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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Reduzierung von Störsignaleinflüssen auf
ein Hochfrequenzmessgerät,
insbesondere einem Verfahren zum Betreiben eines Hochfrequenzortungsgerätes nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie vom einem Hochfrequenzmessgerät nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Hochfrequenzmessgeräte, welche
beispielsweise nach dem Radarprinzip arbeiten, werden u.a. zur Ortung
von Objekten in Wänden,
Decken oder Böden
verwendet, um so zum Beispiel Folgeschäden beim Bohren zu vermeiden.
Andere Anwendungsgebiete derartiger Geräte sind die Lokalisierung baulicher
Mängel,
wie beispielsweise Betonüberdeckungen
bei Brücken,
Luftlöcher
in Beton oder vergleichbare Materialinhomogenitäten. Ebenfalls verwendet werden
solche Geräte,
die auch als kapazitive Messgeräte
ausgebildet sein können,
in der Sicherheitstechnik im Rahmen der Raumüberwachung zur Kontrolle der
Anwesenheit, bzw. der genauen Position bzw. von Personen. So ist
es auf diese Weise möglich,
im Rahmen polizeilicher oder militärischer Einsätze eine
Lokalisierung von Personen durch eine Wand hindurch vorzunehmen.
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Ein
weiteres Einsatzgebiet derartiger Messgeräte ist die Entfernungsmessung
mittels Hochfrequenz, wie sie beispielsweise im Automobilbereich als
Einparkhilfe oder Fahrerassistenzsystem Verwendung findet. Darüber hinaus
können
derartige Hochfrequenzmessgeräte
für die
Entfernungsmessung im Baubereich, beispielsweise beim Innenausbau
von Gebäuden,
Anwendung finden. Hier sind insbesondere handgehaltene Entfernungsmessgeräte für Handwerker
möglich.
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Der
Frequenzbereich, in dem alle diese Geräte üblicherweise betrieben werden,
liegt zwischen einigen hundert Megahertz bis zu über 100 Gigahertz, also im
Mikrowellenbereich.
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Gerade
im Bereich von 1 bis 5 GHz treten jedoch vermehrt Störungen,
beispielsweise durch Mobiltelefone (GSM, GPRS, UMTS, DECT), drahtlose Netzwerke
(WLAN, Bluetooth, wireless DSL) oder Mikrowellenherde auf. Diese
Störquellen
verschlechtern die Messungen der oben genannten Hochfrequenzmessgerät in erheblichem
Maße oder
machen diese nahezu vollständig
unmöglich.
Fehlmessungen mit Sach- bzw. Personenschäden können somit nicht mehr ausgeschlossen
werden.
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Bisher
eingesetzte Verfahren zur Vermeidung von Fehlmessungen können zwar
einige Störquellen
durch geschickte Art der Messdatenaufnahme eliminieren, dies ist
jedoch nur bei Vorhandensein weniger Störquellen, die zudem zumeist
auch noch gleichzeitig aktiv sein müssen. Diese Methoden versagen
jedoch, wenn neu entwickelte Störquellen,
wie beispielsweise neue Funktechniken zum Einsatz kommen.
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Aus
der
DE 102 07 424
A1 ist ein Verfahren und ein Messgerät zur Ortung eingeschlossener
Objekte bekannt, bei welchem mittels zumindest einer kapazitiven
Sensorvorrichtung ein Detektionssignal erzeugt wird, welches in
das zu untersuchende Medium eingreift, so dass durch eine Auswertung
des Detektionssignals, insbesondere durch eine Impedanzmessung,
Informationen über
in dem Medium eingeschlossene Objekte gewonnen werden. Bei dem Verfahren
der
DE 102 07 424
A1 wird eine Messfrequenz im GHz-Bereich genutzt, um selbst
für geringste
Kapazitätsänderungen
aufgrund eines in dem Medium eingeschlossenen Objekts noch hinreichend
große Änderungen
im Messsignal zu erzeugen. Ein durch dielelektrische Einschlüsse vermitteltes
Einschlusssignal liegt im Fall von Kunststoffrohren typischerweise im
Subpikofarad-Bereich, so dass diese kleinen Änderungen der zu vermessenden
Kapazität
bei einer an den kapazitiven Sensor angelegten Wechselspannung von
beispielsweise einem Volt und einer Messfrequenz von 100 KHz in
Differenzen des Verschiebestrom von weniger als einem Mikroampere resultiert.
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Bei
der Vorrichtung der
DE
102 07 424 A1 wird eine geräteinterne Referenzmessung genutzt um
das Niveau von externen EMV-Störungen,
wie sie beispielsweise durch benachbarte Sendeanlagen erzeugt werden,
zu ermitteln. Solche EMV-Störungen lassen
sich mit dem Verfahren der
DE
102 07 424 A1 später
aus einem aktuellen Messsignal herausrechnen.
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Aus
der
DE 102 33 835
A1 ist ein Verfahren zur Störbefreiung von Messsignalen,
die durch gepulste Störsignale
mit einem bekannten oder bestimmbaren Störpulsabstand verfälscht sind,
bekannt. Eine Beseitigung der Störung
impulsartig sendender Störquellen
wird nach dem Verfahren der
DE 102 33 835 A1 dadurch erreicht, dass mindestens drei
aufeinanderfolgende Einzelmesswerte mit Zeitabständen erfasst werden, die sich
von dem Störpulsabstand
unterscheiden, wobei aus den mindestens drei Einzelmesswerten eine
störbefreite
Messgröße ermittelt
wird.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Fehlmessungen
und Funktionsstörungen
eines Hochfrequenzmessgeräts
zu vermeiden, indem der Einfluss externer Störquellen auf das Hochfrequenzmessgerät vermindert
wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Reduzierung von Störsignaleinflüssen auf
ein Hochfrequenzmessgerät
wird ein von einer Empfangseinrichtung des Hochfrequenzmessgeräts detektiertes, analoges
Messsignal zur weiteren Signalauswertung mindestens einem Analog-Digital-Wandler
einer Auswerteeinheit des Messgeräts zugeführt. In Abhängigkeit eines mit den Störsignalen
korrelierten Störsignalmesswerts
wird die Abtastrate des mindestens einen Analog-Digital-Wandlers
variiert, um die Störsignaleinflüsse d. h.
die Stärke
des mit einem solchen Hochfrequenzmessgeräts auch detektierten Störsignale
möglichst
weit zu reduzieren.
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Ist
die Abtastrate eines Analog-Digital-Wandlers der Auswerteeinheit
eines Hochfrequenzmessgeräts
fest vorgegeben, so kann es sein, dass andere Funkdienste, die beispielsweise
im „Burst-Betrieb" arbeiten (TDMA-Verfahren,
Handys, etc.) zeitlich mit einem Messsignal des Hochfrequenzmessgeräts überlappen
bzw. sogar zeitlich synchron zu der Empfangs- und Auswereeinheit
des Hochfrequenzmessgeräts
arbeiten und somit dessen Nutzsignal verfälschen. Ein derart abgetastetes
Empfangssignal, welches zu Verfälschungen
des Messergebnisses führen
kann, ist somit nicht mehr uneingeschränkt verwendbar.
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Misst
man nun beispielsweise die externe Störstrahlung vor der eigentlichen
Messung, wie beispielsweise einer Ortungsmessung, in geeigneter Weise,
so kann man über
das Vorhandensein und die Stärke
der Störung
Informationen zur Reduzierung der Störsignaleinflüsse auf
das Nutzsignal erhalten. Zeigen diese Informationen beispielsweise
an, dass eine Störquelle
existiert, so kann gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
die Abtastrate eines Analog-Digital-Wandlers einer Auswerteeinheit
für das Messsignal,
d. h. für
das Nutzsignal verändert
werden und jeweils nachgemessen werden, ob sich der Störeinfluss
auf das Nutzsignal, d.h. auf die Ortungsmessung vermindert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eliminiert somit gepulst abgestrahlte Störsignaleinflüsse, indem
die Abtastrate (Samplingrate) einer Empfangseinrichtung eines Hochfrequenzmessgeräts so angepasst
wird, dass bei der Analog-Digital-Wandlung möglichst nur zwischen den Pulsen
des oder der externen Störer
gemessen wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch
1 ergeben sich aus den mit den Unteransprüchen aufgeführten Merkmalen.
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In
vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abtastrate
des mindestens einen Analog-Digital-Wandlers geändert, falls der mit den Störsignalen
korrelierte Störsignalmesswert
einen Schwellwert übersteigt.
Anhand der Stärke
der Störsignale
kann entschieden werden, ob eine Messung mit dem Hochfrequenzmessgerät sinnvoll
bzw. überhaupt
möglich
ist oder nicht. Liegt der Störsignalmesswert
deutlich über
dem Schwellwert, so wird die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers
verändert
und eine neuerliche Messung kann vorgenommen werden.
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In
vorteilhafter Weise sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der
mit den Störsignalen korrelierte
Störsignalmesswert
mit Hilfe der Empfangseinheit des Messgeräts gemessen wird. Dazu kann
beispielsweise ein im Hochfrequenzmessgerät vorgesehener Sender abgeschaltet
werden, so dass nur externe Störsignale
von der Empfangseinrichtung des Hochfrequenzmessgeräts detektiert
werden. Eine zusätzliche
Einheit zur Bestimmung der Störsignaleinflüsse ist
somit nicht erforderlich.
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Die
Messung der Störsignale
mit geänderter Abtastrate
wird wiederholt, falls der mit den Störsignalen korrelierte Messwert
einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt.
Dieser Schwellwert kann beispielsweise das Eigenrauschen der Empfangseinheit oder
eine mit diesem Eigenrauschen korrelierte Größe sein. Die Messung der Störsignale
kann demnach so lange mit geänderter
Abtastrate wiederholt werden, bis man entweder eine Abtastrate ermittelt
hat, deren zugehöriges
Störsignalniveau,
d.h. der entsprechende Störsignalmesswert,
unterhalb der vorgebbaren Schwelle liegt oder, falls dies nicht
möglich sein
sollte, diejenige Abtastrate ermittelt wurde, welche den niedrigsten
Störsignalpegel,
d. h. den geringsten Störsignalmesswert
aufweist.
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Vorteilhafterweise
fängt man
bei der Messung des Störsignalniveaus
mit der maximal möglichen
Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers an und senkt dann sukzessive
die Samplingrate ab, da verringerte Abtastraten eine verlängert Messdauer
bzw. eine reduzierte Auflösung
des Messsignals hervorrufen.
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Bei
der Bestimmung des Störsignalniveaus, d.
h. bei der Ermittlung des Störsignalmesswerts kann
entweder auf bestimmte Frequenzlinien des Störsignals geachtet werden oder
aber auch über
die gesamte Bandbreite der Empfangseinrichtung die Amplituden der
einzelnen Störsignale
aufsummiert werden. Vorteilhafter Weise wird das gesamte Frequenzspektrum
zur Analyse verwendet, damit beispielsweise auch zukünftige Störquellen,
die in aktuell noch nicht belegten Frequenzbändern senden würden, berücksichtigt
werden. Das bei der Störsignalmessung
erhaltene Frequenzspektrum wird ausgewertet und ein Störsignalpegel
quantifiziert. Dabei kann beispielsweise das Frequenzspektrum integriert
werden und der somit erhaltene Störsignalmesswert kann anschließend mit
einer vorher festgelegten Schwelle, beispielsweise dem Eigenrauschen der
Empfangseinrichtung verglichen werden.
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So
kann beispielsweise vor der eigentlichen Messung eines Nutzsignals,
beispielsweise vor einer Messung zur Ortung von Objekten, eine entsprechende
Messung zur Reduzierung des Einflusses der mit dem Hochfrequenzmessgerät detektierten Störsignale
durchgeführt
werden. Anhand der Stärke der
Störsignale,
d. h. anhand des Störsignalmesswerts
kann dann entschieden werden, ob eine Messung möglich ist oder nicht.
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In
alternativen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
kann vorgesehen sein, die Abtastrate eines Analog-Digital-Wandlers
während
der Messung eines Nutzsignals, d. h. während einer Messung mit aktivierter
Sende- und Empfangseinrichtung, wie sie beispielsweise zur Ortung
von Objekten durchgeführt
wird, zu variieren, um somit die Störsignaleinflüsse auf
das Messergebnis zu reduzieren.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird insbesondere genutzt zum Betreiben eines Hochfrequenzmessgeräts, insbesondere
eines handgehaltenen Messgeräts
zur Ortung von Objekten. Ein solches Messgerät weist entsprechend zumindest
einen Analog-Digital-Wandler
für ein
von einer Empfangseinrichtung des Geräts empfangenes Messsignal auf,
welcher zur weiteren Signalverarbeitung abgetastet wird. Entsprechend
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist die Abtastrate des zumindest einen Analog-Digital-Wandlers variabel
einstellbar.
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In
vorteilhafter Weise ist in einem solchen, erfindungsgemäßen Hochfrequenzmessgerät vorgesehen,
dass die Variation der Abtastrate des zumindest einen Analog-Digital-Wandlers von einem
Mikrocontroller gesteuert wird. So kann beispielsweise eine Routine
nach jedem Einschalten eines solchen Geräts automatisch oder auch manuell
gestartet werden, die das aktuelle Störsignalniveau detektiert und die
Abtastrate in beschriebener Weise optimiert, um die Störsignaleinflüsse auf
das Hochfrequenzmessgerät
zu reduzieren.
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Die
Messfrequenz bzw. die Messfrequenzen eines solchen Hochfrequenzmessgeräts liegen
in einem Intervall von 0,1 GHz bis 10 GHz, insbesondere werden Frequenzen
von 1 GHz bis 5 GHz und vorzugsweise Frequenzen in einem Frequenzband
von 1,5 GHz bis 3,5 GHz genutzt. Derart hohe Frequenzen ermöglichen
es beispielsweise einem Ortungsgerät, auch kleinste Materialunterschiede
zu detektieren, was vorteilhaft bei der Detektion von in einem Medium
eingeschlossenen Objekten ausgenutzt werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bzw. ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitendes Hochfrequenzmessgerät
reduziert den Einfluss von gepulst abgestrahlten Störsignalen,
indem die Abtastrate der Empfangseinrichtung so angepasst wird,
dass möglichst
nur zwischen den Störpulsen der
Störer
gemessen wird. Dabei wird die Abtastrate derart variiert, dass ein
Minimum an Störstrahlung
in den digitalen Ausgangsdaten der Empfangseinheit zu finden ist,
bzw. der Störsignaleinfluss
vollkommen eliminiert ist.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. des erfindungsgemäßen Messgeräts ergeben
sich aus der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Zeichnung
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren
dargestellt, das in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden
soll. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale
auch einzeln betrachten und zu weiteren, sinnvollen Kombinationen
zusammenfassen, die somit als ebenfalls offenbart anzusehen sind.
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Es
zeigt:
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1 den
prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Messgeräts zur Verdeutlichung des zugrundeliegenden
Verfahrens in einer vereinfachten, schematisierten Darstellung.
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1 zeigt
als Beispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts den prinzipiellen
Aufbau eines Ortungsgeräts
auf Hochfrequenzbasis, bei dem ein Hochfrequenzerzeuger Pulse im
Gigahertz-Bereich (Mikrowellen, Radar) aussendet, die an Grenzflächen ganz
oder teilweise reflektiert werden, und von einem Empfänger des
Messgerätes
als Pulsantwort wieder registriert und ausgewertet werden.
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Ein
von einer Zeitbasis 10 gesteuerter Pulsgenerator 12 erzeugt
in einer Sendeeimheit 19 des Messgeräts gemäß 1 einen
zeitlich kurzen, spektral breiten Spannungsimpuls, der über einen nicht
näher dargestellten
Wellenkoppler in eine Antennenanordnung 14 der Sendeeinheit
eingekoppelt wird. Die Antenne 14 strahlt die entsprechende elektromagnetische
Strahlung 16 ab, die an Grenzflächen, welche sich in der Nähe der Sendeeinheit 19 befinden,
zum Teil reflektiert werden.
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Wird
das Hochfrequenzortungsgerät
in die Nähe
eines Mediums, beispielsweise einer Wand 18 gebracht, so
kommt es neben den Reflektionen an der Oberfläche 17 der Wand 18 auch
zu entsprechenden Reflektionen an in dem Medium eingeschlossenen
Objekten 20. Ein derart reflektiertes Messsignal 22 wird über eine
Empfangseinrichtung 23, die unter anderem auch eine Empfangsantenne 24 umfasst,
vom Messgerät
wiederum detektiert. Der Empfänger
erhält
von der Antenne 14 und evtl. vorhandenen Kopplern, Filtern,
oder Verstärkern
der Empfangseinheit 23, die schematisch in 1 in
einer Baueinheit 26 zusammengefasst sind, ein Analogsignal 30,
das in zumindest einem Analog-Digital-Wandler 28 des Messgerätes abgetastet
wird.
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Die
Geschwindigkeit, in der eine solche Abtastung geschieht, nennt man
Abtast- oder Samplingrate. Dabei entspricht eine Abtastrate von
beispielsweise 25 KHz 25000 Messwerten pro Sekunde. Das „Sampling" im Analog-Digital-Wandler 28,
also die Wandlung der analog ankommenden Signale 30 in digitale
Ausgangssignale 32 kann dabei deutlich langsamer als der
von der Zeitbasis 10 vorgegebene Grundtakt (beispielsweise
8 MHz) der Sende- 19 bzw. Empfangseinrichtung 23 sein.
Innerhalb dieser Zeit können
beispielsweise Daten zur Rauschunterdrückung gemittelt werden, bis
der Analog-Digital-Wandler diese Daten digitalisiert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die durch die Empfangsantenne 24 detektierten rücklaufenden
Messsignale 30 zunächst
in einem Hochfrequenzverstärker
der Baueinheit 26 der Empfangseinrichtung 23 des
Messgerätes
verstärkt.
Anschließend
erfolgt eine Abtastung der Spannungssignale des Messsignals 30 zu
definierten Zeitpunkten. Die Zeitpunkte, zu denen die Spannung gemessen wird,
werden dabei durch einen Abtastpuls vorgegeben. Da das Spannungssignal
sowohl in Betrag als auch Phase ausgewertet wird und somit eine
Bestimmung der Phase der reflektierten Spannung relativ zur Phase
des vom Pulsgenerators erzeugten Spannung durchgeführt wird,
ist es wichtig, dass der Generator 16 des Sendesignals
und der Generator der Abtastpulse für den Analog-Digital-Wandler 28 phasengekoppelt
sind. Dies wird durch den Einsatz der Zeitbasis 10 sichergestellt.
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Nach
dem Analog-Digital-Wandler 28 wird das nun digitalisierte
Messsignal 32 einem digitalen Signalprozessor, der in 1 nicht
mehr dargestellt ist, zur weiteren Signalaufbereitung und Auswertung weitergeleitet.
Dieser digitale Signalprozessor übernimmt
sowohl die weitere Signalverarbeitung als auch die Steuerung der
Zeitbasis 10 zur Erzeugung sowohl des Anregeimpulses als
auch des Abtastimpulses.
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Wäre die Abtastrate
auf der Empfangsseite fest eingestellt bzw. vorgegeben, so könnte es
bei einem Hochfrequenzortungsgerät
vorkommen, dass andere Funkdienste, wie beispielsweise Handys, die im „Burst-Betrieb" arbeiten, zeitlich
mit den abgetasteten Messsignalen überlappen bzw. sogar mit diesen
zeitlich synchron laufen und somit das Messsignal verfälschen würden. Ein
derart abgetastetes Empfangssignal 30 wäre somit nicht mehr verwendbar,
da es zu Verfälschungen
des Messergebnisses führen
würde.
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Bei
auftretender Störstrahlung
unterscheidet man grob zwischen kontinuierlichen (CW bzw. CDMA,
code division multiple acces) oder gepulst abstrahlenden Störquellen
(TDMA, time division multiple acces). Das erfindungsgemäße Verfahren
eliminiert nun den Einfluss von gepulst abgestrahlten Störungen auf
das Messsignal, indem die Abtastrate der Empfangsseite so angepasst
wird, dass möglichst nur
zwischen den Pulsen der externen Störer gemessen, d. h. die Analog-
zu Digitalwandlung durchgeführt
wird.
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Dazu
wird beispielsweise vor Beginn einer eigentlichen Ortungsmessung,
der Sender bzw. die Sendeeinrichtung 19 des Hochfrequenzmessgeräts abgeschaltet.
Es werden somit nur externe Störsignale
von der Empfangseinrichtung 23 aufgenommen. Misst man nun
die externe Störstrahlung
vor der Nutzmessung, kann man über
das Vorhandensein und die Stärke
der Störfrequenzen
Informationen erhalten. Zeigen diese Informationen an, dass eine Störquelle
existiert, so wird gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 28 verändert und
nachgemessen, ob sich der Störeinfluss
reduziert. Dabei kann die Abtastrate für den Analog-Digital-Wandler 28 solange
variiert werden, bis ein Minimum der Störstrahlung in den digitalen
Ausgangsdaten 32 der Empfangseinrichtung zu finden ist
oder bis die Störung
unter einer vorgebbaren Schwelle reduziert ist.
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Hierbei
können
beispielsweise lediglich bestimmte Frequenzlinien des Frequenzspektrums
der Störstrahlung
betrachtet werden. Alternativer Weise kann jedoch auch über die
gesamte spektrale Bandbreite der Empfangseinrichtung gemessen werden und
die Amplituden der Störsignale
aufsummiert werden, um einen Störsignalmesswert
zu erhalten. In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bevorzugt das gesamte Frequenzspektrum der Störsignale zur Analyse verwendet.
Dies hat den Vorteil, dass auch zukünftig noch auftretende Störquellen,
in aktuell noch nicht belegten Frequenzbändern, berücksichtigt werden können.
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Das
derart detektierte Frequenzspektrum des Störstrahlung kann beispielsweise
auch integriert werden, um einen Wert für das Störsignalniveau zu erhalten.
Dieser Störsignalmesswert
kann dann in einer Routine, beispielsweise eines digitalen Signalprozessors
mit einer vorher festgelegten Schwelle, beispielsweise dem Eigenrauschen
der Empfangseinrichtung verglichen werden. Anhand der Stärke der
Störsignale,
d. h. anhand des so ermittelten Störsignalmesswerts kann von einer
Messroutine dann entschieden werden, ob eine Messung sinnvoll, möglich oder
unsinnig ist.
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Liegt
der Störsignalmesswert
beispielsweise deutlich über
der festgelegten Schwelle, so wird die Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers
durch eine automatische Routine verändert und eine neue Messung
des Störsignalniveaus
vorgenommen. Dies kann einmal oder öfter durchgeführt werden,
bis entweder eine Abtastrate für
den Analog-Digital-Wandler
gefunden ist, deren zugehöriger
Störsignalmesswert
unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt oder falls dies innerhalb
einer vorgebbaren Zeit nicht erreichbar ist, diejenige Abtastrate
ermittelt wurde, welche in dem definierten Zeitintervall den niedrigsten Störsignalpegel,
d. h. den geringsten Störsignalmesswert
erzeugt hat.
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Idealer
Weise fängt
man dabei mit der maximal möglichen
Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers
an und senkt diese dann sukzessive ab, da niedrigere Abtastraten
eine verlängerte
Messdauer hervorrufen. Die Variation der Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers kann in
vorteilhafter Weise durch einen Mikrokontoller 34 übernommen
werden.
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Ist
auf diese Weise eine Abtastrate für einen Analog-Digital-Wandler 28 festgelegt
worden, die zu einem reduzierten Störsignaleinfluss führt, kann
die Sendeeinrichtung 19 des erfindungsgemäßen Messgeräts wieder
aktiviert werden, so dass beispielsweise eine Ortungsmessung durch
Aussendung eines Impulses 16 über die Antenne 14 und Detektion
des rücklaufenden
Messsignals 22 mit Hilfe der Empfangsantenne 24 durchgeführt werden
kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann vorgesehen sein, dass dieses automatisch nach Einschalten des
entsprechenden Hochfrequenzmessgeräts abläuft, um das Messgerät sofort
auf die optimale Abtastrate der Analog-Digital-Wandlung einzustellen,
die zu der bestmöglichen
Reduzierung der aktuellen Störsignaleinflüsse führt. Die
Bestimmung des Störsignalmesswerts
sowie die Optimierung der Abtastrate zur Verringerung der Störsignaleinflüsse können jedoch
auch beispielsweise im Rahmen einer Kalibrierungsmessung durch den
Anwender eines derartigen Messgeräts gegebenenfalls auch manuell aktiviert
werden.
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Alternativer
Weise kann ein Verfahren vorgesehen sein, welches die Anpassung
der Abtastrate für
die Analogdigitalwandlung eines Hochfrequenzmessgeräts während des
eigentlichen Messvorgangs vornimmt. Dies bedeutet, dass vor der
eigentlichen Messung, beispielsweise der Ortung eines in einem Medium
eingeschlossenen Objekts, keine gesonderte Störsignalmessung durchgeführt wird,
sondern direkt mit aktivierter Sendeeinrichtung und aktivierter
Empfangseinrichtung gearbeitet wird. Dabei wird während der
Ortungsmessung die Abtastrate der Analogdigitalwandlung beispielsweise
ausgehend von der maximal möglichen
Abtastrate sukzessive verringert und durch einen digitalen Signalprozessor
diejenige Abtastrate ausgewählt,
welche zu dem bestem Messergebnis, d. h. zu dem besten Nutzsignal
führt.
Wird im Rahmen einer Ortungsmessung beispielsweise ein Mustererkennungsverfahren genutzt,
so lässt
sich in einfacher Weise ein Kriterium für das Vorliegen guter Messergebnisse
aufstellen.
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Mit
dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren
können
gepulste Störquellen
wirksam unterdrückt
bzw. deren Auswirkung auf das Messergebnis von Hochfrequenzmessgeräten minimiert
werden.
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Kontinuierlich
abstrahlende Störquellen
lassen sich mittels der Signalverarbeitung des Messgeräts wirksam
unterdrücken.
Allerdings rufen solche Störquellen
mit ihrem rauschartigen Signal eine Signalpegelerhöhung hervor,
so dass Komponenten in der Empfangseinrichtung, wie beispielsweise
ein Verstärker
oder auch der A/D-Wandler übersteuert werden
können.
Um hier ein Clipping d. h. ein Übersteuern
zu vermeiden, kann man vor dem Verstärker, dem A/D-Wandler oder
anderen der Auswertung des Messsignals dienenden Bauelementen, einen
variabel einstellbaren Widerstand, wie dies in 1 mit dem
Bauelement 34 angedeutet ist, einfügen. Bei diesem Bauelement
kann es sich beispielsweise um ein VCR-Element (voltage controlled
resistor) oder auch ein DCA-Element (digital controlled amplifire) handeln.
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Die
Regelung des VCR-Elements bzw. des DCA-Elements kann man dann mit
dem oben beschriebenen Verfahren zur Bestimmung und Minimierung
des Störsignalmesswerts
steuern, indem das Messgerät
die Störsignale
bei verschiedenen Abtastraten mindestens eines Analog-Digital-Wandlers bestimmt.
Auf diese Weise werden die Messsignale immer unverzerrt abgetastet.
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Mit
dem hier vorgestellten Verfahren zur Vermeidung bzw. zur Reduzierung
von Störsignaleinflüssen vom
gepulsten oder kontinuierlich abstrahlenden Störquellen können Hochfrequenzmessgeräte optimierte
und weitgehend unverfälschte
Messergebnisse liefern. Des weiteren erlauben die Regelkreise, im Falle
von nichtkompensierbaren Störquellen,
einen sicheren Schutz gegen Fehlmessungen, da sie einen Anwender
eines derartigen Messgeräts
beispielsweise auch vor Störungen
warnen und ggf. eine Messung mittels einer automatischen Schaltung
nicht zulassen können.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sowie das erfindungsgemäße Messgerät ist nicht
auf die in der 1 dargestellte Ausführungsform
beschränkt.
Das Verfahren ist insbesondere nicht beschränkt auf die Variation der Abtastrate
lediglich eines Analog-Digital-Wandlers.
In entsprechender Weise können
auch eine Mehrzahl von Wandlern betrieben werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und das entsprechende Messgerät
aind nicht beschränkt
auf Messungen zur Ortung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten.
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Prinzipiell
ist das erfindungsgemäße Verfahren
in jedem Hochfrequenzmessgerät
einsetzbar. Darunter fallen insbesondere neben den Hochfrequenzmessgeräten zur
Ortung auch solche Geräte zur
Raum- und Personenüberwachung
oder auch Geräte
zur Lokalisierung von Lebewesen durch eine Wand hindurch. Ein weiteres
Einsatzgebiet für
das erfindungsgemäße Verfahren
ist die Entfernungsmessung mittels Hochfrequenz, die beispielsweise im
Automobilbereich als Einparkhilfe oder Fahrerassistenzsystem oder
auch zur mobilen Entfernungsmessung im Baugewerbe zur Anwendung
kommt. Der Frequenzbereich, in dem diese Geräte üblicherweise arbeiten, liegt
dabei im Mikrowellenbereich.