Разработка и исследование методики количественной оценки внутренних неоднородностей кабельных цепей методом импульсной рефлектометрии

• Автор: Дюбов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Анализ неоднородных двухпроводных кабельных цепей в частотной области

1.1. Кабели с металлическими жилами в современных

телекоммуникационных сетях

1.1.1. Использование существующих кабелей в сетях доступа

1.1.2. Производство кабеля

1.2. Первичные и вторичные параметры передачи двухпроводных цепей

1.3. Классификация неоднородностей и их параметры

1.4. Образование обратного и попутного потоков

1.5. Нормирование неоднородностей
1.6. Возвратные потери. Теоретический расчет
1.7. Возвратные потери. Практические измерения
1.8. Выводы к первой главе
2. Анализ неоднородных двухпроводных кабельных цепей во временной области
2.1. Рефлектометрический метод
2.2. Измерение внутренних неоднородностей во временной области
2.3. Математическая модель обратного потока неоднородной кабельной цепи
во временной области
2.4. Программное моделирование неоднородной кабельной цепи
2.5. Выводы ко второй главе
3. Экспериментальное исследование импульсного метода и отечественных цифровых рефлектометров
3.1. Сравнительное исследование характеристик отечественных цифровых рефлектометров
3.2. Исследование инструментальных погрешностей рефлектометров
с несимметричными входами/ выходами
3.3. Использование для измерений симметрирующих трансформаторов
3.4. Разработка блока подключения к рефлектометру с несимметричным входом/выходом
3.4.1. Требования к блоку подключения
3.4.2. Разработка принципиальной схемы блока подключения

3.4.3. Экспериментальное исследование блока подключения
3.5. Регистрация рефлектограмм с использованием блока подключения
3.6. Выводы к третьей главе
4. Разработка методики количественной оценки внутренних неоднородностей методом импульсной рефлектометрии
4.1. Обработка рефлектограмм: общие положения
4.2. Устранение искажений типа «эффект лыжи»
4.3. Амплитудная коррекция рефлектограмм
4.4. Определение статистических характеристик внутренних неоднородностей
4.5. Выбор длительности зондирующего импульса при анализе внутренних неоднородностей
4.6. Выбор участка рефлектограммы для анализа внутренних неоднородностей
4.7. Разработка устройства количественной оценки статистических характеристик внутренних неоднородностей электрических кабелей
4.8. Программа для анализа рефлектограмм
4.9. Сравнение теории и эксперимента
4.10. Использование разработанной методики для количественной оценки ухудшения параметров кабельных цепей при механических воздействиях
4.11. Выводы к четвертой главе
Заключение
Список использованных источников
Введение
Актуальность исследования и состояние вопроса.
Неоднородности волнового сопротивления реальных двухпроводных линий связи ухудшают качество передачи за счет образования обратного и попутного потоков. Нормирование неоднородностей кабельных цепей (КЦ) в процессе производства кабелей и эксплуатации линейных трактов является необходимым условием обеспечения высокого качества предоставляемых услуг связи.
Неоднородности в КЦ возникают из-за несовершенства технологий

производства, прокладки и монтажа кабеля. Распределение внутренних неоднородностей по длине линии несет много полезной информации для изготовителей кабелей, строительных и эксплуатирующих организаций. Эта информация до настоящего времени практически не используется. Внутренние неоднородности связаны с выбранной конструкцией кабеля, а также отклонениями от нее. Неоднородности, вызванные конструкцией кабеля, называют также структурными. Отклонения в диаметрах проводников и шагах скрутки, изменения взаимного расположения проводников, толщины и параметров изоляции приводят к внутренним неоднородностям.
Теория длинных линий была разработана в 19 веке для однородных цепей. Учитывались только концевые неоднородности. В последнее десятилетие 19 века для уменьшения затухания в воздушных и кабельных линиях связи стали использовать по предложению выдающегося инженера Пуппина включение в линии, так называемых, пуппиновских катушек, которые являются сосредоточенными неоднородностями. Переходы от воздушных к кабельным линиям связи и обратно, соединения между собой цепей с разными волновыми сопротивлениями приводят к существенным стыковым неоднородностям. Были разработаны методы расчета прохождения сигналов, затухания, входного сопротивления в частотной области для неоднородных линий с конечным количеством известных неоднородностей. Дальнейший шаг

сетях. Показано, что проложенные кабели с медными жилами используются на сетях широкополосного доступа по технологиям xDSL. Симметричные высокочастотные кабели получили наибольшее распространение в локальных сетях. Объемы производства LAN-кабелей возрастают и даже превышают объемы производства волоконно-оптических. С увеличением скоростей передачи возрастают требования к характеристикам кабелей, в том числе и к допустимой величине внутренних неоднородностей. Разрабатываются новые типы высокочастотных кабелей.
2. Проведен анализ международных и национальных стандартов, показывающий, что оценка однородности КЦ основана на измерении зависимости относительной величины обратного потока (возвратных потерь) от частоты. Эта оценка учитывает суммарный обратный поток, обусловленный концевыми, стыковыми и внутренними неоднородностями.
3. Рассмотрены первичные и вторичные параметры неоднородных КЦ. Предложена математическая модель образования обратного потока в неоднородной кабельной цепи в частотной области на основе представления неоднородной линии рядом однородных участков с различными параметрами передачи и стыков (сосредоточенных неоднородностей), описываемых коэффициентами отражения и пропускания.
4. Проведенные на основе введенной математической модели расчеты показали, что вклад в величину обратного потока отражений от концевых неоднородностей может превосходить вклад от внутренних неоднородностей. При измерении возвратных потерь в частотной области вклад концевых неоднородностей принципиально неустраним. Это недостаток частотного метода.
5. Проведены практические измерения возвратных потерь симметричных кабелей разных изготовителей. Измерения показали, что разные кабели имеют разные возвратные потери, что связано с качеством изготовления кабелей и разной величиной внутренних неоднородностей. Однако измерения возвратных потерь в частотной области не могут дать информации о характере, величине и