CZ300944B6 - Zpusob merení chybného místa u vysokofrekvencních kabelu a vedení - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zpusobu merení chybného místa u vysokofrekvencních kabelu a vedení. Od zdroje se vysílá signál s frekvencí f0 a úrovní a0. Tento signál se delí v delici (3) výkonu a po stejných cástech se predává do zkoušeného predmetu (5) a k prijímaci (2). Signály zdroje (1) signálu a odražená vlna zkoušeného predmetu (5) se scítají, pricemž výsledek tohoto souctu je signál s frekvencí f0 a amplitudou a1. Frekvence f0 se mení ve své hodnote a amplituda nove vytvoreného souctového signálu se opet snímá, pricemž toto se opakovane provádí ve vhodné frekvencní oblasti (Span). Na namerené hodnoty se aplikuje inverzní Fourierova transformace, která prevádí signály z frekvencní oblasti do casové oblasti. Interpolacní uzel, který se objevuje jako definovaný Peak v casovém diagramu, se tak muže pri zohlednení faktoru zkrácení nacházet ve své lokalizaci.

Description

Způsob měření chybného místa u vysokofrekvenčních kabelů a vedení

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu měření chybného místa u vysokofrekvenčních kabelů a vedení.

Dosavadní stav techniky io

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 is jsou co do rozměrů 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 Fouríerovy transformace) může přeměňovat na časovou oblast.

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 pří25 pad 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 měřicího 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 FDRměření na vysokofrekvenčních kabelech, u kterého se na základě hodnot útlumu předem daných výrobcem zjišťuje korekční funkce, používaná pro určité délky kabelů, ke korekci zjištěného průběhu útlumu.

Podstata vynálezu

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.

Tento úkol se řeší způsobe měření chybného místa u vysokofrekvenčních kabelů a vedení s nás45 ledujícími kroky:

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

b) provádění druhého kalibračního měření s ZATÍŽENÍM na konci měřicího kabelu, ukládání so naměřených hodnot v Array ztl (), podrobení naměřených hodnot Fourierově transformaci a ukládání v Array ztl ().

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

d) rozdělení signálu v děliči výkonu a předávání signálu po stejných částech do zkoušeného předmětu a přijímače,

e) měření součtového signálu zdroje a odražené vlny zkoušeného předmětu s frekvencí fO a amplitudou al na přijímači a uložení amplitudy al, patřící k frekvenci fO, v Array zd (),

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

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

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

i) určení míst odrazu při zohlednění faktoru zkrácení.

Jakým způsobem se provádějí výpočetní kroky způsobu, jak se data přivádějí způsobu a jak se zobrazují výsledky způsobuje přitom nepodstatné. Během vývoje způsobu se především praco15 válo 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.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že naměřené hodnoty ztd() se násobí funkcí okna Wíndow$(),

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že jako funkce okna Windows() se používá Cosinus-Roll-Off okno,

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že útlum vedení a faktor zkrácení zkoušeného předmětu se zohledňují v naměřených hodnotách.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že útlum vedení zkoušeného předmětu se přes měřenou frekvenční oblast určuje interpolací pomocí kubického polynomu na základě několika málo měřicích bodů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schématicky možnou konstrukci měřicí aparatury k provádění způsobu;

obr. 2 znázornění měřicího diagramu měření na vedení skládajícím se ze tří spolu spojených kabelů s právě 15 m délky a přizpůsobovacího zakončení s s = 1,2 na konci vedení;

obr. 3 znázornění měřicího 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 měřicí aparatury je znázorněna schématicky na obrázku l. Vychází se ze zdroje 1 signálu (generátoru), který může vyrábět libovolnou nastavitelnou frekvenci, z děliče 3 výkonu (angl. - Powersplitter) jako vazebního členu, který v každém směru realizuje přizpůsobení s 50 Ohm a přijímače (měřič napětí), který může měřit napětí signálu s frekvencí f. Od zdroje

-2CZ 300944 B6 signálu se vysílá signál s frekvencí fO a úrovní aO do měřicího kabelu 4. Tento signál se dělí v děliči 3 výkonu a předává se ve stejných částech do zkoušeného předmětu 5 (ang. - DUT Device under Test) a k přijímači 2. Když se akceptuje, že na konci zkoušeného předmětu 5 existuje absolutní odraz, tvoří se na zkoušeném předmětu 5 stojatá vlna. Pokud se dále akceptuje, že se dělič 3 výkonu koncentruje na bod, sčítají se signály zdroje i signálu a odražená vlna zkoušeného předmětu 5 přesně v tomto bodě. Výsledkem tohoto součtu je signál s frekvencí PO a amplitudou al, která je funkcí součtu a závisí na typu odrazu (kapacitní/induktivní), délce I zkoušeného předmětu 5 a koeficientu odrazu. Tento signál se může měřit na přijímači 2. Doposud získaný výsledek ale ještě není postačující, aby poskytl výpověď o chybném místě. Pokud se io nyní mění frekvence fO ve své hodnotě a opět se snímá amplituda nově vytvořeného součtového signálu a toto se provádí ve vhodné oblasti (angl. - 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 is 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 děliče 3 výkonu k bodu odrazu a opět zpátky. 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 Trackinggenerátorem a měl by být nastavitelný v rozlišení (body na Sweep). Jako externí složky se vyžaduje ještě jenom dělič 3 výkonu (útlum v každém směru 6dB), který spojuje výstup Trackinggenerátoru se vstupem analyzátoru a zkoušený předmět 5. Střední frekvenci je možno nastavit tak, že se pro měření používá užitečná frekvence zkoušeného předmětu 5 a připouští Span-oblast, která je rozhodující pro délku kabelů, které chceme měřit a pro rozlišení. V dalším se vypisují podstatná nastavení analyzátoru:

Měřicí 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 Ev

Nastavení frekvence:

Střední frekvence: užitečná frekvence zkoušeného předmětu 5, který chceme měřit

Spán: závislý na délce, kterou chceme měřit a počtu měřicích bodů (viz také dole)

Spán. příklady: 700 Mhz menší než 25 m pří 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

-3 CZ 300944 B6

Averaging;

Video-Averaging: 10

Všechny ostatní parametry, jako šířka měřeného pásma. Sweeptime atd. by se měly nastavovat podle automatického zadání analyzátoru, protože tak se může z analyzátoru vytěžit maximum.

Provádění měření:

Poté, co se analyzátor nastavil a provedlo se propojení kabely, může se začít s měřením. K tomu io by se měl mezi zkoušeným předmětem 5 a dělič 3 výkonu zapojit měřicí kabel 4 (dopředu směřující kabel), který se, jako vlastní dělič 3 výkonu a měřicí systém, kalibruje. Je ale třeba dávat pozor na to, aby připojené složky (dělič 3 výkonu, kabel směrující dopředu, spojovací kabel, přechody) byly v dobrém stavu a odpovídaly Z-hodnotě systému. Z-hodnota je impendance (celkový odpor střídavého proudu) elektrického pasivního dipólu, například antény nebo anténového vede15 ní. Měření se skládá ze dvou kalibračních měření, které potom může následovat libovolný počet měření zkoušeného předmětu 5. Jedno kalibrační měření je zkrat (angl. - SHORT) na konci dopředu směřujícího kabelu. Druhé kalibrační měření je zatížení (angl. - LOAD) na konci dopředu směřujícího kabelu.

Způsob FDR:

Příprava a přeměna frekvenční oblasti na časovou oblast: Výchozím bodem pro následující matematické určení místa odrazu jsou tři měřicí řady as() [Zkrat], al() [Zatížení] a ad() [zkoušený předmět 5] s Array-velikostí 2^Λχ měřicích bodů.

Tyto tři měřicí řady se mohou znázorňovat i v komplexním způsobu psaní {z:=a.+bi}, přičemž imaginární část měřicích řad se bere rovna 0:

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

Následující pozorování vycházejí z toho, že Array začíná indexem 0. Aby se zvětšilo rozlišení v oblasti silnějších míst odrazu, nabízí se měřicí řady podrobovat WfNDOWING, Jednoduché

Window (okno) je Cosinus-Roll-Off okno, tedy cosinusová funkce, která byla invertována, s hodnotou jedna sečtena, potom dělena dvěma a pokrývá oblast 0 až 2*PI pro měřicí body 0 až (2^Λχ-1).

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

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

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

-4CZ 300944 B6 zts() :=iFFT[zs() ] ztl() :=iFFT[zl()l ztd() :=iFFT[zd()]

První člen Arrays reprezentuje podíl stejnosměrného napětí měřicí 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 (x-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 důvodu se nyní Arrays zts(), ztl() a ztd() omezují na indexy (1...(2^Λ(χ-1)-1).

Normování na ZKRAT

Z výsledků v řadě zts() je známo, že se jedná o zkrat na konci dopředu směřujícího kabelu. Je možno očekávat, že v časové oblasti se nechá nalézt vyznačená maximální hodnota, která přesně reprezentuje konec tohoto dopředu směřujícího kabelu a tím ZKRAT. V Array (2...(2^-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{}) ajejí 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 ZKRAT, může se pracovat s následujícím předpokla30 dem:

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

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

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

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

Podtržítko je přitom pro s (Zkrat), 1 (Zatížení) a d (zkoušený předmět 5). 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

-5CZ 300944 B6

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) —> llJnit=O, dB, 0.01Unir=-40dB Normování na ZATÍŽENÍ

Až do současného okamžiku jsou přizpůsobené jenom fáze a absolutní hodnoty měření, byly tedy io normované. Pokud se vychází z toho, že se u měřicího systému jedná o ideální systém, říká se, že v tomto systému panuje vždy optimální 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 měřicího systému a potom koriguje v měření. V dalším se tato korektura popisuje blíže. Z výsledků v řadě ztlk() je známo, že se jedná o Zatížení na konci dopředu směřujícího kabelu. 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 měřicího 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 měřicí řada, která reaguje na následující vztah:

ztdkk() :=ztdk() -ztlkQ [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 ztdkkQ jsou nyní obsažené amplitudově a chybově korigované měřené hodnoty zkoušeného předmětu 5.

Vkládání dat kabelu

Až po nynější okamžik byla všechna data, specifická pro kabel, jako útlum a faktor zkrácení, irelevantní. Pro příští krok mají ale tyto hodnoty velký význam. Nejprve se pomocí faktoru zkrácení zjišťuje šířka kroku na měřicí 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 Dampf:-= útlum kabelu v jednotkách dB/m

Z toho se nyní může vzorcem

MaxDist:=(poČet měřicích bodů/2) *St so vypočítávat maximální vzdálenost, která se může zobrazovat. Počet měřicích 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 měřicí řady mohou opět vyskytovat silné Peaks jako harmonické. Toto je potom

-6CZ 300944 B6 skutečně problematické, když na konci měřeného objektu existuje velké místo odrazu, které v zeslabené formě opět vystupuje ve dvojnásobné měřicí vzdálenosti pomocí iFFT (cca 30 dB slabší) a tak se pomocí zmíněného zrcadlového způsobu zrcadlí iFFT zpět do měřicí oblasti. Zde je potom chybná interpretace měření nevyhnutelným důsledkem. Z tohoto důvodu je zapotřebí, užitečnou měřicí oblast ještě redukovat o polovinu a tak tyto zrcadlové obrazy co nejvíce eliminovat z prostoru pozorování měřených hodnot.

NutzDist:-(počet měřicích bodú/4) *St [viz nahoře) ío S pomocí předcházejících informací je nyní možné připravovat a znázorňovat data. Každému měřícímu bodu se může 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 měřicí 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 DistQ se nyní vytváří Array AmpKor() podle následujícího vzorce:

AmpKor() :⁼1θ^Λ ((2*Dist() *Dámpf)/20) přičemž hodnota Dámpf udává útlum kabelu v dB na jeden metr. Faktor 2, kterým se Dist() násobí, je nutný, protože vlna proniká kabel jednou jako běžící tam a jednou jako běžící zpět a útlum kabeluje tak třeba zohledňovat dvakrát.

Array ztdkkQ se nyní posouvá tak, že Index (0) obdrží hodnotu indexu (max), Index (1) hodnotu indexu (max+1) a tak dále. Tak se irelevantní data měřicího systému odstraňují, aby existovala jenom ještě naměřená data objektu a může se vytvářet přímá souvislost mezi Array ztdkk(), AmpKor() ^a Oist(). Absolutní hodnoty abs(ztdkk()) se nyní násobí hodnotami korektur AmpKor()^{a S}P°^^{U 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 zkoušený předmět 5 také provozuje. Při správném určení útlumu kabelu hraje centrální frekvence nyní ale značnou roli, protože tato je silně závislá na použité frekvenční oblasti. Utlum kabelu se zpravidla udává pro 1 GHz a tím se kryjí í 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.

-7CZ 300944 B6

- Interpolační uzly k určení vzorce nesmí být podle požadavku ekvidistantní.

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.

io 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, pro15 tože 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 do 1800 Mhz.

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

****Vytvoření polynomu**** anz“4 redim xl(anz) redim yl(anz) redim y2(anz) ***počet interpolačních uzlů ***hodnoty frekvence (v logaritmickém tvaru) ♦♦♦koeficienty vytvořeného polynomu ♦♦♦hodnoty útlumu na interpolačních uzlech xl(l)=loglo(170/100) xl(2)=loglo(450/100) xl(3)=loglo(900/100) xl(4)=loglo( 1800/100) *

**logaritmování frekvencí ** y2( 1 )=hodnota 1 pri 170 Mhz y2(2)=hodnota 2 při 450 Mhz y2(3)=hodnota 3 při 900 Mhz y2(4)=hodnota 4 pri 1800 Mhz *

♦♦přidělení specifických interpolačních uzlů **k frekvencím s jednotkou dB/m * ***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>(y l(laufa)-y 1 (laufa-1 ))/(xl (laufa-xl(laufa-lauf.+l)) 45 next laufa for laufa=lauf to anz yl(laufa>y2( laufa) next laufa next lauf for !auf=l to anz-1 for laufa=anz-l to lauf step-1 yl(laufa)^y1(laufa)'+(yl(laufa+l)*-xl(laufalauf+l)) next laufa next lauf

-8CZ 300944 B6 ♦♦♦♦Použití polynomu**** input frekvence v Mhz (170 Mhz-1800 Mhz) =, f xp=ioglo (f/100) s v=0 for lauť=anzto 1 step-1 y=y+y 1 (lauf) *χρ^Λ (lauf-1) next lauf print Útlum kabeluje 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 interpolaěních 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 až 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 interpolaění uzly nechaly bezpečně rozpoznat s přizpůsobením 40 dB.

Měření podle obrázku 3 ukazuje stejné uspořádání kabelů 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.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   45 1. Způsob měření chybného místa u vysokofrekvenčních kabelů a vedení, vyznačující se následujícími kroky:

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

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

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

   -9CZ 300944 B6

   d) rozdělení signálu v děliči (3) výkonu a předávání signálu po stejných částech do zkoušeného předmětu (5) a přijímače (2),

   e) měření součtového signálu zdroje (1) signálu a odrazené vlny zkoušeného předmětu (5) s frekvencí fO a amplitudou al na přijímači (2) a uložení amplitudy al, patřící k frekvenci fí),

   5 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,

   g) použití inverzní Fourierovy transformace na naměřené hodnoty ad() a uložení výsledků v Array ztd(), io h) normování naměřených hodnot zkoušeného předmětu (5) ztd() podle naměřených hodnot zts() a ztl() z prvního a druhého kalibračního měření,

   i) určení míst odrazu při zohlednění faktoru zkrácení.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že naměřené hodnoty ztd() se náso15 bí funkcí okna WindowQ,
3. 3* Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jako funkce okna Window() se používá Cosinus-Roll-Off okno.

   20
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že útlum vedení a faktor zkrácení zkoušeného předmětu (5) se zohledňují v naměřených hodnotách.
5. 5. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že útlum vedení zkoušeného předmětu (5) se pres měřenou frekvenční oblast určuje interpolací

   25 pomocí kubického polynomu na základě několika málo měřicích bodů.