Computer-integriertes Verfahren zur Überprüfung und Korrektur von TDR-Impedanzprofilen
Die Technologie umfasst Software-Algorithmen und Verfahren zur präzisen Analyse und Korrektur von Impedanzprofilen im Bereich der Zeitbereichsreflektometrie.
Herausforderung
Bei der Zeitbereichsreflektometrie (engl. time domain reflectometry, TDR) wird ein Eingangssignal in ein zu untersuchendes Objekt (z. B. elektrischer Leiter) gesendet, wobei dessen spezifische Reflexionen erfasst werden. Wenn das zu untersuchende Objekt eine gleichmäßige Impedanz und einen korrekten elektrischen Abschluss aufweist, tritt keine Reflexion auf, und das Eingangssignal wird im elektrischen Abschluss absorbiert. Bei Impedanzvariationen kommt es zu Reflexionen des Eingangssignals. Die Impedanzvariationen oder Diskontinuitäten können durch die Amplitude des reflektierten Signals quantifiziert werden, die Position der Diskontinuität über die Lauflänge. In der Anwendung können so bei einem zu untersuchenden Kabel oder einer Leitung Knicke oder Änderungen des Durchmessers erfasst werden. Allerdings ist in der Anwendung oft nur eine erste Reflexion des Eingangssignals gut auflösbar. Weitere Reflexionen werden durch Mehrfachreflexionen verfälscht bzw. überlagert. Die Frequenzabhängigkeit der Objekteigenschaften kann zu Änderungen im Reflexionssignal führen, die nicht aufgelöst werden.
Unsere Lösung
Erhaltene Reflexionssignale beruhen auf der Wechselwirkung des Eingangssignals mit dem zu untersuchenden Objekt, welches eine oder mehrere Störstellen aufweist und daher das Eingangssignal teilweise reflektiert. Diese Reflexionssignale dienen bei der vorliegenden Technologie zur Erstellung eines Simulationssignals, auf das eine Fourier-Transformation angewendet wird. Auf der Grundlage dieses transformierten Signals wird eine Simulation des zu untersuchenden Objekts im Frequenzbereich erstellt. Durch Anwenden des Simulationssignals auf die Objektsimulation kann nun ein Abgleich zwischen Simulationssignal und Reflexionssignal stattfinden, so dass eine Bewertung des Simulationssignals stattfinden kann. Bei entsprechend geringer Abweichung kann ausgesagt werden, dass die Objektsimulation hinreichend gut war, und dass somit Art und Position der Störstellen hinreichend gut ermittelt wurden. Bei zu großer Abweichung können weitere Iterationen durchgeführt werden, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt wird. In Abbildung 1 ist schematisch gezeigt, wie unterschiedliche Eigenschaften der Leitungsabschnitte A1, A2 und A3 in einer Mikrostreifen-leitung an den Übergängen zu Reflexionen führen. Während bekannterweise Mehrfachreflexionen die Auswertung behindern können, kann mit der vorliegenden Technologie die initiale Auflösung der Signale erzielt werden. Die Technologie bietet außerdem spezielle Algorithmen, um bekannte TDR-Teilprozesse wie z. B. die Differenzbildung, Differenzbewertung und Modellierung maßgeblich zu erweitern und zu optimieren.
Abbildung 1: Exemplarische Anwendung der vorliegenden Technologie in Kombination mit einer Mikrostreifenleitung (Quelle: Prof. Hampe, Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften).
Vorteile
- Präzise Ermittlung der Eigenschaften von elektrischen Leitern u. ä. zu untersuchenden Objekten
- Effiziente Eliminierung des störenden Einflusses von Mehrfachreflexionen
- Bestimmung der Dispersion möglich
- Erweiterte und optimierte Algorithmen für bekannte TDR-Teilprozesse
Anwendungsbereiche
- Implementierung in kommerziellen Messgeräten (z. B. TDR-Geräte) für Qualitätschecks von Platinen o. ä.
- Überprüfung von Datenübertragungssystemen (z. B. Hochfrequenzplatinen für schnelle Datenübertragung)
Entwicklungsstand
Die Software und das Verfahren wurden erfolgreich entwickelt und getestet. Die Technologie befindet sich im Forschungsbereich in der Anwendung. Prototypen sind verfügbar.
Patentsituation
Deutsche Patentanmeldungen eingereicht.
Anmelderin: Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften - Hochschule Braunschweig/ Wolfenbüttel, Körperschaft des öffentlichen Rechts.
Kontakt
Dr. Mirza Mackovic
Patent & Innovation Manager Technology
E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Tel.: +49 551 30724 153
Referenzen: MM-2275-FHBW, CPA-2510-FHBW und CPA-2582-FHBW
