DE10126830B4

DE10126830B4 - Bewertungsgleichrichter für Pulsstörungen

Info

Publication number: DE10126830B4
Application number: DE2001126830
Authority: DE
Inventors: Manfred Stecher
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2021-06-02
Also published as: DE10126830A1

Abstract

Bewertungsgleichrichter zum Bewerten von Pulsstörungen bezüglich ihres Einflusses auf digitale Funksysteme, gekennzeichnet durch die Kaskadenschaltung eines Effektivwertgleichrichters (RMS) und eines linearen Mittelwertgleichrichters (AV), wobei die Integrationszeit t des Effektivwertgleichrichters (RMS) auf einen Wert t = l/f_c begrenzt ist und f_c die Eckfrequenz ist, unterhalb welcher der Effektivwertgleichrichter (RMS) die Pulsstörungen zu hoch bewertet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichrichter zum Bewerten von Pulsstörungen bezüglich ihres Einflusses auf digitale Funksysteme.

In Kraftfahrzeugen werden mittlerweile immer häufiger digitale Mobiltelefone und andere moderne Funksysteme wie GPS oder DAB benutzt. Um deren Beeinflussung durch elektrische und elektronische Komponenten des Kraftfahrzeugs, z. B. Zündung, so gering wie möglich zu halten, müssen vom Kraftfahrzeughersteller bestimmte Grenzwerte eingehalten werden. Ähnliche Anforderungen bestehen auch in anderen Umgebungen, wie z. B. Wohngebieten, Büros und in der Industrie. Dazu sind vom internationalen Komitee für Radiostörungen (CISPR) bestimmte Normvorschriften vorgegeben, unter anderem auch spezielle Bewertungsvorschriften für Störimpulse und deren Einfluß auf solche digitale Funksysteme. Bisher werden für die Bewertungsmessungen meist Quasi-Spitzenwert-Gleichrichter oder Mittelwertgleichrichter benutzt. Es ist zwar bekannt; daß der Bewertungsfaktor solcher Messungen abhängig ist von der Pulsfrequenz (Stecher, M: "Weighting of Interference for its Effect on Digital Radiocommunication Services", Proc. EMC2000 Wroclaw Symposium) und daß oberhalb einer bestimmten Eckfrequenz (für GSM beispielsweise bei 1 kHz) die Bewertungskurve eine Steilheit von etwa 10 dB/Dekade und bei manchen Systemen einen vollkommen flachen Verlauf aufweist und unterhalb dieser Eckfrequenz steiler ist mit etwa 20 dB/Dekade. Ein Nachteil aller bisher benutzten Bewertungsgleichrichter ist, daß sie nicht diesen Verlauf der Bewertungskurve oberhalb und unterhalb der Eckfrequenz berücksichtigen und entweder oberhalb oder unterhalb dieser Eckfrequenz die Pulsstörungen falsch bewerten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Bewertungsgleichrichter für Pulsstörungen der Eingangs erwähnten Art zu schaffen, der diese Nachteile vermeidet und Pulsstörungen sowohl oberhalb als auch unterhalb der erkannten Eckfrequenz richtig bewertet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäß benutzten Effektivwertgleichrichter, linearen Mittelwertgleichrichter und Spitzenwertgleichrichter sind als solche bekannt und werden in ihrem Aufbau und ihrer Funktion unter anderem näher beschrieben in der oben angegebenen Literaturstelle von Stecher.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bewertungsgleichrichters,

2 den Bewertungsfaktor in Abhängigkeit von der Pulsfrequenz, und

3 ein Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bewertungsgleichrichters.

1 zeigt das Prinzipschaltbild einer ersten Möglichkeit für die Realisierung eines erfindungsgemäßen Bewertungsgleichrichters. Die zu untersuchende Hochfrequenz-Pulsstörung wird über eine beispielsweise nahe einem zu untersuchenden Kraftfahrzeug angeordnete Antenne einem Empfänger E zugeführt, dort in eine Zwischenfrequenz umgesetzt und gleichgerichtet. Die dadurch gewonnene Hüllkurve der HF-Pulsstörung wird dann dem Bewertungsgleichrichter zugeführt, der aus einem Effektivwertgleichrichter RMS und einem linearen Mittelwertgleichrichter AV besteht. Der Effektivwertgleichrichter RMS ist bezüglich seiner Integrationszeit t begrenzt und zu t = l/f_c gewählt, wobei f_c die eingangs erwähnte Eckfrequenz ist.
Für GSM liegt die Eckfrequenz f_c etwa zwischen 0,5 und 2 kHz, vorzugsweise bei etwa 1 kHz, was einer Integrationszeit von etwa 1 ms entspricht. Der Effektivwertgleichrichter RMS bewertet also nur in aufeinanderfolgenden Paketen mit der Dauer der begrenzten Integrationszeit von beispielsweise 1 ms den Effektivwert der Pulsstörungen. Diese Effektivwert-Pakete werden anschließend im linearen Mittelwertgleichrichter gemittelt. Unterhalb der Eckfrequenz f_c wirkt dieser lineare Mittelwertgleichrichter, so daß insgesamt eine Bewertungskurve gemäß 2 erreicht wird.
In 2 ist der Bewertungsfaktor in dB in Abhängigkeit von der Pulsfrequenz f_p dargestellt und zwar für verschiedene Pulsbreiten W_p. Eine erfindungsgemäße Kaskadenschaltung entspricht also in guter Näherung der theoretisch erkannten Bewertungskurve und vermeidet daher Fehlbewertungen. Der Effektivwertgleichrichter RMS besitzt eine Bewertungskurven-Steilheit von etwa 10 dB/Dekade, der lineare Mittelwertgleichrichter AV eine Bewertungskurve mit einer Steilheit von etwa 20 dB/Dekade und diese beiden Kurven zusammen entsprechen damit in etwa der Bewertungskurve oberhalb und unterhalb der Eckfrequenz f_c.
3 zeigt eine andere Möglichkeit für die Realisierung einer idealen Bewertungskurve gemäß 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Spitzenwertgleichrichter PK in Reihe mit einem linearen Mittelwertgleichrichter AV geschaltet. Auch hier werden die durch den Spitzenwertgleichrichter PK gemessenen Pulsstörungs-Pakete im linearen Mittelwertgleichrichter AV gemittelt. Oberhalb der Eckfrequenz f_c besitzt die Bewertungskurve einen völlig flachen Verlauf (0 dB/Dekade), unterhalb der Eckfrequenz einen steilen Verlauf mit etwa 20 dB/Dekade. Die Meßzeit des Spitzenwertgleichrichters PK in 3 ist so gewählt, daß der Spitzenwert richtig gemessen wird.
Pulsmodulierte Störungen können eine inakzeptable Störwirkung verursachen, wenn die Pulsdauer w_p eine bestimmte Zeitdauer überschreitet, obwohl der lineare Mittelwert während einer längeren Zeit (z. B. 15s) gering ist. Im Entwurf CISPR/A/298/CDV zur Änderung der internationalen Norm CISPR 16-1:1999-10 wird daher vorgeschlagen, den Höchstwert eines Zeigerinstrumentes zu verwenden, dessen Zeitkonstante 100 oder 160 ms je nach CISPR-Frequenzbereich beträgt. Dieses Prinzip kann auch beim erfindungsgemäßen Bewertungsgleichrichter angewendet werden, indem gemäß 1 bzw. 3 am Ausgang des linearen Mittelwertgleichrichters AV ein zusätzlicher Spitzenwertgleichrichter P angeordnet wird.
Der Effektivwertgleichrichter RMS gemäß 1 wird vorzugsweise digital realisiert, seine Integrationszeit ist für den Schutz von GSM-Kommunikationssystemen beispielsweise auf 1 ms begrenzt, die dadurch entstehenden 1ms-Effektivwert-Pakete werden anschließend im linearen Mittelwertgleichrichter AV einer linearen Mittelwertbildung mit einem Tiefpass 2. Ordnung, dessen Zeitkonstante beispielsweise 100 ms beträgt, unterworfen. Der abschließende Spitzenwertgleichrichter P ermittelt den Höchstwert der Spannung am Ausgang des Mittelwertgleichrichters. Die zugehörigen Bewertungskurven für verschiedene Pulsbreiten zeigen 2 mit einer Eckfrequenz von 1 kHz.
Die Zeitkonstante des linearen Mittelwertgleichrichters AV ist entsprechend der erwähnten CISPR-Vorschrift mit mindestens 100 ms bemessen. Für schnelle Messungen kann die Effektivwert/Mittelwertbildungszeit jedoch auch reduziert werden und zwar beispielsweise auf Meßzeiten von 100 μs, 1 ms, 10 ms, usw., so daß die Instrumenten-Zeitkonstante nicht zur Anwendung kommt und die Mittelungsfunktionen daher entsprechend reduziert werden. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn in bestimmten Anwendungsfällen eine Mittelung überflüssig ist.

Claims

Bewertungsgleichrichter zum Bewerten von Pulsstörungen bezüglich ihres Einflusses auf digitale Funksysteme, gekennzeichnet durch die Kaskadenschaltung eines Effektivwertgleichrichters (RMS) und eines linearen Mittelwertgleichrichters (AV), wobei die Integrationszeit t des Effektivwertgleichrichters (RMS) auf einen Wert t = l/f_c begrenzt ist und f_c die Eckfrequenz ist, unterhalb welcher der Effektivwertgleichrichter (RMS) die Pulsstörungen zu hoch bewertet.
Bewertungsgleichrichter zum Bewerten von Pulsstörungen bezüglich ihres Einflusses auf digitale Funksysteme, gekennzeichnet durch die Kaskadenschaltung eines Spitzenwertgleichrichters (PK) und eines linearen Mittelwertgleichrichters (AV), wobei die Meßzeit t des Spitzenwertgleichrichters (PK) auf einen Wert t=l/f_c begrenzt ist und f_c die Eckfrequenz ist, unterhalb welcher der Spitzenwertgleichrichter (PK) die Pulsstörungen zu hoch bewertet.
Bewertungsgleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des linearen Mittelwertgleichrichters (AV) ein Spitzenwertgleichrichter (P) mit einer Zeitkonstante gemäß CISPR-Norm geschaltet ist.
Bewertungsgleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewertung von Störungen zum Schutz von GSM-Systemen die Eckfrequenz f_c zwischen 0,5 und 2 kHz, vorzugsweise zu 1 kHz gewählt ist.
Bewertungsgleichrichter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Kaskade geschalteten Gleichrichter (RMS, AV; PK, AV) als Digitalschaltungen realisiert sind.