TWI521901B - The Location Method of Fault Location on High Frequency Signal Transmission - Google Patents

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TWI521901B TW100112553A TW100112553A TWI521901B TW I521901 B TWI521901 B TW I521901B TW 100112553 A TW100112553 A TW 100112553A TW 100112553 A TW100112553 A TW 100112553A TW I521901 B TWI521901 B TW I521901B
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Description

高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法
本發明係有關於一種高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，所述的位置就訊號傳輸路徑之高頻傳輸特性而言是故障的。
高頻訊號的傳輸路徑，例如行動電話基地台，而該訊號傳輸路徑例如包含高頻導線、高頻插接器、一閃電保護裝置及一用於發送高頻訊號的天線，對高頻傳輸特性的測量經常出現傳輸能力降低的情況，而頻率越高者，其傳輸能力降低的情況，比根據計算得出的傳輸能力降低結果，或根據個別元件之高頻傳輸特性而可期待的傳輸能力降低結果更糟，因此尋找訊號傳輸路徑之整體系統內的故障位置，極為費時；在該等故障位置上，可能是高頻插頭沒有完全連接或安裝有誤，或者高頻導線內有故障的焊接處或出現電線裂痕；如此一來，在該位置上會產生非線性的高頻訊號傳輸作用，此功能會減弱訊號傳輸路徑之整體系統的高頻訊號傳輸特性。
本發明之主要目的，在於提供一種高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中就高頻技術來看，可以簡單的方式非常精確地確定出訊號傳輸路徑上的故障位置，俾使更容易找到故障。
本發明之高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其實施步驟如下：
(a)產生一具有一恆定的預定頻率f1的第一高頻訊號，該第一高頻訊號為訊號脈衝波形式；
(b)產生一具有一恆定的預定頻率f2的第二高頻訊號，該第二高頻訊號為一具有至少該第一高頻訊號之時間長度的訊號，特別是一既定訊號(permanent signal)；
(c)將該第一高頻訊號、第二高頻訊號導入一預定導入點上之訊號傳輸路徑內，使該二訊號同時行經該訊號傳輸路徑；
(d)在該預定的導入點上，接收在訊號傳輸路徑內產生具有頻率fIM之交互調變訊號(intermodulation product signal)；
(e)確定一第一時間點t1與一第二時間點t2之間的行進時間差距ΔtLaufzeit，該第一高頻訊號之訊號脈衝波係在第一時間點t1被導入到導入點上，在訊號傳輸路徑上產生之交互調變訊號係在該第二時間點t2到達導入點；
(f)根據步驟(e)確定的行進時間差距ΔtLaufzeit，計算導入點與訊號傳輸路徑上一個位置之間的長度L，在步驟(d)中接收的訊號係於所述的位置上產生，其計算方程式為
其中c為訊號傳輸路徑上高頻訊號的擴散速度。
上述方法的優點在於，利用在訊號傳輸路徑之故障位置上產生的交互調變，可以非常精確地確定出這類位置，而不需以機械方式處理訊號傳輸路徑，特別是拆解或破壞訊號傳輸路徑，如此一來，可大幅簡化故障尋找及縮短故障尋找時間，因為可以在短時間內確定訊號傳輸路徑上那個元件有故障，以及該故障位於該元件那個位置。
為了能持續進行測量，在步驟(a)中，隨著時間的過去重複的產生第一高頻訊號作為訊號脈衝波，兩個先後相接的訊號脈衝波之間設有一預定時間Δt，較佳地，該預定時間Δt大於被期待的最大行進時間差距ΔtLaufzeit,max，俾使盡可能能夠實施行進時間測量。
該訊號傳輸路徑包含一特別是以中空導體或同軸電線實施的高頻導線、一閃電保護電路、一高頻過濾器、一高頻線圈電阻及一高頻天線。
在步驟(d)中，接收具有頻率fIM3=2xf1-f2或fIM3=2xf2-f1的第三階(IM3)之交互調變，則在簡單的技術結構可以特別精準地定位。
在步驟(d)中，利用一高頻濾波器，特別是一帶通濾波器，將該交互調變從導入點上接收到的訊號中過濾出。
在一實施例中，該第一高頻訊號之頻率f1為935MHz，第二高頻訊號之頻率f2為960MHz，在步驟(d)中藉由一介於最低頻率fL 880 MHz與最高頻率fH 915 MHz之間的帶通濾波器，將交互調變過濾出，如此一來，即可將第一高頻訊號、第二高頻訊號從帶通濾波器過濾出，而只有一個交互調變會在導入點被接收並進一步被評定。
對訊號傳輸路徑之高頻傳輸特性而言是故障的位置，包含至少一個位置，在此位置上發生高頻波阻的變化，特別是高頻波阻的跳躍，在所述的位置上電性接觸是故障的，特別是存有比預定值還大的接觸電阻，以及在所述的位置上存在非線性的高頻訊號傳輸作用。
在步驟(a)每次產生第一高頻訊號的訊號脈衝波時，以及產生一觸動訊號時，在步驟(e)中確定該觸動訊號與接收到交互調變訊號之間的時間差距，為了確定行進時間差距ΔtLaufzeit，係從所述的時間差距扣掉產生第一高頻訊號之訊號脈衝波到達導入點之間的這段時間，如此一來，可使該方法達到特別高的準確度，而從所述的時間差距中扣掉接收到交互調變訊號至將該交互調變訊號與觸動訊號進行比較之間的這段時間，則可再進一步提高準確度。
有關本發明為達上述之使用目的與功效，所採用之技術手段，茲舉出較佳可行之實施例，並配合圖式所示，詳述如下：本發明之實施例，請參閱第一圖所示，係關於一種針對會影響高頻傳輸特性之故障位置，對訊號傳輸路徑10進行的分析，這些故障位置會造成以高頻訊號傳輸來看非線性的傳輸作用，在不同頻率的兩個高頻訊號同時相遇在具有非線性傳輸作用的一位置上時，該非線性傳輸作用會導致產生交互調變，本發明之方法即利用此一特性，所述的交互調變會在這些位置上產生，非反映錯誤訊號，而是當成之前在訊號傳輸路徑上不存在的新高頻訊號，該新高頻訊號在此稱為交互調變訊號，或者也稱為交互調變。
在區塊12“Puls f1“內產生具有預定的恆定頻率f1之第一高頻訊號14，該第一高頻訊號14係以時間上有限制的訊號脈衝波形式產生，該第一高頻訊號14在區塊16“"PA f1“內會被強化，並被輸送到一組合器18，在區塊20“Fix f2“內產生一具有恆定的頻率f2之第二高頻訊號22，該第二高頻訊號22在區塊24“"PA f2“內會被強化，並且同樣被輸送到該組合器18，將該組合器18組合於一導線上的第一高頻訊號14、第二高頻訊號22輸送到區塊26，該區塊26包含一雙聯濾器，並將導入點28上的該第一高頻訊號14、第二高頻訊號22饋入訊號傳輸路徑10內，所述的該第一高頻訊號14及第二高頻訊號22係經由該訊號傳輸路徑10的路線上，必要時在一個具有非線性傳輸作用的位置上相遇，例如一故障的高頻插接器、一劣質的焊接位置或一電線破裂處，進而會從該第一高頻訊號14及第二高頻訊號22中產生本身不被希望得到的交互調變，例如第三階(IM3)之交互調變，這些交互調變以在訊號傳輸路徑上產生的訊號、或是交互調變、或是交互調變訊號的身份跑回到導入點28。
透過區塊26同時在導入點28上接收一個在訊號傳輸路徑10上產生的訊號，並藉由該雙聯濾器，將具有頻率fIM-EMPFANGEN(t)的第三階(IM3)之交互調變32(intermodulation product)過濾出，並經由一輸出端30將該第三階(IM3)之交互調變32轉送到區塊34，在該訊號傳輸路徑10上被接收到所產生的第三階(IM3)之交互調變32的頻率fIM-EMPFANGEN(t)，乃是根據方程式fIM3-EMPFANGEN(t)=2xf1(t)-f2，由第一高頻訊號14的頻率f1與第二高頻訊號22的頻率f2所得出，所接收到的第三階(IM3)之交互調變32早已經過導入點28到具有非線性傳輸作用之位置之間的路段L，以及又從具有非線性傳輸作用之位置到導入點28回來的路段L。
當產生第一高頻訊號14的訊號脈衝波時，在區塊12內進一步產生一觸動訊號36，該觸動訊號36會被輸送到一區塊40，藉由一個具有相對應頻率的高頻訊號之振盪器38，在該區塊34內將該交互調變32轉換為較低的頻率，可由該區塊40處理該較低的頻率，例如第一高頻訊號14的頻率f1為935MHz，第二高頻訊號22的頻率f2為960MHz，第三階(IM3)之交互調變32的頻率為910MHz，從區塊26內的雙聯濾器(帶通)，例如會將880MHz(fL)與915MHz(fH)之間的頻率段過濾出，俾使第一高頻訊號14、第二高頻訊號22不會通過雙聯濾器，不過第三階(IM3)之交互調變32會被允許通過進到輸出端30，然後，在混合器34中第三階(IM3)交互調變32之訊號從頻率910MHz轉變為頻率120MHz，俾使在區塊40中可使用既有之示波儀處理訊號。
為了確定導入點28到具有非線性傳輸作用之位置之間的路段L，在區塊40內從觸動訊號36處啟動一定時器，因為第三階(IM3)交互調變32訊號的行進時間，IM3交互調變32之訊號會比觸動訊號36較晚到達區塊40，當頻率轉換後的IM3交互調變32之訊號在觸動訊號36之後到達時，會再停止定時器，定時器會顯示行進時間差距ΔtLaufzeit，然後必要時，會從該行進時間差距ΔtLaufzeit再扣掉第一高頻訊號14從區塊12到導入點28所需的一段時間，以及扣掉IM3交互調變32之訊號從導入點28到區塊40所需的一段時間，所述的該二段時間大致上為測量系統的恆定值，因此僅需在測量系統校準時確定一次即可，校準後，行進時間差距ΔtLaufzeit即等於一第一時間點t1與一第二時間點t2之間的這段時間，第一高頻訊號14的訊號脈衝波係在第一時間點t1被導入到導入點28上，而在該訊號傳輸路徑10上產生的IM3交互調變32之訊號在第二時間點t2到達導入點28。
接著，根據行進時間差距ΔtLaufzeit，計算導入點28與該具有非線性傳輸作用的位置之間的長度L，計算方程式為：
其中c為訊號傳輸路徑上高頻訊號的擴散速度。
所述距離L為導入點28到第三階(IM3)之交互調變32在訊號傳輸路徑10上由第一高頻訊號14、第二高頻訊號22產生的位置之間的線段，現在只須再將距離或長度L在訊號傳輸路徑10上測量，如此，即可確實找出訊號傳輸路徑10上的具有非線性傳輸作用的故障所在位置，該非線性傳輸作用會影響該訊號傳輸路徑10的高頻傳輸特性，所謂故障位置可能是高頻電線的斷裂處、天線的故障位置或故障的高頻插接器或劣質的焊接處，當然訊號傳輸路徑上也可能同時出現多個故障位置，在該接收情況下會產生多個因時間而後先後錯開的交互調變32，這些交互調變32均可同時判斷，進而可確定多個行進時間差距ΔtLaufzeit及多個長度L，由於係使用一個新產生的交互調變作為被當成接收到的訊號，故可確定長度L僅牽涉到具有非線性傳輸功能的故障位置，而不是具有其它原因或其他來源之高頻訊號的其他反射。
為了能持續進行測量，隨著時間的過去重複的產生第一高頻訊號作為訊號脈衝波，在該第一高頻訊號14兩個先後相接的訊號脈衝波之間，選擇一時間差距Δt，該預定時間Δt大於被期待的最大行進時間差距ΔtLaufzeit,max，根據下列方程式，從訊號傳輸路徑10的總長度LS得出該被期待的最大行進時間差距ΔtLaufzeit,max
在第一圖示中所顯示之本發明方法較佳實施例，使用第三階(IM3)之交互調變作為例子，不過也可使用其他交互調變，例如第二階(2*f1,2*f2,f1+f2,f2-f1)或第四階或更高的交互調變。
綜上所述，本發明確實已達到所預期之使用目的與功效，且更較習知者為之理想、實用，惟，上述實施例僅係針對本發明之較佳實施例進行具體說明而已，此實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，舉凡其它未脫離本發明所揭示之技術手段下所完成之均等變化與修飾，均應包含於本發明所涵蓋之申請專利範圍中。
10．．．訊號傳輸路徑
12．．．區塊
14．．．第一高頻訊號
16．．．區塊
18．．．組合器
20．．．區塊
22．．．第二高頻訊號
24．．．區塊
26．．．區塊
28．．．導入點
30．．．輸出端
32．．．交互調變
34．．．區塊
36．．．觸動訊號
38．．．振盪器
40．．．區塊
第一圖所示係為本發明實施例之流程圖。
10．．．訊號傳輸路徑
12．．．區塊
14．．．第一高頻訊號
16．．．區塊
18．．．組合器
20．．．區塊
22．．．第二高頻訊號
24．．．區塊
26．．．區塊
28．．．導入點
30．．．輸出端
32．．．交互調變
34．．．區塊
36．．．觸動訊號
38．．．振盪器
40．．．區塊

Claims (12)

  1. 一種高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，所述的位置就訊號傳輸路徑之高頻傳輸特性而言是故障的，該方法具有下列步驟：(a)產生一具有一恆定的預定頻率f1的第一高頻訊號，該第一高頻訊號為訊號脈衝波形式；(b)產生一具有一恆定的預定頻率f2的第二高頻訊號，該第二高頻訊號為一具有至少該第一高頻訊號之時間長度的訊號，特別是一既定訊號；(c)將該第一高頻訊號、該第二高頻訊號導入一預定導入點上之訊號傳輸路徑內，使該二訊號同時行經該訊號傳輸路徑；(d)在該預定導入點上，接收在該訊號傳輸路徑內產生具有頻率fIM之交互調變訊號；(e)確定一第一時間點t1與一第二時間點t2之間的行進時間差距△tLaufzeit，該第一高頻訊號之訊號脈衝波係在該第一時間點t1被導入到該預定導入點上，在該訊號傳輸路徑上產生之交互調變訊號係在該第二時間點t2到達該預定導入點；(f)根據步驟(e)確定的行進時間差距△tLaufzeit，計算該預定導入點與該訊號傳輸路徑上一個位置之間的長度L，在步驟(d)中接收的訊號係於所述的位置上產生，其計算 方程式為 其中c為該訊號傳輸路徑上高頻訊號的擴散速度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，在步驟(a)中，隨著時間的過去重複的產生第一高頻訊號作為訊號脈衝波，兩個先後相接的訊號脈衝波之間設有一預定時間△t。
  3. 如申請專利範圍第2項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，該預定時間△t大於被期待的最大行進時間差距△tLaufzeit,max。
  4. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，該訊號傳輸路徑包含一特別是以中空導體及同軸電線實施的高頻導線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，該訊號傳輸路徑包含一閃電保護電路、一高頻過濾器、一高頻線圈電阻及一高頻天線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，在步驟(d)中，接收具有頻率fIM3=2xf1-f2或fIM3=2xf2-f1之第三階的交互調變。
  7. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，在步驟(d)中，利用一高頻濾波器，特別是一帶通濾波器，將該交互調變從導入點上接收到的訊號中過濾出。
  8. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位 置之定位方法，其中，該第一高頻訊號之頻率f1為935MHz，該第二高頻訊號之頻率f2為960MHz，在步驟(d)藉由一介於最低頻率fL 880MHz與最高頻率fH 915MHz之間的帶通濾波器，將交互調變過濾出。
  9. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，對該訊號傳輸路徑之高頻傳輸特性而言是故障的位置，包含至少一個位置，在該位置上發生高頻波阻的變化，特別是高頻波阻的跳躍，在所述的位置上電性接觸是故障的，特別是具有比預定值還大的接觸電阻，以及在所述的位置上存在有非線性的高頻訊號傳輸作用。
  10. 如申請專利範圍第1項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，在步驟(a)每次產生該第一高頻訊號的訊號脈衝波時，以及產生一觸動訊號時，在步驟(e)中確定該觸動訊號與接收到的交互調變訊號之間的時間差距。
  11. 如申請專利範圍第10項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，為了確定行進時間差距△tLaufzeit，係從所述時間差距扣掉產生第一高頻訊號之訊號脈衝波到達導入點之間的這段時間。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述高頻訊號傳輸路徑上故障位置之定位方法，其中，從所述時間差距中，再扣掉接收到交互調變訊號至將該交互調變訊號與觸動訊號進行比較之間的這段時間。
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