DE60214574T2

DE60214574T2 - Messung des Spannungsstehwellenverhältnisses mit Fehlerkompensation

Info

Publication number: DE60214574T2
Application number: DE60214574T
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kurt Weese
Original assignee: Evolium SAS
Current assignee: Evolium SAS
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2022-12-31
Also published as: ATE338953T1; EP1435522A1; EP1435522B1; CN1512691A; DE60214574D1; US7053631B2; US20040132497A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Berechnung des Spannungsstehwellenverhältnisses (VSWR für „Voltage Standing Wave Ratio") einer Hochfrequenzübertragungsleitung, die wirkend mit einem ersten und einem zweiten Richtkoppler gekoppelt ist, wobei der erste Richtkoppler eine erste Spannung entwickelt, aus der sich die entlang der Hochfrequenzübertragungsleitung in einer ersten Richtung ausbreitende Vorwärtsleistung schließen lässt, wobei der zweite Richtkoppler eine zweite Spannung entwickelt, aus der sich eine entlang der Hochfrequenzübertragungsleitung in einer umgekehrten Richtung ausbreitende reflektierte Leistung schließen lässt, und wo in einer zweiten Phase der Installation Werte der ersten und der zweiten Spannung erfasst werden, wobei mindestens ein Korrekturwert mit der zweiten Spannung so kombiniert wird, dass eine korrigierte zweite Spannung gebildet wird, und wobei das Spannungsstehwellenverhältnis auf der Grundlage der ersten Spannung und der korrigierten zweiten Spannung gebildet wird.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Basisstation in einem mobilen Kommunikationssystem, welches eine Antennenspeiseleitung und einen ersten und einen zweiten Richtkoppler umfasst, die wirkend mit der Antennenspeiseleitung gekoppelt sind, wobei der erste Richtkoppler eine erste Spannung entwickelt, die auf die sich entlang der Antennespeiseleitung in einer ersten Richtung ausbreitende Vorwärtsleitung schließen lässt, wobei der zweite Richtkoppler eine zweite Spannung entwickelt, die auf eine sich entlang der Antennenspeiseleitung in einer umgekehrten Richtung ausbreitende reflektierte Leistung schließen lässt, und die eine Steuereinheit umfasst, die dafür geeignet ist, die erste und die zweite Spannung zu empfangen, die zweite Spannung zu korrigieren und das Spannungsstehwellenverhältnis auf der Grundlage der ersten Spannung und der korrigierten zweiten Spannung zu bilden.
Ein derartiges Verfahren ist aus US 4.263.653 bekannt.
Im Allgemeinen umfasst ein Hochfrequenzübertragungssystem einen Sender, eine Antenne und eine Hochfrequenzübertragungsleitung, die den Sender mit der Antenne koppelt. Zur optimalen Leistungsübertragung müssen die Impedanzen dieser Komponenten aneinander angepasst werden. Wenn die Impedanzanpassung vollkommen wäre, würde kein Teil der Leistung, die sich nach vorn vom Sender zur Antenne ausbreitet, reflektiert. In Wirklichkeit wird jedoch ein Teil der Leistung reflektiert und breitet sich als reflektierte Welle in umgekehrter Richtung aus, wodurch auf der Übertragungsleitung durch Überlagerung der sich vorwärts bewegenden Welle und der reflektierten Welle eine stehende Welle entsteht.
In diesem Zusammenhang offenbart das Dokument US 4.263.653 ein VSWR-Berechnungsverfahren, bei dem eine erste Spannung, welche die Vorwärtsleistung angibt, und eine zweite Spannung, welche die reflektierte Leistung angibt, gemessen werden. Ein Gleichstromoffset wird von der ersten Spannung abgezogen, um einen Gleichstromoffsetdrift einer analogen Schaltungsanordnung zu kompensieren. Außerdem wird ein Gleichstromoffset von der zweiten Spannung abgezogen.
Weitere Verfahren zur VSWR-Berechnung sind aus dem Dokument US 6.289.216 bekannt. Nach einem ersten Verfahren kann das Spannungsstehwellenverhältnis einer Sendeantenne aus einer Differenz zwischen der Stärke des Vorwärtssignals und der Stärke des reflektierten Signals berechnet werden. Nach einem zweiten Verfahren wird die Stärke des Vorwärtssignals so angepasst oder gedämpft, dass sie gleich der Stärke des reflektierten Signals ist, und das Spannungsstehwellenverhältnis wird unter Verwendung der Stärke des angepassten Signals berechnet. Dieselben Verfahren werden auf eine Empfangsantenne angewendet.
Das Dokument US 6.029.051 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Rückflussdämpfung eines Hochfrequenzsignals in einer Basisstation. Die Vorwärtsleistung und die reflektierte Leistung des Signals werden von Leistungsmesskreisen in den jeweiligen Zweigen gemessen. Der Messbereich in dem Zweig zur Messung der reflektierten Leistung kann abgestimmt auf den im anderen Zweig gemessenen Leistungspegel eingestellt werden. Ein weiterer Stand der Technik ist aus US 3.020.529 bekannt. Nach diesem Dokument verwendet ein VSWR-Überwachungsgerät die Ausgangsspannung von einem Richtkoppler der ankommenden Leistung, um die Verstärkung des Richtkopplers für die reflektierte Leistung zu modifizieren.
Das Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR) ist definiert als (1 + U_R/U_F)/(1 – U_R/U_R), wobei U_F eine Spannung darstellt, die vom ersten Richtkoppler entwickelt wurde und aus der sich auf die Vorwärtsleistung schließen lässt, und U_R die vom zweiten Richtkoppler entwickelte Spannung, aus der sich auf die reflektierte Leistung schließen lässt.
Demzufolge hat die Qualität der Impedanzanpassung Auswirkungen auf das Spannungsstehwellenverhältnis. Dementsprechend wird das Spannungsstehwellenverhältnis gemessen, um die Leistung eines solchen Hochfrequenz-(HF-)Übertragungssystems während des Betriebs zu überwachen.
Die zur Bereitstellung der Spannungen U_F und U_R verwendeten Richtkoppler umfassen leitende Strukturen, die parallel und antiparallel zur Übertragungsleitung ausgerichtet sind und die entlang eines Teils der Übertragungsleitung verlaufen. Die E- und H-Komponente der elektromagnetischen Welle, die sich entlang der Übertragungsleitung bewegt, koppeln an diese Strukturen und induzieren darin die jeweiligen Spannungen U_R, U_F.
Wenn die leitenden Strukturen vollkommen gerade gestaltet wären und wenn sie vollkommen parallel und antiparallel ausgerichtet wären, würden die induzierten Spannungen U_F, U_R nur von der Leistung der Welle abhängen, die sich in einer einzigen Richtung ausbreitet, d.h. entweder vorwärts oder rückwärts. Die Fähigkeit eines Kopplers, zwischen Wellen zu unterscheiden, die sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen ausbreiten, wird als Richtwirkung bezeichnet.
Allerdings koppelt aufgrund der mechanischen Abweichungen von der vollkommenen Gestaltung und Ausrichtung die Welle, die sich nach vorn ausbreitet, nicht nur an den einzelnen Richtkoppler, der für die Entwicklung der entsprechenden Spannung U_F vorgesehen ist, sondern sie koppelt auch an den anderen Richtkoppler. Als Folge davon wird die von dem anderen Richtkoppler entwickelte Spannung, aus der sich auf die reflektierte Leistung schließen lassen sollte, negativ beeinflusst, und der andere Richtkoppler weist dadurch eine unter dem Optimum liegende Richtwirkung auf.
Grundsätzlich gilt dasselbe auch für den einzelnen Richtkoppler, der zur Entwicklung der Spannung U_F vorgesehen ist, aus der sich auf die vorwärts ausbreitende Leistung schließen lässt. Diese Spannung kann von der reflektierten Leistung negativ beeinflusst werden. Da die reflektierte Leistung im Allgemeinen im Vergleich zu der sich vorwärts ausbreitenden Leistung klein ist, ist die Auswirkung der reflektierten Leistung auf die Spannung U_F vernachlässigbar.
Für die Auswirkung der sich vorwärts ausbreitenden Leistung auf die Spannung U_R, die dazu gedacht ist, dass man aus ihr auf die reflektierte Leistung schließen kann, trifft jedoch das Gegenteil zu. Da die reflektierte Leistung im Allgemeinen klein ist, könnte die Spannung U_R durch eine unerwünschte Auswirkung der größeren Leistung, die sich in Vorwärtsrichtung ausbreitet, schwer beeinträchtigt werden.
Um diesen unerwünschten Effekt klein zu halten, ist es an sich bekannt, dass die Richtkoppler mit hoher Genauigkeit gefertigt und installiert werden, um eine hohe Richtwirkung zu erzielen.
Ein solcher Vorgang ist zeitaufwändig und teuer.
Im Licht des oben skizzierten bisherigen Stands der Technik ist es das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Messung des Spannungsstehwellenverhältnisses (VSWR) einer Hochfrequenzübertragungsleitung bereitzustellen, welches die Abhängigkeit von der mechanischen Genauigkeit der beteiligten Richtkoppler verringert und dadurch Zeit und Kosten für Fertigung und Installation reduziert.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren, wie es am Anfang erwähnt wurde, erreicht, wobei das Verfahren die Schritte des Multiplizierens der ersten Spannung mit einem zuvor festgelegten Korrekturfaktor umfasst, um den Korrekturfaktor zu bilden, sowie des additiven Kombinierens des Korrekturwerts mit der zweiten Spannung.
Ferner wird dieses Ziel durch eine Basisstation, wie sie am Anfang erwähnt wurde, erreicht, wobei die Steuereinheit einen Speicher umfasst, in dem ein zuvor festgelegter Korrekturfaktor gespeichert ist, wobei die Steuereinheit weiterhin dafür geeignet ist, die erste Spannung mit dem zuvor festgelegten Korrekturfaktor zu multiplizieren, um den Korrekturwert zu bilden, und dafür, den Korrekturfaktor additiv mit der zweiten Spannung zu kombinieren.
Wenn die zweiten erfassten Spannungen mit Korrekturwerten verbunden werden, ermöglicht dies, die fehlende Genauigkeit bei der Messwerterfassung zu kompensieren, indem bei der nachfolgenden Verarbeitung dieser Messwerte Korrekturwerte verwendet werden. Wie bereits erwähnt, kann eine fehlende Genauigkeit bei der Messwerterfassung auf dem besonderen technischen Gebiet der VSWR-Berechnung einer HF-Übertragungsleitung aus den Ausgangswerten von Richtkopplern durch die fehlende Präzision bei der Fertigung und der Installation der Koppler verursacht werden. Die Möglichkeit, eine fehlende mechanische Präzision elektronisch zu kompensieren, gestattet es, die sonst erforderliche mechanische Präzision zu verringern und dadurch Kosten und Zeit beim Fertigungs- und Installationsverfahren zu senken. Mit anderen Worten: Gemäß der Erfindung wird eine unter dem Optimum liegende Richtwirkung der Richtkoppler elektronisch kompensiert. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine Verbesserung der Richtwirkung eines Kopplers um ungefähr 10 dB.
Dadurch, dass der mindestens eine zuvor festgelegte Korrekturwert mit der zweiten Spannung additiv kombiniert wird, wird eine gute Kompensation der mechanisch verursachten Messwertfehler erreicht.
Da der im Ausgangswert des zweiten Richtkopplers hervorgerufene Fehler von der sich vorwärts auf der Übertragungsleitung ausbreitenden Leistung abhängt, wird der mindestens eine Korrekturwert so gebildet, dass er proportional zu der ersten Spannung ist. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass es der erste Koppler ist, der die Vorwärtsleistung messen soll. Daher kann erwartet werden, dass die erste Spannung die Vorwärtsleistung widerspiegelt.
Indem die erste Spannung mit einem zuvor festgelegten Korrekturfaktor multipliziert wird, um den Korrekturwert zu bilden, werden jene Einflüsse berücksichtigt, die nicht von der Vorwärtsleistung abhängen, wohingegen die erste Spannung die Abhängigkeit von der Vorwärtsleistung berücksichtigt.
Um einen zuvor festgelegten Korrekturfaktor zu erhalten, der an die erforderliche Kompensationsqualität angepasst ist, wird bevorzugt, in einer ersten Phase der Installation die Hochfrequenzübertragungsleitung mit einem Lastwiderstand einer zuvor festgelegten Qualität abzuschließen, Werte der ersten und der zweiten Spannung zu erfassen, einen Korrekturfaktor so zu bilden, dass eine zuvor festgelegte Beziehung zwischen der ersten Spannung, der zweiten Spannung und dem Korrekturfaktor erfüllt ist, den Korrekturfaktor zu speichern und den gespeicherten Korrekturfaktor in einer zweiten Phase der Installation zu verwenden. Die erste Phase der Installation ist vorzugsweise eine Abschlussphase im Fertigungsprozess der Übertragungsleitung und/oder Basisstation, während sich die zweite Phase der Installation auf den normalen Betrieb der Übertragungsleitung und/oder Basisstation vor Ort bezieht.
Um die Frequenzabhängigkeit der mechanisch hervorgerufenen Messfehler zu berücksichtigen, wird bevorzugt, eine Vielzahl von Korrekturfaktoren zu bilden, wobei jeder Korrekturfaktor einer zuvor festgelegten Frequenz der Spannungsstehlwelle zugeordnet ist.
Weiterhin wird bevorzugt, das zuvor festgelegte Verhältnis als erfüllt zu betrachten, wenn die Summe der zweiten Spannung und des Produkts aus der ersten Spannung und dem Korrekturfaktor gleich null ist.
Es hat sich herausgestellt, dass gerade dieses bestimmte Verhältnis gute Kompensationsergebnisse liefert.
Um eine gute Kompensationsqualität zu erzielen, wird weiterhin bevorzugt, dass ein erster und ein zweiter Demodulator zwischen die Steuereinheit und den ersten beziehungsweise zweiten Richtkoppler geschaltet werden.
Der Demodulator sorgt für eine Aufteilung der Ausgangsspannungen des Kopplers in die Wirk- und Blindkomponenten, die beide die sich vorwärts ausbreitende Welle und die reflektierte Welle widerspiegeln, und bietet dadurch die Möglichkeit, Fehler in jeder einzelnen Wirk- und/oder Blindkomponente getrennt zu kompensieren und dadurch die Kompensationsqualität zu verbessern.
Weiterhin wird eine Basisstation bevorzugt, die mindestens eines der oben skizzierten Verfahren implementiert.
Weitere Vorteile können aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen entnommen werden.
Es versteht sich, dass die oben erwähnten und die weiter unten noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen verwendet werden können, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich alleine, ohne dadurch den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden ausführlicher in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Auf den Zeichnungen stellt:
1: schematisch eine Ausführungsform der Erfindung in Form von Funktionsblöcken dar.
1 stellt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Basisstation in einem mobilen Kommunikationssystem in Form von Funktionsblöcken dar. Die Basisstation wird in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die Basisstation 10 umfasst einen Sender 12, der mit einem ersten Ende 14 einer HF-Übertragungsleitung 16 gekoppelt ist. Das zweite Ende 18 der Übertragungsleitung 16 ist mit einer Antenne 20 gekoppelt.
Ein erster Richtkoppler 22 ist wirkend mit der Übertragungsleitung 16 gekoppelt, um ein Signal zu entwickeln, z.B. eine Spannung, aus der sich auf die Leistung schließen lässt, die sich vorwärts vom Sender 12 zur Antenne 20 auf der Übertragungsleitung 16 ausbreitet.
Weiterhin ist ein zweiter Richtkoppler 24 wirkend mit der Übertragungsleitung 16 gekoppelt, um ein entsprechendes Signal zu entwickeln, aus dem sich auf die reflektierte Leistung schließen lässt, welches die Leistung der Welle ist, die an der Antenne 20 reflektiert wurde und die sich rückwärts von der Antenne 20 zum Sender 12 auf der Übertragungsleitung 16 ausbreitet.
Im Allgemeinen ist die Kopplungswirkung durch eine Größe K gekennzeichnet, die definiert ist durch die Gleichung K gleich zehn mal der Logarithmus (zur Basis 10) des Verhältnisses der Leistung, die sich auf der Übertragungsleitung in einer bestimmten Richtung ausbreitet, zu der Leistung, die ausgekoppelt ist.
Weiterhin ist die Richtwirkung D eines Richtkopplers definiert als D plus K gleich zehn mal der Logarithmus (zur Basis 10) des Verhältnisses der Leistung, die ausgekoppelt ist.
Der Pfeil 23 stellt eine Kopplungsinteraktion der gewünschten Richtung dar, das heißt, eine Übertragung eines Teils der Energie, die sich vorwärts auf der Übertragungsleitung 16 ausbreitet, auf den ersten Koppler 22.
In ähnlicher Weise stellt der Pfeil 25 eine Kopplungsinteraktion der gewünschten Richtung dar, das heißt, eine Übertragung eines Teils der reflektierten Energie, die sich rückwärts auf der Übertragungsleitung 16 ausbreitet, auf den zweiten Koppler 24.
Aus oben erwähnten Gründen kann der zweite Koppler 24 zusätzlich mit der Leistung koppeln, die sich vorwärts auf der Übertragungsleitung 16 ausbreitet. Eine solche unerwünschte Kopplungsinteraktion kann einen unerwünschten Beitrag zu der vom zweiten Richtkoppler 24 entwickelten Spannung hervorrufen, der nicht vernachlässigbar ist. Der Pfeil 27 stellt eine solche Auswirkung dar.
Die Bezugsziffer 26 bezeichnet eine Steuereinheit. Die Steuereinheit 26 berechnet unter anderem das Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR) auf der Basis von Ausgangssignalen, z.B. Spannungen, des ersten Richtkopplers 22 und des zweiten Richtkopplers 24. In 1 sind alle Elemente unter der gestrichelten Linie 28 der Steuereinheit 26 zugeordnet. Die Steuereinheit 26 umfasst einen Demodulator 32, der von einer gestrichelten Linie umrahmt ist, Analog-Digital-Umsetzer 34, 36, 38, 40, einen Steueroszillator 42, Routineverzeichnisse ("Maps") oder Speicherzellen 44, 46, 48, 50, multiplikative Kombinationselemente 52, 54, 56, 58, additive Kombinationselemente 60, 62, 64, 66 und einen Block 70, der die Berechnung des Spannungsstehwellenverhältnisses auf der Basis verarbeiteter Ausgangssignale des ersten Richtkopplers 22 und des zweiten Richtkopplers 24 darstellt.
Der Steueroszillator 42 liefert eine Bezugsfrequenz f für den Sender 12 und, unter anderem, den Demodulator 32. Basierend auf dieser Bezugsfrequenz f erzeugt der Sender 12 eine Signalwelle und speist die Signalwelle in das erste Ende 14 der Übertragungsleitung 16 ein. Die Energie dieser Signalwelle wird teilweise von der Antenne 20 gesendet und teilweise reflektiert, wodurch eine stehende Welle auf der Übertragungsleitung 16 hervorgerufen wird. Um das Spannungsstehwellenverhältnis, das heißt das Verhältnis der Höchst- und Mindestspannung der stehenden Welle, zu messen, werden die Richtkoppler 22 und 24 bereitgestellt. Der Richtkoppler 22 ist so konzipiert und ausgerichtet, dass er ein Signal der sich zur Antenne ausbreitenden Leistung entwickelt. In ähnlicher Weise ist der Richtkoppler 24 so konzipiert und ausgerichtet, dass er ein Signal entwickelt, aus dem sich auf die reflektierte Leistung schließen lässt, die sich zurück zum Sender 12 ausbreitet.
Das Ausgangssignal des ersten Richtkopplers 22 wird in den Demodulator 32 eingespeist, damit es in seine Wirkkomponenten und Blindkomponenten zerlegt wird. Zu diesem Zweck erzeugt der Generator 72 ein erstes Demodulationssignal, z.B. einen Kosinus der Frequenz f. Die Frequenz f wird vom Steueroszillator 42 erzeugt. Der vom Generator 72 ausgegebene Kosinus wird im Kombinationselement 76 mit der Ausgangsspannung U_F (U_vorrwärts) des ersten Richtkopplers 22 multipliziert. Dementsprechend stellt das daraus entstehende Produkt die Wirkkomponente von U_F dar.
Der Generator 74 erzeugt einen Sinus mit der Frequenz f. Dementsprechend stellt das Produkt des von dem Generator 74 erzeugten Sinus und der Ausgangsspannung U_F des ersten Richtkopplers 22, das in dem Kombinationselement 78 gebildet wird, die Blindkomponente von U_F dar.
Der Ausgang des Generators 72 wird weiterhin mit der Ausgangsspannung U_R des zweiten Richtkopplers 24 im Kombinationselement 80 multiplikativ kombiniert. In ähnlicher Weise wird der Ausgang des Generators 74 im Kombinationselement 82 mit dem Ausgang U_R des zweiten Richtkopplers 24 multiplikativ kombiniert. Daher stellt das Kombinationselement 80 die Wirkkomponente von U_R bereit, und das Kombinationselement 82 stellt die Blindkomponente von U_F bereit.
Die Wirkkomponenten und Blindkomponenten der Signale U_F, U_R werden in den Analog-Digital-Umsetzern 34, 34, 38 und 40 in digitale Signale umgewandelt. Die auf U_F basierenden digitalisierten Signale werden ohne weitere Verarbeitung in den Block 70 eingespeist, in dem das Spannungsstehwellenverhältnis VSWR berechnet wird. Dementsprechend werden die auf U_F basierenden digitalisierten Signale verarbeitet, ohne dass sie im Hinblick auf eine potenzielle Auswirkung der reflektierten Leistung korrigiert werden. Dies ist akzeptabel, da aus weiter oben dargelegten Gründen die Ausgangsspannung U_F des ersten Richtkopplers 22 nicht stark durch die reflektierte Energie beeinträchtigt wird, die sich auf der Übertragungsleitung 16 [zum] Sender 12 ausbreitet.
Umgekehrte Überlegungen gelten jedoch für die Ausgangsspannung U_R des zweiten Richtkopplers 24. Dieses Ausgangsspannung U_R kann nämlich stark durch die Leistung beeinträchtigt werden, die sich vorwärts zur Antenne 20 ausbreitet. Der Zweck des zweiten Richtkopplers 24 besteht darin, eine Spannung zu entwickeln, aus der sich nur auf die reflektierte Leistung schließen lässt. Die reflektierte Leistung ist jedoch im Allgemeinen klein im Vergleich zu der sich in Vorwärtsrichtung ausbreitenden Leistung. Dementsprechend kann ein kleiner Anteil der sich auf der Übertragungsleitung 16 vorwärts ausbreitenden Leistung eine schwere Störung des kleinen Signals hervorrufen, aus dem sich auf die reflektierte Leistung schließen lässt, und das vom Richtkoppler 24 ausgegeben wird. Daher muss, wenn eine solche Störung auftritt, das Ausgangssignal U_R korrigiert werden, um das Spannungsstehwellenverhältnis korrekt zu berechnen.
Um eine solche Korrektur durchzuführen, werden die Korrekturfaktoren K1, K2, K3 und K4 jeweils in Speicherzellen 44, 46, 48, bzw. 50 gespeichert.
Der Korrekturfaktor K1 wird im Kombinationselement 52 mit der Blindkomponente von U_F multipliziert. Das daraus entstehende Produkt wird im Kombinationselement 60 zu der Wirkkomponente von U_R addiert. In ähnlicher Weise wird die Blindkomponente von U_F im Kombinationselement 54 mit einem von der Speicherzelle 46 ausgegebenen Korrekturfaktor K2 multipliziert und im Kombinationselement 62 zu der Blindkomponente von U_R addiert.
Weiterhin wird die Blindkomponente von U_F im Kombinationselement 56 mit einem aus der Speicherzelle 48 ausgelesenen Korrekturfaktor K3 multipliziert, und das daraus entstehende Produkt wird im Kombinationselement 64 zur Wirkkomponente [von] U_R addiert. In ähnlicher Weise wird die Wirkkomponente von U_R im Kombinationselement 58 mit dem aus der Speicherzelle 50 ausgelesenen Korrekturfaktor K4 multipliziert, und das daraus entstehende Produkt wird im Kombinationselement 66 mit der Blindkomponente von U_R addiert.
Die Speicherzellen 44, 46, 48 und 50 können in jeweiligen Routineverzeichnissen ("Maps") enthalten sein, die von der durch den Steueroszillator 42 bereitgestellten Bezugsfrequenz 42 angesprochen werden können. Eine solche Konzeption berücksichtigt die Frequenzabhängigkeit der Korrekturfaktoren K1, ..., K4.
Infolgedessen können die Wirk- und Blindkomponenten von U_R in Bezug auf eine Störung, die durch eine fehlende mechanische Präzision bei der Fertigung und Installation des zweiten Richtkopplers verursacht wird, elektronisch kompensiert werden.
1 stellt die Basisstation 10 in einer zweiten Installationsphase dar, d.h. während des Normalbetriebs vor Ort mit einer angebauten Antenne 20.
Zur Ermittlung der korrekten Werte für die Korrekturfaktoren K1, ..., K4 wird die Basisstation 10 in einer ersten Installationsphase kalibriert. Zur Kalibrierung wird die Antenne 20 durch eine definierte Impedanz ersetzt, die eine definierte Reflexion am zweiten Ende 18 der Übertragungsleitung 16 erzeugt. Dementsprechend wird ein definiertes Spannungsstehwellenverhältnis auf der Übertragungsleitung 16 erzeugt.
Zum Beispiel kann die Kalibrierungsimpedanz, welche die Übertragungsleitung 16 abschließt, so konzipiert sein, dass sie eine Nullreflexion erzeugt. Dementsprechend sollte die vom zweiten Richtkoppler 24 erzeugte Spannung U_R null sein. Jede vom zweiten Richtkoppler 24 unter diesen Umständen entwickelte Spannung wird durch die Leistung induziert, die sich aufgrund der fehlenden mechanischen Genauigkeit in der Bauweise und/oder der Installation/Ausrichtung des zweiten Richtkopplers 24 vorwärts auf der Übertragungsleitung 16 ausbreitet.
Um geeignete Korrekturwerte zu erhalten, wird die Forderung U_R + K·U_F = 0 aufgestellt. In komplexer Schreibweise kann U_R als die Summe der Wirkkomponente und der Blindkomponente mal der komplexen Zahl j geschrieben werden. In komplexer Schreibeweise kann U_F als AI + j·AQ geschrieben werden, wobei AI die Wirkkomponente von U_F darstellt und AQ die Blindkomponente darstellt.
In Äähnlicher Weise kann U_R geschrieben werden als BI + j·BQ, und K kann geschrieben werden als K = KI + j·KQ.
Ersetzt man die jeweiligen Variablen in der oben erwähnten Gleichung, ergibt dies: – BI = KI·AI – KQ·AQ und – BQ = KI·AQ + KQ·AI.
Dementsprechend können die unbekannten Koeffizienten KI, KQ aus den Werten von BI, BQ, AI und AQ berechnet werden, die in der ersten Phase der Installation in einem Kalibrierungsverfahren gemessen werden.
Ein Vergleich mit den durch die Struktur von 1 hergestellten Beziehungen zeigt, dass
K1 gleich KQ ist;
K2 gleich –KI ist;
K3 gleich –KI ist und
K4 gleich –KQ ist.
Dementsprechend können die Korrekturfaktoren K1, ..., K4 in einem Kalibrierungsverfahren in der oben skizzierten Weise zuvor festgelegt werden. Vorzugsweise ist das Kalibrierungsverfahren in die Endprüfung des Fertigungsprozesses integriert.

Claims

Verfahren zur Berechnung des Spannungsstehwellenverhältnisses (VSWR) einer Hochfrequenzübertragungsleitung (16), welche wirkend mit einem ersten (22) und einem zweiten Richtkoppler (24) gekoppelt ist, wobei der erste Richtkoppler (22) eine erste Spannung entwickelt, aus der sich auf die sich entlang der Hochfrequenzübertragungsleitung (16) in einer ersten Richtung ausbreitende Vorwärtsleistung schließen lässt, wobei der zweite Richtkoppler (24) eine zweite Spannung entwickelt, aus der sich auf die sich entlang der Hochfrequenzübertragungsleitung (16) in einer umgekehrten Richtung ausbreitende reflektierte Leistung schließen lässt, und wo in einer zweiten Phase der Installation Werte der ersten und der zweiten Spannung erfasst werden, wobei mindestens ein Korrekturwert mit der zweiten Spannung so kombiniert wird, dass eine korrigierte zweite Spannung gebildet wird, und wobei das Spannungsstehwellenverhältnis auf der Grundlage der ersten Spannung und der korrigierten zweiten Spannung gebildet wird, gekennzeichnet durch die Schritte des Multiplizierens der ersten Spannung mit einem zuvor festgelegten Korrekturfaktor, um den Korrekturfaktor zu bilden, sowie des additiven Kombinierens des Korrekturwerts mit der zweiten Spannung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Phase der Installation die Hochfrequenzübertragungsleitung mit einem Lastwiderstand einer zuvor festgelegten Qualität abgeschlossen wird, dass Werte der ersten und der zweiten Spannung erfasst werden, dass ein Korrekturfaktor so gebildet wird, dass eine zuvor festgelegte Beziehung zwischen der ersten Spannung, der zweiten Spannung und dem Korrekturfaktor erfüllt ist, dass der Korrekturfaktor gespeichert wird und dass der gespeicherte Korrekturfaktor in einer zweiten Phase der Installation verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Korrekturfaktoren gebildet werden, wobei jeder Korrekturfaktor einer zuvor festgelegten Frequenz der Spannungsstehlwelle zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zuvor festgelegte Verhältnis erfüllt ist, wenn die Summe der zweiten Spannung und des Produkts aus der ersten Spannung und dem Korrekturfaktor gleich null ist.
Basisstation (10) in einem mobilen Kommunikationssystem, welches eine Antennenspeiseleitung (16) und einen ersten (22) und einen zweiten Richtkoppler (24) umfasst, die wirkend mit der Antennenspeiseleitung (16) gekoppelt sind, wobei der erste Richtkoppler (22) eine erste Spannung entwickelt, die auf die sich entlang der Antennespeiseleitung (16) in einer ersten Richtung ausbreitende Vorwärtsleitung schließen lässt, wobei der zweite Richtkoppler (24) eine zweite Spannung entwickelt, die auf eine sich entlang der Antennenspeiseleitung (16) in einer umgekehrten Richtung ausbreitende reflektierte Leistung schließen lässt, und die eine Steuereinheit (26) umfasst, die dafür geeignet ist, die erste und die zweite Spannung zu empfangen, die zweite Spannung zu korrigieren und das Spannungsstehwellenverhältnis auf der Grundlage der ersten Spannung und der korrigierten zweiten Spannung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Speicher (44, 46, 48, 50) umfasst, in dem ein zuvor festgelegter Korrekturfaktor gespeichert ist, wobei die Steuereinheit (26) weiterhin dafür geeignet ist, die erste Spannung mit dem zuvor festgelegten Korrekturfaktor zu multiplizieren, um den Korrekturwert zu bilden, und dafür, den Korrekturfaktor additiv mit der zweiten Spannung zu kombinieren.
Basisstation (10) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Demodulator (32), der zwischen die Steuereinheit (26) und den ersten (22) beziehungsweise zweiten Richtkoppler (24) geschaltet ist.
Basisstation (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (10) dafür geeignet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zu implementieren.