■安波（中国移动通信集团辽宁有限公司大连分公司辽宁大连１ １ ６００１） 摘 要：本文主要论述电缆中故障点与电驻波比的关系、故障点的衡量指标、故障定位技术以及由此引出的同轴电缆ＶＳＷＲ有效测试距 离等问题。 关键词：故障点、电压驻波比ＶＳｗＲ、失配损耗、有效测试距离 １。引言 射频同轴电缆是射频信号的传输媒介，在信号传输的过 程中总会由于媒介阻抗的不均匀性造成信号的反射。目前， 对于这种阻抗不均匀情况程度的衡量，主要采用电压驻波比 出在设定的测试频段内，整段电缆的综合反射情况。因 此，ＹＤ／Ｔ１０９２—２００４、ＹＤ／Ｔ１３１９—２００４等同轴电缆标准 将其列为常规检验项目，使用者一般也是进行电压驻波比的 检测。也有很多同轴电缆标准对电缆反射指标的测试使用回 波损耗（ｒ）来衡量，回波损耗与电压驻波相同也是反映电 （ＶＳＷＲ）这个参数。本文以ＹＤ／Ｔ １０９２—２００４中规定的铜外 导体同轴电缆为例，阐述当射频同轴电缆中存在信号反射严 缆综合反射情况的指标，他们之间存在如下的计算关系： ＷＲ： 重的点（本文称之为故障点）时，不宜采用电压驻波比，而 应采用时域测试方法测试故障位置，以失配损耗的大小衡量 故障点的大小。最后讨论了同轴电缆电压驻波比的有效测试 距离问题。 公式１ ｌ—ｌ ｐｌ 厂＝２０１ｑ ｐ 那么： 公式２ Ｉ＿＝一２。１ｇ（ Ｖ Ｓ ＷＲ＋１） ２．故障点的定义 故障点：我们这里所说的故障点指的是同轴电缆上信号 反射严重（波阻抗不均匀性严重）的某一点或电缆长度方向 上连续的某一段。故障点最大的特征就是信号在经过这些点 时反射信号比周围正常点的反射信号大很多。 造成故障点出现的原因很多，可能是生产过程中造成， 也可能是运输、保存过程中造成。例如，电缆受重物冲击，造 式中ｐ为电缆的电压反射系数。 公式３ 电压驻波比的能够很好的反应一段电缆在测试频率下电 缆整体的信号反射情况，但不能具体的反映出电缆长度方向 上每一个点的反射情况，即电压驻波比反映的是整段测试电 缆所有点的反射情况的叠加。因此，当电缆中只存在某一个 点的射信号严重时，有可能可以通过电压驻波比表现出来 （现象为ＶＳＷＲ超标）。但由于故障点位置原因，也有可能出 成某一位置压扁变形，那么被压扁部分波阻抗严重不均匀， 电磁波信号传输时反射严重，那么该点就可以称为故障点。 现ＶＳＷＲ测试结果合格，但仍存在故障点的情况。因此，电 压驻波比不是衡量和测试故障点的理想参数。 ３．故障点的衡量 故障点是电缆上阻抗不均匀性严重、信号反射不正常的 点，那么在是否就能够使用反映电缆反射性能的电压驻波比 来测试故障点是否存在了呢？下面将进行论述。 ３．１电压驻波比 ３．２故障点大小的衡量 同轴电缆上阻抗不均匀就会出现信号的反射，由于阻抗 不可能绝对均匀，可以说同轴电缆上任何一个点都对会对信 号造成反射，也就是说任意一个点都对信号有一个反射系 数，只是正常的部分（阻抗均匀性好的部分）反射信号很 小，甚至可以达到完全忽略的情况，故障点（阻抗均匀性 电压驻波比衡量电缆反射情况的指标，能够清晰地反映 Ｃａｂｌｅｓ＆ＯＤｔｉｃａｌ Ｃａｂｌｅｓ 极差、失配严重的点）反射信号很大。电缆上任意一点的 电压反射系数用ｐ 表示，ｐ 是该点反射电压与入射电压 的比值，该点失配损耗定义为Ｋ，Ｋ＝２０１ ｑ ｐ 。 回波损耗ｒ是整段电缆上所有点的失配损耗Ｋ按照一定 的规律叠加的结果。厂与Ｋ具有不同的意义，Ｋ是形成ｒ的一 部分，失配损耗Ｋ才能够正确的反映出故障点的严重程度。 ４．故障定位技术 确定故障点失配损耗Ｋ，并测量计算出故障位置距离测 试端Ｅｌ的距离，对于我们对故障点影响程度的判定及处理有 着重要的意义，这就涉及到故障定位技术。 儿 』Ｌ ． ．．， ．锭射端 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝；＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ＿ 瑟下『一一 图１ 如图１所示，在电缆发射端发射一功率为Ｐ１的电磁波 信号，Ａ点为一故障点，距发射端距离为Ｌ，Ｐ２为Ａ点的入 射功率，Ｐ３为Ａ点的反射功率，由于电缆存在衰减，Ｐ３传输 回发射端后必然减小，假设Ｐ３传输回发射端剩余的功率为 Ｐ４。（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４均以ｄＢｍ为单位。 为该段电缆单 位长度的衰减。 那么，以上数据具有如下关系： Ｐ２＝Ｐ１一 Ｌ 公式４ Ｋ＝Ｐ３一Ｐ２ 公式５ Ｐ４＝Ｐ３一 Ｌ 公式６ 由以上３式可以得到：Ｋ＝２ Ｌ＋（Ｐ４一Ｐ１） 公式７ 使用网络分析仪（如ＨＰ８７２０、ＨＰ８７５３等）可以在时域 测试模式下分辨电磁波发射和接收的时间差Ｔ，然后再输入 电磁波在电缆中传输的速比Ｔ１，即可计算出故障点的位置， Ｌ＝ｃ Ｔ１Ｔ／２ 公式８ 其中ｃ为光速。 使用网络分析仪在时域模式进行测试时，Ｐ４一Ｐ１可直接 测试其数值，输入速比Ｔ１后，Ｌ的值也是由仪表自动计算得 出，即Ｌ的值仪表可由仪表显示，因此使用公式７计算失配损 耗时，我们只需要预先完成电缆衰减的测试，得到 的值，即 可计算出失配损耗Ｋ。 故障点影响的大小可以根据Ｋ的数值进行判断，一般认 为Ｋ≥一２０ｄＢ就存在较大失配的情况，Ｋ≥一１４ｄＢ失配情况 就比较严重，Ｋ≥一１０ｄＢ则失配非常严重，必须对其进行 处理，否则将影响整个系统。 举一个极端的例子：使用时域法测试时，电缆一端接发 射端口，另一端开路。那么在开路的端口处信号全反射，开 路点信号完全失配，即失配损耗Ｋ为０，而￣ｔＬＢ－，ｔ由发射端口检 测到的测试衰耗Ｐ４一Ｐ１恰好为２倍电缆衰减。 ５．驻波比与故障点关系的进一步探讨 第三节中我们曾给出这样的结论：电压驻波比虽能较好 的反映整段电缆的反射情况，但对于故障点位置和大小的判 定不适合。主要原因为，电压驻波比使用频率域测量，测 试的是靠近测试端的输入阻抗特性，对于靠近测试端的故障 能够反映出来，但电缆本身存在传输损耗（即衰减），当故障 点位置距离测试端口较远时，故障点处的反射信号经过较长 电缆传输衰减，到达测试端口的信号时电平很低，通过ＶＳＷＲ 测试不能测试出故障点的存在。即使故障位置距离测试端口 较近，通过电压驻波比的测试，能够发现故障点的存在，但 仍不能判断故障点的具体位置和大小。 ５．１驻波比与故障点关系举例 某段７／８”电缆长度５００米。Ａ点为电缆上的一个故障 点，距离测试端口２００米，测试端口发射信号电平为２０ｄＢｍ， 在１５０ＭＨｚ和９００ＭＨｚ频率下，失配损耗和电缆衰减见下表。 ｜ ｌ ｌ耗ｌ ０ 谚鳍 蒲昭 薯 １５ＯＭＨｚ １０ｄＢ １．５ｄＢ／１００ｍ ９００ＭＨｚ １０ｄＢ ４．０ｄＢ／１００ｍ 那么根据公式４～公式６可以计算出的Ｐ１～Ｐ４的数值见 下表： 。 ｌｌ Ｆ１ｌ ｆ ＿ ｊ 盼：ｌｌｌ ＿ｆ ｌｉ １５ＯＭＨｚ ２０ｄＢｍ ２０－１ ５ Ｘ ２＝１７ｄＢｍ １７—１０＝７ｄＢｍ ７－１ ５ Ｘ ２＝４ｄＢｍ ９Ｏ０ＭＨｚ ２ＤｄＢｍ ２０－４ Ｘ ２＝１２ｄＢｍ １２－１０＝２ｄＢｍ ２—４ Ｘ ２＝一６ｄＢｍ 根据公式７可计算出Ｐ４一Ｐ１的值见下表： ＿ ０ｌｌ ｌ ｇ 黪 鳓 －Ｐ， 杠Ｐ７翮鼢 卿ｌ １５０ＭＨｚ ４—２Ｏ＝一１６ｄＢｍ １ ３８ ９００ＭＨｚ －６－２０＝－２６ｄＢｍ １ １１ 通过上表发现，以上故障点的情况，假设电缆上其他的 点失配现象都很小，都不会造成电缆电压驻波比超过１．１ ０， 那么在测试端Ｅｌ进行电压驻波比的测试时，９００ＭＨｚ电压驻 波比测试值就为１．１ １，１５０ＭＨｚ电压驻波比测试值为１．３８。 通 因此如果不预先进行故障点的测试，只从９００ＭＨ Ｚ的 ＶＳＷＲ：１．１１上。很难发现电缆中有该严重故障点的存在，即 失配损耗为０时，表示完全开路，如一盘５００ｍ标准 段长的７／８”电缆，在进行９００ＭＨｚ左右频段内的ＶＳＷＲ测 信 光 缆 电 缆 故障点存在与否可能无法通过ＶＳＷＲ反映出来。另一方面，由 于该故障点的存在，直接导致了１５０ＭＨｚ电压驻波比的超标， 即故障点存在与否可能可以通过ＶＳＷＲ超标与否反映出来。 但是如果不预先进行故障点的测试，仅通过１ ５ＯＭＨＺ的 ＶＳＷＲ：１．３８，我们无法判断电缆中是否存在故障点（其他 原因也可能造成ＶＳＲＷ超标），即使判断有故障点，也无法仅 通过ｖＳｗＲ判断其具体位置。 通过以上的计算过程，可以发现，故障点的存在与否 能否通过ＶＳＷＲ反映出来，除受故障点本身严重程度大小影 响外，主要取决于 Ｌ的值。 Ｌ过大，则意味着故障点反射 信号传输回发射端时，经线路损耗后已经变的非常小，从而 隐藏了故障点的存在。 ５．２同轴电缆ＶＳＷＲ的有效测试距离 电压驻波比是同轴电缆在使用时最重要的指标之一，根 据前面的论述与举例，可以发；￣．ＶＳＷＲ的测试是有一定的有 效测试距离的，当电缆超过一定长度时，就不能检测出距离 测试端１３较远的点的失配情况了。电缆ＶＳＷＲ的有效测试距 离和失配损耗Ｋ、电缆衰减 、接收端ＶＳＷＲ判定门限有关。 下表是以接收端ＶＳＷＲ门限为１ ｌ２０为例，１／２”（ＨＣＡＡＹ－５０— １ ２）、７／８”（ＨＣＴＡＹ一５０—２２）两种电缆的ＶＳＷＲ有效测试 距离： 一１４ １５Ｏ １．５ —１０ Ｏ －１４ ４０ —１０ ０ 一ｔ４ １８ｏ０ —１Ｏ Ｏ －１４ １５ｏ —１０ ０ —１４ ９００ ７．０ －１０ Ｏ －１４ １８。０ １Ｏ．Ｏ 一ｔ０ ０ 试时，只连接一端进行测试，也能够测得正常的指标。 ９００ＭＨｚ时，７／８”ＶＳＲＷ的有效测试距离也只有２６０ｍ， 距离测试端１３ ５Ｏ０ｍ处开路（完全失配），全反射的信号 经过５００ｍ的衰减到达测试端口，其值已经达到了可以忽略 的程度，不对近端ＶＳＷＲ实测值造成影响了。与２＿Ｎ反的， 跳线（如３ｍ长１／２”跳线）进行ＶＳＷＲ的测试必须两个 端口都与测试仪表连接后才能测试（或远端连接匹配阻 抗），因为不论在哪个频率，３ｍ的长度都远远小于ＶＳＷＲ 的有效测试长度。 ｛毫 ６．结束语 故障定位技术不仅仅适用于对电缆自身的检测，也适用 于线路系统的工程测试，电缆在进行工程安装时，不可避 免的要拐弯、做连接器、与别的器件互连，在过分弯曲的 过程中可能引起电缆受损或者在与别的器件连接过程中由于 人工原因引起失配。故障定位技术能很好的检测出安装过程 中引起的失配，他不仅能检测出故障点的位置，还能检测出 此点的适配情况。 下图为一天馈系统工程链路的时域测试曲线图 ｛ Ａ 一 Ｊ Ｉ Ｉ ｗ 图中Ａ点为连接器的接入点，从时域测试图形中可以看 出，该连接点处的测试衰耗Ｐ４一Ｐ１值远远大于周边其他点， 就表示该点存在着严重的反射情况，即该点为线路系统中的 一个严重故障点，应对该连接器进行检查、重新安装或更换， 排除故障点。如果需要进一步确定该点失配损耗Ｋ的大小，根 据仪表测试的参数，使用本文第４节故障定位技术相关公式 计算即可。圈 ＿ 作安职程从的波于协事移者．大调动生连及通简于移信备介动件网１ ９公络管７： 司理建１年网设工络及１作程２部维，建月无护移设４线的动、日维管通，护理信中经工、共心验程协党，。 工调员从程等，事师管大设。理学备本多工及科年作资学产以，历来拥管有理，现一丰、任工直富 踮