WO2011116928A1 - Vorrichtung zur auskopplung eines auf einer datenübertragungsleitung übertragenen hochfrequenzsignals - Google Patents

Vorrichtung zur auskopplung eines auf einer datenübertragungsleitung übertragenen hochfrequenzsignals Download PDF

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WO2011116928A1
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transmission line
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PCT/EP2011/001407
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Peter Muggenthaler
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Deutsche Telekom Ag
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    • H04M2203/05—Aspects of automatic or semi-automatic exchanges related to OAM&P
    • H04M2203/056—Aspects of automatic or semi-automatic exchanges related to OAM&P non-invasive testing, i.e. in operation testing without service interruption

Definitions

  • the present invention relates to a device for decoupling a radio frequency signal transmitted on a data transmission line or of
  • Interference voltages in particular for the purpose of carrying out a measurement on the permanently installed data transmission line.
  • Data transmission lines are now installed in millions of execution, for example, for the supply of
  • Power density often the need for the measurement of a given data transmission line to be performed the same separately, i. has to be interrupted.
  • the invention has for its object to provide a device for decoupling a transmitted on a data transmission line high-frequency signal or interference voltages, which avoids the disadvantages of the prior art, or at least reduced and constructed easily and inexpensively
  • CONFIRMATION COPY and can be produced and used in a simple and efficient manner in test practice.
  • This object is achieved by a device for decoupling a on a first part of a line and a second part line having
  • the device has a tapping module and a current clamp module, wherein for coupling the high-frequency signal, a connection of the tapping module is provided to the first and second sub-line at a first Abgreifort the data transmission line and wherein for coupling the high-frequency signal is a coupling of the
  • the device according to the invention has the advantage that, in contrast to a conventional directional coupler in the closed design an uninterrupted measurement or measurement of the data transmission line is possible. On the one hand, this has the advantage that, for carrying out the measurement, the one to be measured
  • the device can be used both for measuring a high-frequency signal and for measuring
  • Interference voltages on the data transmission line.
  • the device for decoupling the high-frequency signal is operated in a so-called push-pull mode (differential mode) and for decoupling the interference voltages in a so-called common mode (common mode).
  • the two operating modes or tapping modes differ essentially only by the different handling or the different tap.
  • the radio frequency signals to be transmitted on the data transmission line i.e., the wanted signals, for example, xDSL signals
  • the wanted signals for example, xDSL signals
  • the device according to the invention is used in push-pull operation. With the help of this measurement, the xDSL transmission power coupled into a cable should be measured as accurately as possible. In a preferred embodiment, due to the Richtkoppler Basil the
  • Signal direction of the xDSL signal can be determined by means of a switch.
  • Data transmission line usually a double wire or a
  • the interference potential on both sub-lines to ground of the data transmission line is the same; for common mode, one can think of the data transmission line as a single line (or the two sub-lines as a single line).
  • the common mode operation is used.
  • the fundamentally unknown signal direction of the interference signal should be determined primarily for locating the jamming transmitter.
  • the device is similar in common mode operation Accuracy of measurement can ensure as with push-pull operation, the absolute measurement accuracy plays in the location of the source of interference is not crucial.
  • the device according to the invention is used as a directional coupler and is connected to the decoupled on the usually fixed data transmission line transmitted high frequency signal or to decoupling interference voltages to the data transmission line, but made no change to the predetermined configuration of the installation of the data transmission due to the implementation of the measurement becomes.
  • the device according to the invention comprises two modules or measuring modules, which are preferably matched to one another and together accomplish the decoupling of the radio-frequency signal transmitted on the signal transmission line to be measured.
  • the present invention is primarily based on the example of the decoupling of a
  • the invention can also be applied to other types of data transmission line, for example comprising more than two sub-lines and / or comprising others
  • the two modules or measuring modules in the device according to the invention are a tapping module and a current clamp module.
  • the tapping module is for tapping i.e.. the voltage tap
  • the current clamp module serves for coupling to a second pickup location along the extension of the data transmission line, namely
  • the device serves, in particular, to carry out measurements of the spectral power density of the data transmission line or the execution of
  • Measurements for locating sources of interference provision is made in particular for an additional device for completely carrying out such a measurement to be connected to an output of the device according to the invention.
  • a further device is in particular a so-called spectrum analyzer in question, which makes only the actual measurement of the spectral power density.
  • the device according to the invention provides the measurement signal to such a spectrum analyzer, i. the measuring accuracy of
  • the measurement carried out is sensitively dependent on the device according to the invention, which serves as a measuring head for the spectrum analyzer in such a measuring setup and is therefore also referred to below as a contact power measuring head.
  • the current clamp module has a divided toroidal magnet. In this way, a particularly simple and accurate measurement of the current flow through the first sub-line of the data transmission line can be made in an advantageous manner.
  • a coupling of the current clamp module (30) to the first and second sub-line (51, 52) is provided such that the current clamp module (30) the first and second sub-line (51, 52) in the same direction encompasses.
  • the tapping module is designed as a probe with a first pick-off element and a second pick-off element.
  • the measurement can be carried out quickly and easily in an advantageous manner.
  • the device is configured such that the first and the second picking location of 2 cm to 200 cm, preferably from 5 cm to 50 cm, more preferably from 8 cm to 15 cm, most preferably 10 cm from each other are removed. This distance between the first picking location and the second picking location relates in particular to the distance of the picking locations along the extent of the data transmission line.
  • the device it is also preferable for the device to have a
  • Tapping module with the first sub-line and an electrically conductive connection of the second tapping element with the second sub-line (in the case of decoupling the high frequency signal, i.e. the operation of the device in push-pull operation), a changeover of the changeover switch, a port configuration of
  • the Device to the sub-lines of the data transmission line thus causes as if the first pick-off element would have an electrically conductive connection to the second sub-line and the second pick-off element an electrically conductive connection to the first sub-line. Accordingly, in the case of an electrically conductive connection of the first pick-off element (of the pick-off module) to the first and second part line and an electrically conductive connection of the second one
  • Tapping element to ground (the data transmission line) (in the case of coupling out interference voltages, ie the operation of the device in common mode operation) switching the changeover switch causes a connection configuration of the device to the sub-lines of the data transmission line, as if the first tapping element is an electrically conductive connection to ground and the second pick-off element would have an electrically conductive connection with the first and second sub-lines.
  • Clamp module must be made due to incorrect polarity, but only the changeover switch must be operated. This speeds up the performance of the measurement and, moreover, improves the measurement accuracy, because with the same pickup configuration (i.e., the possibility of a good match to the impedance ratios), the measurement can also be performed without interchanging the tap on the first and second sub-lines
  • the device has a decoupling attenuation of 40 dB +/- 0.1 dB of 30 kHz to 30 MHz.
  • a connected spectrum analyzer is not overdriven. Due to the high linearity of the device according to the invention of +/- 0.1 dB in the frequency range of 30 kHz to 30 MHz on a conventional copper double-core impedance of
  • the device has an output, wherein the output is adaptable to different input impedances of a device connected to the output. In this way, a very accurate and reliable measurement result of the measurement can be obtained on the data transmission line in an advantageous manner.
  • the device be measured in copper double-core networks (i.e.
  • Copper double conductors or copper double wires as data transmission lines in the sense of the present invention with a usual mean impedance of 135 ⁇ in conjunction with commercially available and suitable (and sufficiently accurate), usually portable and operated with an accumulator spectrum analyzers with symmetrical receiver input with an input or measuring impedance R m from about 100 ⁇ to about 150 ⁇ is operated.
  • the inventive Device also on other than here only by way of example (the example of the typical impedance ratios of (installed in Germany)
  • Impedance ratios or frequency ranges are optimized or adapted to achieve the same advantages of the invention, namely a simple, fast and at the same time comparatively highly accurate line measurement.
  • Another object of the present invention relates to a
  • the data transmission line can be used without interruption during data transmission for carrying out the measurement. This is a significant advantage, which not only makes the implementation of the method simpler and faster, but at the same time more accurate, because it is measured on the same (or unchanged) line configuration that is also used for data transmission.
  • a copper double cable preferably a twisted copper double cable, is used as the data transmission line and / or that a spectrum analyzer for measuring the spectral power density of the radio frequency signal transmitted on the data transmission line or for measuring interference voltages is connected to the device and / or or that the device is adapted to different input impedances of the spectrum analyzer.
  • a further subject of the present invention relates to a method for carrying out a measurement on a data transmission line provided for transmitting a high-frequency signal and comprising a first sub-line and a second sub-line, wherein a device for decoupling the
  • High-frequency signal comprises a tapping module and a current clamp module, wherein for coupling the high-frequency signal, the tapping module is connected to the first and second sub-line at a first Abgreifort the data transmission line and wherein for decoupling the high-frequency signal, the current clamp module to the first sub-line at a second Abgreifort the data transmission line is coupled.
  • Another object of the present invention relates to a method for performing a measurement at a for the transmission of a
  • High-frequency signal provided and a first sub-line (51) and a second sub-line (52) comprising data transmission line (50), wherein a device (10) for decoupling the high-frequency signal, a tapping module (20) and a current clamp module (30), wherein for decoupling the high-frequency signal the tapping module (20) is connected to the first and second sub-lines (51, 52) at a first pick-up location (61) of the data transmission line (50), and wherein
  • a spectrum analyzer for measuring the spectral power density of the transmitted on the data transmission line high-frequency signal or noise voltages is connected to the device, wherein an output of the device is adapted to different input impedances of the spectrum analyzer.
  • Figure 1 shows a schematic representation in the sense of a block diagram of a device according to the invention, which is used for coupling one on one
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention for decoupling the high-frequency signal with respect to the figure 1 larger
  • FIG. 3 schematically shows an equivalent circuit diagram of the device according to the invention in use according to FIG. 2.
  • Figure 4 shows a schematic representation of the device according to the invention for decoupling the interference voltages with respect to the figure 1 greater detail.
  • FIG. 5 schematically shows an equivalent circuit diagram of the device according to the invention in use according to FIG. 4.
  • FIG. 1 a device 10 according to the invention for decoupling a high-frequency signal transmitted on a data transmission line 50 is shown schematically in the form of a block diagram. The illustrated part of
  • data transmission line 50 is usually only a (small) part of the extension of the data transmission line 50. Die
  • the Device 10 has a tapping module 20 and a current clamp module 30.
  • the tapping module 20 is connected to the data transmission line 50 at a first tapping point 61.
  • the current clamp module 30 is connected to the data transmission line 50 at a second pickup location 62.
  • the data transmission line 50 has a first sub-line 51 and a second sub-line 52, which are preferably provided as twisted sub-lines 51, 52 of a copper double conductor (or copper double conductor). Between the first pickup location 61 and the second pickup location 62 is a distance along the extension of the data transmission line 50
  • the distance between the first picking location 61 and the second picking location 62 is according to the invention preferably from about 2 cm to about 200 cm, more preferably from about 5 cm to about 50 cm, most preferably from about 8 cm to about 15 cm and even more preferably about 10 centimeters.
  • FIG. 2 shows the operation of the device 10 according to the invention for decoupling the high-frequency signal (ie the push-pull operation), while in FIG. 4 the operation of the device 10 according to the invention for the extraction of interference signals or interference voltages (ie, the common mode operation) is shown.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the device 10 according to the invention for decoupling the high-frequency signal is shown with respect to the figure 1 greater detail.
  • the device 10 is shown with its pickup module 20 and its current clamp module 30.
  • the illustrated part of the data transmission line 50 only corresponds to a (small) part of the extent of the data transmission line 50.
  • the tapping module 20 preferably has a first pick-off element 21 and a second pick-off element 22.
  • the current clamp module 30 preferably has a toroidal magnet 31, by means of which (via the measurement of the magnetic flux) the current flow through one of the partial lines 51, 52 of the data transmission line 50 can be measured.
  • the second Abgreifort 62 surrounds the toroidal magnet 31 of the
  • the current clamp module 30 is coupled to the first partial line 51 or to the first partial line 51 (at the second tap location 62) and the first tap element 21 is connected to the first partial line 51 and the second tap element 22 is connected to the second partial line 52 (FIG. at the first pickup location 61).
  • the device 10 according to the invention has an output 14, to which preferably a spectrum analyzer 40 can be connected, in particular if the spectral power density of the radio-frequency signal transmitted on the data transmission line 50 is to be measured.
  • the high-frequency signal propagates according to the propagation direction 55 (i.e., in the left-to-right illustration).
  • the first sub-line 51 corresponds to the a-wire of the data transmission line 50.
  • the second sub-line 52 corresponds to the b-wire of the data transmission line 50. It is, for example, the (from a signal providing device not shown) in the
  • Data transmission line 50 coupled power P 0 (or spectral
  • Current clamp module 30 preferably has a secondary turn 32 around the cross section of the toroidal magnet 31, by means of which the current Is (current clamp module current) is generated or in which the current Is is induced.
  • the current Is current clamp module current
  • the tapping module 20 By means of the tapping module 20, the voltage U 0 between the sub-lines 51, 52 is tapped, which causes a current IT (tapping modulus current) in the device 10.
  • Directional coupler function of the device 10 according to the invention is the coming from the left high frequency signal (send signal) to the output 14 of the device
  • the data transmission line 50 has an impedance of Z.
  • the measuring voltage U M At the output 14 of the device 10 is the measuring voltage U M , the measuring current I and the power P M for further processing by the spectrum analyzer 40 at.
  • the measuring current I corresponds to the (complex addition) of Is and I T.
  • the device 10 is a changeover switch
  • Data transmission line 50 thus acts as if the first pickup element 21 to the second sub-line 52 and the second pick-off element 22 would be connected to the first sub-line 51. It can thereby be the sign of U 0 and thus switched from l T.
  • ⁇ and ls just cancel (ie they interfere destructively).
  • the device 10 gives the function of a directional coupler.
  • FIG. 3 schematically shows an equivalent circuit diagram of the device 10 according to the invention during use according to FIG.
  • a not specifically shown or named printed circuit board or board, for example, in the current clamp module 30 (for example, in a simultaneously used to open and close the ring magnet 31 used handle of the current clamp module housed) has various circuit elements, which are explained in more detail below.
  • Iso results in Iso U 0 / (N ⁇ Z)
  • ie U T corresponds to Uo divided by the product of the number of turns of the secondary winding 32 (or the turns ratio of primary and secondary windings 31, 32) and of the
  • a potentiometer P1 (for example, 500 ⁇ ) is used for exact
  • Another potentiometer P2 (for example 5 kü) is used to adjust the measuring voltage U M , in particular to 40 dB coupling loss.
  • the measurement voltage U M drops above the input resistance RM (for example, 135 ⁇ ) of the spectrum analyzer 40.
  • the changeover switch 11 is shown in FIG. 3 and serves to interchange the polarity of the probe current (or the tapping module current).
  • Tapping module cable 25 (also called probe cable), for example, 40 cm long and has a very high wave impedance, so that the current clamp module current l s primarily via the input resistance R M of the spectrum analyzer 40 flows.
  • the tapping module 20 preferably comprises the tapping module cable 25 and a tapping module unit 26, which has the components R1, C1 and C2 as well as test probes.
  • the tapping module unit 26 is preferably fixedly connected to the tapping module cable 25.
  • the capacitance C1 is used for DC decoupling of the Abgreifmodstromstrom ⁇ - the probe resistance R1 (for example, each (ie
  • Power resistor Z (the data transmission line 50), which is on average for example at 135 ⁇ .
  • a variable capacitance C2 (for example 0 to 2 pF) causes an optionally required phase rotation by means of insulated wires twisted over a length of about 1 to 4 cm for additional balancing of the phases of the two currents ls and ⁇ (so that with a good balance Difference of ls and I T approximately disappears, ie approximately equal to 0).
  • C2 is according to the invention, for example, to the length of the Abgreifmodultivs 25 (for example, 40 cm) and the distance between the first and the second Abgreifort 61, 62nd
  • C2 can not usually use one
  • Trimmkondensators be adjusted to the required amount, because often its minimum amount is too high (for example, 1, 5 to 5.5 pF).
  • the toroidal magnet 31 is, in particular, a hinged toroidal magnet which can be opened by means of an actuation of a tong device 35 (see FIG. 2) of the current clamp module 30.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the device 10 according to the invention for coupling out the interference voltages.
  • the device 10 is shown with its pickup module 20 and its current clamp module 30.
  • the illustrated portion of the data transmission line 50 corresponds to only one (small) part of the extension of the data transmission line 50.
  • the tapping module 20 preferably has the first tapping element 21 and the second tapping element 22. By means of the tapping elements 21, 22, it is possible to realize an electrically conductive connection (in the sense of measuring electrodes) on the one hand to the partial lines 51, 52 and on the other hand to the ground of the data transmission line 50 at the first tapping point 61.
  • the current clamp module 30 preferably has a toroidal magnet 31, by means of which (via the measurement of the magnetic flux) the current flow through both sub-lines 51, 52 of the data transmission line 50 can be measured, the two sub-lines 51, 52 in the same direction from the toroidal magnet 31 at the second pick-off location 62 be enclosed.
  • the first pick-off element 21 is connected to the ground of the data transmission line 50 and the second pick-off element 22 is connected to the first and second sub-lines 51, 52 (at the first pick-up point 61).
  • Device 10 has an output 14, to which preferably a spectrum analyzer 40 can be connected, in particular if the interference signal on the data transmission line 50 is to be measured.
  • the first sub-line 51 corresponds to the a-wire of the data transmission line 50.
  • the second sub-line 52 corresponds to the b-wire of the data transmission line 50.
  • Current probe module 30 preferably has a secondary winding 32 around the cross-section of the toroidal magnet 31, by means of which the current ls (current probe module current) is generated and in which the current l s is induced.
  • the tapping module 20 By means of the tapping module 20, the voltage UCM between on the one hand the two sub-lines 51, 52 and on the other hand, the mass of the data transmission line 50 is tapped, which causes a current I T (tapping module current) in the device 10.
  • the noise signal coming from the left is coupled to the output 14 of the device 10, with ls and ⁇ mutually reinforcing (constructive interference).
  • a high-frequency signal coming from the right is largely suppressed (destructive Interference of l s and l T ). If the tapping elements 21, 22 reversed, this situation is reversed.
  • the data transmission line 50 has an impedance of Z.
  • the measuring voltage U M At the output 14 of the device 10 is the measuring voltage U M , the measuring current IM and the power P M for further processing by the spectrum analyzer 40 at.
  • the measuring current I corresponds to the (complex addition) of Is and
  • the device 10 has a changeover switch 11 (cf., FIG. 5), wherein the changeover switch 11 brings about a circuit-related permutation of the pick-off elements 21, 22 of the pick-off module 20.
  • the changeover switch 11 brings about a circuit-related permutation of the pick-off elements 21, 22 of the pick-off module 20.
  • constructive interference i. an overlay and IM equals the sum of ls and it.
  • FIG. 5 schematically shows an equivalent circuit diagram of the device 10 according to the invention during use according to FIG.
  • a not specifically shown or named printed circuit board or board, for example, in the current clamp module 30 (for example, in a simultaneously used to open and close the ring magnet 31 used handle of the current clamp module housed) has various circuit elements that the circuit elements according to the Figure description of Figure 3 correspond. Below, only the differences are explained in more detail.
  • the tapping module 20 preferably comprises the tapping module cable 25 and a tapping module unit 26, which has the components R1, R1 / 2, C1 and L1 and test probes.
  • the tapping module unit 26 is preferably fixedly connected to the tapping module cable 25.
  • the capacitance C1 is used for DC decoupling of the Abgreifmodernstrom l T.
  • the probe resistance R1 (for example, in each case (ie twice) 9300 ⁇ ) is used for high-impedance connection to U C M above the
  • Line wave resistance ZC M (the data transmission line 50), which is on average, for example, 55 to 60 ⁇ .
  • An inductance L1 is bifilar for the common mode current I C , but suppresses the flow of the basically existing one
  • L1 is additionally connected in series with the two resistors R1.
  • the resistance R1 / 2 corresponds for example to a value of 4650 ⁇ .
  • the toroidal magnet 31 is, in particular, a hinged toroidal magnet which can be opened by means of an actuation of a tong device 35 (see FIG. 2) of the current clamp module 30.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Auskopplung eines auf einer Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals vorgeschlagen. Ferner wird eine Verwendung einer solchen Vorrichtung zur Durchführung einer Messung an der Datenübertragungsleitung sowie ein Verfahren zur Durchführung einer Messung an einer Datenübertragungsleitung vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist hierbei ein Abgreifmodul und ein Stromzangenmodul auf, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals ein Anschluss des Abgreifmoduls an die erste und zweite Teilleitung an einem ersten Abgreifort der Datenübertragungsleitung vorgesehen ist und wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals eine Kopplung der Stromzange an die erste Teilleitung oder an die erste und zweite Teilleitung an einem zweiten Abgreifort der Datenübertragungsleitung vorgesehen ist.

Description

VORRICHTUNG ZUR AUSKOPPLUNG EINES AUF EINER
DATENÜBERTRAGUNGSLEITUNG ÜBERTRAGENEN HOCHFREQUENZSIGNALS
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auskopplung eines auf einer Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals oder von
Störspannungen, insbesondere zum Zwecke der Durchführung einer Messung an der festinstallierten Datenübertragungsleitung. Datenübertragungsleitungen sind heute in millionenfacher Ausführung installiert, beispielsweise zur Versorgung von
Privathaushalten oder auch von Firmen mit vergleichsweise breitbandigen
Datenanschlüssen. Beispielsweise sind derzeit im Kupferdoppeladernetz der
Deutschen Telekom AG in Deutschland derzeit etwa 20 Millionen DSL-Anschlüsse (Digital Subscriber Line Anschlüsse), insbesondere ADSL-Anschlüsse (Asymmetrie Digital Subscriber Line Anschlüsse) oder VDSL-Anschlüsse (Very High Bitrate Digital Subscriber Line Anschlüsse) eingerichtet. Je nach Betriebszustand und Konfiguration dieser Systeme können die an einzelnen Datenübertragungsleitungen solcher Datenübertragungsysteme messbaren spektralen Leistungsdichten (sogenannte PSD Spektren, Power Spectral Density Spektren) erheblich von der angestrebten spektralen Leistungsdichte abweichen.
Bisher konnte die Vermessung von einzelnen Datenübertragungsleitungen solcher Datenübertragungsysteme lediglich unter Inkaufnahme verschiedener Nachteile realisiert werden. Diese Nachteile umfassen unter anderem eine vergleichsweise geringe Messgenauigkeit insbesondere bei der Messung der spektralen
Leistungsdichte, oftmals die Notwendigkeit, dass zur Durchführung der Messung einer vorgegebenen Datenübertragungsleitung dieselbe getrennt, d.h. unterbrochen, werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Auskopplung eines auf einer Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals bzw. von Störspannungen bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder zumindest verringert und die einfach und kostengünstig aufgebaut
BESTÄTIGUNGSKOPIE und herstellbar ist sowie in einfacher und effizienter Weise in der Prüfpraxis verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Auskopplung eines auf einer eine erste Teilleitung und eine zweite Teilleitung aufweisenden
Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals, wobei die Vorrichtung ein Abgreifmodul und ein Stromzangenmodul aufweist, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals ein Anschluss des Abgreifmoduls an die erste und zweite Teilleitung an einem ersten Abgreifort der Datenübertragungsleitung vorgesehen ist und wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals eine Kopplung des
Stromzangenmoduls an die erste Teilleitung an einem zweiten Abgreifort der
Datenübertragungsleitung vorgesehen ist. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Auskopplung eines auf einer eine erste Teilleitung (51 ) und eine zweite Teilleitung (52) aufweisenden Datenübertragungsleitung (50) übertragenen Hochfrequenzsignals oder von Störspannungen, wobei die Vorrichtung (10) ein Abgreifmodul (20) und ein Stromzangenmodul (30) aufweist, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals und von Störspannungen ein Anschluss des Abgreifmoduls (20) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem ersten Abgreifort (61 ) der Datenübertragungsleitung (50) vorgesehen ist und wobei
- im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals eine Kopplung des
Stromzangenmoduls (30) an die erste Teilleitung (51 ) an einem zweiten Abgreifort (62) der Datenübertragungsleitung (50) und
- im Fall der Auskopplung der Störspannungen eine Kopplung des
Stromzangenmoduls (30) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem zweiten Abgreifort (62) der Datenübertragungsleitung (50)
vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass im Gegensatz zu einem üblichen Richtkoppler in geschlossener Bauweise eine unterbrechungsfreie Messung bzw. Vermessung der Datenübertragungsleitung möglich ist. Dies hat zum einen den Vorteil, dass zur Durchführung der Messung die zu vermessende
Datenübertragungsleitung nicht aufgetrennt und anschließend wieder angeschlossen werden muss, so dass sich eventuell nach der Durchführung der Messung eine (nicht vermessene) andere (Anpassungs-)Konstellation ergibt. Ferner hat dies den Vorteil, dass die Maßnahme des Auftrennens und des Wiederverbindens nicht erforderlich ist, so dass die Messung zum einen genauer erfolgt (weil nach der Messung auftretende Fehlerquellen, bedingt etwa durch die Wiederverbindung vermieden werden) und zum anderen einfacher, schneller und mit geringerem Aufwand an Arbeitszeit möglich ist. Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung sowohl zu Messung eines Hochfrequenzsignals verwendet werden als auch zur Messung von
Störspannungen (bzw. irregulären Störsignalen) auf der Datenübertragungsleitung. Hierbei wird die Vorrichtung zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals in einem sogenannten Gegentaktmodus (Differential mode) betrieben und zur Auskopplung der Störspannungen in einem sogenannten Gleichtaktmodus (Common mode). Die beiden Betriebsmodi bzw. Abgreifmodi unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich durch die unterschiedliche Handhabung bzw. den unterschiedlichen Abgriff. Die auf der Datenübertragungsleitung zu übertragenden Hochfrequenzsignale (d.h. die Nutzsignale, beispielsweise xDSL-Signale), erzeugen auf der als Doppelader ausgeführten Datenübertragungsleitung eine Gegentaktspannung bzw.
Differenzspannung zwischen der ersten Teilleitung und der zweiten Teilleitung. Für die Messung dieser Hochfrequenzsignale wird die erfindungsgemäße Vorrichtung im Gegentaktbetrieb benutzt. Mit Hilfe dieser Messung soll vorrangig die in ein Kabel eingekoppelte xDSL Sendeleistung möglichst exakt gemessen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann aufgrund der Richtkopplerwirkung die
Signalrichtung des xDSL Signals mit Hilfe eines Schalters bestimmt werden.
Aufgrund vielfältiger Ursachen werden auch unerwünschte Störspannungen über verschiedene Störpfade in Telekommunikationskabel in der Regel als Gleichtakt (Common mode) eingekoppelt. Die Störspannung liegt dann zwischen der
Datenübertragungsleitung (in der Regel eine Doppelader bzw. eine
Kupferdoppelader) und der Masse bzw. dem Kabelmantel. Das Störpotential auf beiden Teilleitungen gegen Masse der Datenübertragungsleitung ist damit gleich; für den Gleichtakt kann man sich die Datenübertragungsleitung als eine einzige Leitung (bzw. die beiden Teilleitungen als eine einzige Leitung) vorstellen. Für die Messung dieser Störgrößen bzw. Störspannungen wird der Gleichtaktbetrieb verwendet. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit Schalter soll vorrangig die grundsätzlich unbekannte Signalrichtung des Störsignals zur Lokalisierung des Störsenders bestimmt werden. Obwohl die Vorrichtung auch beim Gleichtaktbetrieb ähnlich hohe Messgenauigkeiten wie beim Gegentaktbetrieb gewährleisten kann, spielt die absolute Messgenauigkeit bei der Ortung der Störquelle keine entscheidende Rolle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird als Richtkoppler verwendet und wird zur Auskopplung des auf der in der Regel festinstallierten Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals oder zur Auskopplung von Störspannungen mit der Datenübertragungsleitung verbunden, wobei jedoch keinerlei Änderung an der vorgegebenen Konfiguration der Installation der Datenübertragung bedingt durch die Durchführung der Messung vorgenommen wird. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Module bzw. Messmodule auf, die bevorzugt aufeinander abgestimmt sind und zusammen die Auskopplung des auf der zu vermessenden Signalübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals bewerkstelligen. Die vorliegende Erfindung wird primär am Beispiel der Auskopplung eines
Hochfrequenzsignals bzw. von Störspannungen auf einer eine erste Teilleitung und eine zweite Teilleitung aufweisenden Datenübertragungsleitung dargestellt, insbesondere unter Zugrundelegung des Beispiels einer Kupferdoppelleitung (Kupferdoppelader) als Datenübertragungsleitung. Jedoch kann die Erfindung auch auf andere Arten der Datenübertragungsleitung übertragen werden, beispielsweise umfassend mehr als zwei Teilleitungen und/oder umfassend andere
Leitungsmaterialien.
Die beiden Module bzw. Messmodule bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind ein Abgreifmodul und ein Stromzangenmodul. Das Abgreifmodul dient dem Abgriff d.h. dem Spannungsabgriff
- im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals (Gegentaktbetrieb) zwischen der ersten Teilleitung und der zweiten Teilleitung der Datenübertragungsleitung und
-- im Fall der Auskopplung der Störspannungen (Gleichtaktbetrieb) zwischen den Teilleitungen der Datenübertragungsleitung einerseits und Masse andererseits. Dieser Abgriff erfolgt an einem ersten Abgreifort entlang der Erstreckung der Datenübertragungsleitung. Das Stromzangenmodul dient der Kopplung an einem zweiten Abgreifort entlang der Erstreckung der Datenübertragungsleitung, und zwar
- im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals durch Kopplung des
Stromzangenmoduls an die erste Teilleitung der Datenübertragungsleitung und
- im Fall der Auskopplung von Störspannungen durch Kopplung des Stromzangenmoduls an die erste und zweite Teilleitung der
Datenübertragungsleitung.
Die Vorrichtung dient insbesondere der Durchführung von Messungen der spektralen Leistungsdichte der Datenübertragungsleitung bzw. der Durchführung von
Messungen zur Ortung von Störquellen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass an einen Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine weitere Einrichtung zur vollständigen Durchführung einer solchen Messung angeschlossen wird. Als eine solche weitere Einrichtung kommt insbesondere ein sogenannter Spektrum- Analysator in Frage, der erst die eigentliche Messung der spektralen Leistungsdichte vornimmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt jedoch einem solchen Spektrum- Analysator das Messsignal zur Verfügung, d.h. die Messgenauigkeit der
durchgeführten Messung ist sensibel von der erfindungsgemäßen Vorrichtung abhängig, die bei einem solchen Messaufbau als Messkopf für den Spektrum- Analysator dient und daher im Folgenden auch als Anlegeleistungsmesskopf bezeichnet wird.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das Stromzangenmodul einen geteilten Ringkernmagnet aufweist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine besonders einfache und genaue Messung des Stromflusses durch die erste Teilleitung der Datenübertragungsleitung vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin auch bevorzugt, dass im Fall der Auskopplung der Störspannungen eine Kopplung des Stromzangenmoduls (30) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) derart vorgesehen ist, dass das Stromzangenmodul (30) die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) gleichsinnig umgreift.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, durch einen einfachen Abgriff bzw. durch eine einfache Kopplung des Stromzangenmoduls an die erste und zweite Teilleitung eine einfache Messung der Störspannungen vorzunehmen.
Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass das Abgreifmodul als Tastkopf mit einem ersten Abgreifelement und einem zweiten Abgreifelement ausgebildet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Messung schnell und einfach erfolgen. Besonders bevorzugt ist es ferner, wenn die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass der erste und der zweite Abgreifort von 2 cm bis 200 cm, bevorzugt von 5 cm bis 50 cm, besonders bevorzugt von 8 cm bis 15 cm, ganz besonders bevorzugt 10 cm voneinander entfernt sind. Dieser Abstand zwischen dem ersten Abgreifort und dem zweiten Abgreifort bezieht sich insbesondere auf den Abstand der Abgreiforte entlang der Erstreckung der Datenübertragungsleitung.
Erfindungsgemäß ist ferner auch bevorzugt, dass die Vorrichtung einen
Wechselschalter aufweist, wobei der Wechselschalter eine schaltungstechnische Vertauschung der Abgreifelemente des Abgreifmoduls bewirkt. Dies bedeutet, dass bei einer elektrisch leitfähigen Verbindung des ersten Abgreifelements (des
Abgreifmoduls) mit der ersten Teilleitung und einer elektrisch leitfähigen Verbindung des zweiten Abgreifelements mit der zweiten Teilleitung (im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals, d.h. des Betriebs der Vorrichtung im Gegentaktbetrieb) eine Umschaltung des Wechselschalters eine Anschlusskonfiguration der
Vorrichtung an die Teilleitungen der Datenübertragungsleitung derart bewirkt, als ob das erste Abgreifelement eine elektrisch leitfähige Verbindung mit der zweiten Teilleitung und das zweite Abgreifelement eine elektrisch leitfähige Verbindung mit der ersten Teilleitung hätte. Entsprechend ist es bei einer elektrisch leitfähigen Verbindung des ersten Abgreifelements (des Abgreifmoduls) mit der ersten und zweiten Teilleitung und einer elektrisch leitfähigen Verbindung des zweiten
Abgreifelements mit Masse (der Datenübertragungsleitung) (im Fall der Auskopplung von Störspannungen, d.h. des Betriebs der Vorrichtung im Gleichtaktbetrieb) eine Umschaltung des Wechselschalters eine Anschlusskonfiguration der Vorrichtung an die Teilleitungen der Datenübertragungsleitung derart bewirkt, als ob das erste Abgreifelement eine elektrisch leitfähige Verbindung mit Masse und das zweite Abgreifelement eine elektrisch leitfähige Verbindung mit der ersten und zweiten Teilleitung hätte. Hierdurch es in beiden Fällen bzw. beiden Betriebsarten
erfindungsgemäß zum einen besonders einfach und schnell möglich, eine gute Abstimmung bzw. Anpassung der Vorrichtung an die Impedanzverhältnisse der zu vermessenden Datenübertragungsleitung vorzunehmen und zum anderen ist es hierdurch möglich, bei der Durchführung der Messung den Aufwand dahingehend zu minimieren als keine Änderung des Abgriffs des Abgreifmoduls an der Datenübertragungsleitung bzw. eine Änderung der Kopplung des
Stromzangenmoduls aufgrund falscher Polarität vorgenommen werden muss, sondern lediglich der Wechselschalter bedient werden muss. Dies beschleunigt die Durchführung der Messung und verbessert darüberhinaus die Messgenauigkeit, weil mit der gleichen Abgreifkonfiguration (d.h. mit der Möglichkeit einer guten Anpassung an die Impedanzverhältnisse) auch die Messung durchgeführt werden kann, ohne dass eine Vertauschung des Abgriffs an der ersten und zweiten Teilleitung
erforderlich wäre.
Erfindungsgemäß ist es ferner ebenfalls bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Auskoppeldämpfung von 40 dB +/- 0,1 dB von 30 kHz bis 30 MHz aufweist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß bevorzugt möglich, dass ein angeschlossener Spektrum-Analysator nicht übersteuert wird. Aufgrund der erfindungsgemäßen hohen Linearität der erfindungsgemäßen Vorrichtung von +/- 0,1 dB im Frequenzbereich von 30 kHz bis 30 MHz an einer üblichen Kupferdoppeladerimpedanz von
beispielsweise Z = 135 Ω +/- 20 Ω (+/-15%) muss bei der Auswertung der
Messergebnisse des Spektrum-Analysators lediglich eine Pegelkorrektur von 40 dB durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang an unterschiedliche Eingangsimpedanzen einer an den Ausgang angeschlossenen Einrichtung anpassbar ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein sehr genaues und belastbares Messergebnis der Messung an der Datenübertragungsleitung erhalten werden.
Erfindungsgemäß ist es insbesondere bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Messung in Kupferdoppeladernetzen (d.h. Netze umfassend
Kupferdoppelleitungen bzw. Kupferdoppeladern als Datenübertragungsleitungen im Sinne der vorliegenden Erfindung) mit einer üblichen mittleren Impedanz von 135 Ω in Verbindung mit handelsüblichen und geeigneten (sowie ausreichend genauen), in der Regel tragbaren und mit einem Akkumulator betriebenen Spektrum-Analysatoren mit symmetrischem Empfängereingang mit einer Eingangs- bzw. Messimpedanz Rm von etwa 100 Ω bis etwa 150 Ω betrieben wird. Jedoch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch auf andere als die hier lediglich beispielhaft (am Beispiel der typischen Impedanzverhältnisse des (in Deutschland vorrangig installierten)
Telekommunikationsnetzes der Deutschen Telekom) genannten
Impedanzverhältnisse bzw. Frequenzbereiche optimiert bzw. angepasst werden, um die gleichen erfindungsgemäßen Vorteile, nämlich eine einfache, schnelle und gleichzeitig vergleichsweise hochgenaue Leitungsmessung zu erzielen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine
Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer Messung an einer (in der Regel fest installierten) Datenübertragungsleitung.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass die Datenübertragungsleitung während der Durchführung der Messung unterbrechungsfrei für die Datenübertragung verwendbar ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, der die Durchführung des Verfahrens nicht nur einfacher und schneller gestaltet, sondern gleichzeitig auch genauer, weil an derselben (bzw. unveränderten) Leitungskonfiguration gemessen wird, die auch zur Datenübertragung verwendet wird.
Bevorzugt ist es ferner, dass eine Kupferdoppelleitung, bevorzugt eine verdrillte Kupferdoppelleitung, als Datenübertragungsleitung verwendet wird und/oder dass an die Vorrichtung ein Spektrum-Analysator zur Messung der spektralen Leistungsdichte des auf der Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals bzw. zur Messung von Störspannungen angeschlossen wird und/oder dass die Vorrichtung an verschiedene Eingangsimpedanzen des Spektrum-Analysators angepasst wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Messung an einer zur Übertragung eines Hochfrequenzsignals vorgesehenen und eine erste Teilleitung sowie eine zweite Teilleitung aufweisenden Datenübertragungsleitung, wobei eine Vorrichtung zur Auskopplung des
Hochfrequenzsignals ein Abgreifmodul und ein Stromzangenmodul aufweist, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals das Abgreifmodul an die erste und zweite Teilleitung an einem ersten Abgreifort der Datenübertragungsleitung angeschlossen wird und wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals das Stromzangenmodul an die erste Teilleitung an einem zweiten Abgreifort der Datenübertragungsleitung gekoppelt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Messung an einer zur Übertragung eines
Hochfrequenzsignals vorgesehenen und eine erste Teilleitung (51 ) sowie eine zweite Teilleitung (52) aufweisenden Datenübertragungsleitung (50), wobei eine Vorrichtung (10) zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals ein Abgreifmodul (20) und ein Stromzangenmodul (30) aufweist, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals das Abgreifmodul (20) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem ersten Abgreifort (61 ) der Datenübertragungsleitung (50) angeschlossen wird und wobei
- im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals das Stromzangenmodul (30) an die erste Teilleitung (51 ) an einem zweiten Abgreifort (62) der
Datenübertragungsleitung (50) und
- im Fall der Auskopplung der Störspannungen das Stromzangenmodul (30) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem zweiten Abgreifort (62) der
Datenübertragungsleitung (50)
gekoppelt wird.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass an die Vorrichtung ein Spektrum-Analysator zur Messung der spektralen Leistungsdichte des auf der Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals bzw. der Störspannungen angeschlossen wird, wobei ein Ausgang der Vorrichtung an unterschiedliche Eingangsimpedanzen des Spektrum-Analysators angepasst wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figuren schränken den
allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung im Sinne eines Blockschaltbildes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zur Auskopplung eines auf einer
Datenübertragungsleitung übertragenen Hochfrequenzsignals mit der
Datenübertragungsleitung an einem ersten Abgreifort und einem zweiten Abgreifort verbunden ist. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals mit gegenüber der Figur 1 größerer
Detaillierung.
Figur 3 zeigt schematisch ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Benutzung gemäß Figur 2.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auskopplung der Störspannungen mit gegenüber der Figur 1 größerer Detaillierung.
Figur 5 zeigt schematisch ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Benutzung gemäß Figur 4.
In Figur 1 ist schematisch im Sinne eines Blockschaltbildes eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Auskopplung eines auf einer Datenübertragungsleitung 50 übertragenen Hochfrequenzsignals dargestellt. Der dargestellte Teil der
Datenübertragungsleitung 50 stellt selbstverständlich in der Regel lediglich einen (geringen) Teil der Erstreckung der Datenübertragungsleitung 50 dar. Die
Vorrichtung 10 weist ein Abgreifmodul 20 und ein Stromzangenmodul 30 auf. Das Abgreifmodul 20 ist an einem ersten Abgreifort 61 mit der Datenübertragungsleitung 50 verbunden. Das Stromzangenmodul 30 ist an einem zweiten Abgreifort 62 mit der Datenübertragungsleitung 50 verbunden. Die Datenübertragungsleitung 50 weist eine erste Teilleitung 51 und eine zweite Teilleitung 52 auf, die bevorzugt als verdrillte Teilleitungen 51 , 52 einer Kupferdoppelleitung (bzw. Kupferdoppelader) vorgesehen sind. Zwischen dem ersten Abgreifort 61 und dem zweiten Abgreifort 62 ist ein Abstand entlang der Erstreckung der Datenübertragungsleitung 50
vorgesehen, der in der Figur 1 mit einem Doppelpfeil veranschaulicht ist. Der
Abstand zwischen dem ersten Abgreifort 61 und dem zweiten Abgreifort 62 beträgt erfindungsgemäß bevorzugt von etwa 2 cm bis etwa 200 cm, besonders bevorzugt von etwa 5 cm bis etwa 50 cm, ganz besonders bevorzugt von etwa 8 cm bis etwa 15 cm und noch stärker bevorzugt etwa 10 cm.
In Figur 2 ist der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals (d.h. der Gegentaktbetrieb) dargestellt, während in Figur 4 der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Auskopplung von Störsignalen bzw. Störspannungen (d.h. der Gleichtaktbetrieb) dargestellt ist.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals mit gegenüber der Figur 1 größerer Detaillierung abgebildet. Wiederum ist die Vorrichtung 10 mit ihrem Abgreifmodul 20 und ihrem Stromzangenmodul 30 dargestellt. Wiederum entspricht der dargestellte Teil der Datenübertragungsleitung 50 lediglich einem (geringen) Teil der Erstreckung der Datenübertragungsleitung 50. Das Abgreifmodul 20 weist bevorzugt ein ersten Abgreifelement 21 und ein zweites Abgreifelement 22 auf. Mittels der
Abgreifelemente 21 , 22 ist es möglich, eine elektrisch leitfähige Verbindung (im Sinne von Messelektroden) mit den Teilleitungen 51 , 52 am ersten Abgreifort 61 zu realisieren. Das Stromzangenmodul 30 weist bevorzugt einen Ringkernmagnet 31 auf, mittels dem (über die Messung des magnetischen Flusses) der Stromfluss durch eine der Teilleitungen 51 , 52 der Datenübertagungsleitung 50 gemessen werden kann. Am zweiten Abgreifort 62 umgibt der Ringkernmagnet 31 des
Stromzangenmoduls 30 eine der Teilleitungen 51 , 52.
Im dargestellten Anschlussbeispiel ist das Stromzangenmodul 30 an die erste Teilleitung 51 bzw. mit der ersten Teilleitung 51 gekoppelt (am zweiten Abgreifort 62) und es ist das erste Abgreifelement 21 an die erste Teilleitung 51 sowie das zweite Abgreifelement 22 an die zweite Teilleitung 52 angeschlossen (am ersten Abgreifort 61 ). Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist einen Ausgang 14 auf, an den bevorzugt ein Spektrum-Analysator 40 angeschlossen werden kann, insbesondere wenn die spektrale Leistungsdichte des auf der Datenübertragungsleitung 50 übertragenen Hochfrequenzsignals gemessen werden soll.
Ein genaue Bestimmung der spektralen Leistungsdichte ist insbesondere dann erforderlich, wenn eine Mehrzahl von potentiell miteinander wechselwirkenden Datenübertragungsleitungen (etwa durch Übersprechen) von unterschiedlichen Anbietern genutzt werden und rechtlich zweifelsfrei sichergestellt werden muss, dass die Signaleinkopplung (insbesondere in eine oder mehrere von solchen
Datenübertragungsleitungen durch einen der Anbieter) mit den (gesetzlichen oder regulatorischen) technischen Vorgaben in Übereinstimmung ist. Hierfür ist eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung insbesondere der spektralen Leistungsdichte erforderlich.
In Figur 2 breitet sich das Hochfrequenzsignal gemäß der Ausbreitungsrichtung 55 aus (d.h. in der Abbildung von links nach rechts). Die erste Teilleitung 51 entspricht hierbei der a-Ader der Datenübertragungsleitung 50. Die zweite Teilleitung 52 entspricht der b-Ader der Datenübertragungsleitung 50. Es ist beispielsweise die (von einer nicht dargestellten Signalbereitstellungseinrichtung) in die
Datenübertragungsleitung 50 eingekoppelte Leistung P0 (bzw. spektrale
Leistungsdichte) zu messen. Mittels des Stromzangenmoduls 30 wird der Strom lo gemessen, der in der ersten Teilleitung 51 fließt. Hierzu weist das
Stromzangenmodul 30 bevorzugt eine Sekundärwindung 32 um den Querschnitt des Ringkernmagneten 31 auf, mittels welcher der Strom Is (Stromzangenmodulstrom) generiert wird bzw. in welcher der Strom Is induziert wird. Mittels des Abgreifmoduls 20 wird die Spannung U0 zwischen den Teilleitungen 51 , 52 abgegriffen, die einen Strom IT (Abgreifmodulstrom) in der Vorrichtung 10 verursacht. Infolge der
Richtkopplerfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird das von links kommende Hochfrequenzsignal (Sendesignal) an den Ausgang 14 der Vorrichtung
10 gekoppelt, wobei sich Is und IT gegenseitig verstärken (konstruktive Interferenz). Ein von rechts kommendes Hochfrequenzsignal wird weitgehend unterdrückt
(destruktive Interferenz von Is und IT). Werden die Abgreifelemente 21 , 22 vertauscht ist dies Situation umgekehrt.
Die Datenübertragungsleitung 50 weist eine Impedanz von Z auf. Am Ausgang 14 der Vorrichtung 10 liegt die Messspannung UM, der Messstrom I und die Leistung PM zur weiteren Verarbeitung durch den Spektrum-Analysator 40 an. Hierbei entspricht der Messstrom I der (komplexen Addition) von Is und lT.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung 10 einen Wechselschalter
11 aufweist (vgl. Figur 3), wobei der Wechselschalter 11 eine schaltungstechnische Vertauschung der Abgreifelemente 21 , 22 des Abgreifmoduls 20 bewirkt. Dies bedeutet, dass bei Anschluss des ersten Abgreifelements 21 mit der ersten
Teilleitung 51 und bei Anschluss des zweiten Abgreifelements 22 mit der zweiten Teilleitung 52 eine Umschaltung des Wechselschalters 11 eine
Anschlusskonfiguration der Vorrichtung 10 an die Teilleitungen 51 , 52 der
Datenübertragungsleitung 50 derart bewirkt, als ob das erste Abgreifelement 21 an die zweite Teilleitung 52 und das zweite Abgreifelement 22 an die erste Teilleitung 51 angeschlossen wäre. Es kann hierdurch das Vorzeichen von U0 und damit von lT umgeschaltet werden. Bei einer optimalen Anpassung zwischen dem Abgreifmodul 20 und dem Stromzangenmodul 30 heben sich (bei entsprechender Einstellung des Wechselschalters 1 ) Ιτ und ls gerade auf (d.h. sie interferieren destruktiv). Bei genauer Abstimmung des Abgreifmoduls 20 mit dem Stromzangenmodul 30 ergibt die Vorrichtung 10 die Funktion eines Richtkopplers.
Im Messbetrieb (d.h. nach einer Umschaltung des Wechselschalters 1 1 ) ergibt sich konstruktive Interferenz, d.h. eine Überlagerung und IM entspricht der Summe von ls und lT.
In Figur 3 ist schematisch ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 bei der Benutzung gemäß Figur 2 dargestellt. Eine nicht eigens dargestellte bzw. benannte Leiterplatte bzw. Platine, die beispielsweise in das Stromzangenmodul 30 (beispielsweise in einen gleichzeitig zum Öffnen und Schließen des Ringmagneten 31 benutzten Handgriff des Stromzangenmoduls untergebracht) integriert ist, weist verschiedene Schaltungselemente auf, die nachfolgend näher erläutert sind. Die Sekundärwindung 32 bzw. Sekundärwicklung 32 weist beispielsweise N = 15
Windungen auf, so dass sich Iso ergibt zu Iso = U0/(N x Z), d.h. UT entspricht Uo dividiert durch das Produkt aus der Windungsanzahl der Sekundärwindung 32 (bzw. dem Windungsverhältnis aus Primär- und Sekundärwindung 31 , 32) und der
Impedanz Z. Ein Potentiometer P1 (beispielsweise 500 Ω) dient zum exakten
Abgleich des Stromzangenmodulstroms ls mit dem Abgreifmodulstrom lT (der auch als Tastkopfstrom bezeichnet wird). Bei Umkehr der Signalrichtung (bzw.
Ausbreitungsrichtung des Hochfrequenzsignals in der Datenübertragungsleitung 50) bzw. bei einer Umschaltung des Wechselschalters 1 1 ergibt sich destruktive
Interferenz von Stromzangenmodulstrom ls und Abgreifmodulstrom lT. Ein weiteres Potentiometer P2 (beispielsweise 5 kü) dient zum Abgleich der Messspannung UM, insbesondere auf 40 dB Auskoppeldämpfung. Die Messspannung UM fällt über dem Eingangswiderstand RM (beispielsweise 135 Ω) des Spektrum-Analysators 40 ab. Der Wechselschalter 11 ist in der Figur 3 dargestellt und dient der Vertauschung der Polarität des Tastkopfstroms
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(bzw. des Abgreifmodulstroms). Ein
Abgreifmodulkabel 25 (auch Tastkopfkabel genannt) ist beispielsweise 40 cm lang und weist eine sehr hohe Wellenimpedanz auf, damit der Stromzangenmodulstrom ls vornehmlich über den Eingangswiderstand RM des Spektrum-Analysators 40 fließt. Bevorzugt umfasst das Abgreifmodul 20 das Abgreifmodulkabel 25 sowie eine Abgreifmoduleinheit 26, welche die Bauteile R1 , C1 und C2 sowie Prüfspitzen aufweist. Die Abgreifmoduleinheit 26 ist bevorzugt mit dem Abgreifmodulkabel 25 fest verbunden. Hierbei dient die Kapazität C1 zur Gleichstromentkopplung des Abgreifmodulstroms Ιτ- Der Tastkopfwiderstand R1 (beispielsweise jeweils (d.h.
zweimal) 9300 Ω) dient zur hochohmigen Anschaltung an U0 über dem
Leistungswiderstand Z (der Datenübertragungsleitung 50), welcher im Mittel beispielsweise bei 135 Ω liegt. Eine variable Kapazität C2 (beispielsweise 0 bis 2 pF) bewirkt mittels isolierter und auf einer Länge von ca. 1 bis 4 cm verdrillter Drähte eine gegebenenfalls erforderliche Phasendrehung zum zusätzlichen Abgleich der Phasen der beiden Ströme ls und Ιτ (so dass bei einem guten Abgleich die Differenz von ls und IT ungefähr verschwindet, d.h. etwa gleich 0 ist). C2 wird erfindungsgemäß beispielsweise auf die Länge des Abgreifmodulkabels 25 (beispielsweise 40 cm) und den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Abgreifort 61 , 62
(beispielsweise 10 cm) abgestimmt. C2 kann in der Regel nicht mithilfe eines
Trimmkondensators auf den erforderlichen Betrag eingestellt werden, weil oftmals dessen Mindestbetrag zu hoch ist (beispielsweise 1 ,5 bis 5,5 pF).
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft möglich, dass eine Übersteuerung und das Auftreten von Intermodulationsverzerrungen in einem Spektrum-Analysator 40 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, insbesondere durch die vergleichsweise hohe Auskoppeldämpfung, vermieden wird. Auch dies dient der Erhöhung der Genauigkeit bei der Durchführung von Messungen des angeschlossenen Spektrum-Analysators 40.
Der Ringkernmagnet 31 ist erfindungsgemäß insbesondere ein aufklappbarer Ringkernmagnet, der mittels einer Betätigung einer Zangenvorrichtung 35 (vgl. Figur 2) des Stromzangenmoduls 30 geöffnet werden kann.
In Figur 4 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Auskopplung der Störspannungen abgebildet. Wiederum ist die Vorrichtung 10 mit ihrem Abgreifmodul 20 und ihrem Stromzangenmodul 30 dargestellt. Wiederum entspricht der dargestellte Teil der Datenübertragungsleitung 50 lediglich einem (geringen) Teil der Erstreckung der Datenübertragungsleitung 50. Das Abgreifmodul 20 weist bevorzugt das erste Abgreifelement 21 und das zweite Abgreifelement 22 auf. Mittels der Abgreifelemente 21 , 22 ist es möglich, eine elektrisch leitfähige Verbindung (im Sinne von Messelektroden) mit einerseits den Teilleitungen 51 , 52 und andererseits der Masse der Datenübertragungsleitung 50 am ersten Abgreifort 61 zu realisieren. Das Stromzangenmodul 30 weist bevorzugt einen Ringkernmagnet 31 auf, mittels dem (über die Messung des magnetischen Flusses) der Stromfluss durch beide Teilleitungen 51 , 52 der Datenübertagungsleitung 50 gemessen werden kann, wobei die beiden Teilleitungen 51 , 52 gleichsinnig vom Ringkernmagnet 31 am zweiten Abgreifort 62 umschlossen werden.
Im dargestellten Anschlussbeispiel ist das erste Abgreifelement 21 an die Masse der Datenübertragungsleitung 50 und das zweite Abgreifelement 22 an die erste und zweite Teilleitung 51 , 52 angeschlossen (am ersten Abgreifort 61 ). Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist einen Ausgang 14 auf, an den bevorzugt ein Spektrum-Analysator 40 angeschlossen werden kann, insbesondere wenn das Störsignal auf der Datenübertragungsleitung 50 gemessen werden soll.
In Figur 4 breitet sich das Störsignal bzw. die Störspannung gemäß der
Ausbreitungsrichtung 55 aus (d.h. in der Abbildung von links nach rechts). Die erste Teilleitung 51 entspricht hierbei der a-Ader der Datenübertragungsleitung 50. Die zweite Teilleitung 52 entspricht der b-Ader der Datenübertragungsleitung 50. Mittels des Stromzangenmoduls 30 wird der Strom ICM gemessen, der aus den Stromflüssen in der ersten und zweiten Teilleitung 51 , 52 resultiert. Hierzu weist das
Stromzangenmodul 30 bevorzugt eine Sekundärwindung 32 um den Querschnitt des Ringkernmagneten 31 auf, mittels welcher der Strom ls (Stromzangenmodulstrom) generiert wird bzw. in welcher der Strom ls induziert wird. Mittels des Abgreifmoduls 20 wird die Spannung UCM zwischen einerseits den beiden Teilleitungen 51 , 52 und andererseits der Masse der Datenübertragungsleitung 50 abgegriffen, die einen Strom lT (Abgreifmodulstrom) in der Vorrichtung 10 verursacht. Infolge der
Richtkopplerfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird das von links kommende Störspannungssignal an den Ausgang 14 der Vorrichtung 10 gekoppelt, wobei sich ls und Ιτ gegenseitig verstärken (konstruktive Interferenz). Ein von rechts kommendes Hochfrequenzsignal wird weitgehend unterdrückt (destruktive Interferenz von ls und lT). Werden die Abgreifelemente 21 , 22 vertauscht ist diese Situation umgekehrt.
Die Datenübertragungsleitung 50 weist eine Impedanz von Z auf. Am Ausgang 14 der Vorrichtung 10 liegt die Messspannung UM, der Messstrom IM und die Leistung PM zur weiteren Verarbeitung durch den Spektrum-Analysator 40 an. Hierbei entspricht der Messstrom I der (komplexen Addition) von ls und
Figure imgf000018_0001
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung 10 einen Wechselschalter 11 aufweist (vgl. Figur 5), wobei der Wechselschalter 11 eine schaltungstechnische Vertauschung der Abgreifelemente 21 , 22 des Abgreifmoduls 20 bewirkt. Dies bedeutet, dass bei Anschluss des ersten Abgreifelements 21 an die Masse der Datenübertragungsleitung 50 und bei Anschluss des zweiten Abgreifelements 22 mit der ersten und zweiten Teilleitung 51 , 52 eine Umschaltung des Wechselschalters 11 eine Anschlusskonfiguration der Vorrichtung 10 an die Teilleitungen 51 , 52 der Datenübertragungsleitung 50 derart bewirkt, als ob das erste Abgreifelement 21 an die erste und zweite Teilleitung 51 , 52 und das zweite Abgreifelement 22 an die Masse der Datenübertragungsleitung 50 angeschlossen wäre. Es kann hierdurch das Vorzeichen von UCM und damit von lT umgeschaltet werden. Bei einer optimalen Anpassung zwischen dem Abgreifmodul 20 und dem Stromzangenmodul 30 heben sich (bei entsprechender Einstellung des Wechselschalters 11 ) lT und ls gerade auf (d.h. sie interferieren destruktiv). Bei genauer Abstimmung des Abgreifmoduls 20 mit dem Stromzangenmodul 30 ergibt die Vorrichtung 10 die Funktion eines
Richtkopplers.
Im Messbetrieb (d.h. nach einer Umschaltung des Wechselschalters 11 ) ergibt sich konstruktive Interferenz, d.h. eine Überlagerung und IM entspricht der Summe von ls und IT.
In Figur 5 ist schematisch ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 bei der Benutzung gemäß Figur 4 dargestellt. Eine nicht eigens dargestellte bzw. benannte Leiterplatte bzw. Platine, die beispielsweise in das Stromzangenmodul 30 (beispielsweise in einen gleichzeitig zum Öffnen und Schließen des Ringmagneten 31 benutzten Handgriff des Stromzangenmoduls untergebracht) integriert ist, weist verschiedene Schaltungselemente auf, die den Schaltungselementen gemäß der Figurenbeschreibung von Figur 3 entsprechen. Nachfolgend sind lediglich die Unterschiede näher erläutert.
Bevorzugt umfasst das Abgreifmodul 20 das Abgreifmodulkabel 25 sowie eine Abgreifmoduleinheit 26, welche die Bauteile R1 , R1/2, C1 und L1 sowie Prüfspitzen aufweist. Die Abgreifmoduleinheit 26 ist bevorzugt mit dem Abgreifmodulkabel 25 fest verbunden. Hierbei dient die Kapazität C1 zur Gleichstromentkopplung des Abgreifmodulstroms lT. Der Tastkopfwiderstand R1 (beispielsweise jeweils (d.h. zweimal) 9300 Ω) dient zur hochohmigen Anschaltung an UCM über dem
Leitungswellenwiderstand ZCM (der Datenübertragungsleitung 50), welcher im Mittel beispielsweise bei 55 bis 60 Ω liegt. Eine Induktivität L1 ist für den Gleichtaktstrom IC bifilar, unterdrückt aber den Fluss des grundsätzlich vorhandenen
Differenzstroms zwischen der ersten Teilleitung 51 und der zweiten Teilleitung 52. L1 ist zusätzlich in Reihe zu den beiden Widerständen R1 geschaltet. Der Widerstand R1/2 entspricht beispielsweise einem Wert von 4650 Ω.
Der Ringkernmagnet 31 ist erfindungsgemäß insbesondere ein aufklappbarer Ringkernmagnet, der mittels einer Betätigung einer Zangenvorrichtung 35 (vgl. Figur 2) des Stromzangenmoduls 30 geöffnet werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur Auskopplung eines auf einer eine erste Teilleitung (51 ) und eine zweite Teilleitung (52) aufweisenden Datenübertragungsleitung (50) übertragenen Hochfrequenzsignals oder von Störspannungen, wobei die Vorrichtung (10) ein Abgreifmodul (20) und ein Stromzangenmodul (30) aufweist, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals und von
Störspannungen ein Anschluss des Abgreifmoduls (20) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem ersten Abgreifort (61 ) der
Datenübertragungsleitung (50) vorgesehen ist und wobei
-- im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals eine Kopplung des Stromzangenmoduls (30) an die erste Teilleitung (51 ) an einem zweiten Abgreifort (62) der Datenübertragungsleitung (50) und
- im Fall der Auskopplung der Störspannungen eine Kopplung des
Stromzangenmoduls (30) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem zweiten Abgreifort (62) der Datenübertragungsleitung (50)
vorgesehen ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Stromzangenmodul (30) einen geteilten Ringkernmagnet aufweist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der Auskopplung der Störspannungen eine Kopplung des
Stromzangenmoduls (30) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) derart vorgesehen ist, dass das Stromzangenmodul (30) die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) gleichsinnig umgreift.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass das Abgreifmodul (20) als Tastkopf mit einem ersten Abgreifelement (21 ) und einem zweiten Abgreifelement (22) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) derart konfiguriert ist, dass der erste und der zweite Abgreifort (61 , 62) von 2 cm bis 200 cm, bevorzugt von 5 cm bis 50 cm, besonders bevorzugt von 8 cm bis 15 cm, ganz besonders bevorzugt 10 cm voneinander entfernt sind.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Wechselschalter (11 ) aufweist, wobei der Wechselschalter (11 ) eine schaltungstechnische
Vertauschung der Abgreifelemente (21 , 22) des Abgreifmoduls (20) bewirkt.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Auskoppeldämpfung von 40 dB +/- 0,1 dB von 30 kHz bis 30 MHz aufweist.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Ausgang (14) aufweist, wobei der Ausgang an unterschiedliche Eingangsimpedanzen einer an den Ausgang (14) angeschlossenen Einrichtung anpassbar ist.
9. Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche zur Durchführung einer Messung an der Datenübertragungsleitung (50).
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Datenübertragungsleitung (50) während der Durchführung der Messung unterbrechungsfrei für die Datenübertragung verwendbar ist.
11.Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupferdoppelleitung, bevorzugt eine verdrillte Kupferdoppelleitung, als Datenübertragungsleitung (50) verwendet wird.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an die Vorrichtung (10) ein Spektrum-Analysator (40) zur Messung der spektralen Leistungsdichte des auf der Datenübertragungsleitung (50) übertragenen Hochfrequenzsignals angeschlossen wird.
13. Verwendung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung (10) an verschiedene Eingangsimpedanzen des Spektrum- Analysators (40) angepasst wird.
14. Verfahren zur Durchführung einer Messung an einer zur Übertragung eines Hochfrequenzsignals vorgesehenen und eine erste Teilleitung (51 ) sowie eine zweite Teilleitung (52) aufweisenden Datenübertragungsleitung (50), wobei eine Vorrichtung (10) zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals ein
Abgreifmodul (20) und ein Stromzangenmodul (30) aufweist, wobei zur Auskopplung des Hochfrequenzsignals das Abgreifmodul (20) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem ersten Abgreifort (61 ) der
Datenübertragungsleitung (50) angeschlossen wird und wobei
- im Fall der Auskopplung des Hochfrequenzsignals das
Stromzangenmodul (30) an die erste Teilleitung (51 ) an einem zweiten
Abgreifort (62) der Datenübertragungsleitung (50) und
- im Fall der Auskopplung der Störspannungen das Stromzangenmodul (30) an die erste und zweite Teilleitung (51 , 52) an einem zweiten Abgreifort (62) der Datenübertragungsleitung (50)
gekoppelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an die
Vorrichtung (10) ein Spektrum-Analysator (40) zur Messung der spektralen Leistungsdichte des auf der Datenübertragungsleitung (50) übertragenen Hochfrequenzsignals angeschlossen wird, wobei ein Ausgang (14) der
Vorrichtung (10) an unterschiedliche Eingangsimpedanzen des Spektrum- Analysators (40) angepasst wird.
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