數字電纜測試中必備的條件
引言
隨著市場對綜合布線用對稱數字電纜（以下簡稱數字電纜）需求的日漸增高，許多光電纜生產廠家針對這一商機開始研制、生產該類電纜，以滿足市場的需求。同時，生產廠家發現，雖然數字電纜和早期的市話電纜都是雙絞線，但標準及實際使用中對數字電纜的要求遠遠高于市話電纜。這是由于市話電纜僅用于較低頻率的電信號傳輸（一般不大于1MHz），而數字電纜傳輸的是高速數字信號，最高達到1200MHz，作為早期的5號纜也達到了100MHz。為了使數字電纜能夠勝任高頻數字信號的傳輸，標準規定了許多嚴格的參數。同時，也增加了許多只有在高頻時才考慮的參數。這給生產設備，測試手段都提出了全新的要求。生產廠家往往將注意力集中在生產設備，而忽略建立一個完善的測試手段?；蚝唵蔚卣J為只要購進一臺先進的測試設備，就可以完成電纜的測試。這往往產生電纜的實測結果與電纜實際性能不符合。應該指出，一個完善的測試手段應包含先進的測試設備及優秀的測試人員。只有具備上述兩個條件，才能很好地完成數字電纜的測試工作。
一、 測試設備
國際上用于數字電纜測試的儀器，根據其測試原理可以分為兩大類。第一種方法為時域反射法。時域反射法是將一窄脈沖注入電纜的一端，同時，在注入端探測反射信號。然后，對反射信號進行數字化，并對這些量化的信息進行包括傅立葉變換在內的各種數據處理，最終求出電纜性能值。其原理與OTDR非常類似。由于窄脈沖在頻域內體現的是一寬頻譜電信號，當這一“復合信號”在電纜內傳輸時，電纜的不均勻點將引起反射，反射的信號返回注入端，探測器在注入端探測電信號。因此，從電信號的注入到信號的接收，電信號經過了兩個電纜長度的衰減。致使頻率高的信號經兩次衰減后，信號變得很小。這直接影響到測試儀器的動態范圍及精度。同時，也存在多次反射信號給接收機造成的信號“混淆”，可能進一步降低測試精度。但基于這個原理制造的成品儀器，體積可以做得很小，易于攜帶，成本低。特別適合于工程布線及半成品的檢測。但用于電纜的成品檢測時，很難滿足精度要求。
第二種方法為標準規定的頻域掃描法。一般以矢量網絡分析儀作為核心部件，或以分立的掃頻信號源，接受器作為核心部件；以巴倫作為平衡器件，對測試端口進行阻抗匹配。這種方法是標準規定的基準方法。我們將討論基于這種方法制造的不同的測試設備，對測試結果有何影響。
人們在選擇該類數字電纜測試設備時，往往忽略了對測試設備性能指標的考核。而測試設備的某些指標，將直接關系到測試結果的正確與否。
限于篇幅，我們僅以系統噪聲本底為例討論上述觀點。系統噪聲本底（System Noise Floor）決定系統可接收的最小電信號電平，也決定了系統的動態范圍。
在數字電纜測試設備中，系統噪聲主要來源于系統內部串音。又可分為同端鄰近端口噪聲本底和近遠端噪聲本底。同端鄰近端口噪聲本底（Next Noise Floor）用以衡量近端（或遠端）的鄰近端口噪聲水平；近遠端噪聲本底衡量近端接線端口與遠端接線端口之間的噪聲水平；前者將影響電線測試中的近端串音性能測試結果，后者將影響電纜測試中衰減、遠端串音及由此計算得出的參數（如ELFEXT）的性能測試結果。
假設一臺測試設備具有如下的性能指標：
近遠端噪聲本底： ≤ -60dB 1～300MHz
(ATT Noise Floor)
同端鄰近端口噪聲本底： ≤ -60dB 1～300MHz
(NEXT Noise Floor)
我們現以IEC61156-5標準規定的參數，推算對測試設備的噪聲本底的最低要求，并與上面假設的儀器具有的性能進行比較。當下表中給出的數據絕對值大于60dB時，（標有“＝”的數據）測試結果可能出錯。絕對值接近60dB的數據（標有“*”），測試結果可信度不高。應該指出的是，測試值與噪聲本底應有一定的裕度，這里給出3dB的裕度要求。
A． 電纜長度為100m，305m的CAT5e、CAT6數字電纜衰減測試與 Noise Floor的關系。
 |
| 表1 |
可以發現，這樣一套系統在測試100m電纜的衰減性能時，測試數據是可信的。但在測試長電纜時，在較高頻率處，數據是錯誤的。顯而易見，ATT Floor Noise 將影響電纜的測試長度。其實，該系統能夠測試的最大長度，可以根據簡單的數學公式得出，CAT5e為（57/25）m，CAT6為（57/33）m。所幸的是，電纜的衰減趨勢是遵循一定規律的。因此，對于大長度的電纜的較高頻率點的衰減，可以對較低頻點的衰減值準確測試后，通過公式進行擬合，仍然能夠滿足一定的測試精度。
B． 電纜長度為100m的CAT5、CAT6測試與NEXT Noise Floor的關系。
 |
| 表2 |
可見，測試設備的NEXT Floor Noise將影響電纜的近端串音的測試。由于電纜的串音不像衰減那樣，電纜的串音是不可預測的。因此，該測試結果將是錯誤的結論。另外，值得注意的是，無論你的電纜串音性能做的如何好，但最終結果都將≤60dB。結果顯示，電纜的串音指標與標準規定的數值之間的裕度小的讓人擔心。你也無法知道電纜的真實的串音的性能。長度的增加，更將使測試結果不可信。
C． 計算值ELFEXT與Floor Noise的關系
我們知道ELFEXT=IOFEXT-α，而我們實測的是IOFEXT, （α是電纜的衰減），所以有IOFEXT=ELFEXT+α
 |
| 表3 |
這樣，在某些頻域區域內將產生錯誤數據，而最終給出錯誤結論。從表中看出測試CAT6時，系統基本無裕度可言。值得一提的是，長度的增加也將使測試結果進一步惡化。
應該注意到，表中給出的是符合標準的電纜的最差情況。對于設計優秀的數字電纜，最終測試結果都將表明電纜的性能一般，甚至，誤判為不合格。這里僅舉了測試儀器的Noise Floor對測試結果可能產生影響的例子。實際上，上述因素僅僅是眾多因素其中之一。
因此，在選擇數字電纜測試設備時，除了關心其工作原理是否合乎標準外，也得關心測試設備的性能指標，是否滿足數字電纜的測試。
二、 測試人員
能否做好數字電纜測試工作，除了應具有一套先進的測試設備外，還應該有合格的測試人員。一個合格的測試人員應具備全新的測試觀念，扎實的理論基礎和豐富的操作經驗。
數字電纜的測試最高頻率已經達到1200MHz，已屬微波段。如果說早期的市話電纜測試結果主要考核電纜的集總參數。那么，數字電纜的測試，某些場合下更注重的是分布參數。因此，在數字電纜測試中，電纜狀態的微小改變（如節距等）都可能導致電纜的測試失敗。甚至，電纜的位置也影響測試結果。
三、 結束語
數字電纜的測試結果，能否反映電纜的性能，應具備二個基本因素。其一，先進的測試設備；其二，優秀的測試人員，兩者不可缺一。測試人員根據掌握的理論對測試結果分析，得出正確的結論，并反饋給電纜設計人員。這樣，數字電纜的品質才能得以保證。
【編輯推薦】
