专利名称：基于反射相移的电缆长度测量方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于反射相移的电缆长度测量方法和设备。
背景技术：
图1示出了电缆测试器20，其将扫频测试信号VTSWEEP形式的测试信号施加给电缆10，从而测量电缆10的长度。具体地说，扫频测试信号VTSWEEP作为一系列频率递增的正弦波施加到电缆10的发射端11，所述一系列正弦波传播到电缆10的反射端12，并且被反射回电缆10的发射端11作为扫频反射信号VRSWEEP。电缆测试器20可以使用频域反射计(“FAR”)系统来基于扫频反射信号VRSWEEP的频率响应测量电缆10的长度。FAR系统的示例包括频率调制的连续波系统(“FMCW”)、驻波反射计(“SWR”)系统以及相位检测反射计(“PDFDR”)系统。
FAR系统的缺点是执行扫频测试信号VTSWEEP从其最低频率(例如1MHz)到其最高频率(例如256MHz)的扫描频率点(例如400个频率点)需要消耗时间。因而，有必要提供一种用于利用在可靠频率范围上最少的频率点来测量电缆长度的技术。
发明内容
本发明提供了一种用于基于与两个或更多个预置频率测试信号相对应的反射相移来测量电缆长度的新颖独特的方法。
本发明的第一种形式是在测量电缆长度的过程中操作电缆测试器的方法。该方法包括基于电缆的最大可测量长度确定便于电缆的长度测量的多个预置频率测试信号。该方法还包括基于在电缆的发射端被发送的第一预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在电缆的发射端被发送的第二预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量电缆的长度。
本发明的第二种形式是电缆测试器，其包括处理器和存储器，所述存储器可操作用来存储处理器可操作用于测量电缆长度的指令。所述指令可执行用于基于电缆的最大可测量长度确定便于电缆的长度测量的多个预置频率测试信号。所述指令还可执行用于基于在电缆的发射端被发送的第一预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在电缆的发射端被发送的第二预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量电缆的长度。
本发明的第三种形式是电缆测试器，其包括用于基于电缆的最大可测量长度确定便于电缆的长度测量的多个预置频率测试信号的装置。该电缆测试器还包括用于基于在电缆的发射端被发送的第一预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在电缆的发射端被发送的第二预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量电缆的长度的装置。
从下面结合附图对本发明的各种实施例的详细描述中将更加清楚本发明的上述形式和其他形式及其目的和优点。详细的描述和附图仅仅是对本发明的说明，而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求书及等同物进行限定。
图1示出了现有技术中已知的用于测量电缆长度的电缆测试器；图2示出了根据本发明的用于测量电缆长度的电缆测试器；图3示出了表示根据本发明的电缆测试器操作方法的一个实施例的流程图；
图4示出了表示根据本发明的预置多频测试信号确定方法的一个实施例的流程图；图5示出了表示根据本发明的最佳预置多频确定方法的一个实施例的流程图；图6示出了表示根据本发明的可靠频率耦合变量确定方法的一个实施例的流程图；图7示出了表示根据本发明的电缆长度测量方法的一个实施例的流程图；图8示出了表示根据本发明的电缆长度计算方法的一个实施例的流程图；以及图9示出了图2中所示的电缆测试器的根据本发明的一个实施例。
具体实施例方式
图2示出了电缆测试器30，其生成具有正弦波形、方波形、三角波形、锯齿波形或者任何其他交流(“AC”)波形的X个预置频率测试信号VPFT(X)，其中X≥2。因而，在取最小值时，所述X个预置频率测试信号VPFT(X)将包括一对预置频率测试信号，并且为了改进对电缆10的长度测量，X个预置频率测试信号VPFT(X)可以包括额外的预置频率测试信号。
在操作中，每个预置频率测试信号VPFT(X)作为AC电压或者AC电流被施加到电缆10的发射端11，所述预置频率测试信号VPFT(X)传播到电缆10的反射端12，并被反射回电缆10的发射端11作为预置频率反射信号VPFR(X)。每个预置频率测试信号VPFT(X)和其相应的预置频率反射信号VPFR(X)之间的反射相移用作测量电缆10的长度的基础。为此，电缆测试器30根据图3中所示出的流程图40所表示的本发明的电缆测试操作方法进行操作。
参考图3，流程图40的阶段S42包括电缆测试器30工作在脱机状态，以基于电缆10的最大可测量长度(例如100米)确定便于电缆10的长度测量的X个预置多频测试信号VPFT(X)。实际上，本发明不对电缆测试器30实施阶段S42的方式施加任何限制或任何约束。在阶段S42的一个实施例中，电缆测试器30根据图4中所示出的流程图50所表示的本发明的预置多频测试信号的确定方法来实施阶段S42。为了便于理解本发明的预置多频测试信号的确定方法，以下对流程图50的描述是在X等于2的情况下进行的。
参考图4，流程图50的阶段S52包括电缆测试器30确定电缆10的最大可测量长度，并基于电缆10的最大可测量长度确定可能的每组预置多频测试信号VPFT(X)。在阶段S52的一个实施例中，电缆测试器30根据以下的等式[1]和[2]来基于电缆10的最大可测量长度ΔLMAX确定可能的每组预置多频测试信号VPFT(X)。
ΔLMAX＝αLPT*αHPT*λ0[1]λ0＝(c*NVP)/2 [2]其中c是光速，NVP是被表示为c的百分数的通过电缆10的电流传播的名义速度。此外，αLPT是特定的预置多频组的最低预置测试频率的整数分母，并且αHPT是相同的预置多频组的最高预置测试频率的整数分母，假设整数分母αLPT和αHPT不具有公约数。如果整数分母αLPT和αHPT具有公约数，则αLPT是对于特定的预置多频组的最低预置测试频率的基于公约数的最小公倍数，并且αHPT是对于相同的预置多频组的最高预置测试频率的基于公约数的最小公倍数。
实际上，电缆测试器30可以基于电缆10的最大可测量长度ΔLMAX估计可能的每组预置多频测试信号VPFT(X)。因此，电缆测试器30不需要基于电缆10的最大可测量长度ΔLMAX对可能的每组预置多频测试信号VPFT(X)进行确切的计算。
流程图50的阶段S54包括电缆测试器30在可能的每组预置多频测试信号VPFT(X)中确定最佳的那一组。实际上，本发明不对电缆测试器30实施阶段S54的方式施加任何限制或任何约束。在阶段S54的一个实施例中，电缆测试30根据图5中所示出的流程图60所表示的本发明的最佳预置多频测试信号的确定方法实施阶段S54。为了便于理解由流程图60所表示的本发明的最佳预置多频测试信号的确定方法，以下对流程图60的描述是在X等于2的情况下进行的。
参考图5，流程图60的阶段S62包括电缆测试30基于电缆测试器30的操作配置选择最低预置测试频率fLPT，并且基于最低预置测试频率fLPT确定最低预置测试频率变量NLPT。在阶段S62的一个实施例中，电缆测试器30根据以下等式[3]和[4]确定最低预置测试频率变量NLPT。
NLPV＝Round(ΔLMAX/λLPT) [3]λLPT＝(1/2)*((c*NVP)/fLPT) [4]其中λLPT是最低预置测试频率fLPT的半波长。
流程图60的阶段S64包括电缆测试器30基于最低预置测试频率fLPT确定可靠频率耦合变量μRFC。实际上，本发明不对电缆测试器30实施阶段S64的方式施加任何限制或任何约束。在阶段S64的一个实施例中，电缆测试器30根据图6中所示出的流程图70所表示的本发明的可靠频率耦合变量的确定方法实施阶段S64。为了便于理解由流程图70所表示的本发明的可靠频率耦合变量的确定方法，以下对流程图70的描述是在X等于2的情况下进行的。
参考图6，流程图70的阶段S72包括电缆测试器30在预置步长范围上增加步进频率耦合变量μSFC(Z)的步长Z。例如，预置步长范围为1＜μ＜6的情况下，在电缆测试器30第一次执行阶段S72期间，步长Z将从基础值1按步进值(例如0.1或0.01)增加。本领域技术人员应当理解，实际上，预置步长范围和步进值是电缆10的长度测量的希望的预期准确度的函数。
流程图70的阶段S74包括电缆测试器30基于步进频率耦合变量μSFC(Z)的步长Z计算预置步进频率fPS(Z)。在阶段S74的一个实施例中，根据下面的等式[5]计算预置步进频率fPS(Z)fPS(Z)＝μSFC(Z)*fLPT[5]流程图70的阶段S76包括电缆测试器30基于预置步进频率fPS(Z)计算预置步进频率变量NPSF(Z)。在阶段S76的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[6]和[7]计算预置步进频率变量NPSF(Z)NPSF(Z)＝Round(ΔLMAX/λPSF) [6]λPSF(Z)＝(1/2)*((c*NVP)/fPS(Z)[7]
其中，λPSF(Z)是预置步进频率fPS(Z)的半波长。
流程图70的阶段S78包括电缆测试器30基于最低预置测试频率变量NLPTF、预置步进频率变量NPSF(Z)和步进频率耦合变量μSFC(Z)的步长Z，确定最小步进相移ΔMINPS(Z)。在阶段S78的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[8]基于最低预置测试频率变量NLPTF、预置步进频率变量NPSF(Z)和步进频率耦合变量μSFC(Z)的步长Z，确定最小步进相移ΔMINPS(Z)。
其中，N1是最低预置测试频率变量NLPTF，N2是预置步进频率变量NPSF(Z)，μ是步进频率耦合变量μSFC(Z)的步长Z。
流程图70的阶段S80包括电缆测试器30反复进行阶段S72到S78，直到对于μSFC(Z)已经测试了步长Z的所有值的时候为止。例如，在预置步长范围为1＜μ＜6，步长Z的基础值为1.0并且步进值为0.1的情况下，对每个步长Z执行阶段S72到S78将产生49个最小步进相移ΔMINPS(Z)。
流程图70的阶段S82包括电缆测试器30基于最小步进相移ΔMINPS(Z)中的最大步进相移ΔMAXPS，确定可靠频率耦合变量μRFC。例如，在预置步长范围为1＜μ＜6，步长Z的基础值为1.0并且步进值为0.1的情况下，执行阶段S82将产生与49个最小步进相移ΔMINPS(Z)中的最大步进相移ΔMAXPS相对应的可靠频率耦合变量μRFC。
再参考图5，流程图60的阶段S66包括电缆测试器30基于最低预置测试频率fLPT和可靠频率耦合变量μRFC确定最高预置测试频率fHPT。在阶段S66的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[9]基于最低预置测试频率fLPT和可靠频率耦合变量μRFC确定最高预置测试频率fHPTfHPT＝μRFC*fLPT[9]再参考图3，已经结合图4到图6描述了本发明用于实施脱机阶段S42的本发明的发明原理的各个层面。本领域的普通技术人员应当理解，在完成了阶段S42以后电缆测试器30准备进入到流程图40的阶段S44。
仍然参考图3，阶段S44包括电缆测试器30工作在联机状态，以基于每个预置频率测试信号VPFT(X)和其相应的预置频率反射信号VPFR(X)之间的反射相移ΔRPS(X)来测量电缆10的长度。实际上，本发明不对电缆测试器30实施阶段S44的方式施加任何限制或任何约束。在阶段S44的一个实施例中，电缆测试器30根据图7中所示出的流程图90所表示的本发明的电缆长度测量方法实施阶段S44。为了便于理解本发明的电缆长度测量方法，以下对流程图90的描述是在X等于2的情况下进行的。
参考图7，流程图90的阶段S92包括电缆测试器30在电缆10的发射端11以最高预置测试频率fHPT发送最高预置频率测试信号VPFT(H)，这是本领域普通技术人员应当理解的。流程图90的阶段S94包括电缆测试器30测量最高预置频率测试信号VPFT(H)和其相应的最高预置频率反射信号VPFR(H)之间的反射相移ΔRPS(H)，这是本领域普通技术人员应当理解的。流程图90的阶段S96包括电缆测试器30基于测量到的反射相移ΔRPS(H)计算电缆10的长度变量ΔL(H)。在阶段S96的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[10]基于测量到的反射相移ΔRPS(H)计算电缆10的长度变量ΔL(H)ΔL(H)＝(1/2)*((c*NVP)/fHPT)*(ΔRPS(H)/360) [10]流程图90的阶段S98包括电缆测试器30在电缆10的发射端11以最低预置测试频率fLPT发送最低预置频率测试信号VPFT(L)，这是本领域普通技术人员应当理解的。流程图90的阶段S100包括电缆测试器30测量最低预置频率测试信号VPFT(L)和其相应的最低预置频率反射信号VPFR(L)之间的反射相移ΔRPS(L)，这是本领域普通技术人员应当理解的。流程图90的阶段S102包括电缆测试器30基于测量到的反射相移ΔRPS(L)计算电缆10的长度变量ΔL(L)。在阶段S102的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[11]基于测量到的反射相移ΔRPS(L)计算电缆10的长度变量ΔL(L)ΔL(L)＝(1/2)*((c*NVP)/fLPT)*(ΔRPS(L)/360) [11]流程图100的阶段S104包括电缆测试器30基于长度变量ΔL(H))和ΔL(L)计算电缆10的长度L。实际上，本发明不对电缆测试器30实施阶段S104的方式施加任何限制或任何约束。在阶段S104的一个实施例中，电缆测试器30根据图8中所示出的流程图110所表示的本发明的电缆长度计算方法实施阶段S104。为了便于理解本发明的电缆长度计算方法，以下对流程图110的描述是在X等于2的情况下进行的。
参考图8，流程图110的阶段S112包括电缆测试器30选择最高长度有效性整数nH和最低长度有效性整数nL。在阶段S110的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[12]到[15]选择最高长度有效性整数nH和最低长度有效性整数nL。
nH∈
[12]λH＝(1/2)*((c*NVP)/fHPT) [13]nL∈
[14]λL＝(1/2)*((c*NVP)/fLPT) [15]其中，λH是最高预置测试频率fHPT的半波长并且λL是最低预置测试频率fLPT的半波长。
流程图110的阶段S114包括电缆测试器30确定最高长度有效性整数nH和最低长度有效性整数nL是否使长度变量ΔL(H)和ΔL(L)有效。在阶段S114的一个实施例中，最高长度有效性整数nH和最低长度有效性整数nL根据下面的等式[16]使长度变量ΔL(H)和ΔL(L)有效，并且根据下面的等式[17]不使长度变量ΔL(H)和ΔL(L)有效(nH*λH)+ΔL(H)＝(nL*λL)+ΔL(L)[16](nH*λH)+ΔL(H)≠(nL*λL)+ΔL(L)[17]电缆测试器30重复进行阶段S112和S114，直到最高长度有效性整数nH和最低长度有效性整数nL使长度变量ΔL(H)和ΔL(L)有效为止。在阶段S116的一个实施例中，电缆测试器30根据下面的等式[18]基于长度变量ΔL(H)和ΔL(L)的有效性来计算电缆10的长度LL＝(nH*λH)+ΔL(H)＝(nL*λL)+ΔL(L)[18]可选阶段S118包括电缆测试器30对在阶段S116中计算出的电缆10的长度进行长度补偿。在S118的一个实施例中，通过选择具有实际长度(例如10m、30m、60m、100m)的几根电缆，利用这里所描述的本发明的发明原理测量电缆的长度，并且用数据库记录每根电缆的实际长度与每根电缆的测得长度之间的任何差异，来确定初始长度补偿。如果阶段S118被实施，则所记录的差异用作可以向在阶段S116中计算出的电缆10的长度L施加的长度补偿。
在阶段S118的第二个实施例中，用于在远端短路的情况下的测试的补偿包括选择具有实际长度(例如10m、30m、60m、100m)的几根电缆，利用这里所描述的本发明的发明原理测量远端开路和远端短路的情况下的电缆长度，并且用数据库记录在远端开路的情况下测量到的每根电缆的长度与在远端短路的情况下测量到的每根电缆的长度之间的任何差异。如果S118被实施，则所记录的差异用作对于远端短路的情况下可以向在阶段S116中计算出的电缆10的长度L施加的长度补偿。
从对图2到图8的以上描述，本领域普通技术人员应当理解在两个预置频率测试信号VPFT(X)的情况下如何使用本发明。从下面对用来基于电缆的最大可测量长度获得两个预置频率测试信号的详细过程的描述中，本领域普通技术人员应当理解如何基于电缆的最大可测量长度获得三个或更多个预置频率测试信号。
具体地说，假设有各自频率为fLPT＝5.5MHZ(λL＝19.6m)和fHPT＝11.0MHZ(λH＝9.8m)的两个预置频率测试信号VPFT(L)和VPFT(H)，并且检测到的反射相移分别为ΔRPS(L)＝246.1°和ΔRPS(H)＝132.2°。根据这里的等式[10]和[11]，在NVP等于0.8的情况下，结果是ΔL(L)＝13.4m且ΔL(H)＝3.6m。根据这里的等式[18]，在各自的范围nL∈
和nH∈
内对长度有效性整数nL和nH的最初搜索显示对于nL＝0和nH＝1，电缆长度L＝13.4m。根据这里的等式[18]，在各自的范围nL∈
和nH∈
内对长度有效性整数nL和nH的第二次搜索显示对于nL＝1和nH＝3，电缆长度L＝33.0m。根据这里的等式[18]，在各自的范围nL∈
和nH∈
内对长度有效性整数nL和nH的第三次且最终的搜索显示对于nL＝2和nH＝5，电缆长度L＝52.6m。
很清楚，对于本示例，电缆的真实长度是13.4m、33.0m还是52.6m是未知的。因而，为了能够确定电缆的真实长度L，必须确定对于长度L∈
米的一根电缆，如何选择一对预置测试频率fLPT和fHPT，其确保对于两个反射相移ΔRPS(L)andΔRPS(H)有且仅有一对长度有效性整数nL和nH符合等式[18]。为此，发明人公开了两个规则，用于确保对于两个反射相移ΔRPS(L)andΔRPS(H)有且仅有一对长度有效性整数nL和nH符合等式[18]。
第一个规则是对于X个预置测试频率信号的最大可测量电缆长度满足下面的等式[19]ΔLMAX＝α1*α2*α3*…αx*λ0[19]从下面对频率为f1和f2并且各自的半波长为λ1和λ2的两个正弦信号的分析得到等式[19]，λ1和λ2根据下面的等式[20]和[21]得出λ1＝(1/2)*((c*NVP)/f1)＝λ0/f1[20]λ2＝(1/2)*((c*NVP)/f2)＝λ0/f2[21]在这个分析中，如果我们考虑(1)存在两个长度分别为La和Lb的电缆(假设Lb＞La)，(2)频率为f1时两根电缆的反射相移Δ1相同，(3)频率为f2时两根电缆的反射相移Δ2相同，并且(4)没有长度Lc∈[La，Lb]的其他电缆在频率为f1和f2时其相移分别为反射相移Δ1，则可以说“利用频率为f1和f2的两个输入正弦信号，长度L∈
米的任何电缆都可以以唯一的结果被正确的测量，即有且仅有一对整数n1和n2使得L＝n1·λ1+ΔL1＝n2·λ2+ΔL2”。
此外，如果你选择两个频率，则可以被测量的最大可能的电缆长度是(Lb-La)。这种表述之后的物理意义是(Lb-La)表示反射正弦信号的相移周期。就是说，对于长度为l和l+(Lb-La)的两根电缆，它们的反射相移是相同的。
现在，问题变成了找到两个频率f1，f2和(Lb-La)之间的关系。为了得到这个关系，我们可以从下面的等式[22]开始La=n1λ1+ΔL1La=n2λ2+ΔL2]]>和Lb=m1λ1+ΔL1Lb=m2λ2+ΔL2···[22]]]>其中，mi，ni(i＝1，2)是整数。
由于我们假设Lb＞La，所以很清楚mi＞ni，(i＝1，2)。然后从等式[22]，我们得到下面的等式[23]ΔL＝Lb-La＝(m1-n1)λ1＝(m2-n2)λ2[23]很清楚，任何的频率f1，f2都可以表示为f1=β1α1]]>和f2=β2α2,]]>其中α1，α2和β1，β2是整数。然后从等式[23]，我们得到下面的等式[24]ΔL=Lb-La=α1β1(m1-n1)]]>λ0=α2β2(m2-n2)λ0···[24]]]>从等式[24]，我们得到下面的等式[25]β1β2λ0ΔL=β1β2λ0(Lb-La)=α1β2(m1-n1)=α2β1(m2-n2)···[25]]]>观察等式[25]，并且考虑到前面的讨论，为了得到可以利用频率f1和f2测量的最大长度，我们需要ΔL＝Lb-La的一个周期值(等价于最小值)，并且同时α1β2(m1-n1)＝α2β1(m2-n2)。因此我们需要找到α1β2和α2β1的最小公倍数。很容易得到α1β2和α2β1的最小公倍数为α1α2β1β2(这里我们假设α1和α2没有公约数。如果它们有公约数，则这个公约数可以移到等式[25]的左侧，然后计算最小公倍数。)。
现在我们根据等式[26]得到了可以利用频率为f1和f2的正弦信号测量的最大长度ΔLmax＝(Lb-La)max＝α1α2λ0[26]观察等式[23]，我们得到一个有趣的结论，即，可以利用频率f1和f2测量的最大长度仅仅取决于f1和f2的整数分母α1和α2，而与f1和f2的整数分子无关。
例如，如果f1=β11MHz]]>且f2=β21MHz]]>(β1和β2可以是任何整数)，则可测量的最大长度为ΔLmax＝λ0＝108米。如果f1=β12MHz]]>且f2=β21MHz]]>(β1和β2可以是任何整数)，则ΔLmax＝2λ0＝216米。
综上所述，电缆的最大可测量长度为α1α2λ0，其用作等式[19]的基础。
第一个规则保证了电缆的最大可测量长度。很清楚，基于第一个规则可以选择很多种可能的频率来支持电缆的可测量长度。因而，第二个规则是为了在所有这些支持最大可测量长度的可能的频率中确定两个对于长度测量来说最鲁棒(robust)的频率。
为此，我们定义什么是鲁棒测量。已知对于特定的电缆，我们有下面的等式[27]L1=n1λ1+ΔL1L2=n2λ2+ΔL2···[27]]]>在上面的等式中，如果我们想要计算长度，则我们需要在集合n1∈
]]>andn2∈
]]>中搜索整数n1和n2，以找到一对n1L和n2L使得L＝L1＝L2。注意，规则1保证了有且仅有一对n1L和n2L使得L＝L1＝L2。
但是，对于其他可能的n1和n2，实际上当受到例如来自设备硬件等的测量噪声的干扰时，虽然L1≠L2，但是L1和L2之间的差(即|L1-L2|)可能非常接近于零。在这种情况下，由于测量噪声，可能难以在正确结果和假结果之间进行区分。
为了尽可能避免这种情况，并且使得长度测量相对于测量噪声更加鲁棒，对于除|L1-L2|＝0的n1L和n2L以外所有可能的n1和n2对，我们可以搜索使得|L1-L2|最大的多个频率对。
为了解决这个问题，我们从下面的等式[28]开始分析L1=(n1L+i)λ1+ΔL1L2=(n2L+j)λ2+ΔL2···[28]]]>其中，i∈[-n1L,-1]∪[1,N1],]]>N1=Round(ΔLMAXλ1)]]>且j∈[-n2L,-1]∪[1,N2],]]>N2=Round(ΔLMAXλ2)·]]>等式[28]的物理意义是除了实际长度L(其中i＝0，j＝0)以外，所有可能的长度都可以利用所有可能的n1和n2计算。
从等式[28]，我们得到下面的等式[29]Δ=|L1-L2|=|((n1L+i)λ1+ΔL1)-((n2L+j)λ2+ΔL2)|=|(L+iλ1)-(L+jλ2)|=|iλ1-jλ2|···[29]]]>令μ=λ2λ1>1,]]>则我们得到下面的等式[30]Δ＝|L1-L2|＝|i-μj|λ1[30]我们知道在等式[30]中，i∈[-n1L,-1]∪[1,N1]]]>且j∈[-n2L,-1]∪[1,N2],]]>其中N1，N2是已知的数，而n1L≤N1,]]>n2L≤N2]]>是随不同长度L变化的变量。
为了简化分析，我们令i∈[-N1，-1]∪[1，N1]且j∈[-N2，-1]∪[1，N2]。很清楚，基于i∈[-N1，-1]∪[1，N1]且j∈[-N2，-1]∪[1，N2]的结果对于更小的集合i∈[-n1L,-1]∪[1,N1]]]>和j∈[-n2L,-1]∪[1,N2]]]>也应当是对的，因为前者的集合包括了后者的集合。虽然利用这种简化得到的结果不是最佳的而仅仅是次最佳的结果，但是这对进一步的分析是非常有帮助的。
另外，差Δ是绝对值，因此i∈[-N1，-1]∪[1，N1]和j∈[-N2，-1]∪[1，N2]分别等价于i∈[-N1，-1]和j∈[-N2，-1]。
因此，等式[30]可以重新写成下面的等式[31] 为了使得测量鲁棒，我们需要找到Δ的最小值，然后搜索多频对f1和f2，使得Δmin最大化。这是根据下面的等式[32] 综上所述，对于满足等式[32]的长度测量，通过最鲁棒的多频对f1和f2，遵守了规则2。
同样，上述讨论为本领域普通技术人员提供了确定本发明的任意个预置频率测试信号的框架。
再参考图3到图8，本领域普通技术人员还应理解如何将本发明的发明原理应用到长度变化的电缆和具有预定的频率生成范围的电缆测试器中。本领域普通技术人员还应理解本发明的优点包括但不限于用于测量电缆长度的完整、方便且有利的技术。
实际上，参考图2，本发明不对根据本发明的发明原理的电缆测试器30的结构配置施加任何限制或任何约束。图9示出了电缆测试器30的实施例130，其利用了接口连接器131、中继/变换矩阵132、线序适配器(wiremap)133、模拟开关134、微处理器135、多频率生成器136、接收机137、模数转换器(“ADC”)138、以太网139、存储器140、键盘141和显示/触摸屏幕142。存储器140存储微处理器135可操作用来根据本发明的发明原理测量电缆10的长度的指令，这些是本领域普通技术人员应当理解的。
再参考图2到图8，实际上，可以利用确认测量实施本发明或者不利用确认测量实施本发明。具体地说，根据文中所描述的本发明的发明原理可以确定第一组两个或多个预置频率测试信号，从而确定电缆的长度测量结果。此后，根据文中所描述的本发明的发明原理可以确定一个或多个不同组的两个或多个预置频率测试信号，从而一次或更多次地测定电缆的长度测量结果。对电缆长度测量结果的附加的(一次或多次)确定可以被用于确认最初对电缆长度测量结果的确定。
虽然文中所公开的实施例目前被认为是优选的，但是在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变和修改。本发明的范围显示在所附权利要求书中并且将所有落在等同物的意思和范围内的改变包括在其中。
权利要求
1.一种在测量电缆长度时操作电缆测试器的方法，所述方法包括基于所述电缆的最大可测量长度，确定便于所述电缆的长度测量的多个预置频率测试信号；以及基于在所述电缆的发射端发送的第一预置频率测试信号和代表在所述电缆的反射端对所述第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在所述电缆的所述发射端发送的第二预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量所述电缆的长度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述电缆的最大可测量长度确定便于所述电缆的长度测量的多个预置频率测试信号包括基于所述电缆的最大可测量长度，确定可能的每组预置多频测量信号；以及在所述可能的预置多频测试信号组中确定最佳的预置多频测试信号组。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述在所述可能的预置多频测试信号组中确定最佳的预置多频测试信号组包括基于所述电缆测试器的操作配置，选择所述第一预置测试频率；基于所述第一预置测试频率，确定可靠频率耦合变量；以及基于所述第一预置测试频率和所述可靠频率耦合变量，确定所述第二预置测试频率。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述第一预置测试频率确定可靠频率耦合变量包括基于步进频率耦合变量的步长增加，计算多个最小步进相移；以及基于所述多个最小步进相移中的最大相移，确定所述可靠频率耦合变量。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一反射相移和所述第二反射相移测量所述电缆的长度包括基于对所述第一反射相移的测量，计算所述电缆的第一长度变量。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述第一反射相移和所述第二反射相移测量所述电缆的长度包括基于对所述第二反射相移的测量，计算所述电缆的第二长度变量。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第一反射相移和所述第二反射相移测量所述电缆的长度包括基于所述电缆的第一长度变量和所述电缆的第二长度变量，计算所述电缆的长度。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述基于所述电缆的第一长度变量和所述电缆的第二长度变量计算所述电缆的长度包括确定用于使所述电缆的第一长度变量和所述电缆的第二长度变量有效的第一长度有效性整数和第二长度有效性整数。
9.如权利要求1所述的方法，还包括基于在所述电缆的所述发射端发送的第三预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第三预置频率测试信号的反射的第三预置频率反射信号之间的第三反射相移，并且基于在所述电缆的所述发射端发送的第四预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第四预置频率测试信号的反射的第四预置频率反射信号之间的第四反射相移，测量所述电缆的长度，从而基于所述第一反射相移和所述第二反射相移，确认对所述电缆长度的测量。
10.一种电缆测试器，包括处理器；以及存储器，所述存储器可操作以存储指令，所述指令可被所述处理器操作来测量电缆的长度，所述指令可执行用于基于所述电缆的最大可测量长度，确定便于所述电缆的长度测量的多个预置频率测试信号；以及基于在所述电缆的发射端发送的第一预置频率测试信号和代表在所述电缆的反射端对所述第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在所述电缆的所述发射端发送的第二预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量所述电缆的长度。
11.如权利要求10所述的电缆测试器，其中，所述基于所述电缆的最大可测量长度确定便于所述电缆的长度测量的多个预置频率测试信号包括基于所述电缆的最大可测量长度，确定可能的每组预置多频测量信号；以及在所述可能的预置多频测试信号组中确定最佳的预置多频测试信号组。
12.如权利要求11所述的电缆测试器，其中，所述在所述可能的预置多频测试信号组中确定最佳的预置多频测试信号组包括基于所述电缆测试器的操作配置，选择所述第一预置测试频率；基于所述第一预置测试频率，确定可靠频率耦合变量；以及基于所述第一预置测试频率和所述可靠频率耦合变量，确定所述第二预置测试频率。
13.如权利要求12所述的电缆测试器，其中，所述基于所述第一预置测试频率确定可靠频率耦合变量包括基于步进频率耦合变量的步长增加，计算多个最小步进相移；以及基于所述多个最小步进相移中的最大相移，确定所述可靠频率耦合变量。
14.如权利要求10所述的电缆测试器，其中，所述基于所述第一反射相移和所述第二反射相移测量所述电缆的长度包括基于对所述第一反射相移的测量，计算所述电缆的第一长度变量。
15.如权利要求14所述的电缆测试器，其中，所述基于所述第一反射相移和所述第二反射相移测量所述电缆的长度包括基于对所述第二反射相移的测量，计算所述电缆的第二长度变量。
16.如权利要求15所述的电缆测试器，其中，所述基于所述第一反射相移和所述第二反射相移测量所述电缆的长度包括基于所述电缆的第一长度变量和所述电缆的第二长度变量，计算所述电缆的长度。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述基于所述电缆的第一长度变量和所述电缆的第二长度变量计算所述电缆的长度包括确定用于使所述电缆的第一长度变量和所述电缆的第二长度变量有效的第一长度有效性整数和第二预置测量整数。
18.如权利要求10所述的方法，其中，所述指令还可执行用于基于在所述电缆的所述发射端发送的第三预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第三预置频率测试信号的反射的第三预置频率反射信号之间的第三反射相移，并且基于在所述电缆的所述发射端发送的第四预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第四预置频率测试信号的反射的第四预置频率反射信号之间的第四反射相移，测量所述电缆的长度，从而基于所述第一反射相移和所述第二反射相移，确认对所述电缆长度的测量。
19.一种电缆测试器，包括一种装置，其用于基于电缆的最大可测量长度，确定便于所述电缆的长度测量的第一多个预置频率测试信号；以及一种装置，其用于基于在所述电缆的发射端发送的第一预置频率测试信号和代表在所述电缆的反射端对所述第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在所述电缆的所述发射端发送的第二预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量所述电缆的长度。
20.如权利要求19所述的电缆测试器，还包括一种装置，其用于基于在所述电缆的所述发射端发送的第三预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第三预置频率测试信号的反射的第三预置频率反射信号之间的第三反射相移，并且基于在所述电缆的所述发射端发送的第四预置频率测试信号和代表在所述电缆的所述反射端对所述第四预置频率测试信号的反射的第四预置频率反射信号之间的第四反射相移，测量所述电缆的长度，从而基于所述第一反射相移和所述第二反射相移，确认对所述电缆长度的测量。
全文摘要
本发明提供了一种基于反射相移的电缆长度测量方法和设备。电缆长度测量方法的脱机阶段包括基于电缆的最大可测量长度确定便于电缆的长度测量的多个预置频率测试信号。联机阶段最少包括基于在电缆的发射端发送的第一预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第一预置频率测试信号的反射的第一预置频率反射信号之间的第一反射相移，并且基于在电缆的发射端发送的第二预置频率测试信号和代表在电缆的反射端对第二预置频率测试信号的反射的第二预置频率反射信号之间的第二反射相移，测量电缆的长度。
文档编号H04B3/46GK1933347SQ20061012725
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月14日 优先权日2005年9月14日
发明者祝幸, 哈什昂·潘迪瓦, 拉维－基斯豪尔·德达瓦诺马 申请人:安捷伦科技有限公司