專利名稱：測試端接網(wǎng)絡(luò)電纜的時域反射計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及時域反射測量法，更具體地說涉及測試端接網(wǎng)絡(luò)電纜的時域反射測量法設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在如以太網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，設(shè)備是由電纜，通常稱為鏈接電纜連接到網(wǎng)絡(luò)的。

圖1中表示了網(wǎng)絡(luò)的一部分，其中設(shè)備18，如計算機或打印機，在節(jié)點16上與鏈接電纜14的一端連接。而鏈接電纜14的另一端在節(jié)點12上與網(wǎng)絡(luò)連接，該網(wǎng)絡(luò)在圖1中由電纜10代表。
網(wǎng)絡(luò)故障維修技術(shù)人員需要在其它的網(wǎng)絡(luò)元件中來測試系統(tǒng)中的各種鏈接電纜。為了檢驗鏈接電纜符合規(guī)范要求，技術(shù)人員使用電纜測試儀器，這種儀器能夠在其它參數(shù)之間測試電纜的長度。例如在以太網(wǎng)系統(tǒng)中，由于受系統(tǒng)標準的限制，鏈接電纜的最大長度是100米。一般地，電纜測試儀器使用時域反射測量法(TDR)來測量鏈接電纜的長度。在圖1中，電纜測試器20在節(jié)點16與鏈接電纜14連接。從該位置，電纜測試器20可以執(zhí)行對鏈接電纜14的TDR測試。
圖2表示了一種典型的TDR電路22，如可以用在在測試器20中，而且用在了現(xiàn)有技術(shù)中。TDR電路22與儀器20的端子24、26連接。而要測試的鏈接電纜28與端子24、26連接。電纜28表示為雙餃線，也就是一對線28a、28b，其端接于端子24、26的一端上。鏈接電纜28具有特征阻抗，Z0。
TDR電路22包括分別連接在電阻R1、R2和地之間的電壓源V1和V2。R1的另一端與端子24連接，R2的另一端與端子26連接。如圖2所示，V1通過R1向電纜28提供正電壓脈沖，而V2通過R2向電纜28提供負電壓脈沖。
Z0的標稱值典型地是100歐姆。R1和R2的值典型地選為50歐姆。按此方式，TDR電路22的阻抗與鏈接電纜28的特征阻抗Z0匹配。
還與端子24、26連接的是放大器30，該放大器的正輸入端與端子24連接，負輸入端與端子26連接。放大器30的輸出信號由圖3描述的波形70表示。
在電纜28的TDR測試期間，電壓V1、V2向鏈接電纜28提供脈沖信號。沿著電纜28任何位置的故障所導(dǎo)致的反射波都將被TDR電路22檢測到。被反射的信號施加在放大器30上，而其輸出端產(chǎn)生圖3中的波形70。
在很多情況下，希望測試鏈接電纜而不斷開電纜與網(wǎng)絡(luò)的連接，這就節(jié)省了技術(shù)人員的時間，還降低了重新連接鏈接電纜時出錯的機會。不幸的是，現(xiàn)有技術(shù)電纜測試器是利用圖2中描述的類型的TDR電路，沒有提供清晰和簡單的用于連接到網(wǎng)絡(luò)中電纜的測試方法?，F(xiàn)有技術(shù)TDR測試方法的缺點是由于儀器和處于測試中電纜的阻抗匹配造成的。雖然這種固定的阻抗匹配在多數(shù)測試方法學中是更好的，但是，實際上在測試端接網(wǎng)絡(luò)電纜時卻是有害的。眾所周知，使這些阻抗匹配導(dǎo)致最小的功耗，因而通過使返回信號最小產(chǎn)生測試過程中最強的信號。但是，當處于測試中的電纜被端接到一個網(wǎng)絡(luò)時，不匹配的阻抗連接導(dǎo)致較小或沒有返回信號，這反過來減低了TDR測試的效率。
通過圖3描述的波形70進一步說明這個問題，圖3中的波形70表示當與網(wǎng)絡(luò)連接的鏈接電纜處于測試時的反射信號。波形中的A部分表示識別鏈接電纜末端的反射信號。圖3中這個部分可以清楚地表示出，TDR反射指示了鏈接電纜的末端，因此檢測該電纜長度是比較困難的。如果該反射信號是顯示在該領(lǐng)域典型使用的那種手持式儀器的顯示器中，那么這將使電纜測試技術(shù)人員很難從圖3的反射信號中提取出信息。
因此，需要提供一種用TDR測試連接到網(wǎng)絡(luò)的鏈接電纜的測試設(shè)備和方法。該設(shè)備和方法應(yīng)該是簡便和容易地包含在手持測試儀器中的，使得測試技術(shù)人員可以容易地理解由儀器提供的結(jié)果。本發(fā)明就是要說明設(shè)計來達到這些結(jié)果的設(shè)備和方法。
發(fā)明概述依據(jù)本發(fā)明，提供一種具有第一測試模式和第二測試模式的時域反射計，其中當在第一測試模式時，該時域反射計具有第一個阻抗，而當在第二測試模式時，該時域反射計具有第二個阻抗。
依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，第一個阻抗大致與網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的標稱特征阻抗相同，而第二個阻抗比第一個阻抗大。
依據(jù)本發(fā)明的再一個方面，第二個阻抗比端接到網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜最后得到的阻抗大。
依據(jù)本發(fā)明，測量端接網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜長度的方法包括步驟確定網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜與網(wǎng)絡(luò)是連接的，選擇適合于測試端接網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的測試模式，對端接網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜執(zhí)行時域反射測量法測試。
依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該方法還包括步驟確定網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜與網(wǎng)絡(luò)是斷開連接的，選擇適合于測試斷開的網(wǎng)絡(luò)鏈路電纜的測試模式，對斷開的網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜執(zhí)行時域反射測量法測試。
依據(jù)本發(fā)明的再一個方面，該方法還包括步驟在適合于測試端接的網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的測試模式與適合于測試斷開的網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的測試模式之間選擇。
從上述總結(jié)中將會認識到，本發(fā)明將提供一種用于測試端接網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的時域反射計，以及完成這種測試的方法。
附圖簡述當結(jié)合附圖考慮，參考以下的詳細說明，本發(fā)明上述各個方面和很多附隨的優(yōu)點將變得更容易理解，其中圖1表示時域反射測量法(TDR)通常使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中使用的典型TDR電路的示意圖；圖3表示與圖2 TDR電路相關(guān)的反射波形；圖4是依據(jù)本發(fā)明的適合使用TDR電路的電纜測試儀器的方框圖；圖5、5A和5B是依據(jù)本發(fā)明的TDR電路的示意圖；以及圖6表示與圖5B描述的TDR電路相關(guān)的反射波形。
優(yōu)選實施例詳細說明轉(zhuǎn)到圖4，示出適合執(zhí)行TDR測試的電纜測試器32的方框圖。由于本領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)測試和分析人員熟知電纜測試器和它們的一般操作。因此，沒有對電纜測試器32作詳細說明，但總體上做了相當?shù)挠懻撘员愀玫乩斫獗景l(fā)明。
電纜測試器32包括與要測試的鏈接電纜連接的輸入/輸出端子34。一般地，該儀器不直接與鏈接電纜連接，而是通過從端子34到鏈接電纜的測試電纜連接到該電纜上。端子34與測試模式電路36連接，該測試模式電路36構(gòu)成用于特定測試的測試器。調(diào)節(jié)電路38與測試模式電路36和處理器40連接，并在其它的任務(wù)中對通過處理器40和測試模式電路36之間的信號和數(shù)據(jù)執(zhí)行調(diào)節(jié)、濾波和組織。顯示器48和輸入電路46均與處理器40連接。顯示器48可以是，例如LCD，并給儀器的使用者提供信息，而輸入電路46為使用者提供了給儀器32輸入指令的裝置。輸入電路46可以是，例如，鍵盤或觸摸屏，或者其它的輸入設(shè)備。
TDR電路22與測試模式電路36和處理器40連接，并且當由測試器32執(zhí)行TDR測試時被使用。下面對測試器32的操作簡要說明，以助于進一步理解本發(fā)明。
當技術(shù)人員希望從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)時，通過輸入電路46給處理器40提供適當?shù)闹噶?，這使測試模式電路36配置為通過輸入端子34從網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)。當技術(shù)人員希望執(zhí)行TDR測試時，指令將再次通過輸入電路46提供給處理器40，這次使測試模式電路36配置為連接TDR電路42到端子34。在后一種配置中，TDR信號施加在處于測試的電纜上，而被反射的信號由TDR電路42檢測。TDR電路42的輸出施加在處理器40上，在處理器40中對該信號進行適當?shù)夭僮?。與被反射信號相關(guān)的輸出一般地出現(xiàn)在顯示器48上，這樣技術(shù)人員就可以看到和分析TDR測試的結(jié)果。
轉(zhuǎn)到圖5，示出依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的TDR電路50。電壓源V3、V4連接到地，并分別同電阻R3、R4的一端連接。電阻R3的另一端與端子52連接。電阻R4的另一端與開關(guān)SW1連接。開關(guān)SW1與端子54連接。鏈接電纜56包括與端子52、54連接的雙餃線56a、56b，并具有特征阻抗為Z’。輸出放大器58使正輸入端與端子52連接，負輸入端與SW1連接。
如果鏈接電纜56沒有端接到(即連接到)網(wǎng)絡(luò)，那么技術(shù)人員可以選擇一種TDR測試模式，使得TDR電路50如圖5A描述那樣而構(gòu)成。技術(shù)人員可以通過給測試器32提供合適的指令來選擇該模式，如以上參考圖4所討論的那樣。也就是說，通過輸入電路46提供給處理器40的指令使測試模式電路36構(gòu)成測試器32，以便TDR電路42向和從正在被測試的鏈接電纜發(fā)送和接收TDR相關(guān)信號。
圖5A中所示的TDR電路結(jié)構(gòu)的操作與上述討論并在圖2中描述的電路的操作是相同的。在圖5A中，SW1被描述成包括兩個(2)開關(guān)SW1A、SW1B。開關(guān)SW1A連接在R4和端子54之間。開關(guān)SW1B在一端上與R4或地連接，在另一端上與放大器58的負輸入端連接。在該測試模式中，開關(guān)SW1A閉合并使R4和端子54連接。開關(guān)SW1B將放大器58的負輸入端連接到R4和端子54。于是，圖5A中的TDR電路50被配置成按照與TDR電路22相同的方式來運行，TDR電路22在上述進行了說明，并在圖2中進行了描述。
但是，如果正在被測試的鏈接電纜已端接到一個網(wǎng)絡(luò)中，那么技術(shù)人員可以給處理器40提供適當?shù)闹噶?，并使TDR電路42成為圖5B所示的結(jié)構(gòu)。在圖5B中，開關(guān)SW1A斷開，而開關(guān)SW1B將放大器58的負輸入端和地連接。由于網(wǎng)絡(luò)連接的阻抗低，所以特征阻抗Z’a近似等于電纜阻抗Z’(圖5)。在這種測試模式下，R4被從TDR測試中去掉，這將增大TDR電路42的阻抗，使得與鏈接電纜/網(wǎng)絡(luò)組合的特征阻抗Z’a不匹配。
依據(jù)一個特定的實施例，R3和R4每個均為50歐姆，而鏈接電纜56的特征阻抗(Z’)標稱是100歐姆。于是，在圖5B描述的測試模式中，TDR電路42在端子52上的阻抗是50歐姆，在端子54上是無窮大，而鏈接電纜/網(wǎng)絡(luò)組合的阻抗Z’a小于100歐姆。結(jié)果，圖5B中的電路結(jié)構(gòu)與TDR測試電路42以及電纜/網(wǎng)絡(luò)負載的阻抗不匹配。作為阻抗不匹配的結(jié)果，出現(xiàn)在放大器58的輸出端上被反射的TDR信號由圖6描述的波形80表示。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例和以上的說明，圖5B中的TDR電路42具有比圖5A描述的TDR電路更高的阻抗。結(jié)果，與圖5B相關(guān)的返回脈沖具有比與圖5A相關(guān)的返回脈沖更大的幅值。因此，由波形80表示的TDR測試結(jié)果，當在電纜測試儀器的顯示器上描述時，可以更加容易被技術(shù)人員檢測。
從前面的說明可以看到，依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的用于測試端接網(wǎng)絡(luò)電纜的TDR電路并入了很多新穎的特性，并且比TDR測試電路和目前可用的方法具有明顯優(yōu)點。雖然上述對本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例進行了描述和說明，但是應(yīng)該理解，在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)，不脫離本發(fā)明的精神，可以做各種變化。例如，當檢測到較低的電纜或負載阻抗時，可能在測試儀器中具有傳感電路，自動配置TDR電路。更進一步，可以利用各種開關(guān)和方法，在各個測試模式之間切換。因此，所說明和描述的實施例將只被認為是一個示例，而對本發(fā)明本身的評價只能按照如下附加權(quán)利要求所定義的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種時域反射計(TDR)包括一個TDR電路，具有第一測試模式和第二測試模式；與第一個測試模式相關(guān)的第一阻抗以及與第二測試模式相關(guān)的第二阻抗；一個用于在第一測試模式和第二測試模式之間切換TDR電路的裝置。
2.如權(quán)利要求1的時域反射計，其中第一測試模式與測試與網(wǎng)絡(luò)斷開的網(wǎng)絡(luò)電纜相關(guān)；以及第一阻抗與斷開的網(wǎng)絡(luò)電纜的特征阻抗匹配。
3.如權(quán)利要求2的時域反射計，其中第二測試模式與測試同網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)電纜相關(guān)；以及第二阻抗與網(wǎng)絡(luò)及同網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)電纜組合的阻抗不匹配。
4.如權(quán)利要求3的時域反射計，其中第二阻抗大于第一阻抗。
5.一種應(yīng)用時域反射測量法測試網(wǎng)絡(luò)電纜的方法，包括步驟確定網(wǎng)絡(luò)電纜是與網(wǎng)絡(luò)斷開連接的；選擇適合于測試與網(wǎng)絡(luò)斷開的網(wǎng)絡(luò)電纜的第一時域反射測量法測試模式；向從網(wǎng)絡(luò)中斷開連接的網(wǎng)絡(luò)電纜提供第一測試信號；以及接收與第一測試信號相關(guān)的反射信號。
6.如權(quán)利要求5的方法，還包括步驟確定網(wǎng)絡(luò)電纜是與網(wǎng)絡(luò)連接的；選擇適合于測試與網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)電纜的第二時域反射測量法測試模式；向與網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)電纜提供第二測試信號；以及接收與第二測試信號相關(guān)的反射信號。
7.如權(quán)利要求6的方法，還包括在第一和第二測試模式之間切換的步驟。
全文摘要
一種時域反射計，當在第一測試模式時具有第一阻抗，而當在第二測試模式時，具有第二阻抗。第一阻抗與不同網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的標稱特征阻抗大致相同，而第二阻抗與端接到網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)鏈接電纜的特征阻抗實際上不同。用于測量端接的網(wǎng)絡(luò)電纜長度的方法包括步驟確定網(wǎng)絡(luò)電纜是端接在網(wǎng)絡(luò)上的，選擇適合于測試端接的網(wǎng)絡(luò)電纜的測試模式，并在端接的網(wǎng)絡(luò)電纜上執(zhí)行時域反射測量法測試。
文檔編號G01R31/08GK1470881SQ0312244
公開日2004年1月28日 申請日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者T·K·博利, T K 博利 申請人:弗蘭克公司