專利名稱：近端通迅線路的特性測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜線對(duì)的交流和直流特征的測(cè)量，這些特征通常對(duì)電話、有線電視、通訊、數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的維修是必需的。
尋找測(cè)試分布或網(wǎng)絡(luò)(例如電話系統(tǒng))的經(jīng)濟(jì)和有效的方法自從這種系統(tǒng)首次使用以來(lái)一直是一個(gè)問(wèn)題。在本發(fā)明之前，所有的測(cè)試方法從種屬可由

圖1所示的結(jié)構(gòu)表示。電纜的每一端都有一個(gè)測(cè)試機(jī)相連。然后，通過(guò)在它們之間交換信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。具體地說(shuō)，遠(yuǎn)端機(jī)1將發(fā)送一信號(hào)，而近端機(jī)2則測(cè)量它。數(shù)據(jù)由位于近端的人記錄。位于遠(yuǎn)端的測(cè)試機(jī)1由已經(jīng)來(lái)到遠(yuǎn)端的工作人員操作，或者由一自動(dòng)裝置從近端控制。由于典型的電話網(wǎng)絡(luò)通常由許多從近端(中央電話局)發(fā)散到許多單獨(dú)的遠(yuǎn)端(用戶)的電纜組成，因此這些已有技術(shù)的方法通常要求許多分散的遠(yuǎn)端測(cè)試機(jī)。
在已有技術(shù)中，人們可以認(rèn)識(shí)到為了測(cè)試而走到遠(yuǎn)端是不受歡迎的，因此，用來(lái)自動(dòng)連接和控制遠(yuǎn)端測(cè)試機(jī)以便于測(cè)試而不需走一段路程的各種已有技術(shù)的方法被采用。然而，這些已有技術(shù)的方法的主要困難是它們既花費(fèi)大又很復(fù)雜，并且它們?nèi)缘糜幸粶y(cè)試機(jī)和控制器或在每一遠(yuǎn)端位置等候的工作人員。
本發(fā)明克服了已有技術(shù)的缺點(diǎn)即在遠(yuǎn)端需要人和/或復(fù)雜且昂貴的設(shè)備，而采用一在電氣上將近端測(cè)試機(jī)轉(zhuǎn)置到電纜的遠(yuǎn)端的方法，這樣對(duì)所有的意圖和目的，表現(xiàn)在測(cè)試期間是在遠(yuǎn)端而實(shí)際上從物理角度來(lái)看是在近端。這樣，本發(fā)明可使一個(gè)測(cè)試機(jī)在近端使用以便測(cè)量許多從近端發(fā)散的電纜，從而不必需要遠(yuǎn)端測(cè)試機(jī)以及用在遠(yuǎn)端去連接和遠(yuǎn)距離控制的復(fù)雜且昂貴的設(shè)備。
本發(fā)明涉及完全從電纜的一端通過(guò)利用與其它端相連接的非線性裝置測(cè)量象電話電纜線對(duì)或用來(lái)載送LAN(地區(qū)網(wǎng)絡(luò))中的信號(hào)或相似的信號(hào)的電纜線對(duì)的交流電流和直流電流的特征的方法和系統(tǒng)。當(dāng)這種裝置由兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同頻率的交流電流信號(hào)適當(dāng)激勵(lì)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生額外的頻率。在本發(fā)明中，非線性裝置放置在電纜線對(duì)的遠(yuǎn)方端或遠(yuǎn)端，并且由來(lái)自其它當(dāng)?shù)鼗蚪瞬⑹┘拥皆撾娎|線對(duì)上的頻率激勵(lì)。該激勵(lì)頻率以從當(dāng)?shù)鼗蚪说竭h(yuǎn)方或遠(yuǎn)端的方向傳過(guò)該電纜線對(duì)的長(zhǎng)度，并在它們通過(guò)時(shí)由于電纜線纜的特性而改變。而在遠(yuǎn)方或遠(yuǎn)端產(chǎn)生的額外的(附加的)頻率從遠(yuǎn)方端傳回當(dāng)?shù)囟藭r(shí)，也由于電纜的特征而改變。通過(guò)選擇特定的激勵(lì)頻率和測(cè)量返回的額外的頻率的特征，電纜的特征可較精確地得到。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，非線性裝置永久地并聯(lián)在電纜線對(duì)上，并且以這樣的一種方式建立，即它僅在交流電壓大于電纜線對(duì)正常工作所用的電壓時(shí)變成非線性，而測(cè)量最初是通過(guò)從當(dāng)?shù)鼗蚪藢?duì)電纜線對(duì)加上大于正常電壓的電壓進(jìn)行的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，非線性裝置被第二非線性裝置例如一齊納二極管或可控硅整流器(SCR)與電纜線對(duì)隔開，以便它僅當(dāng)適當(dāng)幅值和極性的直流電壓被加到整個(gè)電纜線對(duì)時(shí)才被連接到整個(gè)電纜線對(duì)中，而測(cè)量最初是通過(guò)在整個(gè)電纜線對(duì)同時(shí)施加一交流電壓和直流電壓的合成電壓來(lái)進(jìn)行的。
在上述任一種情況下，測(cè)量裝置都可僅設(shè)置在當(dāng)?shù)鼗蚪?，并且所有的測(cè)量能完全在當(dāng)時(shí)端進(jìn)行。
圖1是已有技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)的方框示意圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的較佳測(cè)量系統(tǒng)的方框圖;
圖3是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方法和系統(tǒng)的方框圖，部分含有示意圖。在該方法和系統(tǒng)中，非線性元件(單元)連接在電纜線對(duì)的一端，并由兩個(gè)已知的不同頻率和幅值的交流信號(hào)激勵(lì)，同時(shí)，相應(yīng)的返回頻率被濾波和測(cè)量以便確定通過(guò)線纜時(shí)兩個(gè)激勵(lì)頻率中的一個(gè)的損失。
圖4是圖3的方法和系統(tǒng)的一個(gè)變換的實(shí)施例的方框圖，部分含有示意圖;在該實(shí)例中，要測(cè)試的電纜線的另一端由一個(gè)非線性裝置聯(lián)接，并通過(guò)加上直流電壓，然后可測(cè)得電纜的特性。
圖5是圖3的方法和系統(tǒng)的另一個(gè)變化的實(shí)施例的方框圖，部分含有示意圖，其中，非線性單元被連到電纜線對(duì)的遠(yuǎn)方端，通過(guò)使用各種電壓脈沖激發(fā)一可控硅整流器(SCR)，然后電纜的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征包括平衡性可測(cè)得;以及圖6是圖5所示的系統(tǒng)的一變化的實(shí)施例的方框圖，部分是示意圖，在該系統(tǒng)中遠(yuǎn)端設(shè)置有一激發(fā)信號(hào)發(fā)生器。
現(xiàn)在參照附圖，首先參照?qǐng)D2，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)和原理。正象圖2所示的那樣，為了轉(zhuǎn)置近端測(cè)試機(jī)到遠(yuǎn)端，最好使用一電壓敏感非線性裝置1，它并聯(lián)到電纜線對(duì)2的遠(yuǎn)端。這樣的一非線性裝置1，如一對(duì)兩極管19，20(圖3)，是非常便宜的。它能被簡(jiǎn)單地連接和拆開并且不需要電源、工作人員在場(chǎng)或使用遠(yuǎn)距離控制裝置。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，近端裝置最好由三個(gè)裝置組成一激發(fā)(激勵(lì))信號(hào)發(fā)生器4，它能激勵(lì)電壓敏感非線性裝置1，并用一已知的方式使它變成非線性;一測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，一測(cè)試信號(hào)發(fā)生器5，它能產(chǎn)生用來(lái)測(cè)量電纜線2的電纜特性以及相聯(lián)的非線性裝置的測(cè)試信號(hào);以及測(cè)量裝置6，它最好包括一有效率選擇的電壓儀。
下面說(shuō)明圖2所述的系統(tǒng)的最佳工作過(guò)程，激勵(lì)發(fā)生器4最好可產(chǎn)生一具有足夠幅值能驅(qū)動(dòng)電壓敏感非線性裝置1到它的非線性區(qū)域的信號(hào)。這樣所要求的電平最好是大于正常所用來(lái)傳送通過(guò)電纜線對(duì)2的信號(hào)的電平。最好，當(dāng)非線性裝置1在它的非線性區(qū)域，在使用激勵(lì)信號(hào)來(lái)激勵(lì)時(shí)，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器5產(chǎn)生一個(gè)或一個(gè)以上測(cè)量所需頻率的低電平信號(hào)。這些測(cè)試信號(hào)的電平最好大大低于由激勵(lì)發(fā)生器4所產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)的電平，并且不明顯地改變電壓敏感非線性裝置1的非線性度。由于來(lái)自激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器4的激勵(lì)信號(hào)的影響，表現(xiàn)在電纜線對(duì)2的遠(yuǎn)端的相應(yīng)的非線性度可使電纜線對(duì)2的遠(yuǎn)端產(chǎn)生一新的頻率。該頻率通過(guò)電纜線對(duì)2從遠(yuǎn)端傳到近端，并由頻率選擇測(cè)量裝置6測(cè)量，為了得到該系統(tǒng)的常用信號(hào)特征，最好預(yù)先使用一已知的校定信號(hào)。結(jié)果，由于測(cè)得信號(hào)的特征是它的由激勵(lì)電壓敏感非線性裝置1所產(chǎn)生的已知的初始特征與電纜電對(duì)2的特征的積，因而電纜線對(duì)2的特征能通過(guò)使用上述系統(tǒng)方便地確定。因此，根據(jù)該本發(fā)明的系統(tǒng)和方法得到的測(cè)量值較精確地確定了電纜線對(duì)2的特征，其精確度與在測(cè)試信號(hào)發(fā)生器與設(shè)在遠(yuǎn)端時(shí)的精確度相同。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3說(shuō)明用本發(fā)明來(lái)測(cè)量相對(duì)電纜線對(duì)10的頻率特征的衰減性的構(gòu)成，其中，非線性單元1由兩個(gè)二極管19、20構(gòu)成，這兩個(gè)二極管平行連接，且它們的方向相反，并且它們分別通過(guò)電纜線對(duì)10的一端與電阻9并聯(lián)連接。兩個(gè)單獨(dú)的正弦信號(hào)發(fā)生器12和13通過(guò)電纜線對(duì)10的相對(duì)端并聯(lián)連接，一對(duì)電阻14和15，每一電阻值等于電纜線對(duì)10的兩倍的特征電感量，并用來(lái)將發(fā)生器12，13與電纜10相連。頻率選擇電壓儀22由帶通濾波器16、放大器17以及電壓儀18組成，它也與電纜線對(duì)10的相對(duì)端相連。電壓儀18最好僅對(duì)預(yù)定頻率F3的信號(hào)敏感。頻率選擇儀表22和信號(hào)發(fā)生器12，13最好組成一測(cè)試電路500。
正弦信號(hào)發(fā)生器13通常最好用來(lái)提供一較大幅值的頻率為F1的信號(hào)，以便非線性單元1能被驅(qū)動(dòng)到它的非線性區(qū)域，并且正弦信號(hào)發(fā)生器最好通常設(shè)定在低幅值，以便它不驅(qū)動(dòng)非線性單元1到非線性區(qū)域。
在現(xiàn)有的信號(hào)發(fā)生器12，13的較佳條件下，兩個(gè)基本的信號(hào)由非線性單元1產(chǎn)生，且回到帶通濾波器16。兩個(gè)信號(hào)的頻率可根據(jù)下列公式計(jì)算F3＝N＊(F1)+F2以及F3＝N＊(F1)-F2其中，N是任一奇整數(shù)。
兩上頻率中的任一頻率都可用來(lái)確定電纜線對(duì)10的特征，對(duì)F1和F3選擇較低的頻率，以便電纜線對(duì)10在頻率F1和F3的衰減非常低，從而忽略不計(jì)，而F2是進(jìn)行衰減測(cè)量的頻率。這樣，只要電纜線對(duì)10的電阻被給定，該電阻可根據(jù)測(cè)量來(lái)確定或根據(jù)電纜線對(duì)10的長(zhǎng)度以及線尺寸來(lái)計(jì)算確定，那么電纜線對(duì)10的頻率反應(yīng)和阻抗損失能根據(jù)測(cè)量的電壓儀18所示的頻率為F3的返回信號(hào)來(lái)確定。
例如，當(dāng)頻率F2等于304Hz、1004Hz和2804Hz，為了測(cè)量電話電纜線對(duì)10的損失，如下表A所示，使用上面的公式，可分別得到下列結(jié)果表A
可以看出，根據(jù)本發(fā)明，返回信號(hào)F3的頻率是恒定的，且足夠低而不受電纜線對(duì)10的頻率反應(yīng)的影響。這樣，它從產(chǎn)生它的非線性單元1傳輸?shù)筋l率選擇電壓儀22的損失能根據(jù)已知的電纜線對(duì)10的阻抗和已知的終端電阻14和15的值確定。
另外，非線性單元1的轉(zhuǎn)換因素(系數(shù))，也就是說(shuō)，返回的信號(hào)F3的值與施加的F2的值的比是從設(shè)計(jì)非線性單元1已知的。除此之外，既然F1的電壓總是大到足夠驅(qū)動(dòng)非線性單元1到它的非線性區(qū)域，那么它的幅值最好不應(yīng)太大。這樣，電纜線對(duì)10在頻率F2的衰減可根據(jù)由正弦信號(hào)發(fā)生器12施加到電纜線對(duì)10的頻率F2的值計(jì)算，即根據(jù)下列公式，返回信號(hào)F3的值也可測(cè)得F2的衰減＝(Vm/Vi)＊(1/K)＊((Rt+Rs)/Rt)，其中，Vm上測(cè)得的F3電平值;
Vi是施加的F2的值，K是非線性單元1對(duì)N的使用值的轉(zhuǎn)換因子(系數(shù))，Rs＝電纜線對(duì)10的串聯(lián)電阻;
以及，Rt＝電纜線對(duì)的特征阻抗。
參照?qǐng)D4，圖4是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，其中，非線性單元1最好與隔直流電容器33串聯(lián)連接，它用來(lái)使非線性單元1與施加的直流電壓隔開，于是，當(dāng)繼電器線圈34被激勵(lì)時(shí)，相應(yīng)的電路最好通過(guò)常開觸點(diǎn)27與電纜線對(duì)24的遠(yuǎn)方端相連。最好，繼電器線圈34是串聯(lián)電路的一部分，該電路由繼電器線圈34，電阻32和兩個(gè)齊納二極管35和36組成，而兩個(gè)齊納二極管的正反向相反，且連到電纜線對(duì)24的遠(yuǎn)方端。為了傳過(guò)繼電器線圈34的電感，最好還應(yīng)設(shè)置一電容器25，由此對(duì)交流電信號(hào)還原成一低阻抗。繼電器34的常閉觸點(diǎn)27最好與電纜線對(duì)24的正常遠(yuǎn)方負(fù)載38串聯(lián)連接，該負(fù)載可由電話、調(diào)制解調(diào)器、LAN、多路調(diào)制解調(diào)器或任一通常與電纜線對(duì)24一起使用的裝置組成。最好，為了將電纜線對(duì)24上的直流電壓與遠(yuǎn)方負(fù)載38隔開，還應(yīng)設(shè)置一另外的電容器26。
圖4的另一部分顯示，電纜線對(duì)24的當(dāng)?shù)囟私佑幸贿M(jìn)入開關(guān)39，象已有技術(shù)中常用的開關(guān)。在正常使用期間，這種進(jìn)入開關(guān)在位置A，且將電纜線對(duì)24的當(dāng)?shù)囟伺c當(dāng)?shù)囟说恼Ｘ?fù)載40相連。這種當(dāng)?shù)刎?fù)載40最好由通常用來(lái)與連在電纜線對(duì)24的遠(yuǎn)方端的裝置相聯(lián)絡(luò)的裝置組成，這在已有技術(shù)中是知道的。根據(jù)本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法，當(dāng)要測(cè)量電纜線對(duì)24時(shí)，進(jìn)入開關(guān)39最好工作并移到位置B。這就斷開正常負(fù)載，代替它的是與測(cè)試電路60相連。測(cè)試電路60可由兩個(gè)單獨(dú)并聯(lián)連接在電纜線對(duì)24上的正弦信號(hào)發(fā)生器41和42，一對(duì)電阻43和44，每一阻值最好等于電纜線對(duì)24的特征電感的兩倍，它用來(lái)使信號(hào)發(fā)生器41、42與電纜24匹配，以及一對(duì)可用來(lái)將任何直流電壓與正弦信號(hào)發(fā)生器41、42隔開的電容器45和46組成。由一帶通濾波器47、一個(gè)放大器48以及一電壓儀49構(gòu)成的頻率選擇電壓儀52也作為測(cè)試電路60的一部分相連。最好，這個(gè)電壓儀49僅對(duì)頻率為F3的信號(hào)敏感。電容器50的設(shè)置是為了將任何直流電壓與帶通濾波器47隔開。
最好，在圖4所述的實(shí)施例的正常工作期間，當(dāng)?shù)刎?fù)載40通過(guò)電纜線對(duì)24與遠(yuǎn)方負(fù)載38相連，而齊納二極管35和36將測(cè)試電路60與電纜線對(duì)24隔開，這是由于它們的正常工作電壓不夠大到引起它們?nèi)我粋€(gè)去導(dǎo)通。當(dāng)測(cè)試進(jìn)行是由進(jìn)入開關(guān)39的工作引起時(shí)，一電池51通過(guò)一保護(hù)性電流限制電阻63施加一直流電壓到整個(gè)電纜線對(duì)24中。該電壓的正向偏置齊納二極管35和36的任一個(gè)，并引起另一個(gè)導(dǎo)通。相應(yīng)的電流流過(guò)一電流表62、兩個(gè)齊納二極管35、36以及繼電器線圈34和電阻32。繼電器觸點(diǎn)27可變換狀態(tài)，從而將正常遠(yuǎn)方負(fù)載38與電纜線對(duì)24斷開，同時(shí)，將非線性單元1連到電纜線對(duì)24中，這樣使得電纜對(duì)24的特征測(cè)量按照?qǐng)D3所述的方式進(jìn)行。另外，由于繼電器線圈34、電阻32和電流限制電阻63是已知的，就象通過(guò)齊納二極管對(duì)35，36的電壓降一樣，那么，電纜線對(duì)24的串聯(lián)電阻可根據(jù)歐姆定律方便地計(jì)算出，這在已有技術(shù)中是熟知的。就可能通過(guò)預(yù)先參照?qǐng)D3的實(shí)施例使用的公式去計(jì)算，這樣不需要另外的有關(guān)電纜線對(duì)24的外部信息就可得到所有必需的結(jié)果。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，圖5是說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，其中，非線性單元1通過(guò)一隔直流電容器102與一電阻103相連。盡管該實(shí)施例與上面的實(shí)施例在細(xì)節(jié)上是不一同的，但是，它的整個(gè)功能還是最好參照?qǐng)D3來(lái)描述。在這方面，合成電路可通過(guò)一由一串聯(lián)二極管104和可控硅整流器(SCR)105組成的電路與電纜線對(duì)133的遠(yuǎn)方端并聯(lián)。該電路最好僅當(dāng)施加的直流電壓的極性使二極管104的陰極接正電壓時(shí)以及僅在施加電壓大到足夠引起一齊納二極管106去導(dǎo)通并觸發(fā)SCR105之后導(dǎo)通。一旦SCR105被觸發(fā)，該電路變得低阻抗且繼續(xù)導(dǎo)通到施加的直流電壓被去除或它的極性反向?yàn)橹?。二極管104的方向以及其余的電路相對(duì)加到電纜線對(duì)133的直流電壓的極性而反向，此時(shí)該電路是在電路的正常工作狀態(tài)期間。為了保持由SCR105的觸發(fā)器輸入所需的阻抗，電阻108和電容器107被設(shè)置，這樣保證除非齊納二極管106導(dǎo)通，否則它將不導(dǎo)通。當(dāng)當(dāng)?shù)刎?fù)載裝置112和遠(yuǎn)方地區(qū)裝置123通過(guò)電纜線對(duì)133一起相連并正常工作時(shí)，齊納二極管106可選擇地在稍大于所碰到的最大電壓時(shí)導(dǎo)通。這樣，改變施加的直流電壓的極性和增長(zhǎng)它的幅值直到齊納二極管106導(dǎo)通就可導(dǎo)通SCR105。一旦SCR105導(dǎo)通，它可成為一低阻抗，并將非線性單元接到電纜線對(duì)133中，從而可以預(yù)先參照?qǐng)D3所述的方式測(cè)量電纜線對(duì)的特征。
正如圖5所進(jìn)一步顯示的，電纜線對(duì)133的當(dāng)?shù)囟私釉谶M(jìn)入開并111的一端，進(jìn)入開關(guān)111是本領(lǐng)域常用的類型。最好，在圖5的系統(tǒng)正常使用期間，進(jìn)入開關(guān)111是在位置A，它將電纜線對(duì)133的當(dāng)?shù)囟伺c它的正常當(dāng)?shù)刎?fù)載112相連，該負(fù)載可包括一裝置象電話網(wǎng)絡(luò)裝置，通常與連接在電纜線對(duì)133的遠(yuǎn)方端負(fù)載123例如電話機(jī)或調(diào)制解調(diào)器一起使用，這在本領(lǐng)域的技術(shù)中是熟知的。在正常工作期間，當(dāng)?shù)刎?fù)載裝置112提供一直流電壓給電纜線對(duì)133，它最好是通常用來(lái)提供推動(dòng)遠(yuǎn)方負(fù)載裝置123的電流。該電壓最好正向偏置二極管109和110，這樣它們可變成低阻抗，由此將遠(yuǎn)方端裝置123連到電纜線對(duì)133，從而使其正常工作。這種電壓也可反向偏置二極管104，同時(shí)將測(cè)試電路與電纜線對(duì)133分隔開，并且當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方負(fù)載裝置112和123分別正常工作。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明要測(cè)試電纜線對(duì)133時(shí)，將進(jìn)入開關(guān)111置在位置B，這樣它可將正常的當(dāng)?shù)刎?fù)載112斷開，代替它的是測(cè)試電路202。如圖所表示的那樣，測(cè)試電路202最好由并行并聯(lián)連接在電纜線對(duì)133的兩個(gè)獨(dú)立的正弦信號(hào)發(fā)生器113、114;一對(duì)電阻115、116，每一電阻的阻值等于電纜線對(duì)113的特征阻抗的兩倍，且這樣可使信號(hào)發(fā)生器113、114與電纜線對(duì)133相匹配，以及一對(duì)將直流電壓與正弦信號(hào)發(fā)生器113、114間隔開的電容器117，118。而且，一頻率選擇電壓儀200并聯(lián)在電纜線對(duì)133的相對(duì)端，它最好由一帶通濾波器119、一放大器120以及一電壓儀121組成。電壓儀121就象在先前描述的實(shí)例中所述的那樣，它僅對(duì)頻率為F3的信號(hào)敏感。一電容器122可將任何直流電壓與帶通濾波器119隔開。
另外，正象圖5所進(jìn)一步描述的那樣，一直流電壓從一對(duì)電源124、125并聯(lián)到電纜線對(duì)133的當(dāng)?shù)?局部)端，上述兩個(gè)電源可以是電池或任何合適的直流電源，就象本領(lǐng)域的技術(shù)中常用的使用極性開關(guān)126，可改變施加電壓的極性，使用電壓選擇開關(guān)127，施加的電壓的幅值可設(shè)定到兩個(gè)值的任一值。開始，電位計(jì)130設(shè)定到它的范圍的中央，以使施加的電壓相對(duì)于“大地”平衡。正如進(jìn)一步所顯示的那樣，一對(duì)電感128連接到極性轉(zhuǎn)換開關(guān)126，碰到測(cè)量電纜線對(duì)133特征的交流電壓的頻率時(shí)表現(xiàn)高阻抗，正象參1所描述的那樣，此時(shí)一對(duì)電流限制電阻129也用來(lái)作為起防止電流過(guò)量的作用。
當(dāng)進(jìn)入裝置111被啟動(dòng)工作、斷開了正常的當(dāng)?shù)刎?fù)載112，從而移開它施加的直流電壓之后，開關(guān)126可127以這樣一種方式工作，為了提供極性和幅值與正常工作期的極性和幅值相同的直流電壓，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)126在位置B而電壓選擇開關(guān)127也是這樣。然后觀測(cè)電流表138。如果沒(méi)有電流，一切都很正常。如果觀察到有電流流動(dòng)，那么就有兩種可能或者電纜線對(duì)133有一短路，或者遠(yuǎn)方負(fù)載裝置123正在引導(dǎo)電流。
然后，將極性轉(zhuǎn)換開關(guān)126移動(dòng)到位置A，使施加的電壓方向，從而反向偏置二極管109和110。這些二極管109和110變成一高阻抗，從而將遠(yuǎn)方負(fù)載裝置123與電纜線對(duì)133斷開。然而，由于相應(yīng)的電壓不高到能啟動(dòng)(激勵(lì))齊納二極管106，因而SCR105沒(méi)被觸發(fā)，測(cè)試電路202不引導(dǎo)任何電流。然后觀察電流表138。如果電流仍在流動(dòng)，那么電纜線對(duì)被短路，這將成為一故障來(lái)報(bào)告，于是進(jìn)入裝置111返回到它的正常位置，測(cè)試被停止。如果不能覺(jué)察到電流在流動(dòng)，那么遠(yuǎn)方負(fù)載裝置被報(bào)告有故障，測(cè)試?yán)^續(xù)進(jìn)行。
電壓選擇器開關(guān)27最好以這樣一種方式工作，即它暫時(shí)增加施加的電壓達(dá)到足夠大到引起齊納二極管106導(dǎo)通的值，然后將施加的電壓回到與正常工作期間所使用的相同的幅值。它是通過(guò)將電壓選擇器開關(guān)127轉(zhuǎn)換到位置A，并且回到位置B以便觸發(fā)SCR105來(lái)完成的，如果觀測(cè)到有電流，那么一切正常，且電纜線對(duì)133的電阻可根據(jù)電流的值和已知的串聯(lián)電阻129的值、施加的電壓、通過(guò)二極管104，和SCR105的已知的電壓降以及負(fù)載電阻103的已知值采用歐姆定律計(jì)算出，這在本技術(shù)領(lǐng)域中是熟知的。如果沒(méi)有觀察到電流，電纜線對(duì)133肯定開路這可作為一個(gè)故障來(lái)報(bào)告，于是，進(jìn)入裝置111回到它的正常位置，且測(cè)試停止。
一旦電纜線對(duì)133的串聯(lián)電阻已被計(jì)算，那么電纜133的交流電特征以與參照?qǐng)D3所描述的相同方式測(cè)量、計(jì)算。電纜線對(duì)133的平衡，也就是說(shuō)，從線對(duì)133的條線的一條線或另一條線對(duì)大地有任何不對(duì)稱的泄漏電阻，那么通過(guò)調(diào)整電位器130的游標(biāo)(或滑臂)的位置直到從直流電壓表131、132得到的讀數(shù)相等來(lái)測(cè)量(保證)該平衡。該電位計(jì)游標(biāo)偏離電位計(jì)130的中央的程度就表示不平衡的幅度。這樣，完成測(cè)試過(guò)程，并且進(jìn)入開關(guān)111從它的激勵(lì)位置釋放，從而使電路回到它的正常位置。
如圖6所示，很明顯，激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器114可設(shè)置在含有非線性單元的電纜的遠(yuǎn)端，且并不改變裝置的整個(gè)功能。
如果不需要測(cè)量電纜線對(duì)的特性，本發(fā)明可僅僅用來(lái)探測(cè)電纜線對(duì)的遠(yuǎn)端的電壓敏感非線性裝置1的存在，其中由于電壓敏感非線性裝置可提供一唯一可知的頻率，該頻率是在該電壓敏感右線性裝置已經(jīng)被一激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)以便將它驅(qū)動(dòng)到非線性區(qū)域時(shí)返回以便對(duì)一測(cè)試信號(hào)作為一回答，因此，該電壓敏感非線性裝置用作為一“標(biāo)簽”。例如這樣的一種設(shè)計(jì)能采用例子的方式來(lái)識(shí)別一些接在電纜上的特殊東西的存在或識(shí)別電纜的類型或它的特別用途。
非線性裝置可以是任何這樣的裝置，其瞬時(shí)阻抗隨著其上所加的電壓、或者流過(guò)其中的電流、或者上述兩者而變動(dòng)，如本發(fā)明中揭示的二極管對(duì)。如文中所述，這類裝置被兩個(gè)或更多特定信號(hào)激勵(lì)后，能夠可預(yù)見(jiàn)地產(chǎn)生具有已知頻率的新信號(hào)。
當(dāng)非線性單元得到跨接其上的振幅足夠大的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，即被驅(qū)動(dòng)入非線性區(qū)域(即，非線性裝置的阻抗隨所加電壓而變動(dòng)的點(diǎn))。如果激勵(lì)信號(hào)給非線性單元加上一個(gè)隨時(shí)間而變的電壓，就會(huì)使非線性單元的阻抗以某種方式變動(dòng)，該方式由裝置固有的特定非線性度及激勵(lì)信號(hào)隨時(shí)間的變化所決定。激勵(lì)信號(hào)迫使非線性單元的阻抗與激勵(lì)信號(hào)同步地隨時(shí)間變動(dòng)。
與此類似，測(cè)試信號(hào)也使得非線性單元的阻抗以同步于其瞬時(shí)電壓的方式變動(dòng)。激勵(lì)信號(hào)遠(yuǎn)大于測(cè)試信號(hào)，崮而其作用是主要的。
激勵(lì)信號(hào)和測(cè)試信號(hào)在非線性單元中引起阻抗變化產(chǎn)生兩個(gè)不同的現(xiàn)象。首先，這些信號(hào)引起的非線性電流使其電壓波形畸變。波形的畸變使非線性裝置的電流是出現(xiàn)信號(hào)頻率的諧波。這樣，非線性器件的電流不僅包含激勵(lì)和測(cè)試信號(hào)的基頻，還包含新的諧波頻率。這些新頻率的幅度是激勵(lì)信號(hào)和測(cè)試信號(hào)的振幅的可預(yù)測(cè)并且可重復(fù)的函數(shù)。
其次，由于所有成分都在非線性裝置中引起阻抗變化，那么，每一成分的振幅被所有其它成分所調(diào)制。幅度調(diào)制產(chǎn)生信號(hào)的邊帶，該邊帶被其它信號(hào)的調(diào)制頻率所偏移。這些邊帶表現(xiàn)為流過(guò)非線性裝置的電流中新的一系列和及差信號(hào)。這些新信號(hào)的頻率與激勵(lì)信號(hào)測(cè)試信號(hào)以及它們所產(chǎn)生的所有諧波信號(hào)之間的各種和及差值有關(guān)。這些信號(hào)在新的頻率下產(chǎn)生，并作為返回信號(hào)沿電纜傳送。
非線性裝置產(chǎn)生的返回信號(hào)具有與所加的信號(hào)不同但可預(yù)測(cè)的頻率，可由濾波器分離，用于測(cè)量。這些返回信號(hào)的振幅依賴于電纜對(duì)的特征，因而，從返回信號(hào)的振幅可以確定電纜對(duì)的特征，使得電纜對(duì)的特性記述成為可能。
這樣，用在電纜遠(yuǎn)端的電壓敏感非線性裝置被從近端激勵(lì)以便將它驅(qū)動(dòng)到非線性區(qū)域而達(dá)到測(cè)試的目的，本發(fā)明有一較寬的應(yīng)用范圍且它們?cè)诒景l(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)，并不偏離它。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量通訊線特性的系統(tǒng)，上述通訊線有一近端和一遠(yuǎn)端，且能在上述近端和上述遠(yuǎn)端之間以正常電平傳輸通訊信號(hào)，上述系統(tǒng)包括與上述通訊線相連且設(shè)置在上述通訊線的上述遠(yuǎn)端的電壓敏感非線性裝置；上述電壓敏感非線性裝置有一線性區(qū)域和一非線性區(qū)域；與上述通訊線相連，用來(lái)提供一足夠幅值的激勵(lì)信號(hào)給上述電壓敏感非線性裝置以便驅(qū)動(dòng)上述電壓敏感非線性裝置到它的非線性區(qū)域的激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置；上述激勵(lì)信號(hào)有一大于通過(guò)上述通訊線用來(lái)發(fā)送上述通訊信號(hào)的正常電平的電平值；與上述通訊線路相連，設(shè)置在上述通訊線的近端，用來(lái)提供至少一頻率為一測(cè)量頻率的低電平測(cè)試信號(hào)給上述通訊線的測(cè)試信號(hào)發(fā)生裝置，上述測(cè)試信號(hào)的電平值大大低于上述激勵(lì)信號(hào)的上述電平值，上述測(cè)試信號(hào)不明顯影響上述電壓敏感非線性裝置的非線性度，上述電壓敏感非線性裝置的非線性度呈現(xiàn)在上述通訊線遠(yuǎn)端，是由上述提供的至少一個(gè)測(cè)試信號(hào)在所述通訊線路的遠(yuǎn)端產(chǎn)生一新頻率所引起的激勵(lì)信號(hào)的結(jié)果，上述產(chǎn)生的新的頻率從上述通訊線的上述遠(yuǎn)端傳到上述通訊線的上述近端；以及與上述通訊線相連并設(shè)置在上述通訊線的上述近端、用來(lái)測(cè)量上述測(cè)量信號(hào)的頻率選擇裝置，上述測(cè)量信號(hào)被提供來(lái)比較一已知的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與產(chǎn)生的新的頻率，以便確定上述通訊線的上述特征。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線是線性端接在上述近端。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置在上述近端。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線是線性端接在上述近端。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置在遠(yuǎn)端。
6.如權(quán)利要求5所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于通訊線線性端接在上述近端。
7.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)量特征的裝置，上述可測(cè)量特征包括上述激勵(lì)的電壓敏感非線性裝置的對(duì)應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的已知的最初特征和上述通訊線的特征之積。
8.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線是線性端接在上述近端。
9.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置在上述近端。
10.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線是線性端接在上述近端。
11.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置是設(shè)置在上述遠(yuǎn)端。
12.如權(quán)利要求11所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線是線性端接在上述近端。
13.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線包括一電話電纜線對(duì)。
14.如權(quán)利要求13所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的可測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)特征的裝置，上述可測(cè)量特征包括對(duì)應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的上述激勵(lì)的電壓選擇非性線裝置的已知的初始特征和上述通訊線的特征之積。
15.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線包括一電纜電視(有線電視)電纜線對(duì)。
16.如權(quán)利要求15所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的可測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)量特征的裝置，上述可測(cè)量特征包括一對(duì)應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的上述激勵(lì)的電壓選擇非線性裝置的已知的初始特征和上述通訊線的特征之積。
17.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述通訊線包括一數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)電纜線對(duì)。
18.如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的可測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)量特征的裝置，上述可測(cè)量特征包括相應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的上述激勵(lì)的電壓選擇非線性裝置的初始特征和上述通訊線的特征和之積。
19.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述電壓選擇非線性裝置包括其正方向相反的并聯(lián)連接的二極管對(duì)，且上述二極管對(duì)并聯(lián)與電阻性的阻抗相連。
20.如權(quán)利要求19所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的可測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)量特征的裝置，上述可測(cè)量特征包括相應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的上述激勵(lì)的電壓敏感非線性裝置的初始特征與上述通訊線的特征之積。
21.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述頻率選擇測(cè)量裝置包括一頻率選擇電壓表(儀)。
22.如權(quán)利要求21所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的可測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)量特征的裝置，上述可測(cè)量特征包括相應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的上述激勵(lì)的電壓敏感非線性裝置的初始特征與上述通訊線的特征之積。
23.如權(quán)利要求21所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于上述電壓敏感非線性裝置包括一其正方向相反的并聯(lián)連接的二極管對(duì)，上述二極管對(duì)與一電阻性的阻抗并聯(lián)連接。
24.如權(quán)利要求23所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)量信號(hào)有相應(yīng)的可測(cè)量特征，上述頻率選擇測(cè)量裝置包括用來(lái)測(cè)量上述可測(cè)量特征的裝置，上述可測(cè)量的特征包括相應(yīng)于上述已知的校正信號(hào)的上述激勵(lì)的電壓敏感非線性裝置的初始特征和上述通訊線的特征之積。
25.一種用來(lái)測(cè)量通訊線特征的方法，該通訊線有一近端和一遠(yuǎn)端，且能在上述近端和上述遠(yuǎn)端之間以正常電平傳輸通訊信號(hào)，其特征在于上述方法包括以下步驟將上述通訊線的上述遠(yuǎn)端與含有線性區(qū)域和非線性區(qū)域的電壓敏感非線性裝置端接;用一足夠幅值的激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)上述電壓敏感非線性裝置以便驅(qū)動(dòng)上述電壓敏感非線性裝置到它的非線性區(qū)域，上述激勵(lì)信號(hào)有一大于用來(lái)通過(guò)上述通訊線傳送上述通訊信號(hào)的正常電平的電平值;在上述電壓敏感非線性裝置是在它的非線性區(qū)域期間，給上述通訊性提供至少一個(gè)頻率為相應(yīng)的測(cè)量頻率的低電平測(cè)試信號(hào)，上述測(cè)試信號(hào)電平大大低于上述激勵(lì)信號(hào)的上述電平，上述測(cè)試信號(hào)不顯著影響上述電壓敏感非線性裝置的非線性度;當(dāng)上述電壓敏感非線性裝置在它的非線性區(qū)域，上述至少提供一引起上述通訊線的上述遠(yuǎn)端產(chǎn)生一新的頻率的測(cè)試信號(hào)，上述產(chǎn)生的新的頻率包括一測(cè)量信號(hào)，上述測(cè)量信號(hào)從上述通訊線的上述遠(yuǎn)端傳到上述近端;以及測(cè)量上述提供給上述近端的測(cè)量信號(hào)并將一已知的校正信號(hào)與產(chǎn)生的新的頻率進(jìn)行比較以便確定基于上述通訊線的上述特征的頻率選擇。
26.如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其特征在于上述激勵(lì)步驟包括從上述近端激勵(lì)上述電壓敏感非線性裝置的步驟。
27.如權(quán)利要求26所述的測(cè)量方法，其特征在于所述上述激勵(lì)步驟包括從上述遠(yuǎn)端激勵(lì)上述電壓敏感非線性裝置的步驟。
28.如權(quán)利要求25所述的測(cè)量方法，其特征在于上述通訊線包括一電話電纜線對(duì)，上述激勵(lì)步驟包括用一激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)上述電壓敏感非線性裝置的步驟，上述激勵(lì)信號(hào)有一大于用來(lái)通過(guò)上述電話電纜線對(duì)傳輸電話信號(hào)的正常電平的電平值。
29.如權(quán)利要求28所述的測(cè)量方法，其特征在于上述通訊線包括一有線電視線對(duì)，上述激勵(lì)步驟包括用一激勵(lì)信號(hào)來(lái)激勵(lì)上述電壓敏感非線性裝置的步驟，上述激勵(lì)信號(hào)有一大于用來(lái)通過(guò)上述有線電視線對(duì)來(lái)傳輸有線電視信號(hào)的正常電平的電平值。
30.如權(quán)利要求28所述的測(cè)量方法，其特征在于上述通訊線包括一數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)路電纜線對(duì)，上述激勵(lì)步驟包括用一激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)上述電壓敏感非線性裝置的步驟，上述激勵(lì)信號(hào)有一大于用來(lái)通過(guò)上述數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)電纜線對(duì)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)通訊信號(hào)的電平的電平值。
31.一用來(lái)檢測(cè)一通訊線路上存在一非線性裝置存在的系統(tǒng)，上述通訊線有一近端和一遠(yuǎn)端，并能在上述近端和上述遠(yuǎn)端之間傳輸信號(hào)，其特征在于上述系統(tǒng)包括電壓敏感非性裝置，與上述通訊線相連并設(shè)置在上述通訊線的遠(yuǎn)端，上述電壓敏感非線性裝置有一線性區(qū)域和一非線性區(qū)域;激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置，與上述通訊線相連用來(lái)提供給上述電壓敏感非線性裝置一足夠幅值的激勵(lì)信號(hào)以便將上述電壓敏感非線性裝置驅(qū)動(dòng)到它的非線性區(qū)域，測(cè)試信號(hào)發(fā)生裝置是指與上述通訊線相連的且設(shè)置在上述通訊線的上述近端用來(lái)給上述通訊線提供至少一測(cè)試信號(hào);上述測(cè)試信號(hào)并不明顯地改變上述電壓敏感非線性裝置的百線性度，上述電壓敏感非線性裝置的非線性度由于上述激勵(lì)信號(hào)使在上述通訊線的上述遠(yuǎn)端產(chǎn)生一新的頻率而在上述通訊線遠(yuǎn)端表現(xiàn)出，其結(jié)果至少提供一測(cè)試信號(hào)，為了從上述遠(yuǎn)端到上述近端提供一檢測(cè)信號(hào)，上述產(chǎn)生的頻率從上述遠(yuǎn)端傳送到上述近端;以及檢測(cè)裝置，用來(lái)檢測(cè)上述遠(yuǎn)端供到上述近端的檢測(cè)信號(hào)并位于上述近端。
全文摘要
一用來(lái)測(cè)量電纜線對(duì)(2，10，24，133)的動(dòng)態(tài)，或交流電，以及靜態(tài)，或直流特征的方法和裝置，以及用來(lái)將非線性單元(1)連到電纜線對(duì)的遠(yuǎn)方端以及利用在地區(qū)端施加到電纜線對(duì)上電壓斷開非線性單元(1)的方法和裝置(30，111)。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，近端測(cè)試機(jī)(3，60，202，300)從電學(xué)上移置到電纜線對(duì)的遠(yuǎn)端，很明顯，對(duì)所有的意圖和目的，測(cè)試時(shí)在遠(yuǎn)端，而實(shí)際上，從物理上保持在近端，通過(guò)選擇具體的激勵(lì)頻率，測(cè)量返回的另外的頻率的特征，從而得到電纜線對(duì)的特征。
文檔編號(hào)H04M3/30GK1076067SQ9310126
公開日1993年9月8日 申請(qǐng)日期1993年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月28日
發(fā)明者阿蘭·羅斯 申請(qǐng)人:阿蘭·羅斯