Данное измерение обычно проводится при производстве ВОК, однако, как и в предыдущем случае, может возникнуть необходимость поверочных измерений. Ниже рассматривается основной метод измерения переходного затухания, которое, на дальнем конце ВОЛП представляет собой коэффициент передачи между выходами волокон при вводе оптического излучения в волокно, влияющее на кабель, а на ближнем конце представляет коэффициент передачи между входами, подверженными влиянию ближайших волокон [Д2]. В соответствии с этими определениями измерение переходного затухания осуществляют путем измерения мощности на входе волокна, влияющего на кабель, а также выходах или входах волокон, подверженных такому влиянию по схеме, представленной на рисунке 10.6.
В качестве источника излучения применяют оптические источники с мощностью, достаточной для проведения измерения в заданном динамическом диапазоне. Длина волны источника излучения должна быть указана в стандартах или технических условиях на конкретный оптический кабель.
Требования к устройству ввода, фильтру мод оболочки, смесителю мод и регистрирующему устройству должны соответствовать указанным в методе измерения затухания.
Приемник излучения должен обеспечивать измерения в динамическом диапазоне, заданном в стандартах или технических условиях на оптический кабель.
Порядок измерения в этом случае тот же, что и в рассматриваемых ранее измерениях вносимых потерь. Волокно, подверженное измеряемому влиянию, выбирается из числа волокон, расположенных в непосредственной близости с влияющим волокном.
Процедуру измерения переходного затухания рассмотрим на примере двух оптических волокон, осуществляя следующую последовательность операций:
1. Соединяют входной конец влияющего волокна с источником излучения, а выходной конец – с приемником излучения. С помощью устройства ввода проводят юстировку входного торца влияющего волокна по максимуму сигнала на выходе приемника излучения. Регистрируют значение уровня мощности на выходе влияющего волокна измеряемого кабеля.
2. Выходной конец влияющего волокна отсоединяют от приемника излучения и соединяют с ним входной (выходной) конец, подверженного влиянию. Регистрируют показания, соответствующие уровню мощности на входе (выходе) волокна, подверженного влиянию.
3. Не изменяя положения влияющего волокна, в устройстве ввода обрывают влияющее волокно на расстоянии (1±0,2) м от входного торца. Выходной торец короткого отрезка волокна подготавливают в соответствии с требованиями, указанными в п. 1.10.10.10.
4. Выходной конец короткого отрезка волокна устанавливают относительно площадки приемника излучения так, чтобы на него попало все излучение с выходного торца. Регистрируют показания, соответствующие уровню мощности, введенной во влияющее волокно.
Переходное затухание на ближнем и дальнем концах оптического кабеля определяют по формулам:
где , и - соответственно, значения уровня мощности на входе влияющего волокна, а также входе и выходе волокна, подверженного влиянию.
Для измерения переходного затухания средства измерения оптической мощности должны иметь высокую чувствительность и позволять измерять оптическую мощность уровнем порядка – 90 дБм и ниже. В случае отсутствия таких средств, фиксируют реальный динамический диапазон измерений, как
где - динамический диапазон, дБм;
И - соответственно, уровень мощности на входе влияющего волокна или канала и минимально измеренный уровень мощности, дБм.
В некоторых случаях измерение переходного затухания может быть выполнено с помощью анализатора оптического спектра, позволяющего установить также спектральную плотность измеренного сигнала .
Максимальное затухание между двумя телефонными аппаратами на городской телефонной сети должно быть не более 28 дБр (децибел-разность). В данном случае все величины затухания показаны от уровня предыдущей точки. При этом затухание абонентских линий (АЛ) не должно превышать 4,5 дБ для кабеля с диаметром жил 0,32 и 3,5 дБ для жил с большим диаметром.
Затухание станционного четырехполюсника не должно превышать 1 дБ на РАТС (районных АТС) и 0,5 на узловых станциях (исходящего УИС или входящего сообщения - УВС).
При четырехпроводной коммутации затухание станционного четырехполюсника узловых станций принимается равным нулю. При переходе от двухпроводного соединения к четырехпроводному тракту затухание равно 1дБ. При использовании электронных АТС затухание на участках с системой передачи ИКМ должна быть 7 дБ. Распределение затухания в дБ на ГТС приведено на рис. 2.6 .
Рис.
2.6.
Переходное затухание
Переходное затухание - величина, которая характеризует относительное количество энергии, переходящей вследствие электромагнитной связи из одной цепи в другую; выражается в децибелах. Так же как обычное затухание, оно измеряется отношением мощности на выходе к мощности на входе. Но в данном случае входным является мощность полезного сигнала одной цепи, выходным - мощность этого же сигнала в соседней цепи. Этот эффект обязательно имеет место между соседними цепями (жилами кабеля, проводами воздушной линии). Он может порождаться переходами сигналов из приемника в передатчик, а также при преобразовании четырехпроводной линии в двухпроводную и обратным преобразованием.
Различаются переходное затухание:
- измеряемое на ближнем конце (NEXT - Near End Cornstalk) . Имеется в виду переход мощности от одной пары к другой, который измеряется на конце, ближнем к передатчику пары, подверженной влиянию;
- измеряемое на дальнем конце (FEXT - Far End Cornstalk) . Имеется в виду переход мощности от одной пары к другой, который измеряется на конце, дальнем от передатчика пары, подверженной влиянию. Измерение проводятся во всем диапазоне рабочих частот, т.е. для речевого сигнала - в диапазоне частот 300-3400 Гц.
Меры по уменьшению переходного затухания.
Кабель с витыми парами
Для уменьшения влияния переходного затухания применяются кабели с витыми (скрученными) парами . Это многожильные кабели, у которых жилы скручены по парам или четверкам. Принцип борьбы с помехами переходного затухания заключается в том, что при скрутке провода, влияющие на отдельные участки кабеля, наводят электромагнитную энергию, равную по амплитуде и противоположную по направлению, как это показано на рис.2.7 . При идеально сбалансированной скрутке (равный шаг скрутки, идеальная симметрия проводов) переходное затухание равно нулю.
Рис. 2.7. Метод устранения помех с помощью "скрещивания" проводов например, применение в одном помещении электромеханических и электронных систем. В современных системах, применяющих абонентские устройства передачи данных, большое значение имеет показатель коэффициент импульсных помех
Коэффициент импульсных помех служит для цифровой оценки состояния линии, он указывает количество ошибок на определенное число переданных битов. Нормальным считается коэффициент ошибок - это означает, что на битов в канале появляется одна помеха, которая может привести к ошибке. Минимально приемлемая величина коэффициента ошибок (допускается обычно при применении радиотракта) составляет . Величина считается хорошей. Следует учитывать, что эти показатели условны. Они измеряются за определенный интервал времени, например, за час. Но в реальности в течение каждого интервала они распределяются неравномерно и могут приходить концентрированно (пачкой). Поэтому иногда вводят коэффициент "пачечности" (концентрации ошибок), который показывает отношение количества ошибок, полученных в данном интервале времени, к ожидаемому среднему по всем интервалам. Для преодоления ошибок применяются различные алгоритмы, которые будут рассмотрены далее. Помехи ухудшают качество приема речи, а при передаче данных могут привести к неверному их принятию или задержкам, замедляющим реальную скорость обмена данными (скорость модема). Наибольшие проблемы возникают при ухудшении этого коэффициента и при контроле качества канала со стороны передающих или принимающих устройств. Если эти устройства настроены на отключение канала при превышении ошибки, то при случайных возмущениях в сети часто происходит полное отключение станции. Поэтому при автоматическом контроле этого параметра необходимо оставлять возможность регулировки порога.
| Тема разбитости пар (разнопарки, битости, прослушки), расстояний до неё, измерений переходных затуханий и теории защищённости пар от шумов и наводок: | ||
| Измерение переходного затухания на ближнем конце.
Защищённость пары и четвёрки в кабелях связи . Разбивка пар, разнопарка, битость пар, прослушка . Импульсный метод измерения кабеля . | Теория: Измерение переходных затуханий .
Вопрос-ответ: Измерение переходного затухания . Прослушка, переходное затухание, сообщение . Измерения прибором CableSHARK P3 . |
|
| *** Теория из другой книги *** . Индуктивные наводки . Резистивные наводки |
||
Измерения кабеля связи переменным током. Скрутка пар и четвёрок в кабелях связи
Измерение переходного затухания на ближнем конце
Разбитость пар, прослушка - измерение и причины
Бывает такое на телефонных линиях: говорят по телефону два человека и, вдруг слышат, появился в их беседе кто-то третий, а затем четвёртый. Уж и беседовать как-то неловко стало. Начинают люди звонить на АТС, жаловаться. И всё связистам просто и понятно, если это простое сообщение. Но бывает, что изоляция по всем параметрам нормальная, а «прослушка» всё равно есть. В народе называют этот тип повреждения по разному, официально это пониженное переходное затухание .
Возникает исключительно по вине тех людей, которые скручивают муфты и оконечивают кабеля. И пускай они не рассказывают байки, что это кабель такой «неправильно закрученный». Впрочем, согласен, что на кабельных заводах иногда вьют пару настолько слабо, что для правильного выбора её надо разделывать 2-3 метра кабеля.
В кабелях связи жилы идут не вразнобой и как попало, а закручиваются по строго определённой системе. Причём делается не только для того, чтобы спайщикам всё было понятно, но и для защищённости каждой лини проходящей в этом кабеле. Бывает скрутка парная – две жилы, звёздная или четвёрочная – четыре жилы, и редко, исключительно для станционной автоматики скрутка тройками. Обычно тип скрутки понятен из маркировки кабеля: 10 х 2 х 0,4 – парная, а 7 х 4 х 1,2 – четвёрочная, но бывают и исключения. В четвёрочной скрутке пары располагаются по диагонали и при соединении с парным кабелем это надо обязательно учитывать. Не совсем весёлая история по поводу.
Четвёрочная (1х4) скрутка.
Пары в четвёрке кабеля связи.
Приемо-сдаточные измерения линий переменным током. Измерение переходного затухания на ближнем конце
Приемо-сдаточные измерения линий переменным током на многопарных кабелях
Выполяются после измерений постоянным током. Что бы элементарное сообщение или пониженная изоляция не ввели вас в заблуждение.
Приемо-сдаточные измерения линий переменным током на многопарных кабелях можно смело отнести к самым скучным и длительным. До сих пор используют для этой цели ИПЗ-4, ИПЗ-5. Суть измерений сводится к подключению к одной из линий генератора переменного тока частотой в 1000 Гц и прослушивание сигнала этого генератора на остальных парах кабеля. Относительно недавно появились цифровые приборы (напр. Дельта-ПРО) показывающие значение затухания в децибелах, но весь процесс измерения это не упростило.
Сложность процесса в том, что должна быть промерена каждая пара с каждой. Т.е. ставим генератор на одну пару, проверяем на всех остальных. Затем генератор - на другую, и опять слушаем на всех остальных и т.д. Например, магистраль в 500 пар за рабочий день не измерить. Благо со временем приспосабливаешься из шнуров прибора делаешь удобную вилку и быстренько гонишь её по оконечному устройству.
Там, где сигнал слышится, сверяем его сигналом с магазина сопротивлений прибора, должно быть больше 69,5 ДБ или 8 Нп (по ИПЗ-4). Собственно то, что сигнал слышится уже «не есть хорошо». Обычно в нормально смонтированном кабеле переходное больше 90 ДБ и гудения генератора вообще не слышно. Поделюсь некоторыми хитростями.
Хитрость 1 (законная, описана в старой литературе). Можно измерить переходное только внутри десятков. Затем подавать генератор уже на запараллеленые пары всего десятка. Процесс ускориться многократно.
Хитрость 2. Подать генератор на жилы разных пар, то есть искусственно разбить. При такой подаче сигнала все плохо защищённые пары начнут прослушиваться, отметить их. Затем мерить затухание уже между ними. Не даёт стопроцентной гарантии, но если вас торопит начальство не худший вариант.
Хитрость 3. Внимательно промерить рабочую ёмкость всех пар и проверять на переходное затухание только пары с наименьшей ёмкостью. Ёмкость. Тоже не даёт 100 % уверенности. Возможна разбитость на малом участке, ёмкость похожая, а прослушивание всё равно будет.
Если у вас нет специальных приборов можно взять любой генератор, даже от кабелеискателя, и наушник (трубку). Битые пары можно найти и этим.
Если вы обнаружили переходное в 70 – 80 Дб и сомневаетесь надо ли по этому поводу шуметь, доведите процесс измерений до конца. Т. е. на противоположном конце линии должны быть нагружены сопротивлениямив 600 Ом. Подключите эти сопротивления и возможно картина измениться в худшую сторону.
Часто переходное в 80 дБ указывает на то, пара всё таки «битая», но спайщики, обнаружив ошибку, откинули ту пару, с которой она прослушивалась, и включили вместо неё запасную. Обычному телефону это не помешает, но модем подвох «унюхает» и скорость соединения на такой паре будет ниже.
На рисунке 10.9 представлены схемы для измерения переходных затуханий.
Рис.10.9. а) Схема измерения переходного затухания на дальнем конце
Рис.10.9. б) Схема измерения переходного затухания на ближнем конце
Величина переходного затухания, как правило, велика (по нормам от 50 до 139 дБ). Поэтому в цепи, подверженной влиянию, приходится контролироватьвесьма малые уровни, поскольку подача при измерениях во влияющую цепь слишком большого входного напряжения недопустима (это не соответствовало бы нормальному режиму работы влияющей цепи и, кроме того, вызвало бы но всех соседних, работающих, а не измеряемых цепях слишком большие помехи). Естественно, что эти обстоятельства вынуждают в обеих схемах рис. 10.9 использовать метод сравнения. Для обеих схем фиксируют значения затуханий| магазинов, когда показания высокоомиого индикатора одинаковы в о6оих положениях ключа К. Переходное затухание на ближнем конце для схемы рис. 10.9а определяют по формуле
a 0 =a m +10 lg|Z c2 /Z c1 | , (10.14)
а переходное затухание на дальнем конце для схемы рис. 10.9б находят из формулы
a 1 =a m +10 lg|Z c2 /Z c1 |+a c1 , (10.15)
где Z c2 и Z c1 - соответственно характеристические сопротивлении влияющей цепи I и подверженной влиянию цепи II; a c1 - характеристическoe затухание влияющей цепи.
Разность уровней сигнала и помехи, определяемая из (10.15) величиной
a m +10 lg|Z c2 /Z c1 |
, характеризует защищённость цепи II от цепи I, по дальнему концу и численно равна ей, если направление передачи по обеим цепям от станция А к станции Б, а уревни передачи и затухания обеих цепей одинаковы. Защищённость на ближнем конце при одинаковых яаараялениях и уровнях передачи совпадает по величине с переходным затуханием на ближнем конце, а при разных же направлениях передали существенно меньше его.
Широко распространенным прибором дли измерения переходных затуханий является прибор КИПЗ 300 Вместо магазина затуханий в нем используется высокоомный делители напряжения (поэтому при сборке схемы, аналогичной рис. 10.9б, выход цепи нагружается на Z c1 ) Погрешность измерений прибором КИПЗ-300 порядка ±2.0 дБ, диапазон частот - от 0,2 до 300 кГц
Как правило, переходное затухания иа передающем конце измеряют с обоих концов усилительного участка, но без перемены мест влияющей и подверженной влиянию цепей (по принципу взаимности это не изменило бы затухания). Защищённость же на дальнем конце измеряют с одной стороны усилительного участка, но с переменой мест влияющей и подверженной влиянию цепей.
Наиболее употребительным параметром, характеризующим взаимные влияния между цепями, является переходное затухание. С его помощью удобно оценивать эффективность различных мероприятий, направленных на уменьшение влияний, и сравнивать направляющие системы с точки зрения помехозащищенности. Однако этот параметр не позволяет однозначно судить о качестве передачи сигнала по цепи связи, поскольку последнее определяется отношением сигнала к помехе в точке приема, т. е. защищенностью от помех в точке приема. Защищенность зависит от величины помех соседних цепей связи (переходного затухания) и величины ослабления полезного сигнала в цепи связи.
Переходное затухание между цепями по аналогии с собственным затуханием цепей принято оценивать величиной, определяемой логарифмом отношения полной мощности сигнала в начале влияющей цепи Р 10 к полной мощности помехи (Р 20 или Р 2 l ) в цепи, подверженной влиянию (рис. 3.12)
на ближнем конце:
, (3.15)
на дальнем конце:
. (3.16)
Переходное затухание может быть выражено не только через мощности, но и через токи (напряжения). Так как то
Значения токов определяют по формулам (3.10) - (3.14). Если отношение токов I 10 /I 20 обозначить через B 0 , а I 10 /I 2 l - через В l , то формулы переходного затухания примут вид:
(3.19)
(3.20)
(3.21)
(3.22)
Защищенность А з - это логарифмическая мера отношения полной мощности сигнала Р с к полной мощности помех Р п в той же точке цепи:
А з =10lg(Р с / Р п). (3.23)
Значение защищенности однозначно связано со значением переходного затухания. В случае одинаковых уровней передачи по влияющей и подверженной влиянию цепям эта связь определяется выражением
А з =А-al, (3.24)
где А - переходное затухание на ближнем или дальнем конце цепи;
al - затухание цепи.
Значение защищенности нормируется для конкретных цепей. Поскольку допустимое значение шумов в каналах связи эталонной линии длиной 2500 км не должно превышает 1,1 мВ, то величина защищенности в случае кабельной линии должна быть не менее 54,7 дБ, а воздушной 50,4 дБ.
При строительстве линии связи для контроля за качеством работ требуется знать нормы, отнесенные к одному усилительному участку или длине магистрали, отличной от эталонной длины или другой длины, для которой известно нормируемое значение защищенности.
Когда на линии имеются несколько усилительных участков, то токи помех, наводимые в пределах отдельных усилительных участков, усиливаются промежуточными усилителями, и защищенность на один усилительный участок надо увеличивать. Фазы токов влияния с отдельных участков неизвестны, поэтому применяют квадратичный закон сложения. При одинаковых цепях и одинаковых токах влияния на каждом усилительном участке полный ток влияния с N усилительных участков будет равен произведению на .
Защищенность по длине всей цепи
Следовательно, защищенность на одном усилительном участке
(3.26)
Значение защищенности, известное для одной длины линии, может быть пересчитано на другую по формуле
(3.27)
где А з - нормированная защищенность;
l x ; l - длины участков, на которых соответственно определяется и нормируется защищенность.
Нормы переходного затухания устанавливают на основании норм защищенности и принятой схемы организации связи
Косвенные влияния. При выводе формул, для определения токов влияния и переходного затухания предполагалось, что на линии имеются только две одинаковые цепи с параллельными проводами (жилами), согласованными нагрузками и электромагнитными связями, постоянными по всей длине цепей. В действительности всегда имеют место влияния через третьи цепи из-за несогласованности нагрузок и линии, а также конструктивных неоднородностей. Эти влияния принято называть косвенными (дополнительными). Токи этих влияний, складываясь с токами непосредственного влияния, снижают переходное затухание между цепями и защищенность цепей от взаимных влияний. Исследованиями установлено, что косвенные влияния особенно сказываются на дальнем конце цепей в области высоких частот и при определенных условиях могут превышать непосредственное влияние между цепями.
Влияния вследствие отражений . Такие влияния возникают в результате неполного согласования входного сопротивления аппаратуры с волновым сопротивлением цепи. На рис. 3.13. показаны две цепи, из которых одна влияющая, другая подверженная влиянию, и пути токов влияния. Оба тока переходят с одной цепи на другую по закону ближнего конца. Токи непосредственного влияния на дальний конец цепи на рис. 3.13 не показаны. Из рис. 3.13 можно видеть, что токи влияния на дальнем конце из-за явления отражений будут тем меньше, чем лучше согласовано входное сопротивление аппаратуры с волновым сопротивлением цепей и чем больше переходное затухание на ближний конец. Следовательно, защищенность на дальнем конце зависит от переходного затухания на ближнем конце А 0 и согласованности входного сопротивления аппаратуры с волновым сопротивлением цепи. По этой причине оба эти параметра нормируют.
Влияние из-за конструктивных неоднородностей . В кабельных линиях конструктивные неоднородности обусловлены допусками на параметры полуфабрикатов, используемых для изготовления кабеля (жилы, изоляция жил), допусками в процессе производства кабелей, при скрутке в группы и в общий сердечник кабеля, а также при наложении оболочек. На воздушных линиях причинами конструктивных неоднородностей являются неодинаковые длины стрел провеса проводов, различные расстояния между штырями на траверсах и крюками на опорах. Это приводит к тому, что волновое сопротивление цепей изменяется по длине, в результате чего линия становится неоднородной. В местах изменения волнового сопротивления возникают отраженные волны, которые приводят к появлению суммарной волны, вызванной всеми точками отражений по длине цепи, движущейся к ее началу (встречный поток) и суммарной отраженной волны, движущейся к концу цепи (попутный поток). Эти потоки являются дополнительными источниками влияний на соседние цепи. Конструктивные неоднородности увеличивают поперечную и продольную асимметрии, а следовательно, и влияние между цепями.
Распределение конструктивных неоднородностей вдоль линии носит случайный характер, что значительно ухудшает эффективность скрещивания (скрутки), поэтому их строго нормируют. Чем выше передаваемый спектр частот, тем меньше величина допуска, так как влияние из-за конструктивных неоднородностей возрастает с ростом частоты передаваемого по цепям тока. На воздушных линиях связи расстояние между штырями траверс не должно отклоняться от установленного более чем на 1,5 см, отклонение длины элемента скрещивания при средней длине его 100 м не должно быть более ± 10 м, асимметрия сопротивления проводов цепи ВЛС постоянному току (на длине усилительного участка) должна быть не более 5 Ом для цепей с проводами из цветных металлов и не более 10 Ом для цепей из стальных проводов диаметром 4 и 5 мм.
Конструктивные элементы симметричных высокочастотных кабелей изготавливаются с жесткими допусками: диаметр медной жилы 1,2 мм ± 100 мкм; максимальная разность диаметров жил в паре 50 мкм; диаметр полистирольного корделя 0,8 мм ± 30 мкм, толщина полистирольной пленки 0,045 мм ± 11 мкм.
Омическая асимметрия цепей кабельных линий городских телефонных сетей постоянному току не должна превышать 1 %. от сопротивления шлейфа измеряемой цепи, а цепей симметричных высокочастотных кабелей типа МКС - , где - длина усилительного участка, км; d – диаметр жилы, мм.
По кабелям типа МКС могут работать как аналоговые так и цифровые системы передачи. Однако производство кабелей типа МКС технологически сложно и они обладают сравнительно низкой электрической прочностью.
Трехслойная пленко-пористая полиэтиленовая изоляция отличается высокой геометрической и диэлектрической однородностью за счет автоматического регулирования диаметра изолированной жилы, погонной емкости и эксцентриситета. Это позволяет обеспечить выполнение основных электрических характеристик кабелей с пленко-пористой полиэтиленовой изоляцией в соответствии с ГОСТ 15125-92 «Кабели связи симметричные высокочастотные с кордельно-полистирольной изоляцией».