs () ] ztl () :=iFFT[zl() ] ztd() :=iFFT[zd() ]

První člen Arrays reprezentuje podíl stejnosměrného napětí měřící řady a vylučuje se pro všechny další pozorování. FFT poskytuje sice 2^Λχ bodů jako výsledek, jedná se přitom ale o výsledkovou řadu, s 2^Λ(χ-1) body, která je zrcadlena. Pro všechna ostatní pozorování tím postačuje, když se Array pozoruje až k indexu (2^Λ(x-1))-1. Z tohoto

85372 (85372a)

PV 2002-143 ·· ···· “ 8 »·*· * φφφφφφ · ···· ·· · ··· φ ····· φ·· < · · · · φφφ φ·· φφφ· φφ φ ·· ···· ·· ·· důvodu se nyní Arrays zts(), ztl() a ztd() omezují na indexy (1...(2^Λ (x-l)-l) .

Normování na SHORT

Z výsledků v řadě zts() je známo, že se jedná o zkrat na konci kabelu směřujícího dopředu. Je možno očekávat, že v časové oblasti se nechá nalézt vyznačená maximální hodnota, která přesně reprezentuje konec tohoto kabelu směřujícího dopředu a tím SHORT. V Array (2... (2^Λ (x-1)-1) [začíná se indexem 2, protože po zpracování okny Peak roste v šířce, což se také týká podílu stejnosměrného napětí] se nyní hledá tato maximální hodnota a když se našla, nejen hodnota ale i index se extrahuje. Index, na kterém se našlo maximum, se v dalším nazývá (max) , takže hodnota tohoto bodu se může označovat zts(max). Komplexní hodnota zts(max) se nyní mění na absolutní hodnotu [absolutní hodnota](abs{)) a její argument [fáze] (arg{}).

Přitom platí pravidla komplexního počtu:

Při z:=a + bi následuje abs{z) = sqr(a^A2+b^A2) a arg(z) = arctan(b/a)

Protože se u této měřené hodnoty jedná o SHORT, může se pracovat s následujícím předpokladem:

Short je odraz s hodnotou 1 a fázovým posuvem 180° (Pí). Pro hodnoty abs{zts(max)} a arg{zts(max)} je možno najít jen vhodné faktory a sčítance, které se označují jak následuje:

korabs = 1/(abs{zts(max)}) korarg = Pl+arg{zts(max)}

85372 (85372a)

PV 2002-143 • · • · · · ·· · · · · • · ···· · · · · · · · • · · · · · ··· ·· · ·· ·· ·· · · ·· ·· ····

Cílem je nyní, měřené hodnoty všech měřících řad korigovat těmito faktory a tím, vztaženo na SHORT na konci kabelu směřujícího dopředu, získat definované stavy. K tomu je třeba nejdříve provádět změnu v absolutní hodnotě a argumentu pro každý člen měřících řad. Potom následuje normování podle vzorce:

abs{zt_k()}:=korabs*abs{zt_()} arg{zt_k()}:=korarg-arg{zt_()}

Podtržítko stojí přitom pro s (Short), 1 (Load) a d (DUT). Z příslušných Arrays pro absolutní hodnotu a argument se v dalším opět vytváří komplexní Arrays, přičemž platí následující souvislost:

zt_k() : = [abs{zt_k ()}*cos(arg{zt_k()})] + [abs{zt_k()}* sin(arg{zt_k()})]i

První normování je tím provedeno. Vytvořené absolutní hodnoty odpovídají nyní jednotce UNITS, hodnotě běžné v okruzích síťových analyzátorů, která dělá výpověď o přizpůsobení a umožňuje přepočet na dB následujícím způsobem:

přizpůsobení[dB]=20*log(UNITS) ->lUnit=O dB, 0.OlUnit=-40dB

Normování na LOAD

Až do současného okamžiku jsou přizpůsobené jenom fáze a absolutní hodnoty měření, tedy byly normované. Pokud se vychází z toho, že se u měřícího systému jedná o ideální systém, říká se, že v tomto systému panuje vždy optimální

85372 (85372a)

PV 2002-143 φφ ····

ΦΦΦ φφφφ ·· · φφφφ φ φ · · · · • φ φφφφ ΦΦΦ φφφφ φ

ΦΦΦ ΦΦΦ φφφφ φφ φ φφ φφφφ φφ φφ přizpůsobení a tím. se nevytvářejí žádné odrazy, není jistě nutné žádné další normování. V reálném systému to samozřejmě není ten případ, takže interní odrazy mohou připravit nějaké problémy a mohou rychle vést k chybným měřením, pokud se neeliminují. Nyní se nemohou odstranit odrazy, může se ale dělat matematický zpětný výpočet, který zjistí tyto chyby měřícího systému a potom koriguje v měření. V dalším se tato korektura popisuje blíže. Z výsledků v řadě ztlk() je známo, že se jedná o Load na konci kabelu směřujícího dopředu. Všechny hodnoty v· časové oblasti by u tohoto měření měly tedy platit jako ideální měření, neměly by tedy mít žádné odrazy a místa odrazu. V reálném systému můžeme ale zjistit velmi dobře taková chybná místa, která ale znázorňují jenom chyby vlastního měřícího systému. Takové chyby ale nemají v pozdějším měření žádnou vypovídací sílu a musejí se tam proto eliminovat. Toto se děje tím, že z měřených hodnot ztdk() se komplexním způsobem odčítají (subtrahují) měřené hodnoty ztlk(). Vzniká nová měřící řada, která reaguje na následující vztah:

ztdkk():=ztdk()-ztlk() [komplexní odčítání]

Je mimořádně důležité, provádět toto odčítání komplexním způsobem, protože jenom tak je zaručeno, že se eliminují jenom systémové chyby a místa chyb v objektu zůstávají dále rozpoznatelná, protože fázová informace je k dispozici jako dodatečný indikátor. V Array ztdkk () jsou nyní obsažené amplitudově a chybově korigované měřené hodnoty měřeného objektu.

Vkládání dat kabelu

Až po nynější okamžik byla všechna data, specifická pro kabel, jako útlum a faktor zkrácení, irelevantní. Pro příští

35372(85372a)

PV 2002-143

000 00 00 00

000 0000 00 0

0000 00 0 00 0

0 0000 000 0000 0

0 000 0000

0 000000 00 00 krok mají ale tyto hodnoty velký význam. Nejprve se pomoci faktoru zkrácení zjišťuje šířka kroku na měřící bod. Pro to se používá následující vzorec:

St:=((Vc*c)/Sp)/2

Vc: = Velocity Faktor (faktor zkrácení [0...1] c: = rychlost světla cca. 299 792 458 m/sec (ve vakuu)

Sp: = Spán rozsah v Mhz (spán měření)

St: = Step v jednotkách metrů

Dámpf:= útlum kabelu v jednotkách dB/m

Z toho se nyní může vzorcem

MaxDist:=(počet měřících bodů/2)*St vypočítávat maximální vzdálenost, která se může zobrazovat.

Počet měřících bodů se proto musí půlit, protože iFFT se zrcadlí na středovém bodě Array.

Je ale velmi problematické využívat tento celý rozsah hodnot, protože je rovněž podstatou iFFT, že se v průběhu měřící řady mohou opět vyskytovat silné Peaks jako harmonické. Toto je potom skutečně problematické, když na konci měřeného objektu existuje velké místo odrazu, které v zeslabené formě opět vystupuje ve dvojnásobné měřící vzdálenosti pomocí iFFT (cca. 30 dB slabší) a tak se pomocí zmíněného zrcadlového způsobu zrcadlí iFFT zpět do měřící oblasti. Zde je potom chybná interpretace měření nevyhnutelným důsledkem. Z tohoto důvodu je zapotřebí, užitečnou měřící oblast ještě redukovat o polovinu a tak tyto zrcadlové obrazy co nejvíce eliminovat z prostoru pozorování měřených hodnot.

85372 (S5372a)

PV 2002-143 ·· · ·· ·· • · · · · · · «· « • · · · ·· · ··· • · ···· · · · · · · · « • · · ··· · · · « ·· · ·· ···· ·· ·· • · ··· ·

NutzDist:=(počet měřících bodů/4)*St [viz nahoře]

S pomocí předcházejících informací je nyní možné připravovat a znázorňovat data. Každému měřícímu bodu se muže vzorcem

Dist:=Index*St přiřazovat jednoznačná vzdálenost, což je v grafickém znázornění nápomocné. Přitom má být cílem, znázorňovat jen naměřené hodnoty od indexu (max), protože všechny naměřené hodnoty předtím znázorňují jenom kabel směřující dopředu a měřící systém. Průběh útlumu kabelu se nadále musí vypočítávat od bodu indexu (max) , aby se mohly i ve větších vzdálenostech určovat korektní hodnoty přizpůsobení. Zřizuje se Array Dist(), které obsahuje (NutzDist) hodnoty.

Vycházeje z Array Dist() se nyní vytváří Array AmpKor () podle následujícího vzorce:

AmpKor () :=10^Λ ( (2*Dist()*Dámpf)/20) přičemž hodnota Dámpf udává útlum kabelu v dB na jeden metr. Faktor 2, kterým se DistO násobí, je nutný, protože vlna proniká kabel jednou jako běžící tam a jednou jako běžící zpět a útlum kabelu je tak třeba zohledňovat dvakrát.

Array ztdkk() se nyní posouvá tak, že Index(0) obdrží hodnotu indexu (max), Index (1) hodnotu indexu (max+1) a tak dále. Tak se irelevantní data měřícího systému odstraňují, aby existovala jenom ještě naměřená data objektu a může se vytvářet přímá souvislost mezi Array ztdkk(), AmpKor() a

PV 2002-143 ···· • · · 9 9 9 9 «9 9

9 · 9 99 9 99 9

9999999 9 9 99 9 9 • · · 999 9999 ·· 4 *99999 99 99

Dist(). Absolutní hodnoty abs{ztdkk()} se nyní násobí hodnotami korektur AmpKorO a spolu s hodnotami Dist() se graficky znázorňují.

Na ose y je nyní možné nalézt jednotku UNIT jako indikátor odrazu a na ose x jednotku METER jako indikátor o vzdálenosti. Znázornění osy y se může uskutečňovat i logaritmicky, aby se umožnilo lepší rozlišení silných a slabých míst odrazu.

Určení útlumu kabelu

Jak není těžké rozpoznat, nehrála dosud při vlastním měření chybných míst žádnou roli centrální frekvence. Měření se má provádět, jak již bylo zmíněno nahoře, ale ve frekvenční oblasti, ve které se objekt také provozuje. Při správném určení útlumu kabelu hraje centrální frekvence nyní ale značnou roli, protože tato je silně závislá na použité frekvenční oblasti. Útlum kabelu se zpravidla udává pro 1 GHz a tím se kryjí i jiné frekvenční oblasti, což podle kabelu ale vede ke značným chybám měření. Z tohoto důvodu se má na tomto místě ukázat způsob, se kterým je možné určit útlum kabelu pro každou libovolnou frekvenci uvnitř oblasti, aniž bychom měli referenční hodnotu pro přesně tento bod.

K tomu se při přípravě provádějí následující úvahy:

Útlum kabelu je, vyneseno v logaritmickém dělení,

podobný e-	funkci,	skutečnost,	která	pochází ze ztrát
dielektrika,	, které	se přes	rozsah	frekvencí nechová
lineárně.
Funkce	se může uvnitř	konečné	frekvenční oblasti
napodobovat	vzorcem,	který má kubický tvar.

Interpolační uzly k určení vzorce nesmí být podle požadavku ekvidistantní.

85372 (85372a)

PV 2002-143 • A

AA AAAA • · • · · · A

Vycházeje z těchto bodů je nasnadě se obrátit do oblasti numerické matematiky. Tam se nachází způsob, který pomocí čtyř interpolačních uzlů může vytvářet vzorec tvaru p(x)=a*x^A3+b*x^A2+c*x+d který k tomu splňuje podmínku, přesně probíhat hodnoty interpolačních uzlů.

Tento způsob se nazývá: interpolace pomocí mnohočlenů podle Newtona.

Způsob se skvěle hodí k použití ve výpočetní technice. I když interpolační uzly nemusí být ekvidistantní, je ale těžké doporučit, rozdělit frekvenční oblast pokud možno rovnoměrně, aby se tím zvýšila integrita vzorce. K tomu by se vzorec neměl používat přes obě vrcholové hodnoty, protože v této oblasti se vzorec stává rychle nepřesným. V praxi se velmi osvědčily interpolační uzly při 170 Mhz, 450 Mhz, 900 Mhz a 1800 Mhz, přičemž vzorec se potom může používat v oblasti od 170 Mhz do 1800 Mhz.

V dalším se má ukázat výpočetně technická varianta, která vytváří polynom jak popsáno.

****Vytvoření polynomu**** anz=4 ***počet interpolačních uzlů redim xl(anz) redim yl(anz) redim y2(anz) xl(1)=logl0(170/100) ***hodnoty frekvence (v logaritmickém tvaru) ***koeficienty vytvořeného polynomu ***hodnoty útlumu na interpolačních uzlech

85372 (85372a)

PV 2002-143

t

4

4 4

4 4 4

44444

4 4 • e 4 •4 4444 xl (2)=loglO(450/100) xl (3)=logl0(900/100) xl (4)=logl0(1800/100) **logaritmování frekvencí fa fa fa

v 2 (	1)=hodnota	1	při	170	Mhz
y2(	2)=hodnota	2	při	450	Mhz	**přidělení specifických interpolačních uzlů
y2 (	3)=hodnota	3	při	900	Mhz	**k frekvencím s jednotkou dB/m
y2(	4)=hodnota	4	při	180 C	) Mhz	★

***lauf a laufa jsou pouze index-proměnné, které ***se používají uvnitř smyček ***Vytvoření koeficientu*** for lauf=2 to anz for laufa=lauf to anz y2(laufa) = (yl(laufa)-yl(laufa-1) ) /(xl(laufaxl(laufa-lauf+1)) next laufa for laufa=lauf to anz yl(laufa)=y2(laufa) next laufa next lauf for lauf=l to anz-1 for laufa=anz-l to lauf step-1 yl(laufa)=yl(laufa)+(yl(laufa+1)*-xl(laufalauf+1)) next laufa next lauf ****Použití polynomu****

35372 (85372a)

PV 2002-143

0 • 00 0000 0 • * 0 0 00 0 0

0 0000 0 0 « 0 0 0 • ♦ · 0 0 0 0 «· 0 00 0000

0000 input frekvence v Mhz (170 Mhz-1800 Mhz)=,f xp=logl0(f/100) y=0 for lauf=anz to 1 step-1 y=y+yl(lauf)*χρ^Λ(lauf-1) next lauf print Útlum kabelu je při; f; Mhz=; y; dB/m.

Malý Basic-program zde má představit možnost vytváření polynomu, která se v praxi velmi osvědčila. Díky předchozím pozorováním je nyní možné, pro každou centrální frekvenci spočítat patřičný útlum kabelu (uvnitř interpolačních uzlů) a tak dosáhnout optimum ohledně korektury útlumu kabelu. Uvnitř SPAN-oblasti kolem centrální frekvence je tato hodnota útlumu kabelu rovněž jenom přiblížení. Protože se ale u relativně malých span-oblastí může vycházet z lineárního průběhu změny útlumu, znamená to, že výpočet se střední hodnotou vytváří relativně malou chybu.

V naměřeném diagramu podle obrázku 2 je možné rozpoznat vedení z tří navzájem spojených kabelů s délkou právě 15 m, které jsou uzavřené přizpůsobovacím zakončením s hodnotou s=l,2. Přizpůsobovací zakončení je při běžné délce 45 m možné zřetelně rozpoznat jako silný Peak. Poslední kabel (oblast 30-45 m) byl v minulosti silně zatížen a má proto trochu horší hodnoty přizpůsobení než oba první kabely. Měření se provádělo při 1200 Mhz, což vysvětluje relativně vysoké hodnoty odrazu přechodů mezi kabely při běžných délkách 15 m a 30 m. Dynamika měření zde leží na přibližně 55 dB, dostatečně, aby se interpolační uzly nechaly bezpečně rozpoznat s přizpůsobením 40 dB.

Měření podle obrázku 3 ukazuje stejné uspořádání kabelu

85372 (85372a)

PV 2002-143 ·

» 9 «- «

a přechodů, jako předcházející diagram na obrázku 2. Jako rozdíl je možné na konci kabelu vidět jenom zakončení, které zde má koeficient odrazu cca. 1, tzn. je otevřeným koncem. Tím dostáváme velmi vysoký peak s hodnotou 1 při běžné délce 45 m. Je možné zřetelně rozpoznat, že dynamika měření se může využívat v úplném rozsahu, aniž by se mohly rozpoznat kvalitativní ztráty naměřených hodnot.

Nahoře popsaný způsob k určení chybných míst spektrálními analyzátory má výhodu vysoké dynamiky měření (lepší než 50 dB) při minimálních nákladech na kalibraci. Výsledky měření se mohly v mnoha vyšetřeních potvrzovat ve své přesnosti. Požadované náklady na výpočet jsou přitom zanedbatelné a nechají se bez problému zvládnout moderními výpočetními systémy.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r

PV 2002-: -o

Ί?\ί 2CQ3-~V*3

JUDr. Miloš Všetečka - ís - ·· · Uoravená síraaa, advokat j ;j.j. · · · · · .

120 00 Praha 2, Hálkova 2 · .· ’ί ί· ί

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob měření chybných míst u vysokofrekvenčních kabelů a vedení, s kroky:

a) provádění prvního kalibračního měření se SHORT na konci měřícího kabelu (4), ukládání naměřených hodnot v Array as (), podrobení naměřených hodnot inverzní Fourierově transformaci a ukládání v Array zts (),

b) provádění druhého kalibračního měření s LOAD na konci měřícího kabelu (4), ukládání naměřených hodnot v Array zl(), podrobení naměřených hodnot Fourierově transformaci a ukládání v Array ztl().

c) vysílání signálu s frekvencí fO a úrovní aO zdrojem (1) signálu,

d) rozdělení signálu v Powersplitter (3) a předávání signálu po stejných částech do zkoušeného předmětu (5) DUT a spotřebiče (2),

e) měření součtového signálu zdroje (1) »a zpětně běžící vlny DUT (5) s frekvencí fO a amplitudou al na spotřebiči (2) a uložení amplitudy al, patřící k frekvenci fO, v Array zd(),

f) změna frekvence fO o předem danou hodnotu frekvence dF a opakování kroků a) -d) až frekvence fO dosáhne předem dané hraniční frekvence,

16 85372 (85372a)

PV 2002-143 ·· · • · · · • · · · · · · • · ···· · · · · · • · · · · · ·· · ·· ····

g) použití inverzní Fourierovy transformace na naměřené hodnoty ad() a uložení výsledků v Array ztd ()

Upravená eJtrana • · · · · · • · · • · · • · · · ·· ··

h) normování naměřených hodnot zkoušeného předmětu ztd () podle naměřených hodnot zts ( ) a ztl() z prvního a druhého kalibračního měření,

i) určení míst odrazu při zohlednění faktoru zkrácení, přičemž
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že naměřené hodnoty ztd() se násobí funkcí okna window ().
3. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jako funkce okna window () se používá Cosinus-Roll-Off okno.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že útlum vedení a faktor zkrácení zkoušeného předmětu (5) se zohledňují v naměřených hodnotách.
5. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že útlum vedení zkoušeného předmětu (5) se přes měřenou frekvenční oblast určuje interpolací pomocí kubického polynomu na základě několika málo měřících bodů.