[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erkennung und Lokalisierung
von Impedanz-Fehlanpassungen in einem SMATV-Netz.
[0002] Die Erfindung betrifft den Bereich der Reflektometrie im Frequenzbereich, konkret
den Bereich Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen innerhalb von
SMATV-Netzen (SMATV = satellite master antenna television; Gemeinschaftsfernsehantennenanlage),
wobei ausschließlich Signale aus diesen Netzen verwendet werden, ohne dass irgendein
anderes Signal durch das erfindungsgemäße System eingefügt wird.
Stand der Technik
[0003] Die Verteilungsnetze für TDT-Dienste und Satellitenfernsehsysteme enthalten je nach
ihrer konstruktiven Ausgestaltung eine Vielzahl von Impedanzanpassungsmängeln (Impedanz-Fehlanpassungen)
auf den Übertragungsstrecken, auf denen Hochfrequenzsignale von der Kopfeinheit bis
zu der Benutzersteckdose übertragen werden. Die reflektierten Wellen erscheinen im
Wesentlichen in allen jenen Diskontinuitäten, die in SMATV-Netzen vorhanden sind,
das heißt in Verbindungen zwischen Verteilern, Ableitungselementen, Steckdosen und
in Koaxialkabeln, dies aufgrund der Tatsache, dass die im Netz verwendeten Geräte
nicht ideal sind. Dies kann zu Echos geringer Erkennungszeit führen, die sich in Schlüsselpunkten
des Netzes befinden; und es kann auch eine andere Gruppe von Fehlanpassungen auftreten,
die durch defekte oder nicht angeschlossene Kabel entstanden sind, durch den schlechten
Zustand der Verteilelemente und auch durch schwierig zu identifizierende Fehler bei
der Installation.
[0004] Die Wirkung einer Impedanzfehlanpassung an einer bestimmten Stelle eines SMATV-Netzes
besteht darin, dass eine Reflexion oder ein Echo des Signals an diesem Punkt mit unterschiedlicher
Amplitude und Phase generiert wird. Reflexionen können die Signalverteilung im restlichen
Netz in konstruktiver oder destruktiver Form aufgrund der vorgenannten Änderung der
Amplitude und Phase im reflektierten Signal beeinflussen. Daher kann ein Netz, das
unangemessen behandelt hat unerwünschte Wirkungen zeigen. Als Ergebnis dieser Reflexionen
kann das Signal in erheblichem Umfang in seiner Leistung beeinträchtigt werden, so
dass einige der Dienstleistungen für einige Nutzer nicht erbracht werden können.
[0005] Dies gilt im Fall der Signale digitaler terrestrische Übertragung, insbesondere im
Fall von Satellitensignalen, bei dem die Existenz von Techniken zum Schutz gegen Fehler
aufgrund von Inter-Symbol-Interferenzen (ISI) sehr eingeschränkt ist.
[0006] Ein weiterer kritischer Fall besteht darin, wenn Daten über Koaxialkabel gesendet
werden, wiederum weil Multipath-Phänomene zu Interferenzen zwischen Symbolen führen.
[0007] Obwohl die eigentliche Konstruktion dieser Netze gewöhnlich die Folgen der Existenz
des Abprallens des Signals im restlichen Netz mildern kann, ist die Etappe notwendig,
in der das Netz installiert wird, für den korrekten Empfang des Signals in diesen
Netzen, um alle verzögerten Signale zu entdecken, die in der Etappe der Entwicklung
bzw. des Aufbau vorgesehen sind oder nicht vorgesehen sind, und die ausgelöst wurden
durch die nicht gesteuerten, zuvor kommentierten Motive.
[0008] Heute sehen die im Bereich der Erkennung von Impedanz-Fehlanpassungen verfügbaren
Lösungen vor, dass die Position dieser Störungen durch das Einfügen eines bekannten
Signals gewonnen wird, und durch den späteren Empfang (das Abfangen) des Signals,
bewirkt durch die Abtrennung der Impedanzen. Logischerweise wird bei der Benutzung
dieser Einrichtungen in SMATV-Netzen gearbeitet wo nicht ein anderes Signal eingefügt
wird, das nicht ein Signal der eigentlichen Einrichtung ist. Es existieren verschiedene
Szenarien, bei denen dies passiert. Die erste Situation ist diejenige, in der sich
das Netz noch in der Phase der Installation befindet. In diesem Fall wird kein Signal
an keinen der möglichen Benutzer des Netzes übertragen, so dass auch keine Möglichkeit
besteht, störend auf die Bedürfnisse der Benutzer einzuwirken. Im zweiten Fall ist
ein Netzwerk voll funktionsfähig, aber um die Reflexionen zu identifizieren ist es
notwendig, das Signal der Kopfeinheit zu trennen, um nicht den Messvorgang zu beeinträchtigen.
Natürlich ist dies eine unerwünschte Situation, weil sie bedingt, Dienstleistungen
für verschiedene Benutzer, die mit dem SMATV-Netz verbunden sind, zu beenden.
[0009] Derzeit gibt es keine Technik, um die Herkunft der Impedanz-Fehlanpassungen im Netz
zu erfassen, ohne dem Benutzer Dienstleistungen zu nehmen, die dieser nutzt. Daher
wird es jedes Mal nötig, wenn man die Suche nach der Position der Abkopplungen oder
Echos innerhalb eines SMATV Netzwerk beginnt, die Verbreitung des Signals einzustellen,
womit der Empfang von Inhalten unterbrochen wird in jeder der Verteilsteckdosen, mit
dem entsprechenden Nachteil für die Gruppe der Nutzer, die die angebotenen Dienste
nutzen wollen.
[0010] Wie bereits ausgeführt, beruht der derzeitige Fokus für die Bestimmung der Präsenz
von Fehlanpassungen bei der Anpassung von Impedanzen im Wesentlichen auf das Einfügen
eines bekannten Signals in das Netz und auf dem späteren Empfang (Abfangen) der Reflexionen,
die in Abkopplungen des Netzes (Reflektometrie) ihren Ursprung haben. Je nach Art
der Domäne, in der gearbeitet wird, das heißt Zeit oder Frequenzen, gibt es zwei mögliche
Wege zur Lösung des Problems. Die Reflektometrie im Bereich der Zeit (TDR) besteht
in der Übertragung eines Impulses zu dem Gerät, das bewertet werden soll, und in dem
Abfangen des reflektierten Signals in dem Gerät. Diese Technik wird häufig verwendet,
um die Parameter der verlustbehafteten Übertragungsleitungen zu studieren, wie zum
Beispiel im amerikanischen Patent
US 006437578B1 mit der Bezeichnung, "Kabelverlustkorrektur der Entfernung zur Fehlerstelle und Zeitbereichsreflektometer-Messungen."
Die Abtastraten bei der Erfassung (Abfangen) des Signals auf dem Gebiet der Reflektometrie
im Zeitbereich setzen den Gebrauch von zu hohen Uhren voraus, was die Komplexität
der Erkennungstools erhöht. Aufgrund von Einschränkungen des TDR-Systems, die Existenz
von Fehlern in Funktion in Abhängigkeit von der Frequenz in dem zu analysierenden
System zu überprüfen, ergibt sich eine ganz andere Vorgehensweise. Dies besteht in
der bekannten Reflektometrie, die im Frequenzbereich (FDR) arbeitet. Dies ist eine
sehr häufig verwendete Strategie in Messgeräten bedingt durch die Notwendigkeit einer
niedrigeren Abtastrate (daher weniger komplex) und der vermehrten Maßnahme, die spektrale
Variation der Prozessparameter zu beobachten. Diese Technik erzeugt spektrales Rauschen,
gewöhnlich mit einem Ton oder einer Reihe von Tönen, so dass die Wirkungen von Impedanz-Fehlanpassungen
über der Frequenz durch die Reflexion dieser Sinusoide erhalten werden. Beispiele
für die Verwendung dieser Technik sind die US-Patente
US 006868357B2 mit dem Titel "Frequency Domain Reflectometry for testing wires and cables utilizing
in situ-connectors, passive conectivity, cable fray detection, and live wire testing"
und
US 006691051B2 mit dem Titel "Transient distance to fault measurement".
[0011] Im bekannten Frequenzbereich der Reflektometrie gibt es mehrere Varianten. So gibt
es die Phasenerkennung FDR (PDFDR), die die Phasendifferenz zwischen den Wellen, die
"stehende Wellen-Reflektometrie (Standing Wave Reflectometry SWR), die die Größe der
stehenden Welle durch die Überlagerung der einfallenden und reflektierten Wellen produziert,
berechnet die Größe der Wellen, die frequenzmodulierte kontinuierliche Welle (Frequenca-Modulated
continuous wave, FMCW), die einen Satz von Sinusoiden verwendet, deren Frequenz linear
erhöht wird, und die Mixed-Signal Reflectometry (MSR) wie im US Patent
US007215126B2 dargestellt, mit dem Titel "Apparatus and method for testing a signal path from an
injection point" und in "
Mixed-Signal Reflectometer for Location o faults on Aging wiring", "Peijung Tsai et
al, IEEE Sensors Journal, vol. 5, Nr. 6. Dezember 2005, eine Technik, die die Summe von zwei Sinuswellen verwendet, einer einfallenden und
einer reflektierten, und welche die DC-Komponente extrahiert, die das Ergebnis ist,
das Quadrat dieser Operation zu erhalten.
Zusätzlich zu den beschriebenen Werkzeugen gibt es noch andere Möglichkeiten für den
Nachweis von Signalreflexionen für die gemeinsame Nutzung von Reflectometrie in Zeit
und Frequenz. Dieser dritte Weg heißt Time-Frequency Domain Reflectometry (TFDR),
siehe das europäische Patent
EP 1477820 A2 mit dem Titel "Wire fault detection" oder die Veröffentlichung
IEEE Transactions on Instrumentation and measurement, Bd. 54, Nr. 6, Dezember 2005
mit dem Titel "Application of time-frequency domain reflectormety for detection an
localization of an fault on a coxial cable" von Yong-Juni Shin, und Edward J. Powers, mit Beispielen für deren Verwendung.
[0012] Der gemeinsame Punkt aller bisher beschriebenen Technologien ist die Anwendung eines
Signals, das intern erzeugt wird, um die Messungen durchzuführen, und gelegentlich
die Verwendung anderer Geräte, um die vorgeschlagenen Maßnahmen korrekt durchzuführen.
Das Einfügen des Netzwerk-Signals und das Abfangen der Reflexionen ist an demselben
physikalischen Punkt durchzuführen, dies mit Hardware-Komplexität, die notwendig ist,
ein Gerät zu verwenden, um das reflektierte Signal von dem übertragenen Signal zu
trennen. Dieser Ansatz ist nicht willkürlich, denn wenn das Signal an einer anderen
Stelle im Netzwerk generiert wird, die ungleich der Stelle ist, an dem die Reflexion
abgefangen wird, ist es wünschenswert, nicht nur die verschiedenen Komponenten der
Erkennung, den Sender und den Empfänger mit Synchronisationsmechanismen zu versehen,
sondern unerlässlich ist auch, das Netzwerk bis ins letzte Detail zu analysieren,
um, ausgehend von beiden Signalen, die Wirkung und die Position der verzögerten Komponenten
des Haupt-Signals vorhersagen zu können. Die Tatsache des Einfügens eines bekannten
Signals im Netz und des Erfassens der Reflexion an der gleichen Stelle, stellt direkt
Anforderungen an das Hardware-Design des betreffenden Gerätes und erhöht erheblich
dessen Komplexität. Darüber hinaus erfordert die Lokalisierung des Ursprungs der reflektierten
Wellen die Abtastung des Signals mit einer Geschwindigkeit, die hoch genug zu sein
hat, um sehr nahe Echos zu unterscheiden. Je größer die räumliche Genauigkeit gewünscht
ist, um so höher hat die Abtastrate zu sein. Darüber hinaus besteht ein weiterer der
vielen Mängel der aktuellen Fehlanpassung-Erkennungseinrichtungen darin, wie man gesehen
hat, dass es für das Gerät notwendig ist, ein bekanntes Signal in das Netzwerk einzugeben,
und es ist angebracht, die zu erbringenden Dienste zeitweilig auszusetzen, was ohne
jeden Zweifel ein Nachteil für den Benutzer ist.
Wenn schließlich das technische Personal, das für die Durchführung dieser Aufgaben
verantwortlich ist, wünscht, die Suche nach Verzögerungen auf einen bestimmten Bereich
des SMATV-Netzwerkes zu beschränken, hat eine physische Abschaltung der entsprechenden
Netzbestandteile zu erfolgen, womit die Dienste, die die Benutzer dieser Netze eingeschränkt
werden.
[0013] US 6,278,730B1 offenbart ein nicht-invasives digitales Kabeltestsystem. In diesem System ist eine
Schätzung eines "in-phase error correlation signal", eines "quadrature error correlation
signal" und eines "cross-correlation signal" erforderlich. Das System ist komplex
ausgestaltet und umfasst unter anderen einen Entzerrer (Equalizer 236, 214, 752) und
eine Demodulationseinheit (606).
[0014] US 6,687,632 B1 offenbart ein Verfahren zum Testen von CATV-Systemen. Das Verfahren setzt die Eingabe
eines pseudo-aleatorischen Signals (gebildet durch die Schaltung 20) in das jeweilige
System voraus.
BESCHREIBUNG
[0015] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Erkennung und Ortung von
Impedanz-Fehlanpassungen in einem SMATV-Netz zu schaffen, welches hinsichtlich seiner
Hard- und Softwarestruktur einfach ausgestaltet ist.
[0016] Diese Aufgabe wird durch ein System gelöst, das in den Ansprüchen definiert ist.
Dabei wird lediglich die Spektralform der in einem SMATV-Netz übertragenen Kanäle
genutzt, um eine Information über die Impedanz-Fehlanpassungen in diesem System, insbesondere
wie in den Ansprüchen definiert, zu erhalten.
[0017] Die vorliegende Erfindung hat eine Vielzahl von Vorteilen.
[0018] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein System zur Erkennung
und zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen in einem SMATV-Netz gemäß Patentanspruch
1 gebildet.
[0019] Damit wird der Vorteil erzielt, dass kein Signal in das SMATV-Netz einzugeben ist,
was auch mit dem weiteren Vorteil geringerer Komplexität und geringerer Kosten für
das System verbunden ist.
[0020] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Auflösung der Raumerkennung, die
verwendete Bandbreite und der Rang der Raumerkennung variiert werden.
[0021] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Ergebnisse, die in unterschiedlichen
Messungen an diversen Punkten des SMATV-Netzes ermittelt wurden, miteinander verglichen
werden. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Herkunft der verschiedenen Impedanz-Fehlanpassungen
im Fall nicht eindeutiger Situationen unterschieden werden kann.
[0022] Im Folgenden werden die Vorteile und die Eigenschaften der Erfindung anhand der folgenden
Beschreibung erläutert, in der auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird.
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm, das Einzelheiten des Systems und des Verfahrens zur
Erkennung und zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen zeigt. Im Punkt 101 wird
das Spektrum des Signals gewonnen, das zur Erkennung und zur Lokalisierung der Position
der Fehlanpassungen verwendet wird. Das gewonnene Spektrum enthält eine Information
über das Vorliegen von Impedanz-Fehlanpasungen im Netz entsprechend der folgenden
Gleichung:
[0023] In der vorgenannten Gleichung entspricht
Xrec(
ω) der Fouriertransformation des an einem konkreten Punkt eines SMATV-Netzes empfangenen
Signals, in dem K Impedanz-Fehlanpassungen bestehen.
X(
ω) ist die Fouriertransformierte des Signals, das dem SMATV-Netz übergeben wird, ohne
dass eine Modifikation durch die Wirkung der Fehlanpassungen vorliegt (
ist die Hilbert-Transformierte),
ρRk y
ρIk sind die Real- bzw. Imaginärteile eines jeden der K Reflexionskoeffizienten, die
den verschiedenen Impedanz-Fehlanpassungen im SMATV-Netz zugeordnet sind und
τk ist die Verzögerung einer jeden Replik, die durch dieses Fehlanpassungen bezüglich
des direkten Signals
X(
ω) gebildet ist.
Die maximale Bandbreite des verwendeten Signals ist begrenzt auf den entsprechenden
Rang der Verbreitung oder Signale innerhalb eines SMATV-Netzes, wobei es möglich ist,
eine geringere Bandbreite zu verwenden. Die verwendete Bandbreite ist direkt verbunden
mit der Zeitauflösung, die verwendet wird bei der Erkennung der Reflexionen entsprechend
der Gleichung Tc = 1/B, wobei Tc die Periode des zeitlichen Abtastens und B die Bandbreite
des verwendeten Signals ist. So weisen die Raumauflösung der vorliegenden Erfindung
und die Zeitauflösung eine proportionale Beziehung auf, abgeleitet aus der Gleichung
D = vp·Tc, wobei D die Raumauflösung und vp die Geschwindigkeit der charakteristischen
Ausbreitung des Koaxialkabels ist. Nachdem das Spektrum des Signals gewonnen ist,
gewinnt man das Modul dieses Spektrums im Block 102. Nachdem das Spektrum des ausgewählten
Signals gewonnen ist, wird im Block 103 eine Reduktion des Geräusches vorgenommen,
das in dem Spektrum vorliegt. Das resultierende Signal ist Gegenstand von Spektraltransformationen
im Block 104, wo die Erhebung des Signalmoduls um einen Faktor n im Block 1041 erfolgt,
wobei der Wert n = 2 lediglich ein nicht einschränkendes Beispiel eines auszuwählenden
Faktors dargestellt. So ergibt sich am Ausgang dieses Blockes
mit
[0024] In der letztgenannten Gleichung ergibt sich, wenn das Quadrat des Moduls entwickelt
wird, die folgende Gleichung:
wobei
Ak und
Bk Konstanten sind, die den Einfluss eines jeden Koeffizienten der Impedanz-Fehlanpassungen
umfassen, die in dem SMATV-Netz vorhanden sind hinsichtlich einer jeden Verzögerung
τk, die durch eine konkrete Fehlanpassung gebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich,
dass die Wirkung der Fehlanpassungen auf das Spektrum des in dem SMATV-Netzes übertragenen
Signals sich umsetzt in deren Multiplikation durch die Summe einer Reihe von Signalen,
die aus Sinusoiden abgeleitet sind.
Nachdem das Signal am Ausgang des Blockes 1041 gebildet ist, dient dieses als Eingangssignal
für den Block 1042, in dem eine Transformation des Spektrums vorgenommen wird, das
ermöglicht, das über das SMATV-Netz übertragene Signal von den Wirkungen des Netzes
besser abzukoppeln. Ein nicht einschränkendes Beispiel ist die Anwendung einer logarithmischen
Funktion, ein Logarithmus auf der Basis 10, was ermöglicht, die Wirkung der Fehlanpassung
auf das übertragende Signal abzutrennen.
[0025] Wendet man diese Transformation auf die vorhergehenden Gleichungen an, so ergibt
sich folgende Gleichung
wobei
[0026] Berücksichtigt man die Taylorapproximation der Neperiano-Logartihmusfunktion
und die entsprechende Beziehung mit dem Logarithmus auf Basis 10
impliziert das Ergebnis, den Logarithmus auf das Signal |
Xrec(
ω)|
2 anzuwenden, die Umwandlung des Produkts |
X(
ω)|
2 y |
H(
ω)|
2 in eine Summe zu der Zeit, die diese letzte Funktion fortführt, wobei diese gebildet
wird durch eine Kombination der Signale, die aus Sinussoiden abgeleitet ist.
[0027] Nachdem diese Transformationen angewendet worden sind, wird die Inverse Fouriertransformierte
(IFT) von N Punkten (Block 105) gebildet. Die Zahl N begrenzt den Rang der erkennbaren
Fehlanpassungen auf N·D/2, da die Anwendung von IIFT auf ein wirkliches Signal angewendet
wird und man eine komplexes symmetrisches Signal erhält, so dass man die Hälfte der
Punkte ausschließen kann.
[0028] Als Ergebnis dieses Blockes wendet man einen Prozess der Zeitantwort 106 an, der
darin besteht, das Modul 1061 des sich ergebenden komplexen Signals zu gewinnen und
die spätere Erhebung auf eine bekannte Potenz 1062. Das Ergebnis wird umgesetzt in
eine Mehrzahl von Maxima, deren Zeitposition jeder der Verzögerungen
τk entspricht, die jeder Impedanz-Fehlanpassung im SMATV-Netz entspricht.
Nachdem die Ergebnisse der vorerwähnten Blöcke gebildet worden sind, wird eine Normierung
107 gebildet, die einen Vergleich zwischen verschiedenen Messungen ermöglicht, die
im gesamten SMATV-Netz vorgenommen werden.
[0029] Das sich ergebende Signal ist ähnlich dem Signal, das in Figur 4 wiedergegeben ist,
wo wegen der Periodizität des Eingangsspektrums, wie aus Figur 8 zu ersehen ist, falsche
Positiva auftreten können, die leicht mit tatsächlichen Impedanz-Fehlanpassungen verwechselt
werden können. Diese falschen Positiva können in einfacher Weise erkannt werden durch
Berechnung der Periodizität des Eingangsspektrums und sie können entfernt werden,
durch Vergleich der Spektren, die an verschiedenen Punkten des SMATV-Netzes gebildet
wurden und wobei die Differenz als Eingang des Systems gemäß der Erfindung verwendet
wird, wobei Ergebnisse erzielt werden die in Figur 5 dargestellt sind.
[0030] Der Prozess der Erkennung und der Lokalisierung der Impedanz-Fehlanpassungen endet
mit der Erkennung der Maxima in dem Signal 108 und mit der Gewinnung der Spezialposition,
die mit der zeitlichen Verzögerung der verschieden Maxima des Signals verbunden ist.
Beschreibung der Figuren
[0031]
- Figur 1
- Erkennung von Impedanz-Fehlanpassungen
- 101, OE
- Bildung (Gewinnung) des Spektrums
- 102
- Block der Bildung des Spektrummoduls
- 103
- Geräuschreduktion.
- 104
- Transformation des Spektrums
- 105
- Inverse Fourier-Transformation von N Punkten
- 106
- Bearbeitung der Zeitantwort
- 107
- Normierung.
- 108, DM
- Erkennung von Maximalwerten
- Figur 2
- Spektraltransformationsblock
- 1041
- Block der Quadratbildung
- 1042
- Block der Transformation des Spektrums
- Figur 3
- Block der Bearbeitung der Zeitantwort
- 1061
- Block der Bildung des Spektrummoduls
- 1062
- Block der Quadratbildung
- Figur 4
- Komponenten, die sich aus der Form des Eingangssignals ergeben
- Figur 5
- Erkennung der Position der Impedanzfehlanpassungen.
- Figur 6
- SMATV-Netz, in dem TV-Signale oder ein anderes bekanntes Signal gemessen wird
- 201
- Satellitensignalantenne
- 202
- Mischer
- 203
- Ableitungskomponenten
- 204
- Verteilungsnetz
- 205
- Benutzungssteckdosen
- 206
- Lokalisierungseinrichtung
- 207
- Koaxialkabel
- Figur 7
- Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 301
- Eingangsanschluss des Signals
- 302
- Einrichtung zur Energie-Erkennung
- 303
- Mischer
- 304
- Bandpassfilter
- 305
- Lokaloszillator für Zwischenfrequenzsignal
- 306
- Automatische Verstärkungsregelungsschaltung (AGC)
- 307
- Analog-Digital-Wandler (A / D)
- 308
- Mikroprozessor-Steuerung
- 309
- Schnittstelle mit Benutzer
- 310
- Optisches Endgerät
- 311
- FPGA
- Figur 8
- Sätze von Satellitenprogrammen im ZF-Band FI
- Figur 9
- Weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 401
- Satelliten-Signal Antenne
- 402
- Mixer
- 403
- Ausschnitt aus einem Verteilnetz unbekannter Netztopologie
- 404
- Ableitungselement
- 405
- Koaxialkabel unbekannter Länge
- 406
- Einrichtung zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen
- 407
- Verteilnetz
- Figur 10
- Weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 501
- Satelliten-Signal-Antenne
- 502
- Mixer
- 503
- Ausschnitt aus einem Verteilnetz unbekannter Netztopologie
- 504
- Ableitungselement
- 505
- Koaxialkabel unbekannter Länge
- 506
- Einrichtung zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen
- 507
- Verteilnetz
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
[0032] Im Folgenden wird eine bevorzugte beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung beschrieben,
ohne dass andere Ausführungsformen der Erfindung ausgeschlossen werden. Die nachfolgende
Beschreibung veranschaulicht die Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
anhand einer von vielen Ausführungsformen.
[0033] Ein nicht einschränkendes Beispiel der bevorzugten Ausführungsform wird nun anhand
der folgenden Figuren beschrieben:
Es zeigt
- Figur 6
- in vereinfachter Darstellung den Weg des Signals in einem SMATV-Netz bis zu dem erfindungsgemäßen
System der Erkennung und der Lokalisierung von Fehlanpasungen;
- Figur 7
- ein Schema des Systems zur Erkennung und Lokalisierung von Fehlanpassungen gemäß der
Erfindung;
- Figur 8
- ein Beispiel eines Spektrums, das zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen
verwendet wird,
- Figur 9
- die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Messung der Länge eines Koaxialkabels;
und
- Figur 10
- die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Erkennung der Entfernung zu einem
Ausfall.
[0034] Figur 6 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines SMATV-Netzwerks, in welchem die
Erkennung und die Lokalisierung von Fehlanpassungen erfolgt. Der Block 201 entspricht
einer Satellitensignal-Empfangsantenne, die das im ZF-Band empfangene Signal in den
Bereich zwischen 950 und 2150 MHz positioniert. Das Signal aus dem Block 201 wird
mit einem terrestrischen TV-Signal gemischt und an das Verteil-Netz 204 übertragen.
Die Fehlanpassungen in den Ableitungskomponenten 203 und in den Steckdosen 205 werden
auf das Eingangssignal im Netz 204 summiert, sie werden übertragen über das Koaxialkabel
207 bis zu dem System 206 zur Erkennung und Lokalisierung der Fehlanpassungen.
[0035] Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung des Systems der Erfassung und Lokalisierung
von Fehlanpassungen. Das Signal kommt in das System über 301. Der Block 302 ist eine
Einrichtung zur Erkennung der Energie (Power-Detektor), die dazu dient, das Modul
308 zu informieren, das an dem Eingang ein Signal anliegt. Das Modul 308 ist das Herzstück
des Systems und seine Mission ist es, die Schritte zu ordnen, die die anderen Blöcke,
die Teil des globalen Systems sind, zu folgen haben in Abhängigkeit von Benutzer-Instruktionen
angezeigt über die Schnittstelle 309, sowie die Schritte des Power-Detektors 302.
Das HF-Signal wird auf eine bekannte Zwischenfrequenz umgesetzt, mittels des Oszillators
305 und des Mischers 303. Das Bandpassfilter 304 hat die Aufgabe, die Bandbreite,
die bei der Bildung des Spektrums verwendet wird, zu begrenzen, wodurch das Signal,
das den benachbarten Frequenzen entspricht, eliminiert wird, so dass nur das interessierende
Band verbleibt, das von dem Analog-Digital-Wandler 307 digitalisiert wird.
In diesem Anwendungsbeispiel der Erfindung wird vorab der Verstärkungspegel des Signals
mit einer Verstärkungsregelung 306 angepasst, um so den gesamten dynamischen Bereich
des Analog-Digital-Wandler abzudecken und somit die Quantisierungsfehler zu reduzieren.
Nach der Digitalisierung wird das Signal an das System 311 gegeben, in dem die notwendigen
Abtastwerte genommen werden, um das Spektrum des Frequenzbereichs, mit dem gearbeitet
wird, zu erhalten. Nachdem die Abtastwerte erfasst sind, erhält man ihre Frequenzantwort
und diese wird dem System 308 übermittelt, wobei irgendeine passende Kommunikationsschnittstelle
verwendet wird. In diesem nicht einschränkenden Beispiel ist das System 311 eine FPGA
(Field Programmable Gate Array). Das System 308 berechnet den Ort der Impedanz Fehlanpassungen.
Der Block 308 wird auch die Frequenz des Signals anpassen für die Erfassung des Signals
und so das Spektrum des Satellitenbandes formen, ein Beispiel eines resultierendes
Spektrums ist in Figur 8 dargestellt.
[0036] Der Benutzer der vorliegenden Erfindung kann mit den Block 308 über die Benutzeroberfläche
309 kommunizieren.
Figur 9 zeigt eine Situation, in der die vorliegende Erfindung verwendet wird. Diese
Darstellung stellt keine Einschränkung weder hinsichtlich der Umsetzung noch hinsichtlich
des Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung dar. Das dargestellte System misst
die unbekannte Länge L eines Kabels 406, das sich in einem SMATV Netz 407 befindet,
in dem ein Bereich 403 besteht, dessen Topologie nicht bekannt ist. Das Kabel 406
sowie das System 406 zur Erkennung und Lokalisierung von Fehlanpassungen sind mit
einer Weiche (Ableitelement) 404 verbunden.
Figur 10 zeigt, als Beispiel, ein System, das die unbekannte Entfernung zur Fehlerstelle
LF innerhalb eines Kabels 505 der Länge Lc, das in einem SMATV-Netz 507 angeordnet
ist. Das Netz weist einen Teil 503 auf, dessen Topologie nicht bekannt ist. das Kabel
505 sowie das System 506 zur Erkennung und Lokalisierung von Fehlanpassungen sind
mit einer Weiche (Ableitelement) 504 verbunden.
Diese bevorzugte Ausführungsform, die keine Einschränkung auf die Umsetzung der Erfindung
oder den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung darstellt, betrifft ein System
zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen in SMATV-Netzwerken.
Das erfindungsgemäße System ist in der Weise ausgestaltet, dass Eingangssignale in
einem SMATV-Netz Signale sind, die nicht durch bzw. in das System von außen eingegeben
werden.
Es werden systeminterne Signale zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen
verwendet.