专利名称：测试端接网络电缆的时域反射计的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及时域反射测量法，更具体地说涉及测试端接网络电缆的时域反射测量法设备和方法。
背景技术：
在如以太网系统的网络环境中，设备是由电缆，通常称为链接电缆连接到网络的。
图1中表示了网络的一部分，其中设备18，如计算机或打印机，在节点16上与链接电缆14的一端连接。而链接电缆14的另一端在节点12上与网络连接，该网络在图1中由电缆10代表。
网络故障维修技术人员需要在其它的网络元件中来测试系统中的各种链接电缆。为了检验链接电缆符合规范要求，技术人员使用电缆测试仪器，这种仪器能够在其它参数之间测试电缆的长度。例如在以太网系统中，由于受系统标准的限制，链接电缆的最大长度是100米。一般地，电缆测试仪器使用时域反射测量法(TDR)来测量链接电缆的长度。在图1中，电缆测试器20在节点16与链接电缆14连接。从该位置，电缆测试器20可以执行对链接电缆14的TDR测试。
图2表示了一种典型的TDR电路22，如可以用在在测试器20中，而且用在了现有技术中。TDR电路22与仪器20的端子24、26连接。而要测试的链接电缆28与端子24、26连接。电缆28表示为双饺线，也就是一对线28a、28b，其端接于端子24、26的一端上。链接电缆28具有特征阻抗，Z0。
TDR电路22包括分别连接在电阻R1、R2和地之间的电压源V1和V2。R1的另一端与端子24连接，R2的另一端与端子26连接。如图2所示，V1通过R1向电缆28提供正电压脉冲，而V2通过R2向电缆28提供负电压脉冲。
Z0的标称值典型地是100欧姆。R1和R2的值典型地选为50欧姆。按此方式，TDR电路22的阻抗与链接电缆28的特征阻抗Z0匹配。
还与端子24、26连接的是放大器30，该放大器的正输入端与端子24连接，负输入端与端子26连接。放大器30的输出信号由图3描述的波形70表示。
在电缆28的TDR测试期间，电压V1、V2向链接电缆28提供脉冲信号。沿着电缆28任何位置的故障所导致的反射波都将被TDR电路22检测到。被反射的信号施加在放大器30上，而其输出端产生图3中的波形70。
在很多情况下，希望测试链接电缆而不断开电缆与网络的连接，这就节省了技术人员的时间，还降低了重新连接链接电缆时出错的机会。不幸的是，现有技术电缆测试器是利用图2中描述的类型的TDR电路，没有提供清晰和简单的用于连接到网络中电缆的测试方法。现有技术TDR测试方法的缺点是由于仪器和处于测试中电缆的阻抗匹配造成的。虽然这种固定的阻抗匹配在多数测试方法学中是更好的，但是，实际上在测试端接网络电缆时却是有害的。众所周知，使这些阻抗匹配导致最小的功耗，因而通过使返回信号最小产生测试过程中最强的信号。但是，当处于测试中的电缆被端接到一个网络时，不匹配的阻抗连接导致较小或没有返回信号，这反过来减低了TDR测试的效率。
通过图3描述的波形70进一步说明这个问题，图3中的波形70表示当与网络连接的链接电缆处于测试时的反射信号。波形中的A部分表示识别链接电缆末端的反射信号。图3中这个部分可以清楚地表示出，TDR反射指示了链接电缆的末端，因此检测该电缆长度是比较困难的。如果该反射信号是显示在该领域典型使用的那种手持式仪器的显示器中，那么这将使电缆测试技术人员很难从图3的反射信号中提取出信息。
因此，需要提供一种用TDR测试连接到网络的链接电缆的测试设备和方法。该设备和方法应该是简便和容易地包含在手持测试仪器中的，使得测试技术人员可以容易地理解由仪器提供的结果。本发明就是要说明设计来达到这些结果的设备和方法。
发明概述依据本发明，提供一种具有第一测试模式和第二测试模式的时域反射计，其中当在第一测试模式时，该时域反射计具有第一个阻抗，而当在第二测试模式时，该时域反射计具有第二个阻抗。
依据本发明的另一个方面，第一个阻抗大致与网络链接电缆的标称特征阻抗相同，而第二个阻抗比第一个阻抗大。
依据本发明的再一个方面，第二个阻抗比端接到网络的网络链接电缆最后得到的阻抗大。
依据本发明，测量端接网络链接电缆长度的方法包括步骤确定网络链接电缆与网络是连接的，选择适合于测试端接网络链接电缆的测试模式，对端接网络链接电缆执行时域反射测量法测试。
依据本发明的另一个方面，该方法还包括步骤确定网络链接电缆与网络是断开连接的，选择适合于测试断开的网络链路电缆的测试模式，对断开的网络链接电缆执行时域反射测量法测试。
依据本发明的再一个方面，该方法还包括步骤在适合于测试端接的网络链接电缆的测试模式与适合于测试断开的网络链接电缆的测试模式之间选择。
从上述总结中将会认识到，本发明将提供一种用于测试端接网络链接电缆的时域反射计，以及完成这种测试的方法。
附图简述当结合附图考虑，参考以下的详细说明，本发明上述各个方面和很多附随的优点将变得更容易理解，其中图1表示时域反射测量法(TDR)通常使用的网络环境；图2是现有技术中使用的典型TDR电路的示意图；图3表示与图2 TDR电路相关的反射波形；图4是依据本发明的适合使用TDR电路的电缆测试仪器的方框图；图5、5A和5B是依据本发明的TDR电路的示意图；以及图6表示与图5B描述的TDR电路相关的反射波形。
优选实施例详细说明转到图4，示出适合执行TDR测试的电缆测试器32的方框图。由于本领域网络测试和分析人员熟知电缆测试器和它们的一般操作。因此，没有对电缆测试器32作详细说明，但总体上做了相当的讨论以便更好地理解本发明。
电缆测试器32包括与要测试的链接电缆连接的输入/输出端子34。一般地，该仪器不直接与链接电缆连接，而是通过从端子34到链接电缆的测试电缆连接到该电缆上。端子34与测试模式电路36连接，该测试模式电路36构成用于特定测试的测试器。调节电路38与测试模式电路36和处理器40连接，并在其它的任务中对通过处理器40和测试模式电路36之间的信号和数据执行调节、滤波和组织。显示器48和输入电路46均与处理器40连接。显示器48可以是，例如LCD，并给仪器的使用者提供信息，而输入电路46为使用者提供了给仪器32输入指令的装置。输入电路46可以是，例如，键盘或触摸屏，或者其它的输入设备。
TDR电路22与测试模式电路36和处理器40连接，并且当由测试器32执行TDR测试时被使用。下面对测试器32的操作简要说明，以助于进一步理解本发明。
当技术人员希望从网络接收数据时，通过输入电路46给处理器40提供适当的指令，这使测试模式电路36配置为通过输入端子34从网络中接收数据。当技术人员希望执行TDR测试时，指令将再次通过输入电路46提供给处理器40，这次使测试模式电路36配置为连接TDR电路42到端子34。在后一种配置中，TDR信号施加在处于测试的电缆上，而被反射的信号由TDR电路42检测。TDR电路42的输出施加在处理器40上，在处理器40中对该信号进行适当地操作。与被反射信号相关的输出一般地出现在显示器48上，这样技术人员就可以看到和分析TDR测试的结果。
转到图5，示出依据本发明优选实施例的TDR电路50。电压源V3、V4连接到地，并分别同电阻R3、R4的一端连接。电阻R3的另一端与端子52连接。电阻R4的另一端与开关SW1连接。开关SW1与端子54连接。链接电缆56包括与端子52、54连接的双饺线56a、56b，并具有特征阻抗为Z’。输出放大器58使正输入端与端子52连接，负输入端与SW1连接。
如果链接电缆56没有端接到(即连接到)网络，那么技术人员可以选择一种TDR测试模式，使得TDR电路50如图5A描述那样而构成。技术人员可以通过给测试器32提供合适的指令来选择该模式，如以上参考图4所讨论的那样。也就是说，通过输入电路46提供给处理器40的指令使测试模式电路36构成测试器32，以便TDR电路42向和从正在被测试的链接电缆发送和接收TDR相关信号。
图5A中所示的TDR电路结构的操作与上述讨论并在图2中描述的电路的操作是相同的。在图5A中，SW1被描述成包括两个(2)开关SW1A、SW1B。开关SW1A连接在R4和端子54之间。开关SW1B在一端上与R4或地连接，在另一端上与放大器58的负输入端连接。在该测试模式中，开关SW1A闭合并使R4和端子54连接。开关SW1B将放大器58的负输入端连接到R4和端子54。于是，图5A中的TDR电路50被配置成按照与TDR电路22相同的方式来运行，TDR电路22在上述进行了说明，并在图2中进行了描述。
但是，如果正在被测试的链接电缆已端接到一个网络中，那么技术人员可以给处理器40提供适当的指令，并使TDR电路42成为图5B所示的结构。在图5B中，开关SW1A断开，而开关SW1B将放大器58的负输入端和地连接。由于网络连接的阻抗低，所以特征阻抗Z’a近似等于电缆阻抗Z’(图5)。在这种测试模式下，R4被从TDR测试中去掉，这将增大TDR电路42的阻抗，使得与链接电缆/网络组合的特征阻抗Z’a不匹配。
依据一个特定的实施例，R3和R4每个均为50欧姆，而链接电缆56的特征阻抗(Z’)标称是100欧姆。于是，在图5B描述的测试模式中，TDR电路42在端子52上的阻抗是50欧姆，在端子54上是无穷大，而链接电缆/网络组合的阻抗Z’a小于100欧姆。结果，图5B中的电路结构与TDR测试电路42以及电缆/网络负载的阻抗不匹配。作为阻抗不匹配的结果，出现在放大器58的输出端上被反射的TDR信号由图6描述的波形80表示。
依据本发明的优选实施例和以上的说明，图5B中的TDR电路42具有比图5A描述的TDR电路更高的阻抗。结果，与图5B相关的返回脉冲具有比与图5A相关的返回脉冲更大的幅值。因此，由波形80表示的TDR测试结果，当在电缆测试仪器的显示器上描述时，可以更加容易被技术人员检测。
从前面的说明可以看到，依据本发明构成的用于测试端接网络电缆的TDR电路并入了很多新颖的特性，并且比TDR测试电路和目前可用的方法具有明显优点。虽然上述对本发明的当前优选实施例进行了描述和说明，但是应该理解，在附加权利要求的范围内，不脱离本发明的精神，可以做各种变化。例如，当检测到较低的电缆或负载阻抗时，可能在测试仪器中具有传感电路，自动配置TDR电路。更进一步，可以利用各种开关和方法，在各个测试模式之间切换。因此，所说明和描述的实施例将只被认为是一个示例，而对本发明本身的评价只能按照如下附加权利要求所定义的内容。
权利要求
1.一种时域反射计(TDR)包括一个TDR电路，具有第一测试模式和第二测试模式；与第一个测试模式相关的第一阻抗以及与第二测试模式相关的第二阻抗；一个用于在第一测试模式和第二测试模式之间切换TDR电路的装置。
2.如权利要求1的时域反射计，其中第一测试模式与测试与网络断开的网络电缆相关；以及第一阻抗与断开的网络电缆的特征阻抗匹配。
3.如权利要求2的时域反射计，其中第二测试模式与测试同网络连接的网络电缆相关；以及第二阻抗与网络及同网络连接的网络电缆组合的阻抗不匹配。
4.如权利要求3的时域反射计，其中第二阻抗大于第一阻抗。
5.一种应用时域反射测量法测试网络电缆的方法，包括步骤确定网络电缆是与网络断开连接的；选择适合于测试与网络断开的网络电缆的第一时域反射测量法测试模式；向从网络中断开连接的网络电缆提供第一测试信号；以及接收与第一测试信号相关的反射信号。
6.如权利要求5的方法，还包括步骤确定网络电缆是与网络连接的；选择适合于测试与网络连接的网络电缆的第二时域反射测量法测试模式；向与网络连接的网络电缆提供第二测试信号；以及接收与第二测试信号相关的反射信号。
7.如权利要求6的方法，还包括在第一和第二测试模式之间切换的步骤。
全文摘要
一种时域反射计，当在第一测试模式时具有第一阻抗，而当在第二测试模式时，具有第二阻抗。第一阻抗与不同网络连接的网络链接电缆的标称特征阻抗大致相同，而第二阻抗与端接到网络的网络链接电缆的特征阻抗实际上不同。用于测量端接的网络电缆长度的方法包括步骤确定网络电缆是端接在网络上的，选择适合于测试端接的网络电缆的测试模式，并在端接的网络电缆上执行时域反射测量法测试。
文档编号G01R31/08GK1470881SQ0312244
公开日2004年1月28日 申请日期2003年4月23日 优先权日2002年7月23日
发明者T·K·博利, T K 博利 申请人:弗兰克公司