DE69126310T2

DE69126310T2 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung des zustanden einer empfangsantenne

Info

Publication number: DE69126310T2
Application number: DE69126310T
Authority: DE
Inventors: Arto Jaentti; Jari Savusalo
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2011-07-25
Also published as: EP0543835B1; WO1992003744A1; AU8219791A; NO304125B1; AU651126B2; FI904085A; EP0543835A1; NO930548L; ATE153773T1; FI88967C; DE69126310D1; FI88967B; NO930548D0; FI904085A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Zustandes einer Empfangsantenne durch Senden eines Funkfrequenz- Meßsignals durch eine Antennenleitung zu der Antenne und durch Messen des Wertes einer Meßsignalkomponente, die von der Antenne über eine vorgegebene Meßstrecke zurück reflektiert worden ist.
Empfangs- und Sendeantennen bilden einen wesentlichen Teil von Funksystemen, wie etwa zellularen Funktelefonsystemen und ihren Basisstationen, und ihr Zustand beeinflußt die Güte von Übertragungen Der Zustand der Antennen kann überwacht werden, indem beispielsweise ihr Stehwellenverhältnis, d. h. die elektrische Anpassung der Antennen an das restliche Empfangs- und Sendesystem, gemessen wird.
Bei heutzutage angewandten Verfahren wird die Messung durchgeführt, indem der Empfangsantenne durch die Antennenleitung Leistung zugeführt und die von der Antenne durch die Antennenleitung reflektierte Leistung mit einem Breitband-Leistungsmeßgerät gemessen wird. Aufgrund der großen Bandbreite des Leistungsmeßgerät muß bei der Messung hohe Leistung verwendet werden, damit die Messung nicht gegenüber Störungen empfindlich ist, d. h. damit von der Antenne empfangene Signale die Messung nicht stören. Die Anwendung hoher Leistung bewirkt Intermodulationsverzerrung in dem Empfänger. Derartige Probleme können durch die Anwendung eines Duplexfilters vermieden werden, das das Meßsignal und die zu empfangenden Signale voneinander trennt. Das Duplexfilter muß jedoch den Empfängerteilen vorgeschaltet sein, was die Empfindlichkeit des Empfängers verschlechtert, da das Filter Verluste in dem Antennensignal bewirkt.
Bei einer bekannten Anordnung werden beide der obengenannten Probleme vermieden, indem eine Meßfrequenz außerhalb des Empfangsbandes und eine Schmalband-Leistungsmessung, die an diese Frequenz angepaßt ist, angewandt werden.
Die EP-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 0 261 828 beschreibt einen Mikrowellenbereichsanalysator, bei dem sowohl ein direkt von der Meßquelle geliefertes Signal als auch ein von einem zu analysierenden Mikrowellennetz reflektiertes Signal für eine relative Leistungsmessung auf Vektorbasis gemessen wird. Bei der Messung der reflektierten Leistung wird ein Probensignal, das aus der Ausgangsleistung des Meßsignalgenerators extrahiert ist, an einen Detektor über eine Strecke angelegt, die von der eines Probensignals verschieden ist, das aus der von dem zu analysierenden Mikrowellennetz reflektierten Leistung extrahiert ist. In der EP-Anmeldung ist daher die relative Messung gegenüber einer Änderung des Ausgangspegels des Meßsignalgenerators ziemlich unempfindlich, da sich jedoch die miteinander zu vergleichenden Signale über verschiedene Strecken zu dem Detektor ausbreiten, berücksichtigt die Messung nicht automatisch Unvollkommenheiten und Änderungen, die in den Eigenschaften von Signalstreckenkomponenten auftreten. Für die Messung von reflektierter Leistung muß der Analysator kalibriert werden, indem zunächst ein bekannter Mikrowellenstandard damit gemessen wird und die so erhaltenen Kalibrierwerte in nachfolgenden Messungen verwendet werden. Bei der Messung des Zustandes der Antenne würde dies bedeuten, daß die Antennenversorgung für die Kalibrierung mit einem Mikrowellenstandard anstatt mit der Antenne verbunden werden sollte.
Die DE-A-3317358 beschreibt ein weiteres bekanntes Verfahren und eine solche Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Antenne. Die oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche beruhen auf diesem Dokument.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität bekannter Verfahren, die zum Überwachen des Zustandes der Antenne vorgesehen sind, zu verbessern.
Dies wird mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erreicht, wobei ein Verfahren zum überwachen des Zustandes einer Empfangsantenne bereitgestellt wird, das die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines Funkfrequenz-Meßsignals; Senden des Funkfrequenz-Meßsignals durch eine Antennenleitung, die mit der Empfangsantenne verbunden ist, in Richtung der Empfangsantenne; Messen des Wertes einer Meßsignalkomponente, die von der Empfangsantenne zurück reflektiert worden ist und sich über eine vorgegebene Meßsignalstrecke ausgebreitet hat; direktes Senden des Funkfrequenz-Meßsignals durch die Antennenleitung in Richtung des Meßpunktes; Messen eines Wertes des direkt gesendeten Meßsignals und Bestimmen des Zustandes der Empfangsantenne auf der Basis eines Vergleiches der zwei gemessenen Signalwerte, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die vorgegebene Meßsignalstrecke die Strecke zwischen der Stelle an der Antennenleitung, von der das Funkfrequenzsignal direkt in Richtung des Meßpunktes gesendet wird, und dem Meßpunkt ist, und daß der Schritt des Messens eines Wertes des direkt gesendeten Meßsignals aus dem Messen des Wertes des direkt gesendeten Meßsignals besteht, das sich über die Meßsignalstrecke ausgebreitet hat, und daß die Bestimmung des Zustandes der Empfangsantenne auf der relativen Differenz zwischen den zwei gemessenen Signalwerten basiert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Empfangsantenne, die folgendes aufweist: eine Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Funkfrequenz-Meßsignals, eine erste Richtungskopplungseinrichtung zum Anlegen des Meßsignals an eine Antennenleitung, die mit der Empfangsantenne verbunden ist, in der Richtung der Empfangsantenne, eine zweite Richtungskopplungseinrichtung zum Anlegen des Meßsignals direkt in der Richtung einer Meßeinrichtung, eine Meßeinrichtung zum Messen des Wertes einer Meßsignalkomponente, die von der Antenne reflektiert wird und sich über eine vorgegebene Meßsignalstrecke ausgebreitet hat, und zum Messen des Wertes des direkt gesendeten Meßsignals und zum Bestimmen des Zustandes der Empfangsantenne auf der Basis eines Vergleichs der zwei gemessenen Signalwerte, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die zweite Richtungskopplungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Meßsignal an die Antennenleitung anzulegen, und daß die Vorrichtung eine Schalteinrichtung aufweist, um das Meßsignal von der Generatoreinrichtung zwischen der ersten Richtungskopplungseinrichtung und der zweiten Richtungskopplungseinrichtung umzuschalten, und daß die Schalteinrichtung, die erste Richtungskopplungseinrichtung, die zweite Richtungskopplungseinrichtung und die Meßeinrichtung derart angeordnet sind, daß das direkt gesendete Meßsignal und die von der Antenne reflektierte Meßsignalkomponente sich über die gleiche vorgegebene Meßsignalstrecke ausbreiten, und daß die vorgegebene Meßsignalstrecke die Strecke zwischen der Stelle an der Antennenleitung, an der die zweite Richtungskopplungseinrichtung mit der Antennenleitung verbunden ist, und der Meßeinrichtung ist, und daß die Meßeinrichtung den Zustand der Empfangsantenne auf der Basis der relativen Differenz zwischen den beiden gemessenen Signalwerten bestimmt.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, nicht nur das von der Antenne reflektierte Signal, sondern getrennt auch den Wert des Meßsignals zu messen, das direkt in Richtung des Empfängers gesendet wird. Diese weitere Messung liefert einen Referenzwert für die Größe des Meßsignals, mit dem der Wert der Größe der von der Antenne reflektierten Meßsignalkomponente verglichen wird. Dieser Referenzwert berücksichtigt die Übertragungsleistung des Meßsignalgenerators und die Eigenschaften von Signalstreckenkomponenten, wie etwa von Verstärkern und Verzweigungseinrichtungen, zu dem Meßzeitpunkt. Bei einer solchen relativen Messung wird die Meßgenauigkeit durch eine Abweichung, die zwischen den Eigenschaften von verschiedenen, Teil der Meßanordnung bildenden Einzelkomponenten auftritt, und der Meßsignalstrecke, oder durch eine zeitliche Änderung der Eigenschaften ein- und derselben Komponente nicht beeinträchtigt. Durch die Erfindung ist es ferner möglich, manuelle Nachprüfungen und Kalibrierungen während der Installation und des Gebrauchs zu verringern und zu vereinfachen oder sie sogar vollständig zu vermeiden.
Nachstehend wird die Erfindung mit Hilfe von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur, die ein Blockdiagramm einer das erfindungsgemäße Verfahren realisierenden Vorrichtung zeigt, näher beschrieben.
Die Erfindung wird nachstehend nur so weit beschrieben, wie es für die Offenbarung und das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Eine Empfangsantenne 1 ist mittels eines Antennenkabels 2 durch ein Bandpaßfilter 7 und einen Teilerverstärker 5 mit einer Verzweigungseinrichtung 6 verbunden, die ein Signal, das aus der Richtung der Antenne kommt, in zwei oder mehr Zweige teilt. Die Verzweigungseinrichtung 6 wird insbesondere in Funksystemen verwendet, die mehrere Frequenzkanäle aufweisen, wenn jeder Freguenzkanal nach der Verzweigungseinrichtung einen getrennten Empfänger hat.
Ein Signalgenerator 10 erzeugt ein Funkfrequenz-Meßsignal zur Verwendung bei der Messung des Zustandes der Antenne. Die Frequenz des Meßsignals ist bevorzugt außerhalb des normalen Empfangsbandes des Empfängers, um Störungen zu minimieren, die bei normalem Empfang auftreten. Ein einstellbares Dämpfungsglied oder ein Verstärker 9 kann mit dem Ausgang des Signalgenerators 10 verbunden sein, um den Wert des zu sendenden Meßsignals einzustellen. Das Meßsignal wird von dem Dämpfungsglied 9 an einen Umschalter S1 angelegt, der das Meßsignal in der einen Position zu einer Richtungskopplungseinrichtung 3 und in der anderen Position zu einer Richtungskopplungseinrichtung 4 durchläßt. Die Richtungskopplungseinrichtungen 3 und 4 sind mit der Antennenleitung 2 derart verbunden, daß die Richtungskopplungseinrichtung 3 das zu sendende Meßsignal durch die Antennenleitung in Richtung der Antenne leitet und die Richtungskopplungseinrichtung 4 das zu sendende Meßsignal durch die Antennenleitung in Richtung des Empfängers leitet.
Ein Ausgang der Verzweigungseinrichtung 6 ist mit einer Meß einheit 8 verbunden, die den Wert des Meßsignals mißt, das von der Verzweigungseinrichtung kommt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steuert die Meßeinheit 8 auch den Umschalter S1. Die Meßeinheit kann beispielsweise ein Leistungsmeßgerät mit einer zugeordneten Logikschaltung für die erforderlichen Steuer- und Rechenoperationen sein. Die Messung kann auch mit einem Feldgrößenmeßgerät durchgeführt werden, das möglicherweise bereits in der Einrichtung vorhanden ist. Die verwendete Meßeinrichtung ist bevorzugt so angeordnet, daß sie innerhalb einer schmalen Bandbreite genau bei der Meßsignalfrequenz mißt.
Wenn der Zustand der Antenne 1 gemessen wird, läßt der Schalter S1 das Meßsignal von dem Signalgenerator 10 zu der Richtungskopplungseinrichtung 4 durch, die das Meßsignal in Richtung des Empfängers leitet, so daß es durch den Verstärker 5 und die Verzweigungseinrichtung 6 zu der Meßeinheit 8 geht, die den Wert oder die Leistung des Signals mißt und den Meßwert für den späteren Gebrauch als Referenzwert speichert. Danach wird der Zustand des Schalters S1 geändert, und das Meß signal wird somit zu der Richtungskopplungseinrichtung 3 durchgelassen, die das Meßsignal durch die Antennenleitung 2 zu der Antenne 1 leitet. Eine von der Antenne 1 zu der Antennenleitung 2 zurück reflektierte Meßsignalkomponente geht durch beide Richtungskopplungseinrichtungen 3 und 4, den Verstärker 5 und die Verzweigungseinrichtung 6 zu der Meßeinheit 8, die wiederum den Wert der Größe des reflektierten Signals mißt. Danach errechnet die Meßeinheit 8 die relative Differenz zwischen dem Referenzwert und dem reflektierten Signalwert. Der so erhaltene relative Wert wird mit einem vorgegebenen Alarmgrenzwert verglichen; wenn der Alarmgrenzwert überschritten wird, gibt die Meßeinheit auf eine geeignete Weise einen Alarm ab.
Die Figur und die sie betreffende Beschreibung sollen die vorliegende Erfindung nur erläutern. In ihren Einzelheiten können das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche verschieden sein.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen des Zustandes einer Empfangsantenne (1), das folgende Schritte aufweist:

- Erzeugen eines Funkfrequenz-Meßsignals,

- Senden des Funkfrequenz-Meßsignals durch eine Antennenleitung (2), die mit der Empfangsantenne verbunden ist, in Richtung der Empfangsantenne (1),

- Messen des Wertes einer Meßsignalkomponente, die von der Empfangsantenne (1) zurück reflektiert worden ist und sich über eine vorgegebene Meßsignalstrecke ausgebreitet hat,

- direktes Senden des Funkfrequenz-Meßsignals durch die Antennenleitung (2) in Richtung des Meßpunktes,

- Messen eines Wertes des direkt gesendeten Meßsignals und

- Bestimmen des Zustandes der Empfangsantenne (1) auf der Basis eines Vergleiches der zwei gemessenen Signalwerte,

dadurch gekennzeichnet,

daß die vorgegebene Meßsignalstrecke die Strecke zwischen der Stelle an der Antennenleitung (2), von der das Funkfrequenzsignal direkt in Richtung des Meßpunktes gesendet wird, und dem Meßpunkt ist,

daß der Schritt des Messens eines Wertes des direkt gesendeten Meßsignals aus dem Messen des Wertes des direkt gesendeten Meßsignals besteht, das sich über die Meßsignalstrecke ausgebreitet hat,

und daß die Betimmung des Zustandes der Empfangsantenne (1) auf der relativen Differenz zwischen den zwei gemessenen Signalwerten basiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Messungen mit Hilfe eines Feldwertmeßgerätes eines Empfängers durchgeführt werden, der mittels der Antennenleitung (2) mit der Empfangsantenne (1) verbunden ist.

3. Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Empfangsantenne, die folgendes aufweist:

- eine Generatoreinrichtung (9, 10) zum Erzeugen eines Funkfrequenz-Meßsignals,

- eine erste Richtungskopplungseinrichtung (3) zum Anlegen des Meßsignals an eine Antennenleitung (2), die mit der Empfangsantenne verbunden ist, in der Richtung der Empfangsantenne (1),

- eine zweite Richtungskopplungseinrichtung (4) zum Anlegen des Meßsignals direkt in der Richtung einer Meßeinrichtung (8),

- eine Meßeinrichtung (8) zum Messen des Wertes einer Meß signalkomponente, die von der Antenne (1) reflektiert wird und sich über eine vorgegebene Meßsignalstrecke ausgebreitet hat, und zum Messen des Wertes des direkt gesendeten Meßsignals und zum Bestimmen des Zustandes der Empfangsantenne auf der Basis eines Vergleichs der zwei gemessenen Signalwerte,

dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Richtungskopplungseinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, das Meßsignal an die Antennenleitung (2) anzulegen,

daß die Vorrichtung eine Schalteinrichtung (S1) aufweist, um das Meßsignal von der Generatoreinrichtung (9, 10) zwischen der ersten Richtungskopplungseinrichtung und der zweiten Richtungskopplungseinrichtung umzuschalten, und daß die Schalteinrichtung, die erste Richtungskopplungseinrichtung, die zweite Richtungskopplungseinrichtung und die Meßeinrichtung derart angeordnet sind, daß das direkt gesendete Meßsignal und die von der Antenne (1) reflektierte Meßsignalkomponente sich über die gleiche vorgegebene Meßsignalstrecke ausbreiten,

daß die vorgegebene Meßsignalstrecke die Strecke zwischen der Stelle an der Antennenleitung (2), an der die zweite Richtungskopplungseinrichtung (4) mit der Antennenleitung (2) verbunden ist, und der Meßeinrichtung (8) ist, und daß die Meßeinrichtung (8) den Zustand der Empfangsantenne (1) auf der Basis der relativen Differenz zwischen den beiden gemessenen Signalwerten bestimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Empfangsantenne (1) mittels der Antennenleitung (2) an einen zugeordneten Empfänger angeschlossen ist und daß eine Verzweigungseinrichtung (6) vor dem Empfänger an die Antennenleitung (2) angeschlossen ist, um einen Teil des Signals, das aus der Richtung der Empfangsantenne (1) kommt, zu der Meßeinrichtung (8) abzuzweigen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Frequenz des Meßsignals außerhalb des Frequenzbandes des Empfängers liegt.