DK157643B - Fremgangsmaade til maaling af den samlede amplitude- og faseforvraengning af en transmissionskanal, samt et apparat til udoevelse af fremgangsmaaden. - Google Patents

Description

i

DK 157643 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til udøvelse af fremgangsmåden til måling af den samlede amplitude- og faseforvrængning i den fjerne ende af en transmissionskanal, omfattende en generering af et impulssignal ved den nære ende af 5 transmissionskanalen og en modtagelse af det resulterende forvrængede signal ved den fjerne ende af kanalen, en vurdering af det forvrængede signal i relation til særlige aspekter deraf, en sammenligning af data af sådanne aspekter med tilsvarende data af et ikke-forvrænget signal og en visning af re-10 sulfatet af sammenligningen i frekvensdomænet.

Kendskabet til denne sammenligning er af stor betydning for at kunne justere modforvrængere anbragt ved enderne af en transmissionslinie, især når der ikke er regenererende anordninger, 15 eksempelvis i forbindelse med en analog transmissionskanal.

En klassisk metode til udledelse af faseforvrængningen er at foretage en gruppe-forsinkelsesmåling.

20 Et frekvensskanderet og amplitude- eller fasemoduleret signal tilføres til transmissionskanalen, og det modulerende signal, som hverken er konstant i amplitude eller fase, udledes af det modtagne signal for enden af kanalen. Amplitudevariationen er en funktion af amplitudeforvrængningen, medens fasevariationen 25 er en funktion af gruppeforsinke Isen. Faseforvrængni ngen kan udledes af disse værdier ved en yderligere signalbehandling af måleværdierne. Sådanne operationer, der består af en serie integrationer, er langsommere og mere komplicerede. Et instrument, der er tilstrækkelig kompakt, og som har en passende 30 båndbredde, signalbehandlings- og visningsfaciliteter, og som er let at anvende uden for laboratoriet, er næsten ikke til at opdrive.

Det er også kendt at bestemme frekvens- og gruppeforvrængnin-35 ger af en transmissionskanal - jævnfør US-patentskrift nr. 4.264.959 og DE-fremlæggelsesskrift 2.852.791. Ved bestemmelse af forvrængningen anvendes en arbitrært blandet burst 1 ignende

DK 157643B

2 impuls indeholdende en blanding af adderede harmoniske svingninger udledt ved den fjerne ende af transmissionskanalen og evalueret først ved en fourieranalyse og derefter ved en sammenligning med de tilsvarende oprindelige komponenter. Det er 5 også kendt at anvende et periodisk impulssignal med en lav udnyttelsesgrad og sammenligne udgangen af kanalen med indgangen, hvilket imidlertid nødvendiggør en ikke-forvængende tilbagekobling af udgangssignalet til indgangen.

10 Oisse ulemper overvindes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen til måling af den samlede amplitude- og faseforvrængning i den fjerne ende af transmissionskanalen, idet der på skærmen af en konventionel spektralanalysator muliggøres en visning af resultaterne af og en sammenligning af spektret af referencesig-15 nalet med spektret af det fase- og amplitudeforvrængede signal. Derved opnås en egnet følsomhed, en passende målenøjag-tighed og en enkel anvendelse.

En fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art er ifølge 20 opfindelsen ejendommelig ved, at repetitionsfrekvensen af det modtagne signal udledes ved den fjerne ende ved en generering af et periodisk impulssignal med en lav og endelig udnyttelsesgrad ved den nære ende og deraf et impulstog med denne frekvens, for derved at tilvejebringe regenererede periodiske 25 impulser, svarende til de oprindeligt genererede, idet faserne og amplituderne af spektraltæthederne af det modtagne signal og de regenererede impulser sammenlignes, og forskellen i spektraltæthed vises ved hjælp af en spektralanalysator.

30 Et apparat til udøvelse af fremgangsmåden er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at generatoren er en impulsgenerator, hvor impulsbredden og -frekvensen kan justeres, og evalueringsudstyret udgøres af: 35 signalseparerings- og formningskredsløbstrin forbundet til enden af kanalen, og som udleder repetitionsfrekvensen af impulserne, et faselåst sløjfekredsløb, der er indrettet til at

DK 157643 B

3 generere et signal ved en første frekvens på basis af signalet modtaget fra kredsløbstrinene, og som udgøres af en fasekompa-rator, en styret oscillator og en første programmerbar deler, 5 en anden programmerbar deler, der indstilles på en via en manuelt betjent styring fastlagt begyndelsesværdi, der ved hjælp af den af den første deler frembragte impuls indføres i den anden programmerbare deler, der udviser det samme deleforhold som den første deler og ved indgangen modtager signalet, gene-10 reret ved hjælp af den styrede oscillator, og en impulsformer indrettet til at tilvejebringe signalet genereret ved hjælp af den anden programmerbare deler lig med impulserne tilført ved hjælp af impulsgeneratoren, et sammenlig-15 ningskredsløb indrettet til at tilføre signaler repræsenterende vektordifferensen mellem signalet modtaget fra transmissionskanalen og impulserne tilført ved hjælp af impulsformeren, idet den samlede amplitude- og faseforvrængning udtrykkes ved at vise vektordifferensen på en spektralanalysator.

20

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et diagram over et måleinstrument i forbindelse 25 med en transmissionskanal, fig. 2 et andet diagram over måleinstrumentet og transmissionskanalen , 30 fig. 3 et diagram over modtages iden af måleinstrumentet og fig. 4 et mere detaljeret diagram over et sammenligningskredsløb i måleinstrumentet i fig. 3.

35 Målemetoden ifølge opfindelsen er ikke baseret på en direkte måling af forvrængningen, men derimod på en sammenligning af signalet fra transmissionskanalen med et referencesignal gene

DK 157643 B

4 reret på samme måde ved modtagesiden og ved transmissionssiden .

Fig. 1 viser et blokdiagram omfattende en impulsgenerator Gi, 5 en transmissionskanal CA, en amplitude- og faseforvrænger EQ, modtagedelen af et måleinstrument SM og en spektralanalysator AS.

Irapulsgeneratoren GI udsender et impulssignal med en lav og 10 endelig udnyttelsesgrad til transmissionskanalen CA. Signalet består af et impulstog af forudbestemt varighed og repetitionsfrekvens .

Spektret af dette signal udgøres af impulsreptitionsfrekvensen 15 og dennes harmoniske.

Amplituderne i spektret er fastlagt ved hjalp af funktionen sin x/x, der har sit første nulpunkt ved en frekvens svarende til den reciprokke værdi af impulsens varighed.

20

Impulssignalet skal tilfredsstille følgende krav·.

- lav udnyttelsesgrad til reduktion af amplitudeforvrængningen i forbindelse med den mulige forskel imellem varighederne af 25 de transmitterede impulser og de impulser, der genereres ved modtagesiden; en begrænsning kan skyldes vanskelighederne ved at opnå meget korte impulser, - en afgrænset udnyttelsesgrad til indføring af en ønsket for-30 vrængning af typen sin x/x.

Udnyttelsesgraden må være således, at nulpunktet af sin x/x ikke ligger for tæt ved eller falder sammen med det bånd, der skal modforvrænges.

35

Ved at vælge en varighed af prøveimpulserne, der er lig med systemets fikserede varighed (i tilfælde af et 8 Mbit/sek-sy-

DK 157643 B

5 stem er varigheden over 125 nsek), kan kanalen påny modforvrænges ved også at udlede amplitudeforvrængningen i forbindelse med genereringen af en strøm af data.

5 Prøveimpulsens repetitionsfrekvens er dels valgt således, at den giver en samlet forsinkelse mellem de punkter, i hvilke modforvrængningen effektueres, på et helt antal runde vinkler mellem én harmonisk og den næste, når modforvrængningen én gang er foretaget, dels på basis af karakteristikkerne af den 10 fasemodforvrænger, der anvendes til kanal justering. Det er hensigtsmæssigt at fordele flere harmoniske af signalet udsendt til måling over frekvensområdet, indenfor hvilket korrektionselementerne af modforvrængeren opererer.

15 Under effektuering af modforvrængningen skal impuls-repetitionsfrekvensen varieres kontinuert omkring den nominelle værdi til opnåelse af et helt antal runde vinkler som før nævnt.

Måleinstrumentet SM skal ved modtagesiden kunne genskabe et 20 impulstog ved en frekvens, der er lig med frekvensen af impulserne udsendt ved transmissionssiden.

Varigheden af impulssignalet, der på ny genereres ved modtagesiden, vælges til opnåelse af et kombineret spektrum, der med 25 tilnærmelse er ensartet i hele det bånd, som er af interesse, eller til dels har en udnyttelsesgrad, der er lig med udnyttelsesgraden af det transmitterede impulssignal.

I den i fig. 1 viste udførelsesform udledes både information 30 til genskabelse af referenceimpulserne og signalet modtaget fra transmissionskanalen CA ved udgangen af modforvrængeren EQ.

Fase- og amplitudesammenligninger mellem de to spektraltæthe-35 der, hvoraf den ene har relation til det modtagne signal, og den anden har relation til de impulser, der på ny genereres ved modtagesiden af måleinstrumentet SM, giver information til

DK 157643 B

6 justering af fase- og amplitudemodforvrængeren, til reduktion af kanalforvrængningen indenfor de ønskede grænser af det transmissionssystem, der skal installeres.

5 Sammenligningen foretages ved en vektordifferensoperation på de ovennævnte spektre. Visningen på skærmen af spektralanaly-satoren AS af residualspektrets densitet genereret ved sammenligningsoperationen, giver et billede af residualforvrængnin-gen over hele det pågældende frekvensbånd.

10

Dette udtrykkes linie for linie som modulet af differencen mellem to vektorer (henholdsvis den ønskede og den opnåede) sammenlignet med amplituden af det ene af de to spektre, der anvendes til kalibrering.

15 F.eks. indikerer et forhold på 40 dB for en linie, at differensmodulet er 1% af amplituden af linien i forhold til det spektrum, der vises under kalibreringen.

20 Fig. 2 viser et andet blokdiagram, i hvilket måleinstrumentet SM udleder information til genskabelse af referenceimpulserne mod strømmen fra modforvrængeren EQ via leder 2, og signalet forvrænget af transmissionskanalen CA i strømretningen fra modforvrængeren EQ via leder 1.

25

Det kan i flere tilfælde være en fordel at have et signal til genskabelse af sammenligningsspektret uafhængigt af eventuelle modforvrængninger under målingerne på transmissionskanalen CA.

30 Fig. 3 viser blokdiagrammet af modtagesiden af måleinstrumentet SM, som genskaber de transmitterede impulser i overensstemmelse med den modtagne information, selv om denne er forvrænget, og sammenligner den med impulserne, genskabt på denne måde.

35

Beskrivelsen refererer til måleinstrumentet SM, der kan anvendes i forbindelse med blokdiagrammerne i fig. 1 og 2.

7 -

DK 1S7643B

Eftersom måleinstrumentet må have en egnet indgangsimpedans indenfor båndet af det indgangssignal, der via leder 2 kommer fra den kanal, der skal modforvrænges, opsamles den informs-tion, der kan anvendes til generering af impulssekvensen, vod 5 hjalp af et separationstrin SS i indgangen.

Dette trin afgiver ved udgangen den ønskede information ved en lav udgangsimpedans uden, som følge af den høje indgangsi dans, at påvirke det signal, der føres til sammenlignings» 10 kredsen CS.

Andre arrangementer er mulige. Eksempelvis kan der anvendes en modstandsdeler eller en hybrid transformer.

15 Det således opnåede signal tilføres til efterfølgende frir«, der udleder den transmitterede impulsrepetitionsfrekvens.

Til dette formål er signalet fra separationstrinet SS ført til et differentierende netværk RD og derefter til en araplitude-20 komparator AC, der foretager en kvadrering. Denne komparator AC er udstyret med en manuel styring A til justering af tærskelværdien.

Der opnås på^ denne måde positive impulser ved et logisk niv®-25 au, som er karakteri seret ved en repetitionsfrekvens, der ligner den transmitterede. Et efterfølgende trin GD, i form af to kaskadekoblede monostabile kredsløb MR og MF, gør det Enligt at tilføre information med relation til pepet i t Tonefrekvensen til et efterfølgende ose ilatorkredsløb PL med faselåst 30 sløjfe, idet fasen kan justeres.

Det første monostabile kredsløb MR virker som et element med variabel forsinkelse som følge af justeringen af varigheden sf den impuls, der tilføres ved udgangen, ved hjælp af hvilken 35 det andet monostabile kredsløb MF styres.

Denne funktion anvendes til at justere faserne af de to impulser, idet den ene impuls modtages fra transmi ssionskanal en, og

DK 157643 B

8 den anden genereres lokalt.

De lokalt genererede impulser kan forsinkes af det første monostabile kredsløb MR ved hjalp af en kontinuert justering, 5 tilvejebragt ved hjælp af en styring B og ved hjælp af en diskret justering indeholdende hele repetitionsfrekvensens periode.

Den anden justering vil blive beskrevet mere detaljeret i det 10 følgende.

Det andet monostabile kredsløb MF tjener derimod til at generere repetitionsfrekvensen af de impulser, der transmitteres som firkantbølger, idet impulsens varighed svarer til halvde-15 len af repetitionsperioden af de modtagne impulser.

Det efterfølgende oscillatorkredsløb PL med faselåst sløjfe muliggør ved modtagesiden en genskabelse af den frekvens, der anvendes ved sendesiden, for genskabelse af en impulssekvens 20 med samme karakteristikker som de transmitterede.

Oscillatorkredsløbet PL udgøres af en styret oscillator OC, en programmerbar deler DP og en fasekomparator CF, som modtager signalet tilført ved hjælp af trinet GD på leder 6 og signalet 25 tilført ved hjælp af DP på leder 7 og tilfører styrespændingen til oscillatoren OC på leder 8.

For at muliggøre en fasejustering indenfor hele impulsrepetitionsperioden, er signalet fra osci11atorkredsløbet PL ført 30 til et kredsløb RF bestående af en anden delekade, der kan programmeres ved hjælp af styringen C. Delemodulerne af DP og RF er lige store, og tælleafslutningsimpulsen genereret ved hjælp af deleren DP på leder 7, forudindstiIler deleren af RF til begyndelsesværdien indstillet ved hjælp af styringen C.

35 Fasen af tælleafslutningsimpulsen genereret ved hjælp af de-lemodulet RF, kan derefter vælges ved hjælp af et andet binært ord.

DK 157643 B

9

Derefter følger et kredsløb FI til formning af den lokalt genererede impuls. Dette formningskredsløb FI er i stand til at bringe niveauet og kanterne af impulsen i overensstemmelse niveauet og kanterne af de transmitterede impulser.

5 I en alternativ udførelsesform anvendes en selektiv forster-ker, der er afstemt til sekvensen af den første spektrallinie af det modtagne spektrum, i stedet for det differenterende netværk RD.

10

Ampi itudekomparatoren AC gør det muligt at omsætte det forstærkede sinusformede signal til en firkantbølge af et passende niveau. Det kan følgelig tilføres direkte til fasekompa-ratoren CF af oscillatorkredsløbet PL uden anvendelse af tri· 15 net GD.

I begge udførelsesformer foretager et kredsløb CS amplitude 1 og fasesammenligningen af de to spektraltætheder, idet den har relation til det signal, der modtages fra transmissions^®-20 nalen på leder 1, og det andet har relation til impulsen, der genereres ved modtagesiden på leder 4, og idet differencen mellem spektraltæthederne afgives ved udgangen af leder <3.

Spektralanalysatoren AS gør det let at minimere denn® diffg 25 rens og giver samtidigt et overblik over virkningen af justeringen af fase- og ampi i tudeforvrængeren.

En udformning af amplitude- og fasesammenligningskredsløbet CS er vist i fig. 4.

30

Lederne 1 og 4, på hvilke det modtagne signal og de genskabt© impulser findes, er forbundet til de bevægelige kontaktarme af to afbrydere CB og CC, hvis faste kontaktsteder er forbundet til nogle tilpasningsimpedanser TA og TB og til afkobl ingsnet-35 værk RA og RC. RA og RC er på sin side forbundet til primærviklingen af en di fferentialtransformer TD.

Claims (5)

5 Sekundærviklingen er forbundet til udgangen via leder 5. Ved at placere en af de to afbrydere CB eller CC i kontakt med en af de tilpassede belastninger TA eller TB ved udgangen, er der opnået en af de to indgangssignaler, ved hjælp af hvilke 10 analysatoren, der er forbundet til leder 5, kan kalibreres. Ved at betjene afbryderne til at genetablere begge forbindelser til transformeren TD, er differensen tilvejebragt på leder 5, og en nøjagtig værdi af den samlede forvrængning vises på 15 analysatorens skærm. Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til måling af den samlede amplitude- og fa seforvrængning i den fjerne ende af en transmissionskanal (CA), omfattende en generering af et impulssignal ved den nære ende af transmissionskanalen, og en modtagelse af det resulterende forvrængede signal ved den fjerne ende af kanalen, en 25 vurdering af det forvrængede signal i relation til særlige aspekter deraf, en sammenligning af data vedrørende sådanne aspekter med tilsvarende data af det ikke-forvrængede signal og en visning af resultatet af sammenligningen i frekvensdomænet, kendetegnet ved, at repetitionsfrekvensen 30 af det modtagne signal udledes ved den fjerne ende ved en generering af et periodisk impulssignal med en lav og endelig udnyttelsesgrad ved den nære ende og deraf et impulstog med denne frekvens, for derved at tilvejebringe regenererede periodiske impulser, svarende til de oprindeligt genererede, idet 35 faserne af amplituderne af spektraltæthederne af det modtagne signal og de regenererede impulser sammenlignes, og forskellen i spektraltætheden vises ved hjælp af en spektralanalysator (AS). DK 157643 B

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, omfattende en impulsgenerator (GI), der skal forbindes til den ene ende af en transmissionskanal (CA)# idet de deraf forårsagede amplitude- og faseforvrængninger skal måles, og ©t 5 evalueringsudstyr (SM, AS), der skal forbindes til den anden ende af kanalen, kendetegnet ved, at generatoren (GI) er en impulsgenerator, hvor impulsbredden og -frekvensen kan justeres, og evalueringsudstyret (SM, AS) udgøres af: 10 signalseparerings- og formningskredsløbstrin forbundet til enden af kanalen, og som udleder repetitionsfrekvensen af impulserne, et faselåst sløjfekredsløb (PL), der er indrettet til at generere et signal ved en første frekvens på basis af signalet modtaget fra kredsløbstrinene, og som udgøres af an 15 fasekomparator (CF), en styret oscillator (OC) og en første programmerbar deler (DP), en anden programmerbar deler (RF), der indstilles på en via manuelt betjent styring(C) fastlagt begyndelsesværdi, der ved 20 hjælp af den første deler (DP) frembragte impuls indføres i den anden programmerbare deler, der udviser det samme delefor-hold som den første deler og ved indgangen modtager signalet, genereret ved hjælp af den styrede oscillator (OC), og 25 en impulsformer (FI) indrettet til at tilvejebringe signalet genereret ved hjælp af den anden programmerbare deler (RF) lig med impulserne tilført ved hjælp af impulsgeneratorers (GI), et sammenligningskredsløb (CS) indrettet til at tilføre signaler repræsenterende vektordifferensen mellem signalet modtaget fra 30 transmissionskanalen (CA) og impulserne tilført ved hjalp af impulsformeren (FI), idet den samlede amplitude- og faseforvrængning udtrykkes ved at vise vektordifferensen på en spek-tralanalysator (AS).

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kredsløbstrinene udgøres af et separationstrin (SS) med høj indgangsimpedans og lav udgangsimpedans forbundet til trans- DK 157643 B missionskanalen (CA), et differenti erende netværk (RO) indrettet til at differentiere signalerne tilført ved hjælp af separationstrinet (SS), en ampi itudekomparator (AC), der er indrettet til at kvadrere formen af signalet tilført ved hjælp 5 af det differentierende netværk (RD) og er forsynet med en manuel styring (A) af den tærskelspænding, ved hvilken sammenligningen foretages, et første monostabilt kredsløb (MR) indrettet til at tilføre signaler med en forudbestemt forsinkelse med hensyn til indgangssignalerne modtaget ved hjælp af am- 10 pi itudekomparatoren (AC), idet forsinkelsesstyringen (B) er manuelt betjent, et andet monostabilt kredsløb (MF), indrettet til at kvadrere signalet tilført ved hjælp af det første monostabile kredsløb (MR), der ud over at bestemme dets varighed også styrer fasekomparatoren (CF). 15

4. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kredsl'øbstrinene udgøres af et separationstrin med høj indgangsimpedans og lav udgangsimpedans forbundet til transmissionskanalen (CA), en selektiv forstærker afstemt til frekven- 20 sen af den første spektrallinie af det modtagne spektrum tilført ved hjælp af separationstrinet (SS), en ampiitudekompara-tor (AC), der er indrettet til at kvadrere signalet tilført ved hjælp af den selektive forstærker, og som er forsynet med en manuelt betjent styring (A) af tærskelspændingen, ved hvil- 25 ken sammenligningen foretages, til styring af fasekomparatoren (CF).

5. Apparat ifølge krav 2-4, kendetegnet ved, at sammenligningskredsløbet (CS) er en hybridtransformer, til 30 hvis viklinger netværk (RA, RB, RC) til afkobling af indgangssignaler er forbundet. 35