Měřící pracoviště pro vícepárové metalické kabely

Workplace for Measurement of Multi-pair Metallic Cables. Objektivní a reprodukovatelné měření symetrických vedení při vysokých kmitočtech vyžaduje korektní připojení k měřicí aparatuře. Vícepárové kabely vyžadují měření všech kombinací párů pro získání charakteristik útlumu a přeslechů, což je vhodné provádět pomocí elektronicky řízených VF přepínačů.зеленый кофе для похудения

Workplace for Measurement of Multi-pair Metallic Cables – Abstract:
Objective and reproducible measurements of symmetric lines at high frequencies require a valid connection to the measuring apparatus. Multipair cables require measurement of all combinations of pairs to obtain attenuation and crosstalk characteristics, which should be performed using electronic controlled RF switches.
Key words: twisted pair; metallic cable; RF switch

---

 

Katedra telekomunikační techniky Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze se dlouhodobě věnuje problematice měření a modelování parametrů metalických kabelů se symetrickými páry, které se využívají v přístupových sítích (do kmitočtů až 30 MHz) a lokálních sítích (běžně do stovek MHz). Bylo vytvořeno nové měřicí pracoviště, jehož součástí je přípravek ke spolehlivému připojení vedení k měřicí aparatuře a bezodrazovému navázání měřicího signálu o vysokém kmitočtu. K variabilnímu měření na kabelech s větším počtem prvků byl pořízen vysokofrekvenční přepínač k snadné volbě měřeného prvku a typu měření (útlum vedení, útlum přeslechu FEXT, útlum přeslechu NEXT). Funkčnost pracoviště byla otestována v různých variantách, jak je prezentováno např. v článcích [4] a [5]. Díky použití vysokofrekvenčních přepínačů došlo ke zrychlení a zpřesnění měření. Přepínací matice ve vysokofrekvenčních přepínačích zajišťuje i korektní zakončení nevyužitých párů.

Provedení měřícího pracoviště

Bylo využito dvojitého čtyřportového VF přepínače Agilent 44478A. Dva moduly 44478A jsou osazeny v rámu univerzální měřicí platformy Agilent 3499B. Principiální zapojení modulu převzaté z [3] ukazuje obr. 1.

Obr. 1 Zapojení dvojitého čtyřportového VF přepínače Agilent 44478A

Kanály CH00 až CH03 se přepínají na port COM00 a kanály CH10 až CH13 se přepínají na port COM10. Konektory J101 až J110 slouží k připojení zakončovacích odporů 50 Ω na kanály, které nejsou aktuálně vybrány. Volba kanálů je možná ručně na předním panelu 3499B nebo elektronicky pomocí sériového portu či sběrnice GPIB. Použití přepínačů v měřícím pracovišti ukazuje obr. 2.

Obr. 2 Zapojení měřícího pracoviště pro symetrické kabely s přepínačem Agilent 44478A

Pracoviště obsahuje vedle VF přepínačů obvodový analyzátor ZVRE Rohde&Schwarz připojený na porty COM00 a COM10. Jsou osazeny vnitřními zakončovacími odpory, které jsou důležité zejména pro měření přeslechu na vzdáleném konci. Na obr. 2 je červeně čárkovaně naznačena poloha přepínačů pro měření útlumu prvního vedení (mezi CH00 a CH10). Čtyři měřící kanály jsou připojeny na začátek a konce měřeného kabelu prostřednictvím přípravků pro zakončení a symetrizaci (převod z koaxiálního rozhraní 50 Ω na symetrické 100 Ω). Přizpůsobení zajišťují transformátory 0319NA od firmy North Hills s šířkou kmitočtového pásma od 100 kHz do 300 MHz. Zajišťují nízký vložný útlum, jak ukazuje obr. 3, na kterém se projevuje vliv obou VF přepínačů, dvou symetrizačních transformátorů a propojovacích koaxiálních kabelů.

Obr. 3 Kalibrační křivka měřícího přípravku

Uvedená kalibrační křivka se použije pro korekci měření útlumu (přenosové funkce) vedení a útlumu (přenosové funkce) přeslechu na vzdáleném konci v režimu měření parametru S21 (směr od začátku na konec) a S12 (směr od konce na začátek) zvoleném na obvodovém analyzátoru. V tomto uspořádání je možno měřit i útlum odrazu či vstupní impedanci vedení v režimu měření parametru S11 (na začátku vedení) a S22 (na konci vedení). Všechny parametry se změří v jednom sledu bez nutnosti manipulace a přepojování párů měřeného kabelu.

Poněkud odlišné zapojení vyžaduje měření přeslechu na blízkém konci, jak ukazuje obr. 4, kdy je třeba přepínat generátor i přijímač na různé kanály na tomtéž konci měřeného vedení. K tomu jsou s výhodou využity konektory určené k zakončení, přes něž jsou vedeny propojky ke druhému přepínači.

Obr. 4 Zapojení měřicího pracoviště pro zjištění přeslechu na blízkém konci

Čárkovanou červenou čarou je naznačeno přepnutí pro měření přeslechu z prvního páru (CH00 připojen na Port 1) do druhého páru (CH01 připojen přes CH11 na Port 2). Při tomto typu měření by měly být konce vedení korektně zakončeny. K tomu je možno využít druhý modul 44478A zapojený identicky na konec kabelu. Tak je možno měřit všechny parametry jako při zapojení na obr. 2 a rovněž útlumy přeslechu na blízkém konci na obou koncích vedení.

Příklad naměřených výsledků

Příklad měření vzorku kabelu PEPKFH párové konstrukce s průměrem měděného jádra 0,5 mm je uveden na obr. 5. Zkreslení měřicí aparatury bylo kompenzováno při kalibraci měřicí cesty.

Obr. 5 Příklad měření útlumu vedení přepočteného na délku 100 m v porovnání s mezemi pro kategorii 5 kabelážních systémů

Změřené průběhy pro kmitočtové závislosti útlumu všech čtyř měřených párů (vynášeny plnou čarou) jsou porovnány s čárkovanou červenou čarou, která představuje meze kategorie 5 ve smyslu standardů TIA/EIA-568-A, resp. EN 50288 (specifikace kabelů používaných pro analogové i digitální přenosy; stíněné/nestíněné, horizontální/páteřní/propojovací) a EN 50289 (specifikace testovacích metod komunikačních kabelů). Měřící pracoviště splnilo svůj účel a poslouží k zrychlení a zpřesnění měření sdělovacích kabelů se symetrickými páry až v rozsahu kmitočtů řádově stovek MHz.

Článek vznikl za podpory grantu FRVŠ číslo 1267/2010 a výzkumného záměru MSM6840770014.

Odkazy

[1] Vodrážka, J.: Modelování metalických účastnických přípojek. Access server. ISSN 1214-9675.
[2] Vodrážka, J.: Modelování přeslechů. Access server. ISSN 1214-9675.
[3] Popis systému - 3499 Switch/Control Systém. Firemní dokumentace Agilent Technologies.
[4] Kozák, M. - Čepa, L. - Vodrážka, J.: New Values of Cross-talk Parameters for Twisted Pair Model. Advances in Electrical and Electronic Engineering. 2010, vol. 8, no. 5, p. 130-133. ISSN 1804-3119.
[5] Čepa, L. - Kozák, M. - Vodrážka, J.: Different Methods for Measurement and Modelling of Twisted Pair Parameters. In RTT 2010 Proceedings [CD-ROM]. Ostrava: VŠB - TUO, FEI, 2010, p. 218-221. ISBN 978-80-248-2261-7.