WO2011128071A1 - Verfahren zum orten von fehlerhaften stellen in einem hf-signalübertragungspfad durch detektion eines intermodulationsproduktes - Google Patents

Verfahren zum orten von fehlerhaften stellen in einem hf-signalübertragungspfad durch detektion eines intermodulationsproduktes Download PDF

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WO2011128071A1
WO2011128071A1 PCT/EP2011/001832 EP2011001832W WO2011128071A1 WO 2011128071 A1 WO2011128071 A1 WO 2011128071A1 EP 2011001832 W EP2011001832 W EP 2011001832W WO 2011128071 A1 WO2011128071 A1 WO 2011128071A1
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transmission path
frequency
time
signal transmission
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Christian Entsfellner
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Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
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    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground

Definitions

  • the present invention relates to a method for locating locations in a signal transmission path for a radio-frequency signal, wherein these locations are erroneous in terms of radio frequency transmission characteristics of the signal transmission path, according to the preamble of claim 1.
  • a signal transmission path for RF signals for example in a mobile radio base station, wherein the signal transmission path comprises, for example, RF cable, RF connector, lightning protection and an antenna for radiating the RF signal
  • measurements of RF transmission characteristics often result in reduced transmission capability deteriorates more towards high frequencies than is mathematically the case or is to be expected due to the RF transmission characteristics of the individual components.
  • the invention is based on the object, a method of o.g. To design a way such that in HF technical terms faulty points in a signal transmission path can be located in a simple manner and at the same time very local, so that the troubleshooting is simplified.
  • step (f) calculating a length L between the point of initiation and a point in the signal transmission path at which the signal received in step (d) has been generated, from the transit time difference ⁇ t.sub.limit determined in step (e) according to the formula
  • the first RF signal is repeatedly generated as a signal pulse in step (a), whereby a predetermined time ⁇ is provided between successive signal pulses.
  • This predetermined time ⁇ t is preferably greater than the maximum expected transit time difference ⁇ t runtime, max in order to be able to carry out the transit time measurement as far as possible.
  • the signal transmission path comprises a high-frequency line, in particular a waveguide or a coaxial cable, a lightning protection circuit, an RF filter, an RF termination resistor and / or an RF antenna.
  • step (d) the intermodulation product is filtered out of the signal received at the point of introduction by means of an RF frequency filter, in particular a bandpass filter.
  • the frequency des of the first RF signal is 935 MHz
  • the frequency f 2 of the second RF signal is 960 MHz
  • the intermodulation product is bandpass filtered between a lower limit frequency f L of 880 MHz and an upper limit frequency f H of 915 MHz filtered out.
  • a point which is defective in terms of high-frequency transmission characteristics of the signal transmission path comprises at least one point at which there is a change, in particular a jump, of the HF characteristic impedance at which an electrical contact is faulty, in particular a contact resistance which is greater than one is predetermined value, and / or there is a non-linear transfer function for an RF signal.
  • a particularly high accuracy of the method is achieved in that in step (a) each time a signal pulse of the first RF signal is generated, a trigger signal is generated and in step (e) a time difference between this trigger signal and the reception of the intermodulation product signal is determined wherein a period of generating the pulse signal of the first RF signal is subtracted to reach the point of introduction for determining the transit time difference At La ufzeit of this time difference.
  • This accuracy is further increased by additionally subtracting from the time difference a time span from the reception of the intermodulation product signal to the comparison of this intermodulation product signal with the trigger signal.
  • the preferred embodiment of the method according to the invention exemplified in the single FIGURE relates to the analysis of a signal transmission path 10 with regard to defects which impair the RF transmission properties. These impurities cause a nonlinear transfer function with respect to the transmission of RF signals.
  • the present method takes advantage of the fact that such non-linear transfer functions lead to the generation of intermodulation products when two RF signals of different frequency simultaneously to such a location with non-linear transfer function to meet. These intermodulation products are generated at these locations and do not represent a reflection of an injected signal, but a new RF signal, referred to herein as an intermodulation signal or intermodulation product.
  • a first RF signal 14 is generated at a constant, predetermined frequency ⁇ .
  • This first RF signal 14 is generated in the form of a time-limited signal pulse.
  • This first RF signal 14 is amplified in a block 16 "PA fi" and fed to a combiner 18.
  • a second RF signal 22 having a constant, predetermined frequency f 2 is generated, amplified in a block 24" PA f 2 "and also supplied to the combiner 18.
  • the combiner 18 feeds it onto a line Combined RF signals 14, 22 to a block 26 which contains a duplex filter and the first and second RF signal 14, 22 feeds at an initiation point 28 in the signal transmission path 10.
  • an intermodulation product signal generated in the signal transmission path 10 is simultaneously received at the point of introduction 28 and filtered out by means of the duplex filter the intermodulation product 3 rd order IM3 32 with a frequency fiM-EMPFA GEN and transferred via an output 30 to a block 34.
  • the received intermodulation product IM3 32 has traveled a path L from the initiation point 28 to the non-linear transfer function location and the path L back again from the nonlinear transfer function location to the initiation point 28.
  • a trigger signal 36 is further generated when the signal pulse of the first RF signal 14 is generated.
  • This trigger signal 36 is supplied to a block 40.
  • the intermodulation product signal 32 is converted to a lower frequency in the block 34, which can be processed by the block 40.
  • the frequency des of the first RF signal is 14 935 MHz
  • the frequency f2 of the second RF signal 22 is 960 MHz
  • the frequency of the intermodulation product signal IM3 32 is accordingly 910 MHz.
  • a frequency band between 880 MHz (f L ) and 915 MHz (f H ) is filtered out of the duplex filter (bandpass) in block 26 so that the first and second RF signals 24, 22 can not pass through this duplex filter, however the intermodulation product signal IM3 32 is passed to the output 30.
  • this intermodulation product signal IM3 32 is then converted from the frequency 910 MHz to a frequency of 120 MHz, so that a conventional oscilloscope can be used in block 40 for further signal processing.
  • a timer is started in block 40 by the trigger signal 36. Because of the duration of the intermodulation product signal IM3 32 this will always arrive later at block 40 as the trigger signal 36. As soon as after the trigger signal 36, the frequency converted intermodulation product signal IM3 32 arrives, the timer is stopped, and displays a time difference At La ufeeit Toggle From this time difference At La ufeeit is then possibly still a period of time, the first RF signal 14 from the block 12 to the introduction point 28 and a period of time, which requires the intermodulation product signal IM3 32 from the introduction point 28 to block 40 deducted.
  • the distance L is the distance from the initiation point 28 to a position where the 3rd order intermodulation product IM3 32 was generated in the signal transmission path 10 from the first and second RF signals 14, 22. Now only this distance or length L on the signal transmission path 10 has to be measured and one obtains exactly the location in the signal transmission path 10 at which there is a fault with a non-linear transfer function which adversely affects the RF transmission characteristics of the signal transmission path 10. This may be a break in an RF cable or a fault in the antenna or a faulty RF connector or a faulty solder joint.
  • the signal pulse of the first RF signal 14 is generated repeatedly in a timely manner.
  • a time interval At between successive signal pulses of the first RF signal 14 is selected such that this time interval At is larger than the longest expected differential delay At Lau fzeit, max- This longest expected differential delay At La ufzeit, max results from the total length L s of the signal transmission path 10 according to the formula 2 'L s
  • the third-order intermodulation product IM3 is used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Orten von Stellen in einem Signalübertragungspfad (10) für ein Hochfrequenzsignal, wobei diese Stellen im Sinne von Hochfrequenzübertragungseigenschaften des Signalübertragungspfades (10) fehlerhaft sind. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwei Signale unterschiedlicher Frequenz (14, 22) in den Signalübertragungspfad (10) eingeleitet und eine Zeitspanne gemessen wird, bis am Einleitungspunkt (28) der beiden Signale ein Intermodulationsprodukt (32) ankommt. Aus dem Wert dieser Zeitspanne wird eine Entfernung der fehlerhaften Stelle von dem Einleitungspunkt bestimmt.

Description

VERFAHREN ZUM ORTEN VON FEHLERHAFTEN STELLEN IN EINEM
HF-SIGNALÜBERTRAGUNGSPFAD DURCH DETEKTION EINES
INTERMODULATIONSPRODUKTES
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Orten von Stellen in einem Signalübertragungspfad für ein Hochfrequenzsignal, wobei diese Stellen im Sinne von Hochfrequenzübertragungseigenschaften des Signalübertragungspfades fehlerhaft sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem Signalübertragungspfad für HF-Signale, beispielsweise bei einer Mobilfunkbasisstation, wobei der Signalübertragungspfad beispielsweise HF-Leitungskabel, HF-Steckverbinder, einen Blitzschutz und eine Antenne zum Abstrahlen des HF-Signals umfasst, ergeben Messungen der HF- Übertragungseigenschaften oftmals eine verminderte Übertragungsfähigkeit, welche sich zu hohen Frequenzen hin mehr verschlechtert, als dies rechnerisch der Fall sein dürfte oder als aufgrund der HF-Übertragungseigenschaften der Einzelkompo- nenten zu erwarten ist. Hierdurch ergibt sich eine aufwändige Fehlersuche in dem Gesamtsystem des Signalübertragungspfades nach fehlerhaften Stellen, an denen beispielsweise ein HF-Stecker nicht vollständig geschlossen oder fehlerhaft montiert ist, eine fehlerhafte Lötstelle oder ein Kabelbruch in einem HF-Leitungskabel vor- liegt, wodurch sich an dieser Stelle eine nichtlineare Übertragungsfunktion für HF- Signale ergibt, die zur Verminderung der HF-Signalübertragungseigenschaften des Gesamtsystems des Signalübertragungspfades führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o.g. Art derart auszugestalten, dass in HF-technischer Sicht fehlerhafte Stellen in einem Signalübertragungspfad auf einfache Weise und gleichzeitig örtlich sehr genau lokalisiert werden können, so dass die Fehlersuche vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass folgende Schritte ausgeführt werden:
(a) Erzeugen eines ersten HF-Signals mit einer konstanten, vorbestimmten Frequenz fi in Form eines Signalpulses;
(b) Erzeugen eines zweiten HF-Signals mit einer konstanten vorbestimmten Frequenz I2 in Form eines Signals, welches wenigstens die zeitliche Länge des ersten HF-Signals aufweist, insbesondere eines Dauersignals;
(c) Einleiten des ersten HF-Signals und des zweiten HF-Signals in den Signalübertragungspfad an einem vorbestimmten Einleitungspunkt derart, dass beide Signale zeitlich den Signalübertragungspfad durchlaufen;;
(d) Empfangen eines in dem Signalübertragungspfad erzeugten Intermodulati- onsproduktsignals mit der Frequenz fiM am vorbestimmten Einleitungspunkt;
(e) Bestimmen einer Laufzeitdifferenz AtLaufeeit zwischen einem ersten Zeitpunkt ti, zu dem der Signalpuls des ersten HF-Signals am Einleitungspunkt eingeleitet wurde, und einem zweiten Zeitpunkt t2, zu dem das im Signalübertragungspfad erzeugte Intermodulationsproduktsignal am Einleitungspunkt ankommt;
(f) Berechnen einer Länge L zwischen dem Einleitungspunkt und einer Stelle in dem Signalübertragungspfad, an der das in Schritt (d) empfangene Signal erzeugt wurde, aus der in Schritt (e) bestimmten Laufzeitdifferenz AtLaUfeeit gemäß der Formel
Figure imgf000004_0001
wobei c eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der HF-Signale in dem Signalübertragungspfad ist. Dies hat den Vorteil, dass unter Ausnutzung von an fehlerhaften Stellen des Signalübertragungspfades erzeugten Intermodulationsprodukten derartige Stellen örtlich sehr genau lokalisiert werden können, ohne hierzu den Signalübertragungspfad mechanisch bearbeiten, insbesondere zerlegen oder zerstören, zu müssen. Dadurch wird die Fehlersuche erheblich vereinfacht und verkürzt, da binnen kurzer Zeit fest- gestellt werden kann, welches Bauteil des Signalübertragungspfades einen Fehler aufweist und wo in diesem Bauteil der Fehler örtlich vorhanden ist.
Für eine kontinuierliche Messung wird in Schritt (a) das erste HF-Signal zeitlich wiederholt als Signalpuls erzeugt, wobei zwischen aufeinander folgenden Signalpulsen eine vorbestimmte Zeit Δί vorgesehen ist. Diese vorbestimmte Zeit At ist bevorzugt größer, als die maximal erwartete Laufzeitdifferenz AtLaufzeit,max, um die Laufzeitmessung möglichst durchführen zu können.
Zweckmäßigerweise umfasst der Signalübertragungspfad eine Hochfrequenzleitung, insbesondere einen Hohlleiter oder ein Koaxialkabel, eine Blitzschutzschaltung, ein HF-Filter, einen HF-Abschlusswiderstand und/oder eine HF Antenne.
Eine besonders genaue Ortsbestimmung bei einfachem technischem Aufbau erzielt man dadurch, dass in Schritt (d) das Intermodulationsprodukt dritter Ordnung IM3 mit der Frequenz fi 3 = 2 x f1 - f2 oder Μ3 = 2 x f2 - fi empfangen wird.
Zweckmäßigerweise wird in Schritt (d) das Intermodulationsprodukt mittels eines HF-Frequenzfilters, insbesondere eines Bandpassfilters, aus dem am Einleitungspunkt empfangenen Signal herausgefiltert.
In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Frequenz ^ des ersten HF-Signals 935 MHz, beträgt die Frequenz f2 des zweiten HF-Signals 960 MHz und wird in Schritt (d) das Intermodulationsprodukt mittels eines Bandpassfilters zwischen einer unteren Grenzfrequenz fL von 880 MHz und einer oberen Grenzfre- quenz fH von 915 MHz ausgefiltert. Hierdurch werden das erste und zweite HF- Signal von dem Bandpassfilter ausgefiltert und nur ein Intermodulationsprodukt wird am Einleitungspunkt empfangen und weiter ausgewertet. Eine Stelle, welche im Sinne von Hochfrequenzübertragungseigenschaften des Signalübertragungspfades fehlerhaft ist, umfasst wenigstens eine Stelle, an der eine Änderung, insbesondere ein Sprung, des HF-Wellenwiderstandes vorliegt, an der eine elektrische Kontaktierung fehlerhaft ist, insbesondere ein Kontaktwiderstand vorliegt, welcher größer als ein vorbestimmter Wert ist, und/oder an der eine nichtli- neare Übertragungsfunktion für ein HF-Signal vorliegt.
Eine besonders hohe Genauigkeit des Verfahrens erzielt man dadurch, dass in Schritt (a) bei jeder Erzeugung eines Signalpulses des ersten HF-Signals ein Triggersignal erzeugt wird und in Schritt (e) eine Zeitdifferenz zwischen diesem Trigger- Signal und dem Empfang des Intermodulationsproduktsignals bestimmt wird, wobei zum Bestimmen der Laufzeitdifferenz AtLaufzeit von dieser Zeitdifferenz eine Zeitspanne von dem Erzeugen des Signalpulses des ersten HF-Signals bis zum Erreichen des Einleitungspunktes abgezogen wird. Diese Genauigkeit wird noch weiter dadurch erhöht, dass von der Zeitdifferenz zusätzlich eine Zeitpanne von dem Emp- fang des Intermodulationsproduktsignals bis zum Vergleich dieses Intermodulationsproduktsignals mit dem Triggersignal abgezogen wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines schematischen Ablaufdiagramms.
Die in der einzigen Fig. beispielhaft dargestellte, bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Analyse eines Signalübertragungspfades 10 hinsichtlich von Störstellen, welche die HF-Übertragungseigenschaften beein- trächtigen. Diese Störstellen verursachen eine nichtlineare Übertragungsfunktion hinsichtlich der Übertragung von HF-Signalen. Mit dem vorliegenden Verfahren wird ausgenutzt, dass derartige nichtlineare Übertragungsfunktionen zur Erzeugung von Intermodulationsprodukten führen, wenn zwei HF-Signale unterschiedlicher Frequenz gleichzeitig auf eine derartige Stelle mit nichtlinearer Übertragungsfunktion treffen. Diese Intermodulationsprodukte werden an diesen Stellen erzeugt und stellen keine Reflexion eines eingespeisten Signals, sondern ein neues HF-Signal dar, welches hierin als Intermodulationssignal oder auch Intermodulationsprodukt bezeichnet wird.
In Block 12 "Puls f-ι" wird ein erstes HF-Signal 14 mit einer konstanten, vorbestimmten Frequenz ^ erzeugt. Dieses erste HF-Signal 14 wird in Form eines zeitlich begrenzten Signalpulses erzeugt. Dieses erste HF-Signal 14 wird in einem Block 16 "PA fi" verstärkt und einem Combiner 18 zugeführt. In einem Block 20 "Fix f2n wird ein zweites HF-Signal 22 mit einer konstanten, vorbestimmten Frequenz f2 erzeugt, in einem Block 24 "PA f2" verstärkt und ebenfalls dem Combiner 18 zugeführt. Der Combiner 18 führt die auf eine Leitung kombinierten HF-Signale 14, 22 einem Block 26 zu, der einen Duplexfilter enthält und das erste sowie zweite HF-Signal 14, 22 an einem Einleitungspunkt 28 in den Signalübertragungspfad 10 einspeist. Diese bei- den HF-Signale 14, 22 treffen nun auf ihrem Weg durch den Signalübertragungspfad 10 ggf. auf eine Stelle mit nichtlinearer Übertragungsfunktion, beispielsweise einen defekten HF-Steckverbinder, eine schlechte Lötstelle oder einen Kabelbruch, so dass aus den beiden HF-Signalen 14, 22 an sich unerwünschte Intermodulationsprodukte, wie beispielsweise das Intermodulationsprodukt 3. Ordnung IM3, erzeugt werden. Diese Intermodulationsprodukte laufen als in dem Signalübertragungspfad erzeugte Signale bzw. Intermodulationsprodukte bzw. Intermodulationsproduktsigna- le zu dem Einleitungspunkt 28 zurück.
Mittels des Blockes 26 wird gleichzeitig am Einleitungspunkt 28 ein in dem Signal- übertragungspfad 10 erzeugtes Intermodulationsproduktsignal empfangen und mittels des Duplexfilters das Intermodulationsprodukt 3. Ordnung IM3 32 mit einer Frequenz fiM-EMPFA GEN herausgefiltert und über einen Ausgang 30 an einen Block 34 übergeben. Die Frequenz fiwi-EMPFANGEN(t) des empfangenen, in dem Signalübertragungspfad erzeugten Intermodulationsprodukts 3. Ordnung IM3 32 ergibt sich aus der Frequenz fi des ersten HF-Signals 14 und aus der Frequenz f2 des zweiten HF- Signals 22 gemäß der Gleichung fi 3-EMPFANGEN(t) = 2 x fi(t) - f2. Das empfangene Intermodulationsprodukt IM3 32 hat einen Weg L vom Einleitungspunkt 28 zu der Stelle mit nichtlinearer Übertragungsfunktion sowie den Weg L wieder zurück von der Stelle mit nichtlinearer Übertragungsfunktion zum Einleitungspunkt 28 zurückgelegt. In dem Block 12 wird weiterhin ein Triggersignal 36 erzeugt, wenn der Signalpuls des ersten HF-Signals 14 erzeugt wird. Dieses Triggersignal 36 wird einem Block 40 zugeführt. Mittels einem HF-Signal mit entsprechender Frequenz aus einem lokalen Oszillator 38 wird in dem Block 34 das Intermodulationsproduktsignal 32 auf eine niedrigere Frequenz umgesetzt, welche von dem Block 40 verarbeitet werden kann. Beispielsweise beträgt die Frequenz ^ des ersten HF-Signals 14 935 MHz, die Frequenz f2 des zweiten HF-Signals 22 960 MHz und die Frequenz des Intermodulati- onsproduktsignals IM3 32 dementsprechend 910 MHz. Von dem Duplexfilter (Band- pass) in Block 26 wird beispielsweise ein Frequenzband zwischen 880 MHz (fL) und 915 MHz (fH) herausgefiltert, so dass das erste und zweite HF-Signal 24, 22 diesen Duplexfilter nicht passieren können, jedoch das Intermodulationsproduktsignal IM3 32 zum Ausgang 30 durchgelassen wird. In dem Mischer 34 wird dann dieses Intermodulationsproduktsignal IM3 32 von der Frequenz 910 MHz auf eine Frequenz von 120 MHz umgesetzt, so dass in Block 40 zur weiteren Signalverarbeitung ein herkömmliches Oszilloskop verwendet werden kann.
Zur Bestimmung des Weges L zwischen dem Einleitungspunkt 28 und der Stelle mit der nichtlinearen Übertragungsfunktion wird in Block 40 von dem Triggersignal 36 ein Timer gestartet. Wegen der Laufzeit des Intermodulationsproduktsignals IM3 32 wird dieses immer später am Block 40 ankommen als das Triggersignal 36. Sobald dann nach dem Triggersignal 36 das in der Frequenz umgesetzt Intermodulationsproduktsignal IM3 32 ankommt, wird dieser Timer wieder gestoppt und zeigt eine Laufzeitdifferenz AtLaufeeit an- Von dieser Laufzeitdifferenz AtLaufeeit wird dann ggf. noch eine Zeitspanne, die das erste HF-Signal 14 von dem Block 12 bis zum Einleitungspunkt 28 sowie eine Zeitspanne, die das Intermodulationsproduktsignal IM3 32 von dem Einleitungspunkt 28 bis zum Block 40 benötigt abgezogen. Diese beiden zuvor genannten Zeitspannen sind im Wesentlichen Konstanten des Messsystems und müssen daher nur einmal im Rahmen einer Kalibrierung des Messsystems be- stimmt werden. Nasch dieser Kalibrierung entspricht damit die Laufzeitdifferenz Ät- Laufeeit einer Zeitspanne zwischen einem ersten Zeitpunkt t-i , zu dem der Signalpuls des ersten HF-Signals 14 am Einleitungspunkt 28 eingeleitet wurde, und einem zweiten Zeitpunkt t2, zu dem das im Signalübertragungspfad 10 erzeugte Intermodulationsproduktsignal IM3 32 am Einleitungspunkt 28 ankommt. Aus dieser Laufzeitdifferenz AtLaufzeit wird anschließend der Weg L zwischen dem Einleitungspunkt 28 und der Stelle mit der nichtlinearen Übertragungsfunktion gemäß der Formel
L = - toia fitU - c berechnet, wobei c eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der HF-Signale in dem Signalübertragungspfad ist. Die Entfernung L ist die Strecke von dem Einleitungspunkt 28 bis zu einer Stelle, an der das Intermodulationsprodukt 3. Ordnung IM3 32 in dem Signalübertragungspfad 10 aus dem ersten und zweiten HF-Signal 14, 22 erzeugt wurde. Es muss nun nur noch diese Entfernung bzw. Länge L am Signalübertragungspfad 10 abgemessen werden und man erhält genau den Ort im Signalübertragungspfad 10 an dem sich ein Fehler mit nichtlinearer Übertragungsfunktion befindet, die die HF- Übertragungseigenschaften des Signalübertragungspfades 10 beeinträchtigt. Dies kann ein Bruch in einem HF-Kabel oder eine Fehlerstelle in der Antenne oder ein defekter HF-Steckverbinder oder eine fehlerhafte Lötstelle sein. Es können selbstverständlich auch mehrere fehlerhafte Stellen gleichzeitig in dem Signalübertra- gungspfad vorhanden sein. In diesem Falle ergeben sich mehrere zeitlich versetzte, empfangene Intermodulationsprodukte I 3 32 die alle gleichzeitig ausgewertet werden können, so dass es mehrere Laufzeitdifferenzen Ackert gibt und mehrere Längen L bestimmt werden können. Dadurch, dass als betrachtetes empfangenes Signal ein neu erzeugtes Intermodulationsprodukt verwendet wird, ist sichergestellt, dass die Länge L nur eine fehlerhafte Stelle mit nichtlinearer Übertragungsfunktion und keine sonstige Reflexion eines HF-Signals mit anderen Ursachen oder anderen Quellen betrifft.
Für eine kontinuierliche Messung wird der Signalpuls des ersten HF-Signals 14 zeit- lieh wiederholt erzeugt. Hierbei wird ein zeitlicher Abstand At zwischen aufeinander folgenden Signalpulsen des ersten HF-Signals 14 derart gewählt, dass dieser zeitliche Abstand At größer ist als die längste zu erwartende Laufzeitdifferenz AtLaUfzeit,max- Diese längste zu erwartende Laufzeitdifferenz AtLaufzeit,max ergibt sich aus der Gesamtlänge Ls des Signalübertragungspfades 10 gemäß der Formel 2 ' Ls
Laufzeit
c
Bei der in der einzigen Fig. dargestellten, bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird das Intermodulationsprodukt 3. Ordnung IM3 verwendet. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft und es können auch andere Intermodu- lationsprodukte verwendet werden, wie beispielsweise das Intermodulationsprodukt 2. Ordnung (2*fi , 2*f2, fi+f2, f2-fi), oder 4. Ordnung oder höher.

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zum Orten von Stellen in einem Signalübertragungspfad (10) für ein Hochfrequenzsignal, wobei diese Stellen im Sinne von Hochfrequenzübertragungseigenschaften des Signalübertragungspfades fehlerhaft sind, mit folgenden Schritten,
(a) Erzeugen eines ersten HF-Signals (14) mit einer konstanten, vorbestimmten Frequenz fi in Form eines Signalpulses;
(b) Erzeugen eines zweiten HF-Signals (22) mit einer konstanten vorbestimmten Frequenz f2 in Form eines Signals, welches wenigstens die zeitliche Länge des ersten HF-Signals aufweist, insbesondere eines Dauersignals;
(c) Einleiten des ersten HF-Signals (14) und des zweiten HF-Signals (22) in den Signalübertragungspfad (10) an einem vorbestimmten Einleitungspunkt (28) derart, dass beide Signale zeitlich den Signalübertragungspfad (10) durchlaufen;
(d) Empfangen eines in dem Signalübertragungspfad (10) erzeugten Intermodulationsproduktsignals (32) mit der Frequenz f| am vorbestimmten Einleitungspunkt (28);
(e) Bestimmen einer Laufzeitdifferenz Ati_aufzeit zwischen einem ersten Zeitpunkt ti, zu dem der Signalpuls des ersten HF-Signals (14) am Einleitungspunkt (28) eingeleitet wurde, und einem zweiten Zeitpunkt t.2, zu dem das im Signalübertragungspfad (10) erzeugte Intermodu- lationsproduktsignal (32) am Einleitungspunkt (28) ankommt;
(f) Berechnen einer Länge L zwischen dem Einleitungspunkt (28) und einer Stelle in dem Signalübertragungspfad (10), an der das in Schritt (d) empfangene Signal (32) erzeugt wurde, aus der in Schritt (e) bestimmten Laufzeitdifferenz ÄtLaufzeit gemäß der Formel
Figure imgf000010_0001
wobei c eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der HF-Signale in dem Signalübertragungspfad (10) ist. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) das erste HF-Signal (14) zeitlich wiederholt als Signalpuls erzeugt wird, wobei zwischen aufeinander folgenden Signalpulsen eine vorbestimmte Zeit At vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit At größer ist, als die maximal erwartete Laufzeitdifferenz At|_auf- zeit.max-
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalübertragungspfad (10) eine Hochfrequenzleitung, insbesondere einen Hohlleiter und/oder ein Koaxialkabel, umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalübertragungspfad (10) eine Blitzschutzschaltung, ein HF-Filter, einen HF-Abschlusswiderstand und/oder eine HF-Antenne umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) das Intermodulationsprodukt dritter Ordnung IM3 (32) mit der Frequenz f!M3 = 2 x fi - f2 oder f|M3 = 2 x f2 - fi empfangen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) das Intermodulationsprodukt (32) mittels eines HF-Frequenzfilters, insbesondere eines Bandpassfilters, aus dem am Einleitungspunkt (28) empfangenen Signal herausgefiltert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz fi des ersten HF-Signals (14) 935 MHz beträgt, die Frequenz f2 des zweiten HF-Signals (22) 960 MHz beträgt und in Schritt (d) das Intermodulationsprodukt (32) mittels eines Bandpassfilters zwischen einer unteren Grenzfrequenz fL von 880 MHz und einer oberen Grenzfrequenz fH von 915 MHz ausgefiltert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelle, welche im Sinne von Hochfrequenzübertragungseigenschaften des Signalübertragungspfades (10) fehlerhaft ist, wenigstens eine Stelle umfasst, an der eine Änderung, insbesondere ein Sprung, des HF-Wellenwiderstandes vorliegt, an der eine elektrische Kontaktierung fehlerhaft ist, insbesondere ein Kontaktwiderstand vorliegt, welcher größer als ein vorbestimmter Wert ist, und/oder an der eine nichtlineare Übertragungsfunktion für ein HF-Signal vorliegt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) bei jeder Erzeugung eines Signalpulses des ersten HF-Signals (14) ein Triggersignal (36) erzeugt wird und in Schritt (e) eine Zeitdifferenz zwischen diesem Triggersignal (36) und dem Empfang des Intermodulationsproduktsignals (32) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Laufzeitdifferenz AtLaUfzeit von dieser Zeitdifferenz eine Zeitspanne von dem Erzeugen des Signalpulses des ersten HF-Signals (14) bis zum Erreichen des Einleitungspunktes (28) abgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von der Zeitdifferenz zusätzlich eine Zeitpanne von dem Empfang des Intermodulationsproduktsignals (32) bis zum Vergleich dieses Intermodulationsproduktsignals (32) mit dem Triggersignal (28) abgezogen wird.
PCT/EP2011/001832 2010-04-16 2011-04-12 Verfahren zum orten von fehlerhaften stellen in einem hf-signalübertragungspfad durch detektion eines intermodulationsproduktes WO2011128071A1 (de)

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