DE69417134T2

DE69417134T2 - Verfahren und gerät zur überwachung des zustandes einer antenne

Info

Publication number: DE69417134T2
Application number: DE69417134T
Authority: DE
Inventors: Pekka Koponen; Jukka Peltola
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2014-04-14
Also published as: NO308431B1; FI931672A0; FI92766C; CN1057841C; AU677310B2; EP0646248B1; AU6430894A; EP0646248A1; JP2992345B2; WO1994024576A1; DE69417134D1; US5590415A; JPH07508101A; FI92766B; NO944823L; CN1104839A; NO944823D0; ATE177844T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen des Zustands einer Senderantenne mit den Schritten Bereitstellen eines festen Alarmgrenzwerts, Übertragen eines Signals zu einer Antennenleitung, Messen der Größe des Signals, Messen der Größe der von der Antenne über die Antennenleitung reflektierten Komponente des Signals, Bereitstellen eines Meßsignals auf Grundlage des Verhältnisses der gemessenen Größen des reflektierten Signals und des übertragenen Signals, wobei der Pegel des gemessenen Signals einen Zustand der Antenne repräsentiert, und Abschalten der Sendervorrichtung, wenn der Pegel des gemessenen Signals den ersten festen Alarmgrenzwert überschreitet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustands einer Senderantenne, wobei die Vorrichtung umfaßt eine Meßeinheit zum Messen der Größe eines über eine Antennenleitung zu der Antenne übertragenen Signals und der Größe eines von der Antenne über die Antennenleitung reflektierten Signals, eine Schaltung zum Bereitstellen eines Meßsignals auf Grundlage des Verhältnisses der gemessenen Größen des reflektierten Signals und des übertragenen Signals, wobei der Pegel des Meßsignals einen Zustand der Antenne repräsentiert, und eines ersten Alarmgrenzwerts mit einem festen Pegel.
Empfänger- und Senderantennen bilden eine wesentliche Komponente von Funksystemen wie beispielsweise Mobiltelefonsysteme und deren Basisstationen, wobei deren Zustand eine direkte Auswirkung auf die Übertragungsqualität in den Funksystemen hat. Der Zustand der Antennen kann beispielsweise überwacht werden durch Messen ihres Stehwellenverhältnisses, d. h. der elektrischen Anpassung der Antennen an das übrige Empfangs- und Sendesystem. Üblicherweise erfolgt die Messung durch Mes sen der der Antennenleitung zugeführten Leistung und der von der Antenne über die Antennenleitung reflektierten Leistung. Bei dem Meßgerät muß es sich um ein breitbandiges Leistungsmeßgerät handeln, und daher muß die für die Messung zugeführte Leistung hoch sein, damit die durch die Antenne empfangenen Signale die Messung nicht stören. Die Verwendung einer hohen Leistung führt allerdings zu Verzerrungen in elektronischen Schaltungen, so daß das kein zuverlässiges Meßergebnis erzielt wird. Verzerrungen können durch verschiedene Filter verringert werden, wobei diese aber auch die Genauigkeit des Meßergebnisses verringern. Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen die vorstehend beschriebenen Probleme gelöst wurden durch Verwenden einer Meßfrequenz außerhalb des Frequenzbands des Systems als ein Meßsignal und durch Verwenden einer speziell an die Meßfrequenz angepaßten schmalbandigen Leistungsmessung.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. 261 828 offenbart eine Vorrichtung zum Messen eines einem Netzwerk von einer Meßquelle direkt zugeführten Signals und eines von dem zu analysierenden Netzwerk reflektierten Signals, um die relative Leistung zu bestimmen. Die Art, in der das reflektierte und das gesendete Signal durch die Vorrichtung analysiert werden, stellt allerdings ein Problem dar. Es wird beispielsweise einer Meßvorrichtung ein von der Ausgangsleistung extrahiertes Probensignal über einen Weg zugeführt, der von dem Weg eines aus der von dem zu analysierenden Netzwerk reflektierten Leistung extrahierten Probensignals abweicht. Die Tatsache, daß sich die Signale über verschiedene Wege zu der Meßvorrichtung ausbreiten, führt zu einem ungenauen Relativwert der Signale. Die Ungenauigkeit des Relativwerts wird durch nichtideale Eigenschaften der Komponenten auf dem Signalweg und während der Herstellung erzeugte Ungenauigkeiten hervorgerufen. Für die Messung muß daher der Meßweg ständig durch ein Standardsignal getrennt kalibriert werden. In der Praxis bedeutet dies, daß jede Kombination eines Meßge räts mit einer Antenne und deren Kabeln durch ein Standardsignal im Zusammenhang mit dem Herstellungsprozeß kalibriert werden müßte.
Die WO-A-92/03744 offenbart eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustands einer Empfangsantenne durch Übertragen eines Funkfrequenzmeßsignals über eine Antennenleitung zu der Antenne und durch Messen der Größe einer von der Antenne zurückreflektierte Meßsignalkomponente.
Es ist Aufgabe der Erfindung, sowohl die Überwachung des Zustands von Antennen als auch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Meßverfahren zu verbessern, und darüber hinaus eine Zustandsüberwachung während der Verwendung zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch Bestimmen des Pegels des Meßsignals durch die Schritte a) Bereitstellen eines zweiten Alarmgrenzwerts mit einstellbarem Pegel, b) Einstellen des einstellbaren Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts auf einen vorgegebenen Pegel, c) Einstellen des Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts ausgehend von dem vorgegebenen Pegel, bis der einstellbare Pegel den Pegel des Meßsignals erreicht, d) Anzeigen des Erreichens des Pegels des Meßsignals durch den Pegel des zweiten Alarmgrenzwerts, e) Bestimmen des Pegels des Meßsignals, der mit dem angezeigten Pegel des zweiten Alarmgrenzwerts übereinstimmt, und Bestimmen eines Zustands der Antenne auf Grundlage des bestimmten Pegels des Meßsignals.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer zweiter Alarmgrenzwert in der Meßeinheit vorgesehen ist, wobei die Meßeinheit ausgestaltet ist zum Einstellen des Pegels des zweiten Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts ausgehend von dem ersten Alarmgrenzwert durch vorbestimmte Schritte bis zum Erreichen des Pegels des Meßsignals, wobei die Meßeinheit ausgeschaltet ist zum Anzeigen des Erreichens des Pegels des Meßsignals durch den Pegel des zweiten Alarmgrenzwerts, um dadurch den Pegel des Meßsignals für eine weitere Analyse des Zustands der Antenne anzuzeigen.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Sendereinheit und die an diese angeschlossene Senderantenne fortlaufend überwacht werden können. Die Leistung des gesendeten Signals wird mit der an der Antenne reflektierten Leistung verglichen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Meßanordnung für eine Überwachung des Zustands der Senderschaltungen und der Senderantenne verwendet werden kann, wodurch das Erfordernis einer Einstellung und Wartung auf Grundlage des von der Meßeinheit abgegebenen Ergebnisses in geeigneter Weise bestimmt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt auch darin, daß bei der vorliegenden Anordnung kein ausschließlich in Verbindung mit der Messung verwendetes, getrenntes Meßsignal erforderlich ist, sondern es kann ein normales die Senderschaltungen und Antenne durchlaufendes Signal als Meßsignal verwendet werden. Ein weiteres Merkmal ist die Verwendung eines einzelnen festen Alarmgrenzwerts: überschreitet der Pegel des Meßsignals den festen Alarmgrenzwert, so erfolgt ein Alarm und die Senderschaltungen werden abgeschaltet, so daß die Senderschaltungen nicht überlastet werden. Wird ein zweiter einstellbarer Alarmgrenzwert verwendet, so kann dieser eingestellt werden bis er das auf Grundlage des Verhältnisses zwischen der reflektierten Leistung und der gesendeten Leistung gebildete Meßsignal erreicht hat. Hat der einstellbare Alarmgrenzwert den Pegel des Meßsignals erreicht, so wird ein Alarm ausgelöst. Der Alarm führt allerdings nicht zu einem Abschalten des Sendersystems, sondern ein den Zustand der Senderschaltungen und der Antenne beschreibender Wert kann aus dem Pegel des Alarmgrenzwerts gelesen werden.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Senderschaltungen und -antenne fortlaufend in Echtzeit analysiert werden können, wobei der Betrieb der Vorrichtung während der Messung nicht unterbrochen wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Meßsignal ein in dem System normal übertragenes Signal ist, so daß ein getrenntes Meßsignal nicht erforderlich ist und das System nicht mittels eines Standardsignals kalibriert werden muß. Durch den einstellbaren Alarmgrenzwert kann ein den Zustand der Sendervorrichtung beschreibender Wert erhalten werden. Danach kann der Wert entweder über eine Funkstrecke oder über Telefonleitungen zu der Wartungsstelle eines lokalen Wartungsunternehmens gesendet werden, worauf entschieden wird, ob eine lokale Wartung für die Sendervorrichtung erforderlich ist.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 2 die erfindungsgemäße Änderung des einstellbaren Alarmgrenzwerts im Zeitbereich.
Fig. 1 zeigt eine Sendervorrichtung 1 mit einer Steuereinheit 2, einer Kombinatoreinheit 3, einer innerhalb der Kombinatoreinheit 3 angeordneten Meßeinheit 4, einer über eine Antennenleitung 5 mit dem Kombinator 3 verbundene Senderantenne 6, und Sendereinheiten 7a, 7b ... 7n. Die Steuereinheit 2 steuert den Kombinator 3, so daß dieser von den Sendereinheiten 7a, 7b ... 7n zugeführte Signale in geeigneter Weise kombiniert, wodurch eine Überlastung der Verstärkereinheiten in dem Kombinator 3 verhindert und sichergestellt wird, daß die Kanäle für bestimmte Sendereinheiten 7a, 7b ... 7n verfügbar bleiben. Darüber hinaus sind eine Vielzahl anderer Funktionen in der Steuereinheit 2 enthalten, wobei diese Funktionen aber als solche bekannt sind und in dieser Anmeldung nicht näher betrachtet werden. Die Steuereinheit 2 ist mit dem Kombinator 3 über einen Bus 2' verbunden, über den bidirektionale Daten sowohl von der Steuereinheit 2 zu dem Kombinator 3 als auch umgekehrt übertragen werden können. Die Sendereinheiten 7a, 7b ... 7n sind mit dem Kombinator 3 über einen unidirektionalen Bus 7a', 7b' ... 7n' verbunden. Nachdem der Kombinator 3 die von den Sendereinheiten 7a, 7b ... 7n zugeführten Signale kombiniert hat, werden sie der Antenne 6 über die Antennenleitung 5 nach der Verstärkung zugeführt. Gleichzeitig mißt die Meßeinheit 4 die Größe Pf des zu der Senderantenne 6 übertragenen Signals und in entsprechender Weise die Größe Pr des von der Antenne reflektierten Signals. Ein die Qualität des Sendersystems beschreibendes Meßsignal Ms wird auf Grundlage des Verhältnisses Pr/Pf der Größen des reflektierten und gesendeten Signals gebildet. Die Signalgrößen können als Mittelwert über einer bestimmten Zeitspanne gemessen werden; bei der Zeitspanne kann es sich beispielsweise um die Dauer einer Übertragung handeln. Der Zustand der Sendervorrichtung 1 kann anhand des Verhältnisses der Größen der gesendeten und reflektierten Signale genau bestimmt werden.
Die Verwendung von Alarmgrenzwerten TH&sub1; und TH&sub2; ist in Fig. 2 dargestellt. Ist der Wert des Meßsignals Ms gleich eins, so ist das System optimal abgestimmt, und es wird keine Leistung von der Antenne 6 zu der Meßeinheit 4 des Kombinators 3 reflektiert. Entsprechend befindet sich das System bei einem Wert des Meßsignals Ms von drei, d. h. wenn es den festen Alarmgrenzwert TH&sub1; überschreitet, bereits in einem solchen schlechten Zustand, daß die Meßeinheit einen Alarm an die Steuereinheit 2 abgibt, der die getrennten Sender- und Verstärkereinheiten abschaltet. Die Meßeinheit 4 umfaßt auch einen einstellbaren Alarmgrenzwert TH&sub2;. Ausgehend von dem den ungünstigsten Fall des Systems beschreibenden Wert, d. h. drei, zum Zeitpunkt t&sub0;, wird der Alarmgrenzwert TH&sub2; stufenweise oder fortlaufend in abwärtiger Richtung eingestellt, bis beim Erreichen des Pegels des Meßsignals Ms zu einem Zeitpunkt t&sub1; ein Alarm abgegeben wird. Dieser Wert des einstell baren Alarmgrenzwerts TH&sub2; gibt somit den Pegel des Meßsignals Ms an und kann zwischen eins und drei schwanken, so daß er ein genaueres Bild des Zustands des Systems abgibt. Anhand des Werts des einstellbaren Alarmgrenzwerts TH&sub2; kann abgeleitet werden, wann eine lokale Wartung und Abstimmung der Senderstation erforderlich ist.
Die Figuren und die zugehörige Beschreibung dienen lediglich der Veranschaulichung des erfinderischen Konzepts. In ihren Einzelheiten kann die Erfindung innerhalb des Umfangs der beiliegenden Patentansprüche variieren.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen des Zustands einer Senderantenne (6), mit den Schritten:

Bereitstellen eines ersten festen Alarmgrenzwerts (TH&sub1;),

Übertragen eines Signals zu einer Antennenleitung (5),

Messen der Größe (Pf) des Signals,

Messen der Größe (Pf) der von der Antenne (6) über die Antennenleitung (5) reflektierten Komponente des Signals,

Bereitstellen eines Meßsignals (Ms) auf Grundlage des Verhältnisses zwischen den gemessenen Größen (Pf, Pr) des reflektierten Signals und des übertragenen Signals, wobei der Pegel des Meßsignals (Ms) einen Zustand der Antenne (6) repräsentiert,

Abschalten der Sendervorrichtung (1), wenn der Pegel des Meßsignals (Ms) den ersten festen Alarmgrenzwert (TH&sub1;) überschreitet,

gekennzeichnet durch

- Bestimmen des Pegels des Meßsignals (Ms) durch die Schritte

a) Bereitstellen eines zweiten Alarmgrenzwert (TH&sub2;) mit einstellbarem Pegel,

b) Einstellen des einstellbaren Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;) auf einen vorgegebenen Pegel,

c) Einstellen des Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;) ausgehend von dem vorgegebenen Pegel, bis der einstellbare Pegel den Pegel des Meßsignals (Ms) erreicht,

d) Anzeigen des Erreichens des Pegels des Meßsignals (Ms) durch den Pegel des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;),

e) Bestimmen des Pegels des Meßsignals (Ms), der mit dem angezeigten Pegel des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;) übereinstimmt,

- Bestimmen eines Zustands der Antenne (6) auf Grundlage des bestimmten Pegels des Meßsignals (Ms).

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit einem Schritt des Einstellens des Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;) durch vorbestimmte Schritte.

3. Vorrichtung zum Überwachen des Zustands einer Senderantenne (6), wobei die Vorrichtung umfaßt:

eine Meßeinheit (4) zum Messen der Größe (Pf) eines über eine Antennenleitung (5) zu der Antenne (6) übertragenen Signals und der Größe (Pr) eines über die Antennenleitung (5) von der Antenne (6) reflektierten Signals,

eine Schaltung zum Bereitstellen eines Meßsignals (Ms) auf Grundlage des Verhältnisses zwischen den gemessenen Größen (Pr , Pf) des reflektierten Signals und des übertragenen Signals, wobei der Pegel des Meßsignals (Ms) einen Zustand der Antenne repräsentiert,

einen ersten Alarmgrenzwert mit einem konstanten Pegel (TH&sub2;),

dadurch gekennzeichnet, daß:

für die Meßeinheit (4) ein einstellbarer zweiter Alarmgrenzwert (TH&sub2;) vorgesehen ist,

die Meßeinheit (4) ausgestaltet ist zum Einstellen des Pegels des zweiten Pegels des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;) ausgehend von dem ersten Alarmgrenzwert durch vorbestimmte Schritte bis zum Erreichen des Pegels des Meßsignals (14),

die Meßeinheit (4) ausgestaltet ist zum Anzeigen, daß der Pegel des zweiten Alarmgrenzwerts (TH&sub2;) den Pegel des Meßsignals (Ms) erreicht hat, und um dadurch den Pegel des Meßsignals (Ms) zur weiteren Analyse des Zustands der Antenne (6) anzuzeigen.