DE102021114651A1

DE102021114651A1 - Computer-implementiertes Verfahren, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt und Vorrichtung zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts

Info

Publication number: DE102021114651A1
Application number: DE102021114651.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hampe
Original assignee: Ostfalia Hochschule Fuer Angewandte Wissenschaften Hochschule Braunschweig/wolfenbuettel Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Ostfalia Hochschule Fuer Angewandte Wss Hochschule Braunschweig/wolfenbuettel Koerperschaft Des Oeff
Current assignee: Ostfalia Hochschule Fuer Angewandte Wissenschaften Hochschule Braunschweig/wolfenbuettel Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Ostfalia Hochschule Fuer Angewandte Wss Hochschule Braunschweig/wolfenbuettel Koerperschaft Des Oeff
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2021-06-08
Publication date: 2022-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computer-implementiertes Verfahren zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts sowie eine Vorrichtung, das Verfahren umfassend die Schritte: Erhalten eines Reflexions-Signals, das auf einer Wechselwirkung eines zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts ausgegebenen Mess-Signals und des Objekts basiert; Erzeugen eines Simulations-Mess-Signals basierend auf Informationen des ausgegebenen Mess-Signals und Anwenden einer Fourier-Transformation auf das Simulations-Mess-Signal; Erstellen oder Erhalten einer ersten Objekt-Simulation für das zu untersuchende Objekt, wobei die erste Objekt-Simulation zumindest ein im Frequenzbereich dargestelltes Leitungssegment umfasst; Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die erste Objekt-Simulation und Erhalten eines ersten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der ersten Objekt-Simulation; Anwenden einer inversen Fourier-Transformation auf das erste Simulations-Reflexions-Signal; und Erzeugen einer zweiten Objekt-Simulation basierend auf der ersten Objekt-Simulation und einem ersten Korrektursignal, wenn das erste Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um einen vorbestimmten Wert abweicht, wobei das erste Korrektursignal auf dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal basiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein computer-implementiertes Verfahren, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und eine Vorrichtung zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts.
Die Zeitbereichsreflektometrie, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung Time Domain Reflectometry, kurz TDR, ist ein Verfahren zur Ermittlung und Analyse von Lauflängen und Reflexionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen und Signalen. Mittels TDR können Rückschlüsse auf ein zu untersuchendes Objekt, insbesondere auf mögliche Reflexionsstellen oder - abschnitte des zu untersuchenden Objekts, Veränderungen des Objekts und/oder eine Frequenzabhängigkeit der Objekteigenschaften des Objekts gezogen werden. Üblicherweise ist die gesuchte Information in der Elektrotechnik der Leitungswellenquotient, auch als Leitungsimpedanz bekannt, entlang des untersuchten Objekts. In der Regel handelt es sich um verlustarme Leitungen bei den zu untersuchenden Objekten, wie Leitungen auf Leiterplatten innerhalb von Steuergeräten.
Ist ein zu untersuchendes Kabel oder eine Leitung an einer Stelle entlang des Kabels bzw. der Leitung geknickt oder verändert seinen Durchmesser, wird zum Beispiel enger, kann mittels TDR eine Position dieses Übergangs bzw. dieser Stelle identifiziert werden. Basierend auf den Informationen der Amplitude und der Laufzeit von Reflexionen eines ausgegebenen Mess-Signals kann die Position und die Art der Störstelle, z.B. der Leerlauf oder Kurzschluss ermittelt werden. Allerdings ist nur eine erste Reflexion des Mess-Signals gut auflösbar. Weitere Reflexionen werden durch Mehrfachreflexionen verfälscht bzw. überlagert.
Auch führt die Frequenzabhängigkeit der Objekteigenschaften zu Reflexionen, die aktuell nicht aufgelöst werden bzw. ermittelt werden können. Aufgrund der Frequenzabhängigkeit kann ein Reflexions-Signal des Mess-Signals ansteigen, ohne dass beispielsweise ein Knick vorhanden ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein computer-implementiertes Verfahren, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und eine Vorrichtung, insbesondere für Zeitbereichsreflektometrie bereitzustellen, die einen oder mehrere der zuvor beschriebenen Nachteile beheben.
Insbesondere soll mittels des computer-implementierten Verfahrens, des Computerprogramms, des Computerprogrammprodukts und der Vorrichtung der Einfluss der Mehrfachreflexionen vermindert, idealerweise vollständig eliminiert werden. Auch soll insbesondere die Frequenzabhängigkeit von Objekteigenschaften idealerweise vollständig bestimmt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein computer-implementiertes Verfahren, insbesondere ein Zeitbereichsreflektometrie-Verfahren zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts. Das Verfahren umfasst ein Erhalten eines Reflexions-Signals, das auf einer Wechselwirkung eines zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts ausgegebenen Mess-Signals und des Objekts basiert. Das Reflexions-Signal kann von einer Messvorrichtung erhalten werden. Weiter wird ein Simulations-Mess-Signal basierend auf Informationen des ausgegebenen Mess-Signals erzeugt und eine Fourier-Transformation auf das Simulations-Mess-Signal angewendet, um eine Darstellung des Simulations-Mess-Signals im Frequenzbereich zu erhalten. Unter „Simulation“ ist eine digitale Nachahmung des realen (Mess-) Aufbaus zu verstehen. Folglich kann ein Simulations-Signal eine digitale Darstellung des (realen) Signals sein. Die Informationen über das ausgegebene Mess-Signal können die Einstellungen von einem Messgerät oder einer Vorrichtung umfassen, mit dem das Mess-Signal ausgegeben und/oder detektiert wurde. Das Verfahren umfasst weiter ein Erstellen oder Erhalten einer ersten Objekt-Simulation für das zu untersuchende Objekt, wobei die erste Objekt-Simulation zumindest ein im Frequenzbereich dargestelltes Leitungssegment umfasst. Die Objekt-Simulation ist folglich eine digitale Darstellung (eine Darstellung in einem Computerprogramm) des zu untersuchenden Objekts. Weiter kann die Objekt-Simulation eine Darstellung im Frequenzbereich sein. Das transformierte Simulations-Mess-Signal wird auf die erste Objekt-Simulation angewendet und ein erstes Simulations-Reflexions-Signal wird basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der ersten Objekt-Simulation erhalten. Unter der Wechselwirkung ist hier eine simulierte Wechselwirkung zwischen dem transformierten Simulations-Mess-Signal und der ersten Objekt-Simulation zu verstehen. Die Wechselwirkung kann basierend auf Annahmen, wie der Leitungstheorie, bestimmt werden. Das Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals kann ein Multiplizieren des transformierten Simulations-Mess-Signals mit der Objekt-Simulation im Frequenzbereich umfassen. Das Verfahren umfasst weiter ein Anwenden einer inversen Fourier-Transformation auf das erste Simulations-Reflexions-Signal. Entsprechend wird das erste Simulations-Reflexions-Signal im Zeitbereich erhalten. Wenn das erste Simulations-Reflexions-Signal von dem (realen) Reflexions-Signal um einen vorbestimmten Wert abweicht, wird eine zweite Objekt-Simulation basierend auf der ersten Objekt-Simulation und einem ersten Korrektursignal erzeugt. Das erste Korrektursignal basiert auf dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal.
Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens ist es möglich, die Objekt-Simulation anzupassen. Je besser die Objekt-Simulation dem zu untersuchenden Objekt entspricht, desto weniger Abweichungen gibt es zwischen dem Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal. Wenn die Objekt-Simulation hinreichend genau bestimmt wurde bzw. die Abweichung geringer als der vorbestimmte Wert ist, stellt die Objekt-Simulation das zu untersuchende Objekt dar und es können etwaige Störstellen bzw. Reflexionsstellen frequenzabhängige Objekteigenschaften und/oder eine Dispersion des Objekts genau bestimmt werden. Unter einer Störstelle ist eine Stelle bzw. ein Bereich des Objekts zu verstehen, welcher zu einer zumindest teilweisen Reflexion des Mess-Signals führt. Folglich kann eine Störstelle eine Reflexionsstelle sein. Es existieren jedoch auch Objekte, die keine Störstellen aufweisen, deren Reflexions-Signal jedoch aufgrund der Dispersion stetig steigt/fällt. Das zu untersuchende Objekt kann ein Kabel oder eine Leitung sein. Die Leitung kann in einer HF-Schaltung, insbesondere auf einer Platine verwendet werden. In den meisten Fällen ist die Leitung daher schwer oder gar nicht zugänglich. Neben der Zugänglichkeit kann es von Interesse sein, das Objekt, insbesondere das Kabel oder die Leitung zu überprüfen und/oder eine Frequenzabhängigkeit der Objekteigenschaften zu ermitteln. Weiter kann das Objekt eine Streifenleitung, insbesondere eine Mikrostreifenleitung sein. Gerade dann, wenn die Leitung verbaut ist und nicht direkt zugänglich ist, ist eine manuelle Untersuchung durch einen Menschen schwierig oder nicht möglich. Folglich muss der Zustand der Leitung anderweitig bestimmt werden. Wie eingangs erwähnt, ist bei der Verwendung von TDR jedoch die Mehrfachreflexion und/oder die Dispersion problematisch. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens können diese Mehrfachreflexionen reduziert oder gar eliminiert werden und eine präzise Darstellung der zu untersuchenden Leitung kann erzeugt werden. Weiter kann die Dispersion bestimmt werden. Anhand der Simulation können dann Rückschlüsse auf den Zustand der Leitung bzw. des Objekts und/oder etwaige Störstellen und/oder -bereiche gezogen werden.
Wird eine Leitung, insbesondere eine relativ lange Leitung (beispielsweise 20 m lang) ohne Störstelle untersucht, kann das Reflexions-Signal aufgrund der frequenzabhängigen Objekt-Eigenschaften (insbesondere Verluste und Leitungsimpedanz) stetig steigen (das Reflexions-Signal steigt pro Zeiteinheit an). Alternativ kann das Reflexions-Signal auch abfallen. Mittels des hier vorgeschlagenen Verfahrens können die frequenzabhängigen Objekt-Eigenschaften analysiert und ermittelt werden.
Die Objekt-Simulation kann eine Vielzahl von im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmenten umfassen. Die Vielzahl von Leitungssegmenten können in Serie geschaltet sein. Dabei kann die Vielzahl von im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmenten basierend auf einer Schätzung des zu untersuchenden Objekts bestimmt werden. Je mehr Leitungssegmente angenommen werden, desto höher ist die Auflösung der Objekt-Simulation.
Das Verfahren kann weiter ein Abschätzen einer Anzahl von Reflexionsstellen des zu untersuchenden Objekts umfassen, wobei die Vielzahl der im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmente basierend auf der geschätzten Anzahl von Reflexionsstellen bestimmt werden kann. Insbesondere kann die Vielzahl der im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmente der geschätzten Anzahl von Reflexionsstellen entsprechen. Die Anzahl von Reflexionsstellen des zu untersuchenden Objekts kann basierend auf einer zeitlichen Auflösung des Simulations-Reflexions-Signals geschätzt werden oder die Anzahl von Reflexionsstellen des zu untersuchenden Objekts kann basierend auf einer Ermittlung von einer oder mehreren zumindest Teilreflexionen des Mess-Signals innerhalb des Reflexions-Signals oder des Simulations-Mess-Signals innerhalb eines Simulations-Reflexions-Signals geschätzt werden. Die Leitungssegmente können eine ähnliche, insbesondere eine identische Länge aufweisen. Eine ähnliche, insbesondere identische Länge führt zu einer vereinfachten bzw. verbesserten Umsetzung des Verfahrens und der Näherung. Weiter führt die ähnliche, insbesondere die identische Länge zu einem vereinfachten bzw. verbesserten Abschätzen der Dispersion. Entsprechend kann die erste Objekt-Simulation auf Vorkenntnissen und/oder Annahmen über das zu untersuchende Objekt angenähert werden. Folglich kann eine Abweichung der Objekt-Simulation von dem zu untersuchenden Objekt zu Beginn geringer gehalten werden im Vergleich zu dem Fall, in dem keine weiteren Annahmen über das zu untersuchende Objekt gemacht werden.
Das Verfahren kann ein Abschätzen einer Dispersion und/oder von Verlusten des zu untersuchenden Objekts umfassen, wobei die Dispersion und/oder die Verluste basierend auf einer zeitlichen Auflösung des Simulations-Reflexions-Signals bestimmt werden können. Wie eingangs erwähnt, kann ein Objekt keine Störstellen aufweisen, das Reflexions-Signal jedoch aufgrund der Dispersion und/oder der Verluste stetig abfallen/steigen. Um dieses Objekt zu untersuchen, kann die Dispersion und/oder die Verluste geschätzt werden. Die Vielzahl von Leitungssegmenten kann basierend auf einer zeitlichen Auflösung der Dispersion geschätzt werden. Die Leitungssegmente können eine ähnliche, insbesondere eine identische Länge aufweisen. Eine ähnliche, insbesondere identische Länge führt zu einer vereinfachten bzw. verbesserten Umsetzung des Verfahrens und der Näherung. Weiter führt die ähnliche, insbesondere die identische Länge zu einem vereinfachten bzw. verbesserten Abschätzen der Dispersion. Entsprechend kann die erste Objekt-Simulation auf Vorkenntnissen und/oder Annahmen über das zu untersuchende Objekt angenähert werden. Folglich kann eine Abweichung der Objekt-Simulation von dem zu untersuchenden Objekt zu Beginn geringer gehalten werden im Vergleich zu dem Fall, in dem keine weiteren Annahmen über das zu untersuchende Objekt gemacht werden
Weiter kann die Vielzahl der Leitungssegmente, die Dispersion und/oder Verluste basierend auf der zeitlichen Auflösung des Simulations-Reflexions-Signals eingestellt werden. Alternativ kann die Vielzahl der Leitungssegmente, die Dispersion und/oder die Verluste des zu untersuchenden Objekts auf einer Ermittlung von zumindest teilweisen Reflexionen des Mess-Signals innerhalb des Reflexions-Signals geschätzt werden.
Das Verfahren kann weiter ein Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die zweite Objekt-Simulation; ein Erhalten eines zweiten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der zweiten Objekt-Simulation und ein Anwenden einer inversen Fourier-Transformation auf das zweite Simulations-Reflexions-Signal; und ein Erzeugen einer dritten Objekt-Simulation basierend auf einem zweiten Korrektursignal, wenn das zweite Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert abweicht, wobei das zweite Korrektursignal auf dem zweiten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal basiert, umfassen. Das Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals kann ein Multiplizieren des Simulations-Mess-Signals mit der jeweiligen Objekt-Simulation umfassen.
Somit kann die zweite Objekt-Simulation validiert und überprüft werden, ob oder wie weit die zweite Objekt-Simulation von dem zu untersuchenden Objekt abweicht. Falls die zweite Objekt-Simulation eine Abweichung größer als den vorbestimmten Wert aufweist, kann die Objekt-Simulation weiter basierend auf dem Ergebnis der zweiten Objekt-Simulation und der Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals angepasst werden. Somit ist es möglich, sich durch weitere Iterationen dem zu untersuchenden Objekt zu nähern, bis eine gewünschte Restabweichung oder Identität vorliegt.
Zuvor und nachfolgend erwähnte Aspekte bzw. Verfahrensschritte betreffend die erste, zweite und/oder dritte Objekt-Simulation können auf weitere Objekt-Simulationen zutreffen. Gemäß der Erfindung kann eine Objekt-Simulation mit dem Simulations-Mess-Signal getestet und basierend auf dem resultierenden Simulations-Reflexions-Signal können Rückschlüsse auf das Objekt gemacht werden. Aspekte der ersten Objekt-Simulation, insbesondere die Darstellung mit Leitungssegmenten, können auch auf weitere Objekt-Simulationen angewandt werden. Das Wiederholen des Anwendens des Simulations-Mess-Signals auf eine Objekt-Simulation und das weitere Anpassen einer Objekt-Simulation basierend auf dem Simulations-Reflexions-Signal sind nicht auf die hier beschriebene Anzahl beschränkt.
Das erste Korrektursignal kann eine Differenz zwischen dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal sein. Das zweite Korrektursignal kann eine Differenz zwischen dem zweiten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal sein. Zusätzlich oder alternativ kann der vorbestimmte Wert 10%, als Option 5% betragen. Weiter kann der vorbestimmte Wert von einem Benutzer auf einen Sollwert eingestellt werden. Das Korrektursignal kann basierend auf der Differenz zwischen einem Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal gewählt werden. Insbesondere kann das Korrektursignal derart gewählt werden, dass das Korrektursignal nur eine teilweise Korrektur der Abweichung bedeutet. Somit kann eine stabile Annäherung gewährleistet werden. Es kann notwendig sein, dass wenn das Korrektursignal nur eine teilweise Korrektur der Abweichung zur Folge hat, entsprechend mehr Iterationen des Verfahrens notwendig sind, um den vorbestimmten Wert für die Abweichung zu erreichen. Weiter kann bei diesem Vorgehen das Korrektursignal als mögliche Fehlerquelle ausgeschlossen werden.
Das Verfahren kann weiter ein Ausgeben des Mess-Signals zum Analysieren des zu untersuchenden Objekts umfassen. Das Mess-Signal kann ein TDR-Mess-Signal sein.
Das zumindest eine im Frequenzbereich dargestellte Leitungssegment oder die Vielzahl von im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmenten eines der ersten und/oder der zweiten Objekt-Simulation können als verlustlose Leitungssegmente und/oder mit frequenzabhängigen Eigenschaften versehene Leitungssegmente angenommen werden. Leitungssegmente weiterer Objekt-Simulationen können als verlustlos und/oder mit frequenzabhängigen Eigenschaften versehene Leitungssegmente angenommen werden. Unter verlustlos ist zu verstehen, dass die Dämpfungskonstante einer elektromagnetischen Welle (bzw. eines elektromagnetischen Signals) gleich null ist.
Die erste und/oder die zweite Objekt-Simulation können weiter durch zumindest eines von Verlustwerten, insbesondere der Dämpfungskonstante, einer Dämpfung, einer Frequenzabhängigkeit einer Ausbreitungskonstante der elektromagnetischen Welle bzw. des elektromagnetischen Signals und einer Leitungsimpedanz des Objekts bzw. der Objekt-Simulation, insbesondere einzelner Abschnitte des Objekts bzw. der Objekt-Simulation beschrieben werden. Die Beschreibung kann abhängig von der Abweichung in einem jeweiligem Leitungssegment erfolgen.
Es kann eine Kombination von frequenzabhängigen (dispersiven) Leitungssegmenten und frequenzunabhängigen (nicht dispersiven) Leitungssegmenten angenommen werden. Insbesondere können Leitungssegmente der ersten Objekt-Simulation als nicht dispersiv und Leitungssegmente der zweiten Objekt-Simulation als dispersiv angenommen werden. Dabei können die Leitungssegmente mit derselben Frequenzabhängigkeit angenommen werden. Eine solche Kombination kann für weitere Objekt-Simulationen gewählt werden.
Das Verfahren kann weiter ein Bestimmen zumindest eines Leitungssegments der ersten und/oder der zweiten Objekt-Simulation umfassen, bei dem das erste bzw. das zweite Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert abweicht, wobei das erste bzw. das zweite Korrektursignal eine Korrektur des bestimmten zumindest einen Leitungssegments umfasst. Mit anderen Worten wird eine lokale Abweichung zwischen dem Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal betrachtet und basierend auf dieser lokalen Abweichung die Objekt-Simulation angepasst. Folglich ist es möglich, einzelne Leitungssegmente gezielt anzupassen. Das Anpassen kann das Verändern bzw. Einführen von Verlusten und/oder Frequenzabhängigkeiten umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Anpassen durch ein Verändern der Leitungsimpedanz des Objekts bzw. der Objekt-Simulation, insbesondere einzelner Abschnitte oder der Leitungssegmente erfolgen. Dabei stellt das Verändern der Leitungsimpedanz eine bevorzugte Ausführungsform dar. Sollte durch ein Abändern der Leitungsimpedanz die Abweichung zwischen dem Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal nicht hinreichend reduziert werden können, werden die Verluste und/oder die Frequenzabhängigkeiten geändert.
Das erste und/oder das zweite Korrektursignal können eine Korrektur der zweiten bzw. der dritten Objekt-Simulation umfassen, die auf der Abweichung des ersten bzw. des zweiten Simulations-Reflexions-Signals von dem Reflexions-Signal um zumindest den vorbestimmten Wert basiert. Die Korrektur kann die zweite bzw. die dritte Objekt-Simulation zumindest teilweise um die Abweichung korrigieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Korrektur die zweite bzw. die dritte Objekt-Simulation weiter basierend auf zumindest einem von Positionsinformationen zumindest eines Leitungssegments der zweiten bzw. dritten Objekt-Simulation oder des Objekts, einer Dämpfung und/oder einer Frequenzabhängigkeit (Dispersion) des zumindest einen Leitungssegments der zweiten bzw. dritten Objekt-Simulation oder des Objekts korrigieren. Eine Korrektur der Objekt-Simulation kann massiven Einfluss auf die Konvergenz der Analyse haben, sodass eine Anpassung in kleineren Schritten in bestimmten Situationen vorteilhaft ist, da eine erhöhte Stabilität der Simulation erreicht wird.
Die Schritte des Erzeugens einer jeweiligen Objekt-Simulation, des Anwendens des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die jeweilige erzeugte Objekt-Simulation und des Erhaltens eines jeweiligen Simulations-Reflexions-Signals können I-mal wiederholt werden, wobei I=N-1 ist und N eine Anzahl der Störstellen bzw. Reflexionsstellen des Objekts oder der ersten Objekt-Simulation ist. Die Anzahl der Störstellen bzw. der Reflexionsstellen kann basierend auf dem Reflexions-Signal bestimmt werden. Insbesondere können Kanten in dem Reflexions-Signal detektiert werden, wobei eine detektierte Kante jeweils einer Reflexionsstelle entspricht. Alternativ kann die Anzahl der Iterationen I=A-1 sein, wobei A eine Anzahl von Abschnitten, insbesondere eine Anzahl der zu erwartenden Abschnitte des Objekts oder einer Objekt-Simulation ist. Unter einem Abschnitt ist ein Teilbereich des Objekts bzw. der Objekt-Simulation zu verstehen, der im Wesentlichen unverändert ist, beispielsweise eine konstante Dicke einer Leitung aufweist. Ändert sich die Dicke entlang der Leitungsrichtung zu einer zweiten Dicke, kann zumindest ein weiterer zweiter Abschnitt angenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abschätzen aufgrund der Dispersion des Objekts oder der Objekt-Simulation erfolgen, insbesondere aus einem Anstieg/Abfall des Reflexions-Signals in einzelnen Abschnitten. Mit anderen Worten kann eine aktuelle Objekt-Simulation mittels des transformierten Simulations-Mess-Signals und des resultierenden Simulations-Reflexions-Signals getestet werden und wenn die Abweichung größer als der vorbestimmte Wert ist, diese aktuelle Objekt-Simulation basierend auf einem Korrektursignal angepasst werden. Die Anzahl der Iterationen hat sich als vorteilhaft insbesondere für den Fall I=N-1 gezeigt.
Eine Länge l eines Leitungssegments kann in Abhängigkeit einer Wellenlänge, insbesondere einer minimalen Wellenlänge λ des Mess-Signals geschätzt bzw. bestimmt werden. Insbesondere kann $\frac{l}{λ} \leq \frac{1}{10}$
bzw. $l \leq \frac{λ}{10}$
gelten. Folglich erhält man elektrisch kurze Leitungssegmente. Ist eine Länge L des Objekts bekannt, beispielsweise eine Länge L einer Leitung, kann die Länge L der Leitung durch entsprechend viele Leitungssegmente mit der Länge l in der Objekt-Simulation dargestellt werden. Folglich steigt die Anzahl der Leitungssegmente mit einer steigenden Frequenz des Mess-Signals. Bei einer 30 cm langen Leitung können beispielsweise 200 Leitungssegmente und eine (Ober-)Frequenz von 2 GHz des Mess-Signals angenommen werden. Aus c = λ * ƒ folgt $λ = \frac{c}{ƒ} = 0,1 m$
und damit folgt $l \leq \frac{λ}{10} = 0,01 m .$
Die Anzahl der Leitungssegmente und/oder die Länge der Leitungssegmente kann derart gewählt werden, dass ein stetiger Verlauf des Simulations-Reflexions-Signals erhalten wird.
Zusätzlich oder alternativ können die Längen l der Leitungssegmente unterschiedlich gewählt werden. Insbesondere können die Längen l der Leitungssegmente basierend auf einer abschnittsweisen Auflösung des Objekts bzw. der Objekt-Simulation gewählt werden. Manche Abschnitte des Objekts bzw. der Objekt-Simulation können länger sein und eine Veränderung der Eigenschaften des Objekts ist erst nach einer bestimmten Länge zu erwarten. Folglich können die Leitungssegmente entlang dieser Länge länger sein, da eine höhere Auflösung nicht notwendig ist. Hingegen können bei zu erwartenden oder im Reflexions-Signal auftretenden Änderungen des Objekts kürzere Leitungssegmente verwendet werden.
Eine Frequenz des Mess-Signals kann in Abhängigkeit einer Anwendung und/oder einer gewünschten Auflösung gewählt werden. Je höher die Frequenz ist, desto höher ist die Auflösung in dem Reflexions-Signal eines DUTs bzw. des Objekts und/oder der Objekt-Simulation. Folglich kann die Frequenz an das DUT bzw. das Objekt angepasst werden. Für die meisten Anwendungen ist eine Frequenz des Mess-Signals von wenigen GHz, insbesondere 2 GHz oder weniger, ausreichend. Bei dem zuvor genannten Beispiel der 30 cm langen Leitung beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mess-Signals in etwa 2 * 10⁸ m/s und es ergibt sich eine Wellenlänge des Mess-Signals von 0,1 m $(λ = \frac{c}{ƒ}) .$
Elektrisch kurz ist eine Leitung dann in etwa mit 1 cm Länge.
Die Schritte des Erzeugens einer jeweiligen Objekt-Simulation, des Anwendens des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die jeweilige erzeugte Objekt-Simulation und des Erhaltens eines jeweiligen Simulations-Reflexions-Signals können eine vorbestimmte Anzahl mal wiederholt werden. Diese vorbestimmte Anzahl kann von einem Benutzer festgelegt werden. Wurden I-Iterationen gemäß des zuvor genannten Aspekts bereits durchgeführt, können durch eine Benutzereingabe weitere Iterationen mit einer vom Benutzer eingegebenen Iterationsanzahl durchgeführt werden.
Das Verfahren kann weiter ein Bestimmen, dass das erste Simulations-Objekt fehlerbehaftet ist, wenn das transformierte Simulations-Mess-Signal von dem I-ten Simulations-Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert abweicht; ein Ersetzen der ersten Objekt-Simulation mit einer alternativen ersten Objekt-Simulation, wobei die alternative erste Objekt-Simulation Verlustwerte und/oder eine Frequenzabhängigkeit (Dispersion) aufweist, die höher als Verlustwerte und/oder eine Frequenzabhängigkeit der ersten Objekt-Simulation sind; oder ein Ersetzen der ersten Objekt-Simulation mit einer frequenzabhängigen ersten Objekt-Simulation, wobei bei der frequenzabhängigen ersten Objekt-Simulation alle oder zumindest ein Leitungsparameter frequenzabhängig ist, umfassen. Wenn keine hinreichende Annäherung an das zu untersuchende Objekt mittels der Objekt-Simulation erzielt werden kann, kann der Fehler bereits in der angenommenen ersten Objekt-Simulation liegen. Um diesen Fehler zu bereinigen, wird die erste Objekt-Simulation ausgetauscht und die Iterationen können basierend auf der frequenzabhängigen ersten Objekt-Simulation oder der alternativen ersten Objekt-Simulation erfolgen. Die alternative Objekt-Simulation kann eine oder mehrere Leitungssegmente im Frequenzbereich umfassen, die Verlustwerte aufweisen. Wird bei der ersten Objekt-Simulation zumindest ein verlustloses Leitungssegment angenommen, kann somit das Modell angenähert werden. Es können auch alle Leitungssegmente der ersten Objekt-Simulation als verlustbehaftet angenommen werden, um das Modell zu nähern. Alternativ kann die erste Objekt-Simulation durch eine neue erste Objekt-Simulation basierend auf einer Kombination der frequenzabhängigen ersten Objekt-Simulation und der alternativen ersten Objekt-Simulation ersetzt werden.
Die erste Objekt-Simulation kann basierend auf einem Peeling-Algorithmus erstellt oder angepasst werden. Dazu wird der Peeling-Algorithmus auf das Reflexions-Signal angewendet. Alternativ kann ein beliebig anderer dem Fachmann bekannter Algorithmus mit ähnlichem Zweck verwendet werden, um die erste Objekt-Simulation zu erstellen oder anzupassen.
Die erste Objekt-Simulation kann auf dem Reflexions-Signal, insbesondere einem mit einem Peeling-Algorithmus oder einem anderweitigen entsprechenden Algorithmus bearbeiteten Reflexions-Signal basieren.
Das Verfahren kann weiter ein Bestimmen einer oder mehrerer Positionen oder Bereiche des Objekts, an dem das Mess-Signal zumindest teilweise reflektiert wird, basierend auf einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mess-Signals und einer zeitlichen Position einer zumindest teilweisen Reflexion des Mess-Signals in dem Reflexions-Signal oder des Simulations-Mess-Signals in einem der ersten und zweiten Simulations-Reflexions-Signale umfassen. Weiter können eine oder mehrere zumindest teilweise Reflexions-Signale in einem weiteren Simulations-Reflexions-Signal einer beliebigen Objekt-Simulation bestimmt werden, insbesondere einer Objekt-Simulation, bei der eine Abweichung zwischen dem Reflexions-Signal und dem jeweiligen Simulations-Reflexions-Signal kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann basierend auf einer Laufzeit des Reflexions-Signals und einem Quotienten aus einer Länge des Objekts, insbesondere einer Länge einer Leitung, und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mess-Signals bzw. des Reflexions-Signals eine Objekt-Simulation erstellt bzw. modelliert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann basierend auf der Laufzeit die Anzahl der Leitungsabschnitte gewählt werden.
Die Aufgabe wird durch ein Computerprogramm zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts gelöst, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Prozessor ein Verfahren nach einem der vorherigen beschrieben Aspekte ausführt, wenn das Programm durch den Prozessor ausgeführt wird.
Die Aufgabe wird durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, umfassend Computerprogrammcodeabschnitte zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorherigen beschrieben Aspekte, wenn das Computerprogrammprodukt durch zumindest einen Prozessor ausgeführt wird.
Das Computerprogrammprodukt und/oder das Computerprogramm können auf einem Speichermedium gespeichert sein.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung für Zeitbereichsreflektometrie zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts gelöst, umfassend: eine Empfangseinheit zum Erhalten eines Reflexions-Signals, das auf einer Wechselwirkung eines zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts ausgegebenen Mess-Signals und des Objekts basiert. Die Vorrichtung kann weiter eine Sendeeinheit zum Ausgeben des Mess-Signals umfassen. Weiter umfasst die Vorrichtung einen Prozessor, der eingerichtet ist zum: Erzeugen eines Simulations-Mess-Signals basierend auf Informationen des ausgegebenen Mess-Signals und Anwenden einer Fourier-Transformation auf das Simulations-Mess-Signal; Erstellen oder Erhalten einer ersten Objekt-Simulation für das zu untersuchende Objekt, wobei die erste Objekt-Simulation zumindest ein im Frequenzbereich dargestelltes Leitungssegment umfasst; Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die erste Objekt-Simulation und Erhalten eines ersten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der ersten Objekt-Simulation; Anwenden einer inversen Fourier-Transformation auf das erste Simulations-Reflexions-Signal; und Erzeugen einer zweiten Objekt-Simulation basierend auf der ersten Objekt-Simulation und einem ersten Korrektursignal, wenn das erste Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um einen vorbestimmten Wert abweicht, wobei das erste Korrektursignal auf dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal basiert.
Ausführungen und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren gemacht wurden, können ebenfalls als Vorrichtungsmerkmale ausgebildet sein.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen, wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen des Verfahrens verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für Zeitbereichsreflektometrie;
2 eine schematische Darstellung eines Zeitbereichsreflektometrie-Verfahrens für eine Leitung;
3 eine schematische Zeichnung einer Streifenleitung;
4 eine erste und zweite Objekt-Simulation;
5 einen schematischen Signalverlauf eines Reflexions-Signals der Leitung aus 3 und eines ersten Simulations-Reflexions-Signals der ersten Objekt-Simulation;
6 einen schematischen Signalverlauf des Reflexions-Signals der Leitung aus 3 und eines zweiten Simulations-Reflexions-Signals der zweiten Objekt-Simulation;
7 die erste Objekt-Simulation und eine dritte Objekt-Simulation; und
8 einen schematischen Signalverlauf des Reflexions-Signals der Leitung aus 3 und eines dritten Simulations-Reflexions-Signals der dritten Objekt-Simulation.

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung 100 für die Zeitbereichsreflektometrie zur Analyse eines Objekts 300. Die Vorrichtung 100 gemäß 1 umfasst eine Empfangseinheit 110, einen Prozessor 120, eine Ausgabeeinheit 130 und einen Speicher 140. Die Ausgabeeinheit 130 ist dazu eingerichtet, ein Zeitbereichsreflektometrie- (im Englischen Time Domain Reflectometry, TDR) TDR-Mess-Signal zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts (im Englischen device under test, DUT) 300 auszugeben. Die Ausgabeeinheit 130 kann ein Impulsgenerator sein, der eine Folge von Rechteckimpulsen oder Trapezimpulsen mit einer vorbestimmten Dauer oder einen Dirac-Impuls mit anschließender Integration ausgibt. Als zu untersuchendes Objekt wird eine Streifenleitung, hier eine Mikrostreifenleitung 300 zur Beschreibung der nachfolgenden Aspekte verwendet. Es kann sich jedoch um ein beliebiges anderes zu untersuchendes Objekt handeln. Die Empfangseinheit 110 ist dazu eingerichtet, ein Reflexions-Signal zu empfangen, das aus einer Wechselwirkung des Mess-Signals und der Leitung 300 resultiert. Weiter umfasst die Vorrichtung 100 einen Prozessor 120, der dazu eingerichtet ist, das nachfolgend beschriebene Verfahren auszuführen. In dem Speicher 140 können Informationen gespeichert werden, die das empfangene Mess-Signal und das Reflexions-Signal charakterisieren. Weiter kann auf dem Speicher 140 ein Computerprogramm gespeichert sein, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Computer oder der Prozessor 120 ein Verfahren wie nachfolgend beschrieben ausführt, wenn das Programm auf dem Computer läuft oder von dem Prozessor 120 ausgeführt wird.
2 zeigt schematisch ein Verfahren 200 mit Schritten 210 bis 260, wobei die Schrittabfolge nicht auf die in 2 dargestellte Schrittfolge limitiert ist. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass bestimmte Schritte parallel oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, als nachfolgend beschrieben.
In einem ersten Schritt 210 wird ein Reflexions-Signal, das auf einer Wechselwirkung eines zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts 300 ausgegebenen Mess-Signals und des Objekts 300 basiert, erhalten oder empfangen. Das Mess-Signal kann von der Ausgabeeinheit 130 ausgegeben werden und das Reflexions-Signal von der Empfangseinheit 110 empfangen werden. Das Objekt kann eine Leitung, insbesondere eine Mikrostreifenleitung 300 sein, wie in 3 dargestellt. Die Leitung 300 weist auf der Vorderseite die Abschnitte A1 bis A3 auf und ist auf der Rückseite metallisiert. Das Mess-Signal wird an einem Leitungsende 310 der Leitung 300 in die Leitung 300 eingegeben und durchläuft die Leitung 300 bis zu einem Leitungsende A3 der Leitung 300. Die Leitung 300 weist zwei Abschnitte A1 und A2 mit unterschiedlicher Leitungsdicke zwischen dem Leitungsende 310 und dem Leitungsende A3 auf. Dabei handelt es sich bei dem Abschnitt A1 um eine dünne Mikrostreifenleitung und bei dem Abschnitt A2 um eine im Vergleich zu dem Abschnitt A1 dickere Mikrostreifenleitung. Der Leitungsabschnitt A1 weist eine Leitungsimpedanz von 75 Ohm und der Leitungsabschnitt A2 weist eine Leitungsimpedanz von 50 Ohm auf und das Leitungsende A3 besteht hier aus einem Abschlusswiderstand von 100 Ohm. An den Übergängen zwischen den Abschnitten A1 bis A3 sowie am Leitungsende 310 bzw. an dem Ende, dass die Verbindung zu der Mess-Signal-Quelle ist, hier die Ausgabe-Einheit 130, treten Reflexionen auf, insbesondere auch Mehrfachreflexionen durch hin- und rücklaufende Wellen des Mess-Signals.
In einem Schritt 220 wird ein Simulations-Mess-Signal basierend auf Informationen des ausgegebenen Mess-Signals erzeugt und eine Fourier-Transformation auf das Simulations-Mess-Signal angewendet. Entsprechend wird eine Darstellung des Simulations-Mess-Signals im Frequenzbereich erhalten. Das Simulations-Mess-Signal entspricht einer digitalen Darstellung (in einem Computerprogramm) des Mess-Signals und kann basierend auf Informationen der Ausgabeeinheit 130 erstellt werden. Beispielsweise umfassen die Informationen eine Pulsbreite und Pulsamplitude einzelner Pulse des Mess-Signals, sowie einen zeitlichen Abstand zwischen den einzelnen Pulsen. So ist es möglich, das Mess-Signal digital zu rekonstruieren.
In einem Schritt 230 wird eine erste Objekt-Simulation für das zu untersuchende Objekt 300 erstellt oder erhalten, wobei die erste Objekt-Simulation zumindest ein im Frequenzbereich dargestelltes Leitungssegment umfasst. Insbesondere kann eine Vielzahl von Leitungssegmenten verwendet werden. Eine Länge l eines Leitungssegmente kann in Abhängigkeit einer Wellenlänge λ des Mess-Signals geschätzt bzw. bestimmt werden. Insbesondere kann $l \leq \frac{λ}{10}$
gelten. Es können bereits Modelle für die Leitung 300 in einer Datenbank oder einem Speicher bestehen und ein passendes Modell kann entsprechend von der Datenbank erhalten werden. Alternativ kann mittels des Prozessors 120 die erste Objekt-Simulation erstellt werden. Die erste Objekt-Simulation kann basierend auf dem Reflexions-Signal erstellt werden. Die erste Objekt-Simulation umfasst zumindest das zumindest eine im Frequenzbereich dargestellte Leitungssegment. Eine erste Näherung für die Leitung 300 kann bei der ersten Objekt-Simulation beinhalten, dass die Objekt-Simulation zweihundert verlustlose oder frequenzabhängige Leitungssegmente umfasst. Folglich weist jeder Abschnitt A1 bis A3 mehrere Leitungssegmente in der Objekt-Simulation auf. Je größer die Anzahl an Leitungssegmenten gewählt wird, desto genauer ist die Ortsauflösung der Objekt-Simulation. Die erste Objekt-Simulation ist in 4 dargestellt. Die Länge der Leitungssegmente ist einheitlich gewählt, wobei je nach Bedarf davon abgewichen werden kann.
Das Verfahren umfasst weiter ein Anwenden 240 des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die erste Objekt-Simulation und Erhalten eines ersten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der ersten Objekt-Simulation. Die Wechselwirkung kann auf verschiedenen Annahmen beruhen, beispielsweise der Leitungstheorie. Das Anwenden des Simulations-Mess-Signals auf die erste Objekt-Simulation kann ein Multiplizieren des Simulations-Mess-Signals mit der ersten Objekt-Simulation im Frequenzbereich umfassen.
In einem weiteren Schritt 250 wird eine inverse Fourier-Transformation auf das erste Simulations-Reflexions-Signal angewendet, um das erste Simulations-Reflexions-Signal mit dem Reflexions-Signal vergleichen zu können, siehe 5.
Um einen Rechenaufwand und eine Rechenzeit minimal zu halten, ist die Objekt-Simulation mit dem zumindest einen Leitungssegment im Frequenzbereich dargestellt, da es zur Bestimmung einer Position bzw. eines Bereichs einer Störstelle oder zumindest teilweise reflektierenden Stelle ausreicht, eine Wechselwirkung im Frequenzbereich zu betrachten. Eine vollständige zwei- oder dreidimensionale Darstellung der Leitung 300 in der Simulation ist somit nicht erforderlich. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Position einer Veränderung der Leitung 300 bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mess-Signals bestimmt werden. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mess-Signals nicht bekannt ist, können Störstellen bzw. Reflexionsstellen an sich identifiziert werden. Mit anderen Worten kann das Vorliegen von Reflexionsstellen und eine Anzahl der Reflexionsstellen ermittelt werden.
Jeder der Abschnitte A1 bis A3 führt zu einer zumindest teilweisen Reflexion des Mess-Signals. Entsprechend sind zumindest drei Bereiche in der 5 erkennbar, welche diese Reflexionen widerspiegeln. Der erste Abschnitt A1 führt zu einem Ansteigen der Leitungsimpedanz im Bereich von 0 bis ca. 1,3 ns in der 5. Der zweite Abschnitt A2 führt zu einer weiteren Reflexion, welche bei ca. 1,7 ns beginnt. Eine weitere Reflexion ist in dem Bereich bei ca. 2,7 ns erkennbar. Wie in der 5 zu sehen ist, besteht für den ersten Abschnitt A1 nahezu Identität zwischen den Verläufen des Reflexions-Signals und des ersten Simulations-Reflexions-Signals. Bereits in dem zweiten Abschnitt A2 sind Abweichungen zwischen den beiden Signalen zu erkennen. Grund hierfür ist bereits hier der Einfluss von Mehrfachreflexionen in dem Reflexions-Signal. Der Abschnitt A3 befindet sich am weitesten weg von dem Eingabepunkt 310, wobei das Mess-Signal schon mehrfach teilweise reflektiert wurde. Die Teilreflexion am Ende der Leitung 300 bei Abschnitt A3 wird folglich durch die Reflexionen der Abschnitte A1 und A2 überlagert. Weiter kommt hinzu, dass ein bei dem Abschnitt A3 reflektiertes Signal erneut an dem Übergang von dem Abschnitt A2 zu dem Abschnitt A1 zurück zu dem Abschnitt A3 zumindest teilweise reflektiert werden kann. Diese Reflexion kann mehrfach auftreten. Eine initiale Auflösung des Reflexions-Signals für den Abschnitt A3 ist dadurch nur schwer möglich.
Um den Einfluss der Mehrfachreflexionen zu vermindern oder gar zu eliminieren, umfasst das Verfahren in einem weiteren Schritt 260 das Erzeugen einer zweiten Objekt-Simulation basierend auf der ersten Objekt-Simulation und einem ersten Korrektursignal, wenn das erste Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um einen vorbestimmten Wert abweicht. Der vorbestimmte Wert kann 10%, insbesondere 5% betragen. Alternativ kann der Wert von einem Benutzer oder basierend auf dem zu untersuchenden Objekt festgelegt werden. Das erste Korrektursignal basiert auf dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal, insbesondere kann es eine Differenz zwischen den beiden Signalen sein. Mittels des ersten Korrektursignals wird die erste Objekt-Simulation angepasst, um eine Abweichung zwischen dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal zu verringern und um somit die Objekt-Simulation an das zu untersuchende Objekt 300 anzugleichen.
Wie in der 5 zu sehen ist, weichen das erste Simulations-Reflexions-Signal und das Reflexions-Signal gerade im Abschnitt A3 deutlich voneinander ab. Die Leitungsimpedanz des Leitungssegments bzw. der Leitungssegmente der ersten Objekt-Simulation, welche den Abschnitt 3 darstellt bzw. darstellen, wird entsprechend um die Differenz zwischen den beiden Signalen vergrößert/verkleinert. Die zweite Objekt-Simulation ist in 4 dargestellt. Somit ergibt sich ein zumindest teilweise korrigiertes Leitungssegment bzw. korrigierte Leitungssegmente, welches Teil bzw. welche Teile der zweiten Objekt-Simulation ist/sind. Entsprechend der Anzahl der Leitungssegmente der Objekt-Simulation und der Abweichungen zwischen Reflexions-Signal und Simulations-Reflexions-Signal können mittels eines Korrektursignals die Leitungssegmente der Objekt-Simulation angepasst werden, welche um den vorbestimmten Wert voneinander abweichen.
Anschließend kann die zweite Objekt-Simulation wieder mit dem Simulations-Reflexions-Signal getestet werden. Je geringer die Abweichung zwischen einer Objekt-Simulation und dem Objekt 300 ist, desto geringer eine Abweichung zwischen dem erhaltenen Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal. Die zweite Objekt-Simulation wird mit dem Simulations-Mess-Signal geprüft. Das Ergebnis ist ein zweites Simulations-Reflexions-Signal, das mit dem Reflexions-Signal besser übereinstimmt, wie in 6 dargestellt.
Die Anzahl der Iterationen des Erstellens einer neuen Objekt-Simulation, des Anwendens des Simulations-Mess-Signals und des Erhaltens eines weiteren Simulations-Reflexions-Signals hängen von dem untersuchten Objekt und dem gewünschten Grad der Näherung ab. Die Anzahl der Leitungssegmente der Objekt-Simulation haben einen wesentlichen Einfluss auf die Ortsauflösung des Simulations-Reflexions-Signals.
Anhand des zweiten Simulations-Reflexion-Signals, wie in 6 dargestellt, können die Stellen oder Bereiche der Leitung 300 besser aufgelöst werden, an denen zumindest eine teilweise Reflexion des Simulations-Mess-Signals stattfindet. Basierend auf einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des Simulations-Mess-Signals bzw. des Mess-Signals und der zeitlichen Koordinate einer zumindest teilweisen Reflexion des Simulations-Mess-Signals auf der x-Achse kann eine Strecke von dem Eingabepunkt 310 des Mess-Signals aus bis zu der Stelle berechnet werden, an der eine Veränderung der Leitung 300 vorliegt. Somit können präzise solche Stellen oder Störstellen in einer Leitung 300 oder einem zu untersuchenden Objekt 300 gefunden werden, bei denen zumindest teilweise das Mess-Signal bzw. das Simulations-Mess-Signal reflektiert wird.
Basierend auf einer Abweichung zwischen dem zweiten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal kann eine dritte Objekt-Simulation erstellt werden, wie sie in 7 gezeigt ist. Die 8 zeigt ein drittes Simulations-Reflexions-Signal, das durch eine Wechselwirkung des Simulations-Mess-Signals und der dritten Objekt-Simulation erhalten wird.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
110: Empfangseinheit
120: Prozessor
130: Ausgabeeinheit
140: Speicher
200: Verfahren
210: Erhalten eines Reflexions-Signals
220: Erzeugen eines Simulations-Mess-Signals
230: Erstellen oder Erhalten einer ersten Objekt-Simulation
240: Anwenden des transformierten Mess-Signals
250: Anwenden einer inversen Fourier-Transformation
260: Erzeugen einer zweiten Objekt-Simulation
300: Leitung
310: Leitungsende
A1: erster Leitungsabschnitt
A2: zweiter Leitungsabschnitt
A3: Leitungsende

Claims

Computer-implementiertes Verfahren (200) zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts (300), umfassend die Schritte: Erhalten (210) eines Reflexions-Signals, das auf einer Wechselwirkung eines zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts (300) ausgegebenen Mess-Signals und des Objekts (300) basiert; Erzeugen (220) eines Simulations-Mess-Signals basierend auf Informationen des ausgegebenen Mess-Signals und Anwenden einer Fourier-Transformation auf das Simulations-Mess-Signal; Erstellen oder Erhalten (230) einer ersten Objekt-Simulation für das zu untersuchende Objekt (300), wobei die erste Objekt-Simulation zumindest ein im Frequenzbereich dargestelltes Leitungssegment umfasst; Anwenden (240) des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die erste Objekt-Simulation und Erhalten eines ersten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der ersten Objekt-Simulation; Anwenden (250) einer inversen Fourier-Transformation auf das erste Simulations-Reflexions-Signal; und Erzeugen (260) einer zweiten Objekt-Simulation basierend auf der ersten Objekt-Simulation und einem ersten Korrektursignal, wenn das erste Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um einen vorbestimmten Wert abweicht, wobei das erste Korrektursignal auf dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal basiert.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei die Objekt-Simulation eine Vielzahl von im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmenten umfasst.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: Abschätzen einer Anzahl von Reflexionsstellen, einer Dispersion und/oder von Verlusten des zu untersuchenden Objekts (300), wobei die Anzahl von Reflexionsstellen des zu untersuchenden Objekts (300), die Dispersion und/oder die Verluste basierend auf einer zeitlichen Auflösung des Simulations-Reflexions-Signals eingestellt wird bzw. werden, oder wobei die Anzahl von Reflexionsstellen, die Dispersion und/oder die Verluste des zu untersuchenden Objekts (300) basierend auf einer Ermittlung von zumindest teilweisen Reflexionen des Mess-Signals innerhalb des Reflexions-Signals geschätzt wird bzw. werden.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die zweite Objekt-Simulation; Erhalten eines zweiten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der zweiten Objekt-Simulation und Anwenden einer inversen Fourier-Transformation auf das zweite Simulations-Reflexions-Signal; und Erzeugen einer dritten Objekt-Simulation basierend auf einem zweiten Korrektursignal, wenn das zweite Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert abweicht, wobei das zweite Korrektursignal auf dem zweiten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal basiert.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Korrektursignal eine Differenz zwischen dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal ist, wobei das zweite Korrektursignal eine Differenz zwischen dem zweiten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal ist, und/oder wobei der vorbestimmte Wert 10%, als Option 5% beträgt.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: Ausgeben des Mess-Signals zum Analysieren des zu untersuchenden Objekts (300).
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zumindest eine im Frequenzbereich dargestellte Leitungssegment oder die Vielzahl von im Frequenzbereich dargestellten Leitungssegmenten eines der ersten und/oder der zweiten Objekt-Simulation als verlustlose Leitungssegmente angenommen werden.
Verfahren (200) nach einem der der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und/oder die zweite Objekt-Simulation weiter durch zumindest eines von Verlustwerten und einer Frequenzabhängigkeit beschrieben sind.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: Bestimmen zumindest eines Leitungssegments der ersten und/oder der zweiten Objekt-Simulation, bei dem das erste bzw. das zweite Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert abweicht, wobei das erste bzw. das zweite Korrektursignal eine Korrektur des bestimmten zumindest einen Leitungssegments umfasst.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste und/oder das zweite Korrektursignal eine Korrektur der zweiten bzw. der dritten Objekt-Simulation umfassen, die auf der Abweichung des ersten bzw. des zweiten Simulations-Reflexions-Signals von dem Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert basiert, wobei die Korrektur die zweite bzw. die dritte Objekt-Simulation zumindest teilweise um die Abweichung korrigiert, und/oder wobei die Korrektur die zweite bzw. die dritte Objekt-Simulation weiter basierend auf zumindest einem von Positionsinformationen zumindest eines Leitungssegments oder des Objekts, einer Dämpfung und/oder einer Frequenzabhängigkeit des zumindest einen Leitungssegments oder des Objekts korrigiert.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schritte des Erzeugens einer jeweiligen Objekt-Simulation, des Anwendens des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die jeweilige Objekt-Simulation und des Erhaltens eines jeweiligen Simulations-Reflexions-Signals I-mal wiederholt werden, wobei I=N-1 ist und N eine Anzahl an Störstellen des Objekts ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 11, Bestimmen, dass die erste Objekt-Simulation fehlerbehaftet ist, wenn das transformierte Simulations-Mess-Signal von dem I-ten Simulations-Reflexions-Signal um den vorbestimmten Wert abweicht; Ersetzen der ersten Objekt-Simulation mit einer alternativen ersten Objekt-Simulation, wobei die alternative erste Objekt-Simulation Verlustwerte aufweist, die höher als Verlustwerte der ersten Objekt-Simulation sind; und/oder Ersetzen der ersten Objekt-Simulation mit einer frequenzabhängigen ersten Objekt-Simulation, wobei bei der frequenzabhängigen ersten Objekt-Simulation zumindest ein Leitungsparameter frequenzabhängig ist.
Computerprogramm zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts (300) umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Prozessor (120) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt, wenn das Programm durch Prozessor (120) ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, umfassend Computerprogrammcodeabschnitte zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wenn das Computerprogrammprodukt durch zumindest einen Prozessor (120) ausgeführt wird.
Vorrichtung (100) zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts (300), umfassend: eine Empfangseinheit (110) zum Erhalten eines Reflexions-Signals, das auf einer Wechselwirkung eines zur Analyse eines zu untersuchenden Objekts (300) ausgegebenen Mess-Signals und des Objekts (300) basiert; einen Prozessor (120), der eingerichtet ist zum: Erhalten oder Erzeugen eines Simulations-Mess-Signals basierend auf Informationen des ausgegebenen Mess-Signals und Anwenden einer Fourier-Transformation auf das Simulations-Mess-Signal; Erstellen oder Erhalten einer ersten Objekt-Simulation für das zu untersuchende Objekt, wobei die erste Objekt-Simulation zumindest ein im Frequenzbereich dargestelltes Leitungssegment umfasst; Anwenden des transformierten Simulations-Mess-Signals auf die erste Objekt-Simulation und Erhalten eines ersten Simulations-Reflexions-Signals basierend auf einer Wechselwirkung des transformierten Simulations-Mess-Signals und der ersten Objekt-Simulation; Anwenden einer inversen Fourier-Transformation auf das erste Simulations-Reflexions-Signal; und Erzeugen einer zweiten Objekt-Simulation basierend auf der ersten Objekt-Simulation und einem ersten Korrektursignal, wenn das erste Simulations-Reflexions-Signal von dem Reflexions-Signal um einen vorbestimmten Wert abweicht, wobei das erste Korrektursignal auf dem ersten Simulations-Reflexions-Signal und dem Reflexions-Signal basiert.