DE19702139A1 - Verfahren und Anordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Last - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Fehl­ anpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Last durch Auswerten von ausgekoppelten Anteilen einer von der Signalquelle abgegebenen vorlaufenden und einer von der Last reflektierten Welle. Die Erfindung betrifft außerdem eine entsprechende Anordnung.

Wenn eine Signalquelle eine Last speist, ist es häufig er­ wünscht, die Anpassung der Last während des Betriebes zu überwachen. So wird beispielsweise die Anpassung einer An­ tenne an einen Sender eines Mobilfunksystems überwacht, um Funktionsstörungen im Bereich der Antenne aufgrund der Ver­ schlechterung der Anpassung am Ausgang des Senders erkennen zu können. Bei bekannten Anordnungen zum Ermitteln der Fehl­ anpassung werden kleine Anteile einer von einer Signalquelle abgegebenen Welle beispielsweise mit Hilfe eines Richtkopp­ lers ausgekoppelt. Außerdem werden auf entsprechende Weise kleine Anteile einer von der Last reflektierten Welle ausge­ koppelt. Durch Vergleichen der Signalpegel der beiden ausge­ koppelten Signale wird dann mit Hilfe einer Auswerteeinrich­ tung ein Maß für eine Fehlanpassung ermittelt. Solche Anord­ nungen sind beispielsweise aus der DE 16 16 371 A1 sowie der DE 40 38 160 A1 bekannt.

Aus der DE 44 34 915 C1 ist eine Anordnung bekannt, bei der zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Last Signale, die Anteilen einer vorlaufenden bzw. einer reflektierten Welle entsprechen, einem ersten bzw. zweiten Gleichrichter zugeführt werden. Dem ersten und zwei­ ten Gleichrichter ist ein einstellbares bzw. konstantes Dämp­ fungsglied vorgeschaltet. Die Signale am Ausgang der Gleich­ richter werden einer Verarbeitungseinheit zugeführt, die als Regler, vorzugsweise PI-Regler, ausgebildet ist und ein Re­ gelsignal erzeugt. Das Regelsignal des Reglers dient der der­ artigen Einstellung des einstellbaren Dämpfungsgliedes, daß die Signale am Ausgang der beiden Gleichrichter aneinander angeglichen werden. Das Regelsignal dient hierbei als Maß für die Fehlanpassung.

Wenn in unmittelbarer Nähe voneinander mehrere Sendeantennen von Signalquellen gespeist werden, so hat das von einer An­ tenne abgegebene Signal Auswirkungen auf das von einer ande­ ren Antenne an ihre Signalquelle übertragene Signal. In die­ sem Falle wird durch Einstrahlung der Sendeenergie der einen Antenne auf die andere Antenne sowie auf die Zuleitung zwi­ schen dieser anderen Antenne und deren Signalquelle zusätz­ lich zu dem reflektierten Anteil der von der Signalquelle an diese andere Antenne abgegebenen Welle auch ein über die erstgenannte Sendeantenne abgestrahlter Signalanteil übertragen. In diesem Falle zeigt eine Anordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Antenne eine größere Fehlanpassung an, als tatsächlich vorliegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Last anzugeben, die auch das Bestimmen der Fehlanpassung von Sendeantennen einschließlich ihrer Zuleitung mit großer Genauigkeit ermöglichen, falls eine nicht zu vernachlässigende Verkoppelung solcher Antennen mit räumlich benachbarten, im gleichen oder benachbarten Fre­ quenzbereich betriebenen Sendeantennen vorliegt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Anord­ nung mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß werden Anteile einer von einer Signalquelle abgegebenen vorlaufenden Welle und einer von einer Last re­ flektierten Welle auf eine von der Frequenz der Signalquelle unabhängige konstante Verschiebungsfrequenz umgesetzt und schmalbandig gefiltert. Diese verschiebungsfrequenten Signalanteile werden dann einer bekannten Anordnung zum Ermitteln von Fehlanpassung als Eingangsgrößen zugeführt, um das Verhältnis von rücklaufender zu vorlaufender Welle und damit die Fehlanpassung zu bestimmen.

Erfindungsgemäß wird ein erster ausgekoppelter Anteil einer von der Signalquelle abgegebenen vorlaufenden Welle mit einem Signal mit fester Frequenz gemischt. Hierzu ist in einer er­ findungsgemäßen Anordnung ein Oszillator zum Bereitstellen eines Oszillatorsignals mit Verschiebungsfrequenz vorgesehen, das in einem ersten Mischer gemischt wird. Das von diesem ersten Mischer abgegebene Mischprodukt enthält ein oberes Seitenband mit der Summenfrequenz des Signals der Signalquelle und der Basisfrequenz sowie ein unteres Seitenband mit der Differenzfrequenz des Signals der Signalquelle und der Basisfrequenz. Das Ausgangssignal dieses Mischers wird einem ersten Filter zugeführt, das für eine Seitenbandfrequenz, die obere oder die untere, weitgehend transparent ist und den übrigen Anteil des Mischerausgangssignals bedämpft. Das durch Filtern gewonnene Seitenbandsignal wird einerseits mit einem zweiten aus­ gekoppelten Anteil der von der Signalquelle abgegebenen vor­ laufenden Welle und andererseits mit einem Anteile der ausge­ koppelten reflektierten Welle gemischt. Eine erfindungsgemäße Anordnung hat hierzu einen zweiten und dritten gleichartigen Mischer. Die Ausgangsprodukte der beiden letztgenannten Mischvorgänge enthalten jeweils eine Komponente mit der Frequenz des Verschiebungsoszillators. Diese Komponente wird jeweils durch Filtern der Mischprodukte extrahiert, indem die übrigen Komponenten der Mischprodukte bedämpft werden. Hierzu sind in einer erfindungsgemäßen Anordnung ein zweites und ein drittes Filter, vorzugsweise jeweils ein Bandpaßfilter, vorgesehen.

Durch das Mischen der ausgekoppelten Anteile der vorlaufenden und der rücklaufenden Welle mit einem Signal, das auf besagte Weise aus einem Anteil der vorlaufenden Welle abgeleitet wor­ den ist, ist sichergestellt, daß der Pegel der am Ausgang des zweiten Filters und am Ausgang des dritten Filters jeweils bereitgestellten Mischproduktkomponente mit Verschiebungsfrequenz nur durch den Pegel des Oszillators und durch den Pegel von Signalanteilen mit dem Frequenzspektrum der vorlaufenden Welle des Signals der Signalquelle bestimmt sind. Der reflektierten Welle überlagerte Signalanteile mit abweichendem Spektrum treten aufgrund des Mischvorganges mit einem Seitenbandsignal nicht im Bereich der Verschiebungsfrequenz, sondern in einem gewissen Abstand hiervon auf.

Die an den Ausgängen des zweiten und dritten Filters bereit­ gestellten basisfrequenten Komponenten der Mischprodukte sind somit weitgehend unbeeinflußt von nicht von der Signalquelle abgegebenen Signalanteilen. Die aus der vorlaufenden und der reflektierten Welle abgeleiteten basisfrequenten Komponenten können somit in bekannter Weise ausgewertet werden, um die Fehlanpassung zu ermitteln.

Demnach enthält eine erfindungsgemäße Anordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung neben dem vorstehend erwähnten Schaltungs­ teil aus Oszillator, drei Mischern und drei Filtern eine Aus­ werteeinrichtung, die auch in Form irgendeiner bekannten An­ ordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung realisiert sein kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemä­ ßen Anordnung ist das erste Filter zum Extrahieren eines Sei­ tenbandsignals als Bandpaßfilter ausgestaltet. Dadurch wird sichergestellt, daß ungewünschte Spektralanteile, die bei Verwendung eines Hochpaßfilters oder eines Tiefpaßfilters neben dem gewünschten Seitenbandsignal im Durchlaßbereich des Filters vorliegen, nicht ungedämpft den nachgeschalteten Mischern zugeführt werden.

Auch das zweite und dritte, zum Bereitstellen verschiebungsfrequenter Signalkomponente vorgesehene Filter sollte vorzugsweise jeweils als Bandpaß ausgeführt werden, um die Genauigkeit der Bestimmung der Fehlanpassung zu erhöhen.

Als Auswerteeinrichtung einer erfindungsgemäßen Anordnung kann jede bekannte Auswerteeinrichtung verwendet werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat eine solche bekann­ te Auswerteeinrichtung an den beiden Eingängen zum Einspeisen der auszuwertenden basisfrequenten Signale jeweils ein Dämp­ fungsglied, wobei eines dieser Dämpfungsglieder einen ein­ stellbaren Dämpfungswert hat. Jedem der Dämpfungsglieder ist ein Pegeldetektor nachgeschaltet, beispielsweise ein Gleich­ richter. Die Ausgangssignale dieser Pegeldetektoren werden einem Regler, beispielsweise einem PI-Regler als Eingangsgrö­ ßen zugeführt. Der Regler ist derart dimensioniert, daß das von ihm abgegebene Regelsignal das Dämpfungsglied mit ein­ stellbarem Dämpfungswert einstellt, um die Ausgangssignale der beiden Pegeldetektoren einander anzugleichen. Das vom Regler abgegebene Regelsignal liefert ein Maß für die ermit­ telte Fehlanpassung.

Nachstehend wird die Erfindung mit Hilfe von Ausführungsbei­ spielen anhand der Figuren beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Anordnung und Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltungsform einer bekannten Auswerteein­ richtung für eine Anordnung gemäß Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine nicht dargestellte Signalquelle angeschlossenen, nicht dargestellten Last. In der Figur ist am oberen Rand eine vorlaufende Welle fs mit drei Auskopplun­ gen gezeigt. An einer Auskopplung Au1 wird ein Anteil fs1 der vorlaufenden Welle ausgekoppelt. An einer Auskopplung Au2 wird ein zweiter Anteil fs2 der vorlaufenden Welle ausgekop­ pelt und an einer Auskopplung Au3 wird ein Anteil fsr der von der Last reflektierten Welle ausgekoppelt. Der Signalanteil fs1 wird in einem Mischer 2 mit dem Oszillatorsignal f0 eines Verschiebungsoszillators 1 gemischt. Am Ausgang des Mischers 2 liegt dann ein Signal SB1+2, bestehend aus dem oberen und dem unteren Seitenband des Mischproduktes an. Dieses Signal SB1+2 wird einem ersten Filter 3, einem Bandpaß, zugeführt. Am Ausgang des Filters 3 wird ein Seitenband SB1, entweder das obere oder das untere, bereitgestellt.

Das Ausgangssignal SB1 des Filters 3 wird in einem zweiten Mischer 4 mit dem Signal fs2 gemischt und außerdem in einem dritten Mischer 6 mit dem Signal fsr. Das Ausgangssignal A01 des zweiten Mischers 4 wird einem zweiten Filter 5 mit der Durchlaßfrequenz f0 des Oszillators 1 zugeführt. Das Aus­ gangssignal A02 des dritten gleichartigen Mischers 6 wird einem dritten Filter 7 mit der gleichen Durchlaßfrequenz f0 zugeführt. Am Ausgang des zweiten Filters 5 wird die verschiebungsfrequente Komponente A1 des Signals A01 bereitgestellt und am Ausgang des dritten Filters 7 wird die verschiebungsfrequente Komponente A2 des Signals A02 bereitgestellt. Die Signale A1 und A2 werden einer Auswerteeinrichtung 8 zugeführt, die an ihrem Ausgang ein Signal RS abgibt. Das Signal RS dient als Maß für das Ver­ hältnis der vorlaufenden zur rücklaufenden Welle und somit als Maß für die Fehlanpassung der Last an die Signalquelle.

Das zweite und dritte Filter 5 und 7 legen die Selektivität einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung fest. Das zweite und dritte Filter 5 und 7 sind vorzugsweise als Bandpaß aus­ gestaltet, wobei die Bandbreite im wesentlichen festlegt, bis zu welchem minimalen Frequenzabstand zwischen dem vorlaufen­ den und dem eingekoppelten Signal die Anordnung mit der ge­ wünschten Genauigkeit eine Fehlanpassung detektiert. Die Sperrdämpfung dieser Bandpässe bestimmt im wesentlichen, bis zu welcher maximalen Pegeldifferenz zwischen der vorlaufenden Welle und dem eingekoppelten Signal die beschriebene Anordnung die gewünschte Genauigkeit der Fehlanpassungsermittlung gewährleistet.

Fig. 2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Auswer­ teeinrichtung, wie es beispielsweise aus der DE 44 34 915 C1 bekannt ist. Bei dieser Auswerteeinrichtung wird das Signal A1 in ein Dämpfungsglied D1 mit einstellbarer Dämpfung einge­ speist. Dieses Dämpfungsglied D1 gibt ein Ausgangssignal A1' ab, das einem ersten Pegeldetektor G1, hier einem Gleichrich­ ter, zugeführt wird. Die Ausgangsgröße GS1 dieses Pegeldetek­ tors G1 dient als erste Eingangsgröße eines Regelverstärkers V. Das Signal A2 wird einem zweiten Dämpfungsglied D2 zuge­ führt, das dieses mit einem festen Dämpfungsfaktor bedämpft als Signal A2' an einen zweiten Pegeldetektor G2, im Beispiel auch einen Gleichrichter, abgibt. Die Ausgangsgröße GS2 die­ ses zweiten Pegeldetektors G2 dient als zweite Eingangsgröße des Regelverstärkers V. Der Regelverstärker V stellt an sei­ nem Ausgang ein Regelsignal RS bereit, das zum Steuern des Dämpfungsgliedes D1 dient und außerdem als Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung vorgesehen ist. Die in Fig. 2 darge­ stellte Anordnung ist so dimensioniert, daß unabhängig vom Pegel der Signale A1 und A2 an den Ausgängen der Pegeldetek­ toren G1 und G2 Signale GS1 und GS2 mit im eingeschwungenen Zustand gleich großen Pegeln vorliegen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Last durch Auswerten von ausge­ koppelten Anteilen einer von der Signalquelle abgegebenen vorlaufenden und einer von der Last reflektierten Welle, ge­ kennzeichnet durch

• a) Mischen eines ersten ausgekoppelten Anteils einer von der Signalquelle abgegebenen vorlaufenden Welle mit einem verschiebungsfrequenten Signal;
• b) Filtern des Mischproduktes, um eines der Seitenbandsignale dieses Mischproduktes zu erhalten;
• c1) Mischen eines zweiten ausgekoppelten Anteils der von der Signalquelle abgegebenen vorlaufenden Welle mit diesem Sei­ tenbandsignal und Filtern der Ausgangsgröße, um die verschiebungsfrequente Signalkomponente dieses Mischproduktes zu erhalten;
• c2) Mischen des ausgekoppelten Anteils der reflektierten Welle mit dem Seitenbandsignal und Filtern der Ausgangsgröße, um die verschiebungsfrequente Signalkomponente dieses Mischproduktes zu erhalten;
• d) Auswerten der beiden verschiebungsfrequenten Signalkomponenten.

2. Anordnung zum Ermitteln der Fehlanpassung einer an eine Signalquelle angeschlossenen Last, mit einem Oszillator (1) zum Bereitstellen eines verschiebungsfrequenten Oszillatorsignals (f0), mit einem ersten Mischer (2) zum Mischen eines aus einer von der Signalquelle abgegebenen vorlaufenden Welle (fs) ausgekoppelten Signals (fs1) mit dem Oszillatorsignal (f0), mit einem ersten Filter (3) zum Filtern des Ausgangssignals (SB1+2) des ersten Mischers (2), um eines der Seitenbandsignale (SB1) dieses Ausgangssignals (SB1+2) zu erhalten, mit einem zweiten Mischer (4) zum Mischen eines weiteren, aus der vorlaufenden Welle (fs) ausgekoppelten Signals (fs2) mit dem Ausgangssignal (SB1) des ersten Filters (3), mit einem zweiten Filter (5) zum Filtern des Ausgangssignals (A01) des zweiten Mischers (4), um die basisfrequente Komponente (A1) dieses Ausgangssignals (A01) zu erhalten, mit einem dritten Mischer (6) zum Mischen eines aus einer von der Last reflektierten Welle ausgekoppelten Signals (fsr) mit dem Ausgangssignal (SB1) des ersten Filters (3), mit einem dritten Filter (7) zum Filtern des Ausgangssignals (A02) des dritten Mischers (6), um die verschiebungsfrequente Komponente (A2) dieses Ausgangssignals (A02) zu erhalten, und mit einer Auswerteeinrichtung (8) zum Auswerten der Ausgangssignale (A1, A2) des zweiten und dritten Filters (5, 7).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filter (3) ein Bandpaßfilter ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und das dritte Filter (5, 7) Bandpaßfilter sind.

5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auswerteeinrichtung (8) zwei Eingänge zum Ein­ speisen der Ausgangssignale (A1, A2) des zweiten und dritten Filters (5, 7) hat, daß jeder Eingang ein Dämpfungsglied (D1, D2) hat, von denen eines das eingespeiste Signal (A1) um ei­ nen einstellbaren Wert bedämpft als Eingangssignal (A1') ei­ nes ersten Pegeldetektors (G1) abgibt und eines der eingespei­ ste Signal (A2) um einen festen Wert bedämpft als Eingangssi­ gnal (A2') eines zweiten Pegeldetektors (G2) abgibt, daß ein Regler (V) vorgesehen ist, um abhängig von den Ausgangssigna­ len (GS1, GS2) der beiden Pegeldetektoren (G1, G2) ein Regel­ signal (RS) auszugeben, das zum Einstellen des Dämpfungswer­ tes des einen Dämpfungsglieds (D1) vorgesehen ist, um die Ausgangssignale (GS1, GS2) der beiden Pegeldetektoren (G1, G2) einander anzugleichen, und das als Maß für die Fehlanpas­ sung vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegeldetektoren (G1, G2) Gleichrichter sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (V) ein PI-Regler ist.