DE2725061A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen einer uebertragungsleitung - Google Patents

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma The Post Office, 23 Howland Street, London, WlP 6HQ, England

betreffend

" Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Übertragungsleitung"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die überprüfung von Verfahrensleitungen sowie auf dafür geeignete Vorrichtungen, und ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf Verfahren zum Messen relativ langer Leitungsabschnitte (1 bis 2 km) aus Koaxialkabel gerichtet.

Bei der Fernübertragung unter Verwendung von Übertragungsleitungen ergibt sich ein Problem der Erzeugung von Vorwärtsechos infolop Diskontinuitäten in der Impedanz der Leitung. Ein Vorwärtsecho nimmt die Form eines Störsignals einer Form an, ähnlich dem Signal, das übertragen ist, und folgt diesem Signal am entfernten Ende der Leitung. Das Intervall zwischen dem Signal und seinem Echo hängt ab von der Position der Diskontinuitäten in der Leitung und es ist wünschenswert, in der Lage zu sein, das Vorhandensein solcher Vorwärtsechos erfassen zu können, um die Übertragungsfähigkeiten einer gegebenen übertragungsleitung abschätzen zu können, und entsprechende Toleranzen bei der Auslegung des Systems für die Auswertung eines längs der Leitung übertragenen Signals vorgeben zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor-

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richtung für die Prüfung einer übertragungsleitung hinsichtlich des Vorhandenseins solcher Impedanzdiskontinuitäten zu schaffen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt die folgenden Schritte: Anlegen einer Folge von Eingangssignalen an ein Ende des Leitungsabschnitts, Ableitung einer Rlge von Ausgangssignalen an demselben oder dem anderen Ende des Leitungsabschnitts, Erzeugen einer variabel verzögerten Replik der Eingangssignale, Bildung der Produkte der Ausgangsignale mit den Repliken der entsprechenden Eingangssignale, aus denen sie abgeleitet sind, Integration der Produkte über der Zeit, um Korrelationen der Ausgangssignale und der verzögerten Repliken der Eingangssignale zu erzeugen und Untersuchung der aus der Integration resultierenden Korrelationen, hinsichtlich Spitzen, welche Echos repräsentieren, die von der übertragung der Eingangssignale längs des Seitenabschnitts herrühren.

Entsprechende Vorrichtungen werden später unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Eingangssignale können die Form einer Abfolge von Pulsen kurzer Dauer haben, z.B. in der Größenordnung von 1 ns und mit einer Amplitude von etwa 5o oder loo V. Bei jeder Verzögerungszeit einer Anzahl von Verzögerungszeiten werden die Ausgangssignale, die von z.B. einigen Tausend Eingangssignalen herrühren, summiert (integriert) um Gesamtwerte zu erzeugen, die ausgetragen werden können, Über den entsprechenden Verzögerungszeiten, so daß man eine Korrelationskurve enthält, einschließlich der Spitzenwerte, welche Echos repräsetieren. Sowohl Vorwärtsechosals auch reflektierte Echos können geprüft werden. Die Integration kann digital erfolgen durch Aufeummieren von Zahlen, welche Produkte repräsentieren, oder mittels analoger Techniken, beispiels-

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weise durch Anlegen elektrischer Größen, welche die Produkte repräsentieren, an einem Kondensator.

Wenn Vorwärtsechos gemessen werden sollen, kann der zu testende Leitungsabschnitt so ausgebildet sein, daß man einen Aus- und Rückkoppelpfad für die Signale erhält, oder die zu testende Leitung kann die Übertragung in Rückwärtsrichtung liefern und eine Leitung kann vorgesehen sein, um das Eingangssignal zum entfernten Ende der Leitung zu übertragen, mit und ohne einen Impulsregenerator am entfernten Ende. Wenn andererseits reflektierte Echos zu messen sind, würden die Eingangssignale an ein Ende der Leitung angelegt werden, und die Ausgangssignale würden am gleichen Ende abgegriffen werden, unter Verwendung einer geeigneten Hybridschaltung etwa einer Reflektormeterbrücke.

Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Beispiels für die Vorrichtung mit der gemäß der Erfindung Vorwärtsechos gemessen werden,

Fig. 2 zeigt ein Beispiel fir das Ergebnis einer

Messung mittels der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 für die Messung von reflektierten Echos,

Fig. 4 ist ein Diagramm fir einen geeigneten Impulsgenerator.

Gemäß Fig. 1 werden Taktimpulse von einem Taktgeber 1 über ein Undgatter 2, gesteuert von einer Start-Stopplogikeinheit

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und einem Verzögerungselement 4, an eine programmierbare Verzögerungseinheit 5 angelegt, um diese zu triggern. Die Einheit 5 weist einen unverzögerten Ausgang auf, der angeschlossen ist, zum Ansteuern eines Impulsgenerators 6, der bei jedem Taktimpuls eiien Impuls mit einer Dauer von einem ns erzeugt und einer Amplitude von 5o V, welche Impulse über eine Test/Steuerleitung 7 an das entfernte Ende eines Abschnitts 8 einer zu testenden Koaxialübertragungsleitung angelegt werden. Der Ausgang des Leitungsabschnitts 8 wird über einen Ausgleicher 9, ein Dämpfungsglied Io und einen Verstärker 11 an einen Eingang eines MuMplizierkreises oder Mischers 12 angelegt. Der Produktausgang des MuMpIizierkreises 12 liegt an einem Integrator 13, von dem das integrierte Signal über einen Abtast- und Haltekreis 14 an einen Ausgangsanschluß 15 gelangt.

Die Taktimpulssignale vom Taktgeber 1 liegen ferner an einem Zähler 16, der so ausgebildet ist, daß er bei jedem n-ten Taktimpuls einen Ausgangsimpuls an einen Leiter 17 anlegt. Der Leiter 17 ist mit einem Eingang eines Zählers 18 verbunden, der einen Binärkodierten Dezimalausgang(BD-Ausgang) parallel auf eine Gruppe 19 von Leitern gibt. Die Leiter sind verbunden mit den Eingängen der programmierbaren Verzögerungseinheit 5, um die Verzögerung der Einheit einzustellen, wobei der verzögerte Ausgang auf einem Leiter 2o erscheint. Dieser ist angeschlossen zum Triggern eines zweiten Impulsgenerators 21, um diesen zur Erzeugung von 1 ns Impulsen zu veranlassen, die einen zweiten Eingang des MuMplizierkreises angelegt werden.

Die Leiter 19 sind ferner über eine Gruppe von Schaltern 22, eingestellt gemäß einem gewünschten Wert von M, der später definiert wird, mit Eingängen eines Undgatters verbunden. Der Ausgang des Gatters 23 ist verbunden mit einem Stoppeingang 25 der Start-Stopplogik 3, um diese Einheit dazu zu veranlassen, das Gatter 2 zu sperren, und den Fluß von

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Taktimpulsen zur Verzögerungseinheit 4 uad Zähler 16 zu beenden. Rücksetzsignale werden erzeugt von der Start-Stopplogik 3 zu diesem Zeitpunkt auf einem Leiter 24, und werden angelegt, zum Rücksetzen der Zähler 16 und 18 auf Null und der Verzögerungseinheit auf einen Grundwert.

Um mögliche Schwierigkeiten zu vermeiden, beruhend darauf, daß die programmierbare Verzögerungseinheit 5 auf Zwischenzustände des Zählers 18 anspricht, wenn dieser von einem WErt zum nächsten weiterzählt, ist der Leiter 17 mit einer Verzögerungseinheit 25 verbunden, vw der aus Verzögerungsimpulse an einen Eingang der Einheit 5 angelegt werden, um diese veranlassen, auf einen neuen Wert von Zähler 18 anzusprechen.

Die verzögerten Impulse von Einheit 26 werden ferner angelegt an einen Y-Achsensteuerkreis 27, verwendet zum Rücksetzen des Integrators 13 nachdem der integrierte Wert abgetastet und gespeichert worden ist, von der Abtast- und Halteeinheit 14, wobei der Schaltkreis 27 auch das Abtasten und Rücksetzen des Haltekreises in der Einheit 14 steuert.

Ein bequemer Weg für die Anzeige der erzielten Resultate durch die Vorrichtung ist die Verwendung eines XY-Schreibers und die Kfeunmer 15 kann direkt mit dem Y-Eingang eines solchen Schreibers verbunden sein. Der X-Eingang des Schreibers kann verbunden sein mit einer Klemme 28 am Ausgang eines Digitalanalogwandlers 29, an dessen Eingang die Leitern 19 angeschlossen sind.

Wenn eine Weiterverarbeitung der Ergebnisse erforderlich ist, können die Leiter 19 verwendet werden, um einen geeigneten X-Ausgang in Digitalform zu erzeugen. Der Y-Ausgang an der Klemme 15 liegt in analoger Form vor, kann jedoch in Digitalform gebracht werden, durch ein entsprechenden Analogdigitalwandler 3o. Falls erwünscht könnte der Integrator 13, ersetzt

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werden durch einen digitalen Integrator mit einem entsprechenden Analogdigitalwandler, der möglicherweise vereinfacht werden könnte, und dann einfach die Form eines Schmitt Triggers hätte, der in seinen Eingangskreis geschdtet ist.

Wenn die Leitung 8, die zu testen ist, relativ kurz ist, beispielsweise kurzer als 5oo m, ist sehr wahrscheinlich die Amplitude der Impulse, die an ihren Eingang von der Test/Steuerleitung 7 angelegt werden, angemessen ohne Regenerierung. Für längere Leitungsabschnitte ist wahrscheinlich ein Impulsregenerator erforderlich. Um diese Regenerierung zu erzielen, wenn sie erforderlich ist, ist ein Regenerator 31 vorgesehen, mit einem Schalter 32, mittels dem der Ausgang der Leitung 7 entweder direkt an den Eingang der Leitung 8 anlegbar ist, oder der Regenerator getriggert werden kann, dessen Ausgang am Eingang der Leitung 8 liegt.

Bei einer in der Praxis erprobten Vorrichtung betrug die Pulsfo^lgefrequenz der Taktimpulse von Taktgeber 1 Io kHz für eine Leitung 8 mit einer Länge von 2km und 2o kHz für

eine Leitung von einer Länge von 1 km. Je länger der Abschnitt 8 der übertragungsleitung 1δ testen ist, ist, desto niedriger wird man die Pulsfolgefrequenz der Taktimpulse wählen, wegen der größeren Zeitdauer in der Vorwärtsechos erzeugt werden können, wenn die Länge des Leitungsabschnitts vergrößert wird, und weil es unerwünscht ist, daß das Ausgangssignal von einem zweiten Impuls sich mishct mit den Vorwärtsechos, die von einem vorangehenden Impuls herrühren. Der Verzögerungskreis 4 ist vorgesehen, um die Taktimpulse zu verzögern, damit irgendwelche Änderungen in der Verzögerung bewirkt durch die programmierbare Verzögerungseinheit 5 beendet werden können. Wenn die Verzögerungseinheit 5 auf ihre Minimal - oder Ausgangswert eingestellt ist, ist die Schaltung so ausgebildet, daß der Impuls der beim MuMpIizierkreis

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vom Generator über die Leitungsabschnitte 7 und 8 und den Ausgleicher 9, Dämpfer Io und Verstärker 11 eintrifft, dies zum gleichen Zeitpunkt tut, wie der Impuls vom Generator 21, wenn dieser den Multiplizierkreis 12 erreicht. Wegen der kurzen Dauer der Impulse von den Generatoren 6 und 21 haben Unterschiede zwischen den Formen der Impulse von den beiden Generatoren nicht so großen Einfluß auf die Brauchbarkeit der Korrelation, als wenn die Impulse von engerer Dauer wären.

Die Zahl n,gezählt vom Zähler 16 bestimmt die Zahl von Impulsen, die angelegt werden an den Zähler 16 zur Erzeugung eines einzigen Ausgangsimpulses und definiert damit die Zahl von Abtastungen, die vom Integrator 13 für jede Verzögerungszeit integriert werden. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß, um den verdeckenden Effekt von thermischem Rauschen hinreichend zu verringern, Echos befriedigend erfaßt werden können, η einen typischen Wert von 65.5oo haben sollte, was bedeutet, daß die Integrationszeit für jede Verzögerungszeit etwa 6,5sec. betragen sollte, bei Verwendung von Io kHz Impulsfolgefrequenzen oder o,65 see. bei Verwendung von loo kHz Impuls folgefreguenzen. Um dies zu erreichen, kann der Zähler 16 ein Binärzähler mit 16 Stufen sein.

Es hat sich als praktisch erwiesen, die Verzögerungszeit eingeführt durch die programmierbare Verzögerungseinheit 5 in 1 ns Stufen zu verändern, wobei die Anzahl von Stufen, d.h. der Wert von m abhängt von der Länge der zu testenden Leitung, da die in einer längeren Leitung erzeugten Echos während einer längeren Zeitdauer anhalten werden, nachdem der Hauptsignalimpuls empfangen worden ist. Bei einer Leitung von 1 km Länge ist die Übertragungsverzögerung etwa 3,6 ms und Echokomponenten klingen erst nach weiteren I₁OiHS merkbar ab. Das bedeutet, daß looo Verzögerungszeiten benutzt werden sollten, und deshalb looo Integrationen

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erforderlich würden, was einen Gesamtzeitbedarf für die Messung einer Leitung von etwa Io Minuten ausmachen würde. Für die programmierbare Verzögerungseinheit 5 hat sich ein programmierbarer digitaler Verzögerungsgenerator vom Typ 7o3o hergestellt von Berkeley Nucleonics Corporation in Kalifornien als geeignet erwiesen.

Beim Betrieb der Schaltung nach Fig. 1 werden zunächst die Zähler 16 und 18 auf Null rückgestellt und der Integrator 13soll keine Restspannung gespeichert haten. Jeder Taktimpuls nach Durchgang durch die Verzögerungseinheit 4 triggert den Generator 6, der einen 5o V Ins Impuls erzeugt, der angelegt wird an das Ende der Test/Steuerleitung 7 und damit dazu führt, daß ein Impuls an das linke Ende der Leitung 8, die getestet werden soll, angelegt wird. Wenn die Längen der Leitungen 7 und 8 hinreichend lang sind, wird der Regenerator 31 erwähnt, um die Impulse zu regenerieren, bevor sie an die Leitung 8 angelegt werden, wie dies oben ausgeführt wurde. Die Ausgangssignale von der Leitung 8 im Ansprechen auf die Impulse werden angelegt an einem Eingang des Multiplizierkreises 12, wo sie multipliziert werden mit einem Impuls, ähnlich dem der vom Generator 6 erzeugt wird, jedoch hler erzeugt wird, durch den Generator 21, zu einem Zeitpunkt, bestimmt durch die Verzögerung, die in der programmierbaren Verzögerungseinheit eingestellt worden ist, in Abhängigkeit von der Einstellung des Zählers 18. Zunächst speichert der Zähler 18 Null, doch wird die Einheit 5 auf einen Ausgangswert gesetzt zum Ausgleich für die Ausbreitungsverzögerung des Impulses durch die Leitung 7 und 8 und die Komponenten 9, Io und 11. Während die Verzögerung, eingeführt durch die Einheit 5 auf ihrem Minimumwert gehalten wird, entsprechend einem Nullausgang vom Zähler 18, werden η Impulse an die Leitung 8 angelegt, und die entsprechenden Produkte vom Multiplizierkreis 12 werden im Integrator 13 integriert. Wie oben

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erläutert ist ein typischer Wert für η 6,55 χ Io , und diese relativ große Zahl von Impulsen ist erforderlich, um den Einfluß des thermischen Rauschens zu verringern, das ausgeglichen wird, wegen seiner zufälligen Natur, während einer solchen großen Anzahl von Signalen, so s° daß die relativ kleinen Echosignale, die erfaßt werden sollen, leichter entdeckt werden können. Beim η-ten Taktimpuls erzeugt der Zähler 16 einen Ausgang auf Leitung 17, wodurch der Wert von m, gespeichert vom Zähler 18 um 1 weitergeschaltet wird, und nach einer Verzögerung, eingeführt iku durch die Einheit 26 schaltet die Einheit 5 die Verzögerung, welche sie in den Ausgang erzeugt auf Leitung 2o einführt, um eine ns höher. Der Integrationswert vom Integrator 13 wird abgetastet durch den Abtast- und Haltekreis 14 und der Wert wird gehalten für das Anlegen an die Klemme 15 für den XY-Schreiber. Unmittelbar nach der Abtastung wird der Integrator 13 rückgesetzt für die nächste Generation. Weitere η Impulse werden nun an der Leitung 8 angelegt, und die resultierenden Produkte werden mittels Integrator 13 integriert. Die Integrationen von η Abtastungen werden ausgeführt mit zunehmend höheren Verzögerungen der Einheit 5, wobei die Verzögerung um jeweils eine ns erhöht werden, und die entsprechenden Integrationswerte an Klemme 15 gelangen zum XY-Schreiber. Der X Eingang des Schreibers wird abgeleitet vom Ausgang des Zählers 18, Unter Verwendung des Didtalanalogwandlers 29, der den binärkodierten Dezimalausgang des Zähfers in Analogform bringt. Wenn die Sihl der Integrationen gleich der ist, die von den Schaltern 22 vorgegeben worden ist, zeigt das Gatter 23 ein Stoppsignal mit dem die Einheit 3 das Gatter 2 sperrt und damit das Anlegen von Taktimpulsen an die VerzögerunfsReit 4 und an Zähler 16 beendet.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das mittels eines X-Y Schreibers und der Vorrichtung nach Fig. 1 aufgezeichnet wurde. In

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Fig. 2 hat der Verlauf bei X die Form eines Impulses, wie er am Ausgang des Verstärkers 11 nach übertragung durch die Leitung 8 erscheint. Die Überschwingung bei Y ist das Ergebnis der nicht perfekten Vergleichmäßigung im Ansprechen der Leitung 8 durch den Ausgleicher 9. Am Punkt Z wird, weil die Signale hohe Amplitude vorbei sind, die Verstärkung des Verstärkers 11 um einen Faktor loo vergrößert, so daß die Höhen der Anzeige um einen Faktor loo verdeutlicht wird, durch Einfügen eines geeigneten Verstärkers im Ausgang des Abtast- und Haltekreises 14. Zwecks Verdeutlichung der vergrößerten Aufzeichnung wird dieser einer Verschiebung unterworfen, so daß sie aufgezeichnet werden kann, zusammen mit dem früheren Teil des Signals ohne irgendeine Konfusion. Der vergrößerte Teil der Wellenform umfaßt eine Anzahl kfeinerer Schwingungen, entsprechend periodischen Echokomponenten, doch erkennt man bei A und B zwei größere Echos, die spezifischen Diskontinuitäten in dem Kabel entsprechen, und die in dem hier geprüften Kabel hervorgerufen wurden, durch Gasrückstaustoßstellen. Das Echo bei C beruht auf einer ähnlichen Ursache. Auf der Basis der Aufzeichnung nach Fig. 2 kann ein Testingenieur die Position der Diskontinuität berechnen, welche die Echos hervorrufen, und entweder die Ursache beseitigen, oder auf der Basis der Echoamplituden entscheiden, ob überhaupt ein Eingriff erforderlich sein wird. Die Aufzeichnung nach Fig. 2 basiert auf Abtastungen, die in 1 ns Abständen der Verzögerungseinheiten gemacht wurden, so daß einige 12o Punkte zwischen dem Impuls X und dem Impuls B aufgezeichnet wurden.

In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 1 war die programmierbare Verzögerungseinheit 5 eine marktübliche Einheit vom Typ 7o3o, hergestellt von Berkeley Nucleonics Corporation, wie oben erwähnt, der Indikator wurde ausgebaut aus einem Philbrick Nexus integrierten Schaltkreis vom Typ 485o, und der Abtast- und Haltekreis

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14 war vom Typ SA-7 der Firma Computing Techniques. Der digitale Analogwandler 25 war ein Datei DAC 9, und der X-Y Schreiber war ein Bryans Southern Instruments X-Y plotter. Der Mischer oder Multiplizierkreis 12 könnte irgendein geeigneter analoger Multiplizierkreis sein mit einem angemessenen Frequenzgang. Als Zähler 16 wurde ein 16-stufiger Binärzähler eingesetzt, und als Zähler 18, ein geeigneter BCD-Zähler.

Der Frequenzgang der Leitung 8 ist so, daß ihr Ausgang progressiv verringert wird mit zunehmender Frequenz und deshalb ist zwecks Wiederherstellung einer im wesentlichen konstanten Amplitude über einen weiten Bequenzbereich bis zu beispielsweise 5oo MHz der Ausgleicher vorgesehen, mit eins: Frequenzcharakteristik, die so ausgelegt ist, daß diejenigen der Leitung 8 kompensiert wird. Irgendein geeigneter Ausgleicher könnte verwendet werden; in dem dargestellten Gerät wurde ein 75 % angehobener Kosinusamplitudenfrequenzgang eingesetzt.

Die Impulsgeneratoren 6 und 21 und der Impulsregenerator 31 verwenden Transistor Impulsverstärker, die im Avalanche Modus arbeiten, und ein feispiel für einen solchen Verstärker wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

Die Basis der Erfindung liegt in der Kreuzkorrelationsfunktion, die ausgedrückt werden kann entsprechend: to

m (t).g(t-f) dt

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worin,

m(t) = g(t)* h(t) die Konvolution von g(t) und h(t) und g(t) = Impulsfunktion des Generators 6

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h(t) = Sprungsfunktionsverhalten der übertragungsleitung, die geprüft wird,

g(t- ) =Prüffunktion verzögert um eine Zeitdauer Ύ ähnlich der Verzögerung, die eingeführt wird durch die programmierbare Verzögerungseinheit 5, verringert um die Verzögerung eingeführt durch den Verzögerungsschaltkreis 4.

Es kann gezeigt werden, daß die Kreuzkorrelationsfunktion Spitzen aufweist, wenn ^ verändert wird, die den Zeitpunkten des Auftretens der Vorwärtsechos entsprechen, und die beschriebene Vorrichtung gestattet es, diese Auftritte-Zeitpunkte genau zu messen. Bei einer Impulsdauer von 1 ns wie im oben beschriebenen Beispiel, kann die programmierbare Verzögerungseinheit 5 so ausgebildet werden, daß sie den Inkrementen von 1 ns weiterschaltet, wenn sich der Ausgang des durch m Dividierkreises 18 ändert. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die programmierbare Verzögerungseinheit 5 keine kontinuierlich varaible Verzögerung zu erzeugen braucht, sondern daß eine diskret variable Verzögerung adequat ist, unter der Voraussetzung , daß die Inkremente hinreichend klein sind. Es hat sich gezeigt, daß das Intervall zwischen Vorwärtsechos in einer Abtastung der übertragungsleitung in der Größenordnung von 5 ns lag, und deshalb Inkremente von 1 ns in der Verzögerungseinheit 5 eine hinreichende Auflösung liefern, wenn sie verwendet werden, in Verbindung mit einer Impulsdauer von 1 ns.

Wie oben beschrieben, können die Ausgangsklemmen 15 und 28 an einen Schreiber angeschlossen werden, um ein Diagramm des Integrationswertes über dem Wert von V zu erhalten. Eine solche Aufzeichnung ermöglicht es einer Bedienungsperson die Zeitpunkte des Auftretens von Vorwärtsechos festzustellen, und welche Abhilfemaßnahmen zu treffen sind. Alternativ können die Ausgänge in Digitalform auf einen entsprechenden Digitalrechner gekoppelt werden, um die

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mathematische Verarbeitung der Resultate durchzuführen, beispielsweise eine schnelle Fourier Transformation und bei einer solchen Berechnung könnte man die folgenden Informationen ableiten:

1) Amplitudenfrequenzgang der übertragungsleitung

2) Phasenfrequenzgang der übertragungsleitung (einige kleinere Modifikationen der Schaltung können erforderlich sein, um dies zu erreichen)

3) Übersprechen zwischen unterschiedlichen Signalen, die längs der übertragungsleitung übertragen werden

4) das Auftreten von Vorwärtsechos, bezogen auf deren Auftrittszeitpunkte

5) das Auftreten von Vorwärtsechos, bezogen auf die Signalfrequenz

6) die Signalechosrauschlei&ungsziffer über einer gegebenen Bandbreite.

Eine Schwierigkeit auf die bereits in Verbindung mit der Beschreibung der Vorrichtung hingewiesen wurde, ist die Notwendigkeit fir zwei Impulsgeneratoren 6 und 21 die im wesentlichen identische Impulse erzeugen. Da Unterschiede zwischen Impulsen von den beiden Generatoren Meßfehler einführen, ist es wünschenswert, daß solche Impulse so ähnlich wie nur möglich sind. Eine Methode, um dieses Problem zu lösen, bestünde darin, eine Eichung ohne den zu prüfenden Abschnitt der Übertragungsleitung in der Schaltung durchzuführen, und diese Daten für die Korrektur der Resultate des Tests der übertragungsleitung selbst zu verwenden. Zusätzlich besteht eine Notwendigkeit für Leitungausgleicher mit engen Toleranzen, um die Konsistenz der Arbeitsweise der Vorrichtung mit unterschiedlichen Ubertragungsleitungen sicherzustellen.

Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Vorrichtung nach Fig.

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für die Messung von Rücklaufechos erzeugt im Abschnitt der Leitung 8. Der größte Teil der Vorrichtung nach Fig. 3 ist identisch mit dem der ELg 1 und entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in jeder Figur markiert. Der Ausgang des Impulsgenerators 6 wird jedoch angelegt an den Eingang einer Reflektormeterbrücke 5o, die mit einem Ausgang angeschlossen ist, an ein Ende der Leitung 8 und mit einem anderen Ausgang an eine Anpassabschluß 51. Das entfernte Ende der Leitung 8 wird abgeschlossen durch einen angepaßten Abafaluß 52. Die Echos, reflektiert von Diskontinuitäten der Leitung 8 werden mittels der Brücke 5o an den Eingang des Ausgleichers 9 übertragen, und danach in der gleichen Weise verarbeitet, wie Vorwärtsechos, mittels der Vorrichtung nach Fig. 1. Da die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 3 identisch ist mit der nach Fig. 1 mit Ausnahme der unterschiedlichen Natur der Echos braucht diese Arbeitsweise sicher nicht im einzelnen wiederholt zu werden.

Wenn die Vorrichtung aufgebaut ist, wie in Fig. 3 dargestellt, für die Messung von Rücklaufechos, so tut sie dies mit größerer Empfindlichkeit, und positioneller Auflösung als bisher bekannte Vorrichtungen. Die Verbesserungen ergeben sich aus der Signalmittlung, bewirkt durch Integrator 13 und durch den breitbandigen Ausgleich mittels Ausgleicher 9. Sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsechos können gemessen werden und gemeinsam verwendet werden, um Diskontinuitäten in einem Leitungsabschnitt zu lokalisieren.

Fig. 4 ist ein Schaltbild eines Impulsgenerators, wie er als Komponente 6 bzw. als 21 in dem Impulsgenerator 31 nach Fig. 1 eingesetzt werden kann. Die Schaltung nach Fig. 4 verwendet einen Transistor vom Typ CV Io253, der als üblicher an der Basis angesteuerter Verstärker im Avalanchemodus arbeitet. Triggerimpulse für den Transistor

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werden angelegt an eine Klemme loo, die über einen Kondensator lol und eine Diode lo2 vom Typ CV 7127 an die Basis des Transistors Io3 angelegt 1st. Die Verbindungsstelle von Kondensator lol und Diode Io2 1st an Masse gelegt über einen lkOhm Widerstand Io4 und die Basis des Transistors Io3 1st mit Masse verbunden über einen weiteren 1 kOhro Widerstand Io5. Der Emitter des Transistors Io3 liegt direkt an Masse. Der Kollektor des Transistors Io3 1st über einen lookOhm Lastwiderstand Io6 an eine positive Versorgungsspannung angeschlossen, die zwischen loo und 125 V relativ zur Masse führt. Der Kollektor 1st ferner über einen 8,2 pF Kondensator Io8 an eine Ausgangsklemme Io9 angelegt, die mit Masse verbunden ist, über einen 75 Ohm Widerstand Ho, der dazu dient, den Impulsgenerator an die zu prüfende Übertragungsleitung anzupassen, da es sich in den hier vorgesehenen Beispiel um eine 75 Ohm Koaxialleitung handelt.

Die Arbeitsweise des Impulsgenerators braucht nicht im einzelnen erläutert zu werden, da die Verwendung von Transistoren als Impulsgeneratoren, die im Avalanchemodus arbeiten, selbstverständlich bekannt ist, und in zahlreichen Lehrbüchern beschrieben wird.

Patentansprüche:

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Leerseite

Claims (20)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ( 1·) Verfahren zum Prüfen eines Abschnitts einer übertragungsleitung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   Anlegen einer Folge von Eingangssignalen an ein Ende des Leitungsabschnitts,

   Ableitung einer Folge von Ausgangssignalen am gleichen oder anderen Ende des Leitungsabschnitts, Erzeugen von variabel verzögerten Repliken der Eingangssignale,

   Bildung des Produktes der Ausgangssignale mit den Repliken der entsprechenden Eingangssignale von welchen jene abgeleitet sind, Ingegrieren der Produkte über der Zeit zum Erzeugen von Korrelationen der Ausgangssignale und der verzögerten Repliken der Eingangssignale, und Examinieren der Korrelationen, die sich aus der Integration ergeben, hinsichtlich Spitzen, welche Echos herrühren von der übertragung der Eingangssignale längs des Leitungsabschnitts, repräsentieren.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangssignale Impulse sehr kurzer Dauer verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeüinet, daß Impulse mit einer Dauer in der Größenordnung von 1 ns verwendet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge-

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   kennzeichnet, daß eine Vielzäl von Eingangssignalen an den Leitungsabschnitt für jeweils eine Folge von diskreten Werten der variablen Verzögerung, einwirkend auf die Repliken der Eingangssignale, angelegt werden, und daß die Integration der Produkte ausgeführt wird durch Summation der Produkte für die Eingangssignale, entsprechend einer bestimmten Verzögerungszeit zum Erzeugen eines Gesamtwertes.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtwerte über den entsprechenden Verzogerungszeiten aufgezeichnet werden, zum Erzeugen einer Korrelationskurve .
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der an den Leitungsabschnitt angelegten Eingangssignale für jeden diskreten Werte der Verzögerungszeit die bei den Repliken der Eingangssignale angewandt wird, in der Größenordnung von 65.5oo liegt.
7. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale am anderen Ende des Leitungsabschnitts abgegriffen werden, und die Korrelationen, entsprechend Verzögerungszeiten, die mehr als ein vorgegebener Wert größer sind als die Übertragungszeit des Leitungsabschnittes, einer Multiplikation unterworfen sind, relativ zu Korrelationen entsprechend Verzögerungszeiten, die um weniger als den vorgegebenen Wert größer sind, als die Ubertragungszeit des Leitungsabschnitts
8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Schaltkreise, die an ein Ende des Leitungsabschnitts anschließbar sind, zum Erzeugen einer Folge von Eingangssignalen, Schaltkreise, die an ein Ende des Leitungs-

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   abschnitte anschließbar sind für das Abgreifen von dieser einer Folge von Ausgangssignalen entsprechend den Eingangssignalen, Schaltkreise für das Erzeugen von Repliken der Eingangssignale, jedoch um eine einstellbare Zeit verzögert, Schaltkreise für die Bildung von Produkten der Repliken der Eingangssiganle mit entsprechenden Ausgangssignalen, Schaltkreise für die Integration der Pnaflukte über der Zeit zum Erzeugen von Korrelationen der Ausgangssignale mit den verzögerten Repliken der Eingangssignale entsprechend jeder aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Verzögerungszeiten, und Schaltkreise für das Erzeugen von Ausgangsanzeigen, welche die Korrelationen repräsentieren.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise für die Erzeugung einer Folge von Eingangssignalen für die Erzeugung einer Folge von Impulsen k/urzer Dauer ausgebildet sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise für die Erzeugung von Impulsen mit einer Dauer in der Größenordnung von 1 ns ausgebildet sind.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise einen im Avalanchemodus arbeitenden Transistor umfaßt.
12. 12. Vorrixhtung nach einem der Ansprüche von $ - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise für die Erzeugung von Repliken der Eingangssignale die einer einstellbaren Verzögerung unterworfen werden, eine einstellbare Zeitverzögerungseinheit umfassen, angeschlossen an einen Impulsgenerator, wobei Triggersignale angelegt an die Schaltkreise für die Erzeugung einer Folge von Eingangssignalen an die Verzögerungseinheit angelegt werden, zum Entsperren der Impulsgeneratorschaltkreise zwecks Erzeugung von Verzögerten Repliken der Eingangssignale.

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13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Verzögerungsein^heit in Stufen einstellbar ist, und daß Zählschaltkreise angeschlossen sind zum Zählen der Eingangssignale, zwecks Einstellung der Zeitverzögerung, eingeführt durch die Verzögerungseinheit, immer dann, wenn eine feste Vielzahl von Eingangssignalen erzeugt worden ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierechaltkreise für die Integration der Produkte ausgebildet sind, herrühren von den Eingangssignalen und den Repliken, die der gleichen Verzögerungszeit unterworfen worden sind.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche φ - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise für die Erzeugung von Ausgangsanzeigen einen Koordinatenschreiber (x-y Plotter) umfassen, bei dem der Wert der Zeitverzögerung als eine Variable und der Wert der Korrelation als andere Variable angelegt sind.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche $ - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsschaltkreise analogarbeitend ausgebildet sind, und die Produkte in Form elektrischer Signale vorliegen.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - If, daß die Integrationsschaltkreise digitalarbeitend ausgebildet sind, und die Produkte als Digitalsignale vorliegen.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise für die Ableitung einer Folge von Ausgangssignalen von dem übertragungsleitungsabschnitt an das Ende des Leitungsabschnitts angeschlossen ist, das entgegengesetzt dem ist, an das die Eingangssignale angelegt sind, um so Vorwärtsecho zu messen.

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    272S061
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Schaltkreise für die zusätzliche Multiplikation der Korrelationen, die erzeugt werden zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, der größer istals die tibartragungszeit des zu prüfenden Leitungsabschnitts.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-17, dadurch gekennzeichnet, daß eine RefKlektormeterbrücke vorgesehen ist, angeschlossen an ein Ende des zu prüfenden Leitungsabschnitts, wobei das andere Ende der Leitung mit seiner Leitungsimpedanz abgeschlossen ist, daß de Schaltkreise für die Erzeugung von Eingangssignalenso angeschlossen sind, daß die Eingangssignale auf die übertragungsleitung über die Reflektormeterbrücke angelegt werden, und daß die Ausgangssignale auf einem Ausgang der Reflektormeterbrücke abgegriffen werden, wobei Rücklaufechosignale gemessen werden können.

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