Projekt: Zeitbereichs-Reflektometer und Pulosgenerator "für Arme"

[Johannes R. (krampmeier)]

Hallo,

ich würde gerne mal ein kleines Projekt, an dem ich momentan bastle, 
vorstellen.
Käufliche Zeitbereichs-Reflektometer geben normalerweise einen kurzen 
Puls (mit konstanter Länge) auf die zu untersuchende Leitung und messen 
dann die Zeit bis zum Eintreffen der Reflexion(en), indem die Spannung 
am Leitungsanfang sehr schnell gesamplet wird. Dafür ist natürlich ein 
entsprechend schneller ADC (1 GS/sec) notwendig. Aus der Laufzeit des 
Pulses ergibt sich die Leitungslänge. An "Dellen" im Spannungsverlauf 
bis dahin können Unstetigkeiten (Defekte) auf der Leitung erkannt 
werden.

Wenn es nur darum geht, die Leitungslänge zu messen bzw. die Position 
einer Unterbrechung zu finden, geht es aber auch einfacher. Wenn man 
einen Puls variabler Länge aussendet und die Pulsbreite so lange 
schrittweise erhöht, bis gesendeter und reflektierter Puls am Sender 
gerade anfangen zu überlappen, kennt man ebenso die Laufzeit.

Und für diese Technik braucht man keinen schnellen ADC oder sonstige 
teure Bauteile. Die Pulslänge wird im ns-Bereich (mit einer Auflösung 
von ca. 500 ps) durch ein digitales Poti in einem RC-Glied bestimmt 
(siehe Anhang). Für längere Pulse wird eine (von Controller erzeugter) 
zusätzliche Verzögerung dazu gegeben, in meinem Fall mit einer Auflösung 
von 40 ns.

Die analoge Pulserzeugung funktioniert bereits sehr zuverlässig, damit 
kann man Leitungen recht genau ausmessen und bekommt auch interessante 
Kurven, wenn z.B. zwei nicht zueinander passende Leitungen 
hintereinander hängen und es mehrere Reflexionen gibt (log1.png, 4m Koax 
+ 1 m LAN Kabel). Die digitalen Delays klappen dagegen noch nicht ganz 
so gut - das liegt an der Pipeline-Architektur des Controllers, wegen 
der die Ausführungszeit der Maschinenbefehle vom Kontext abhängt. Aber 
ich bin 'dran...

Natürlich könnte man auch einfach die Kapazität der Leitung messen um 
die Länge zu bekommen, aber daraum geht's hier ja nicht. So ist es viel 
interessanter, und als "Abfallprodukt" erhält man für wenig Geld und 
Aufwand einen Pulsgenerator mit einer hervorragenden Auflösung.

Das Konzept ist sicher nicht neu, aber vielleicht inspiriert die 
Beschreibung ja doch jemanden.

Ich habe das Teil auch (mit ein paar mehr Fotos und auf Englisch) im 
EEVBlog vorgestellt, das könnt ihr hier nachlesen:
http://www.eevblog.com/forum/projects/building-a-poor-man's-time-domain-reflectometer/

Außerdem freue ich mich über jeden, der hier (bis zum 15.04.2016) bei 
Keysight für mein Video (Johannes R.) abstimmt, in dem es auch um dieses 
Projekt geht:
http://www.keysight.com/main/editorial.jspx?cc=DE&lc=ger&ckey=2677452&nid=-32546.0.00&id=2677452
Wenn ich über diese Abstimmung endlich mal ein vernünftiges Oszi in den 
Keller bekomme, dann kann ich auch mein TDR mal richtig genau 
kalibrieren bzw. justieren...