CH654115A5 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR BROADBAND DAMPING MEASUREMENT IN LOW-FREQUENCY TRANSMISSION SYSTEMS. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur breitbandigen Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen. The invention relates to a method and a circuit arrangement for broadband attenuation measurement in low-frequency transmission systems.

In der Messtechnik werden zur Simulation von statistischen Vorgängen häufig Quasi-Rauschgeneratoren verwendet. Diese Generatoren geben Signale ab, die echten Rauschsignalen sehr ähnlich sind, die aber in bezug auf Reproduzierbarkeit der Messergebnisse gegenüber echten Rauschsignalen Vorteile haben. Ein wesentliches Merkmal der Quasi-Rauschsignale ist, dass sie im Gegensatz zu echten Rauschsignalen periodisch sind, wobei die Wiederholungen allerdings erst nach einer sehr grossen Zahl von Einzelereignissen erfolgt. Das Frequenzspektrum eines Quasi-Rausch-signales besteht im Gegensatz zum kontinuierlichen Spektrum des echten Rauschsignals aus diskreten Linien mit konstantem Frequenzabstand. Quasi-noise generators are often used in measurement technology to simulate statistical processes. These generators emit signals which are very similar to real noise signals, but which have advantages over real noise signals in terms of reproducibility of the measurement results. An essential feature of the quasi-noise signals is that, in contrast to real noise signals, they are periodic, although the repetitions only take place after a very large number of individual events. In contrast to the continuous spectrum of the real noise signal, the frequency spectrum of a quasi-noise signal consists of discrete lines with a constant frequency spacing.

Bekannt ist ein Verfahren zum Messen der Übertragungsfunktion eines physikalischen Systems, bei dem a) dem System periodisch ein Zufallssignalzug zugeführt wird; A method for measuring the transfer function of a physical system is known, in which a) a random signal train is periodically fed to the system;

b) das Frequenzspektrum des zugeführten Signalzuges während einer Periode gemessen wird, in der die Einschwingvorgänge so weit abgeklungen sind, dass die gewünschte Messgenauigkeit erreicht wird; b) the frequency spectrum of the signal train supplied is measured during a period in which the transient processes have decayed to such an extent that the desired measurement accuracy is achieved;

c) das Frequenzspektrum der Systemantwort während einer Periode gemessen wird, in der die Einschwingvorgänge s so weit abgeklungen sind, dass die gewünschte Messgenauigkeit erreicht wird; c) the frequency spectrum of the system response is measured during a period in which the transient s have subsided to such an extent that the desired measurement accuracy is achieved;

d) aus den beiden Messungen eine erste Abschätzung der Übertragungsfunktion gewonnen wird; d) a first estimate of the transfer function is obtained from the two measurements;

e) die Schritte a) bis d) mit anderen Zufallssignalzügen io wiederholt werden, die mit den jeweils vorhergehenden nicht korreliert sind; e) steps a) to d) are repeated with other random signal trains io which are not correlated with the preceding ones;

0 die aus jedem neuen Zufallssignalzug gewonnene Abschätzung der Übertragungsfunktion mit dem Mittelwert aus den vorhergehenden Abschätzungen gemittelt wird; und 15 g) die Schritte e) und f) so oft wiederholt werden, bis die Abschätzung der Übertragungsfunktion eine vorgegebene Genauigkeit erreicht hat (DE-OS 2 608 249). 0 the estimate of the transfer function obtained from each new random signal train is averaged with the mean value from the previous estimates; and 15 g) steps e) and f) are repeated until the estimate of the transfer function has reached a predetermined accuracy (DE-OS 2 608 249).

Bei diesem Verfahren wird mit relativ hohem Aufwand ein 20 Messignal mit Quasi-Rauschcharakter erzeugt, die Durchführung der Messung erfordert umfangreiche Speichereinrichtungen, ihre Auswertung ist praktisch nur mit einem Rechner möglich. Diesem Stand der Technik kann keine Anregung zu einer wesentlichen Vereinfachung eines Mess-2s Verfahrens mit Quasi-Rauschsignalen entnommen werden. With this method, a 20 measurement signal with quasi-noise character is generated with relatively great effort, the implementation of the measurement requires extensive memory devices, and its evaluation is practically only possible with a computer. No suggestion can be taken from this prior art to significantly simplify a measurement 2s method with quasi-noise signals.

Bekannt ist ferner ein Messystem zur Bestimmung der Entfernung zwischen zwei Stationen mittels Funksignalen, bei dem von der ersten Station ein erstes Signal zur zweiten Station gesendet wird und die zweite Station beim Empfang des 30 ersten Signals ein zweites Signal zur ersten Station zurücksendet, wobei jede Stationen zur Phasenmodulierung dieser Signale jeweils einen Pseudorauschsignal-Generator sowie einen Korrelator aufweisen, durch den die Pseudorausch-signale des stationseigenen Generators mit den empfan-35 genen, modulierten Pseudorauschsignalen der anderen Stationen in Wechselbeziehungen gesetzt werden, um daraus die Entfernung zwischen den beiden Stationen in der Weise zu erhalten, dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Pseudo-rauschsignalcode, deren Abstand einer Periode der Bitfolge 40 des Pseudorauschsignalcodes entspricht, in Korrelation gesetzt werden und dass durch die sich aus den beiden Korrelationen ergebende Differenz eine Laufzeitfolgeschaltung (delay-lock) gesteuert wird, bei dem der Pseudorauschsignal-Generator wenigstens der einen Station zwei Ausgänge 45 besitzt, die mittels eines Umschalters abwechselnd auf den einzigen Korrelator schaltbar sind, wobei am einen Ausgang die jweils n-ten Signale und am anderen Ausgang die jeweils (n-l)ten Signale des Generators anstehen und wobei der Umschalter mittels eines Befehlgenerators derart gesteuert so wird, dass die empfangenen pseudorauschsignalmodulierten Signale nacheinander und abwechselnd mit den aufeinanderfolgenden, von dem in der empfangenden Station vorhandenen Generator erzeugten Code-Signalen in Wechselbeziehungen gesetzt werden (DE-AS 2 338 904), Also known is a measuring system for determining the distance between two stations by means of radio signals, in which a first signal is sent from the first station to the second station and the second station sends a second signal back to the first station when the first signal is received, each station for phase modulation of these signals each have a pseudo-noise signal generator and a correlator, by means of which the pseudo-noise signals of the station's generator are correlated with the received, modulated pseudo-noise signals of the other stations in order to determine the distance between the two stations in the How to obtain that two successive pseudo-noise signal codes, the spacing of which corresponds to a period of the bit sequence 40 of the pseudo-noise signal code, are correlated and that a delay-lock sequence control (delay lock) is controlled by the difference resulting from the two correlations rt, in which the pseudo noise signal generator has at least one station two outputs 45, which can be switched alternately to the single correlator by means of a switch, the nth signals at one output and the (nl) th at the other output Signals of the generator are present and the changeover switch is controlled by means of a command generator in such a way that the received pseudo-noise-modulated signals are interrelated successively and alternately with the successive code signals generated by the generator present in the receiving station (DE-AS 2 338 904),

55 Bei diesem Verfahren wird das Messignal durch einen Pseudo-Rauschgenerator erzeugt, die Auswertung dieses speziellen Messverfahrens ist aber ebenfalls ausserordentlich aufwendig. Auch diesem Stand der Technik ist keine Anregung zu einem wesentlich vereinfachten Messverfahren zu 60 entnehmen. 55 With this method, the measurement signal is generated by a pseudo-noise generator, but the evaluation of this special measurement method is also extremely complex. No suggestion for a substantially simplified measurement method can be taken from this prior art either.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren mit möglichst geringem Geräteaufwand zur breitbandigen Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertra-gungssystemen zu schaffen, das auch während des Betriebes, 65 also an mit Nutzsignalen belegten Übertragungssystemen, verwendet werden kann. The invention has for its object to provide a simple method with as little equipment as possible for broadband attenuation measurement in low-frequency transmission systems, which can also be used during operation, 65 on transmission systems occupied with useful signals.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

dass der Eingang des Übertragungssystems mit einem Quasi- that the input of the transmission system with a quasi

Zufallssignal mit definierten Spektrallinien gespeist wird, und dass die Messung der Spannung am Ausgang des Übertragungssystems über ein Filter mit kammförmiger Durchlasskennlinie erfolgt, bei dem die Durchlassbereiche den Spektrallinien des Eingangssignals entsprechen. Random signal is fed with defined spectral lines, and that the voltage at the output of the transmission system is measured via a filter with a comb-shaped pass characteristic, in which the pass regions correspond to the spectral lines of the input signal.

Eine Ausgestaltung und die Anwendung dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 genannt, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens und ihre Ausgestaltung werden in den Ansprüchen 4 bis 6 gezeigt. An embodiment and the application of this method are mentioned in claims 2 and 3, a circuit arrangement for carrying out the method and its embodiment are shown in claims 4 to 6.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Messaufbau mit relativ geringem Aufwand und unter Verwendung von bereits bekannten und erprobten Baugruppen erstellt werden kann und dass bei der Messung eine weitgehende Unterdrückung der im Messobjekt vorhandenen Nutz- wie auch der Störsignale erfolgt. Bei einem ausgeführten Gerät für die Messung von Fernsprechleitungen konnte ein Unterdrückungsfaktor der Sprachsignale gegenüber dem Messignal von 100 entsprechend The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the measurement setup can be created with relatively little effort and using already known and tried-and-tested assemblies, and that the useful and interference signals present in the measurement object are largely suppressed during the measurement. With an implemented device for the measurement of telephone lines, a suppression factor of the voice signals compared to the measurement signal of 100 could be corresponding

20 dB erreicht werden. Mit den in der Zeichnungsbeschreibung gezeigten Ausgestaltungen lässt sich ein universell verwendbares Messgerät erstellen. 20 dB can be achieved. With the configurations shown in the drawing description, a universally usable measuring device can be created.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Messverfahrens. An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. The single figure shows a block diagram of a circuit arrangement for carrying out the measuring method.

Die vom Taktgenerator erzeugten Taktsignale werden von seinem Ausgang 2 dem Steuereingang 4 eines Quasi-Rausch-generators 3 und dem Steuereingang 15 des Kammfilters 12 zugeleitet. Der Taktgenerator 1 wird vorzugsweise quarzgesteuert ausgeführt, seine Taktfrequenz beträgt beispielsweise The clock signals generated by the clock generator are fed from its output 2 to the control input 4 of a quasi-noise generator 3 and the control input 15 of the comb filter 12. The clock generator 1 is preferably quartz-controlled, its clock frequency is, for example

21 kHz. Am Signalausgang 5 des Quasi-Rauschgenerators 3 liegt ein Messignal, bei dem der Abstand der Spektrallinien voneinander beispielsweise 40 Hz beträgt. Dieses Messignal wird vom Signalausgang 5 des Quasi-Rauschgenerators 3 über ein Schaltfeld 9 dem Eingang des Messobjektes 6 zugeführt. Das am Ausgang 8 des Messobjektes 6 auftretende Messignal wird, ebenfalls über das Schaltfeld 9 über eine Reihe von später zu beschreibenden Baugruppen dem Eingang 13 des Kammfilters 12 zugeführt. Das Kammfilter 12 ist in an sich bekannter Weise als Digitalfilter unter Verwendung von Eimerketten-Schaltungen ausgeführt. Mit einem zweistufigen Filter dieser Art lässt sich eine Linienbandbreite der Durchlassfrequenzen von 0,4 Hz unschwer erzeugen. Bei einem Linienabstand von beispielsweise 40 Hz ergibt sich ein Unterdrückungsfaktor von 100 entsprechend 20 dB. Die Ein654115 21 kHz. At the signal output 5 of the quasi-noise generator 3 there is a measurement signal in which the spacing of the spectral lines from one another is, for example, 40 Hz. This measurement signal is fed from the signal output 5 of the quasi-noise generator 3 via a switch panel 9 to the input of the measurement object 6. The measurement signal occurring at the output 8 of the measurement object 6 is also fed to the input 13 of the comb filter 12 via the control panel 9 via a series of modules to be described later. The comb filter 12 is designed in a manner known per se as a digital filter using bucket chain circuits. With a two-stage filter of this type, a line bandwidth of the pass frequencies of 0.4 Hz can easily be generated. With a line spacing of 40 Hz, for example, a suppression factor of 100 corresponds to 20 dB. The Ein654115

schwingzeit eines solchen Filters beträgt ca. 1 Sekunde. Das am Ausgang 14 des Kammfilters 12 auftretende Signalgemisch wird dem Eingang 17 des Pegelmessers 16 zugeführt und dort gemessen. Der Pegelmesser 16 wird vorzugsweise mit einer digitalen Anzeige und logarithmischer Kennlinie versehen. Die Auswertung der Messung und die universelle Verwendbarkeit des Gerätes wird erleichtert, wenn der Pegelmesser 16 ferner mit einer Bereichsautomatik und mit einer Grenzwertbeobachtung ausgeführt wird. The oscillation time of such a filter is approx. 1 second. The signal mixture occurring at the output 14 of the comb filter 12 is fed to the input 17 of the level meter 16 and measured there. The level meter 16 is preferably provided with a digital display and logarithmic characteristic. The evaluation of the measurement and the universal usability of the device is facilitated if the level meter 16 is also designed with automatic range control and with limit value monitoring.

Für eine Reihe von Messungen, beispielsweise für die Messung des Nebensprechens von einem Fernsprechkreis auf einen anderen, muss das dem Eingang 7 des Messobjektes 6 zugeführte Signal in seinem Frequenzspektrum in einer vom CCITT vorgeschriebenen Weise begrenzt werden. Dies geschieht durch Einschalten eines Filters 18 zwischen den Ausgang 5 des Quasi-Rauschgenerators 3 und dem Eingang 10 des Schaltfeldes 9. Dieses Filter 18 kann durch einen Schalter 20 überbrückt werden. In gleicher Weise wird die Messspannung am Ausgang 8 des Messobjektes 6 durch Einschalten eines Sprachbewertungsfilters 19 nach CCITT zwischen den Ausgang 11 des Schaltfeldes 9 und den Eingang 13 des Kammfilters 12 bewertet. Durch die beiden Schaltkontakte 21 kann das Filter 19 durch ein entsprechendes Dämpfungsglied 24 ersetzt werden. Für die allgemeine Messung von Fremdspannungen mit dem Pegelmesser 16 kann auch das Kammfilter 12 durch die Schalter 22 und 23 durch ein Dämpfungsglied ersetzt werden. Die Stromversorgung des Messaufbaues kann für Messungen im Gelände auf nicht gezeichnete Batterien umgeschaltet werden. For a series of measurements, for example for the measurement of crosstalk from one telephone circuit to another, the signal spectrum fed to the input 7 of the measurement object 6 must be limited in its frequency spectrum in a manner prescribed by the CCITT. This is done by switching on a filter 18 between the output 5 of the quasi-noise generator 3 and the input 10 of the switching field 9. This filter 18 can be bridged by a switch 20. In the same way, the measurement voltage at the output 8 of the measurement object 6 is evaluated by switching on a voice evaluation filter 19 according to CCITT between the output 11 of the switch panel 9 and the input 13 of the comb filter 12. The filter 19 can be replaced by a corresponding attenuator 24 by means of the two switching contacts 21. For the general measurement of external voltages with the level meter 16, the comb filter 12 can also be replaced by the switches 22 and 23 by an attenuator. The power supply of the measurement setup can be switched to unsigned batteries for measurements in the field.

Die Unterdrückung von Fremdsignalen gegenüber dem Signal des Quasi-Rauschgenerators 3 kann durch mehrere Filterstufen im Kammfilter 12 beliebig erhöht werden, allerdings muss man dann längere Einschwingzeiten des Filters 12 in Kauf nehmen. In Fällen, in denen eine Störspannung genau auf einer Durchlassfrequenz des Kammfilters 12 liegt, können dessen Durchlassfrequenzen synchron mit den Spektrallinien des Quasi-Rauschgenerators 3 beliebig verlagert werden. Dies geschieht in einfacher Weise durch eine Veränderung der Taktfrequenz des Taktgenerators 1. Es ist ersichtlich, dass durch weitere Schalter und die Anordnung von Anschlüssen für die einzelnen Bausteine die Verwendung der Messanordnung für eine Vielzahl von Messungen möglich wird. Die vielseitige Verwendbarkeit wird auch durch die Anordnung des Vorverstärkers 26 hinter dem Ausgang 11 des Schaltfeldes 9 verbessert. The suppression of external signals compared to the signal of the quasi-noise generator 3 can be increased as desired by several filter stages in the comb filter 12, however longer settling times of the filter 12 have to be accepted. In cases where an interference voltage is precisely on a pass frequency of the comb filter 12, its pass frequencies can be shifted as desired in synchronism with the spectral lines of the quasi-noise generator 3. This is done in a simple manner by changing the clock frequency of the clock generator 1. It can be seen that further switches and the arrangement of connections for the individual components make it possible to use the measuring arrangement for a large number of measurements. The versatility is also improved by the arrangement of the preamplifier 26 behind the output 11 of the control panel 9.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (6)

654115 PATENTANSPRÜCHE654115 PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur breitbandigen Dämpfungsmessung in Niederfrequenz-Übertragungssystemen, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (7) des Übertragungssystems (6) mit einem Quasi-Zufallssignal mit definierten Spektrallinien gespeist wird, und dass die Messung der Spannung am Ausgang (8) des Übertragungssystems (6) über ein Filter (12) mit kammförmiger Durchlasskennlinie erfolgt, bei dem die Durchlassbereiche den Spektrallinien des Eingangssignals entsprechen. 1. A method for broadband attenuation measurement in low-frequency transmission systems, characterized in that the input (7) of the transmission system (6) is fed with a quasi-random signal with defined spectral lines, and that the voltage at the output (8) of the transmission system ( 6) via a filter (12) with a comb-shaped pass characteristic, in which the pass ranges correspond to the spectral lines of the input signal. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal in einem von einem Taktgenerator (1) gesteuerten Quasi-Rauschgenerator (3) erzeugt wird, und dass als Kammfilter (12) ein vom gleichen Taktgenerator (1) gesteuertes Digitalfilter verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the input signal is generated in a quasi-noise generator (3) controlled by a clock generator (1), and that a digital filter controlled by the same clock generator (1) is used as the comb filter (12). 3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 für Dämpfungs-, Nebensprech- und Mitsprechmessungen an mit Nutzsignalen belegten Übertragungssystemen (6). 3. Application of the method according to claim 1 or 2 for attenuation, crosstalk and voice measurements on transmission systems occupied with useful signals (6). 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (2) eines Taktgenerators (1) mit dem Steuereingang (4) eines Quasi-Rauschgenerators (3) und mit dem Steuereingang (15) eines Kammfilters (12) verbunden ist, dass der Signalausgang (5) des Quasi-Rauschgenerators (3) mit dem Eingang (10) eines Schaltfeldes (9) zum Anschluss des Messobjektes (6) verbunden ist, dass der Ausgang (11) des Schaltfeldes (9) mit dem Eingang (13) des Kammfilters (12) verbunden ist, und dass der Ausgang (14) des Kammfilters (12) mit dem Eingang (17) eines Pegelmessers (16) verbunden ist. 4. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the output (2) of a clock generator (1) with the control input (4) of a quasi-noise generator (3) and with the control input (15) one Comb filter (12) is connected so that the signal output (5) of the quasi-noise generator (3) is connected to the input (10) of a switch panel (9) for connecting the test object (6), that the output (11) of the switch panel ( 9) is connected to the input (13) of the comb filter (12) and that the output (14) of the comb filter (12) is connected to the input (17) of a level meter (16). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Signalausgang (5) des Rauschgenerators (3) und den Eingang (10) des Schaltfeldes (9) sowie zwischen den Ausgang (11) des Schaltfeldes (9) und den Eingang (13) des Kammfilters (12) Bewertungsfilter (18, 19) nach CCITT einschaltbar sind. 5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that between the signal output (5) of the noise generator (3) and the input (10) of the switch panel (9) and between the output (11) of the switch panel (9) and the input (13 ) of the comb filter (12) evaluation filter (18, 19) can be switched on according to CCITT. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Kammfilter (12) eine vom Taktgenerator (1) gesteuerte Eimerketten-Schaltung ist. 6. Circuit arrangement according to one of claims 4 or 5, characterized in that the digital comb filter (12) is a bucket chain circuit controlled by the clock generator (1).