Локализация дефектов в кабеле посредством рефлектометров

Игорь Иванцов

«Плавающие» дефекты — это периодически проявляющиеся повреждения, причинами которых могут быть некачественные соединения жил или пониженное сопротивление изоляции. О дефектах такого рода свидетельствуют жалобы клиентов на повышенный шум линии или кратковременное пропадание сигнала «ответ станции». Такие дефекты могут проявляться при подаче вызывного напряжения, при механическом воздействии на кабель в месте повреждения (например, в случае вибрации от проходящего рядом трамвая или какого-либо работающего оборудования) и т. п.

Обычно, когда техник сталкивается с таким типом повреждения, ему приходится терпеливо ждать, пока оно не проявит себя, в надежде, что эффект будет наблюдаться достаточно долго, чтобы определить его местоположение. Нет никакой гарантии, что повреждение обнаружит себя именно во время дежурства техника. Применение рефлектометров позволяет автоматизировать этот процесс и максимально увеличить производительность.

В некоторых рефлектометрах реализована специальная функция обнаружения «плавающих» дефектов (Intermittent Fault), с помощью которой подключенный к линии прибор как бы накапливает в течение определенного времени все рефлектограммы и отображает их наложенными друг на друга. Там, где рефлекто-грамма отличается, и находится «плавающий» дефект.

Обнаружение «плавающих» дефектов

В качестве примера рассмотрим следующую ситуацию. Определенная пара кабеля работает нормально большую часть дня, однако совершенно неожиданно абонент может столкнуться с проблемами на линии — например, происходит кратковременное пропадание сигнала «ответ станции».

При проверке получаем две рефлектограммы одной и той же пары (при снятии рефлектограмм использовались разные коэффициенты усиления). В первом случае при коэффициенте усиления в 12 дБ на рефлекто-грамме исправной пары наблюдается всплеск положительной полярности на расстоянии 2060 м, что соответствует концу данного кабеля в распределительном шкафу. Во втором — при увеличении коэффициента усиления на 14 дБ на рефлектограмме появляется дополнительный всплеск, характер которого указывает на наличие муфты в кабеле на расстоянии 1000 м. При дальнейшем повышении уровня усиления по вертикали на рефлектограмме не будет выявлено ни малейшего повреждения вдоль всей длины тестируемого кабеля.

Нам понадобится уже упоминавшаяся ранее функция обнаружения «плавающих» дефектов. Непрерывно контролируя состояние пары, рефлектометр выводит на дисплей любые отклонения от характеристического импеданса кабеля, что позволяет точно определить место непостоянного повреждения.

На дисплее рефлектометра будут отображаться текущие рефлектограммы, полученные при тестировании. Периодическая проверка позволяет установить, не проявились ли признаки неисправности. Конечный результат, когда удалось зафиксировать непостоянное повреждение, должен выглядеть приблизительно так, как показано на рисунке.

Если сравнить его с предыдущим, различия будут очевидны. На том месте, где раньше ничего не было, появляется обрыв. Местоположение неисправности можно определить простым перемещением курсора на фронт отраженного от обрыва импульса и считыванием расстояния с дисплея.

Случайная вибрация или другое нерегулярное событие приводит к ослаблению соединения и пропаданию электрического контакта — так возникает неисправность, похожая на частичный обрыв. Обратите внимание, что в момент проявления данного повреждения импульс, отраженный от дальнего разомкнутого конца линии, уменьшается, так как из-за плохого соединения в кабельной муфте величина электрического сигнала, достигающего конца кабеля, снижается.

Какие можно сделать выводы? Непостоянным повреждениям подвержен почти каждый тип кабельных систем. Такие повреждения создают серьезные проблемы для абонентов и технического персонала телефонных компаний. Рефлектометры в режиме поиска «плавающих» дефектов позволяют постоянно контролировать кабель в течение длительного срока, так что техническому специалисту не придется впустую тратить рабочее время в ожидании, когда повреждение проявит себя.

Пупиновские катушки

Одной из актуальных проблем связи является увеличение дальности передачи без дополнительного расхода цветных металлов. Для решения этой задачи производители постоянно совершенствуют аппаратуру и стремятся уменьшить затухание на линиях. Наиболее простой способ минимизации затухания состоит в искусственном увеличении индуктивности линий. Этот способ получил название «пупинизация» — по имени его изобретателя М. Лунина, который для уменьшения затухания абонентской линии в диапазоне частот до 3 кГц предложил периодически включать в линию катушки с индуктивностью, примерно на два порядка превышающей индуктивность самой абонентской линии, и определил оптимальное расстояние между ними. Такие катушки обычно называют пупиновскими катушками, а расстояние между двумя соседними катушками — шагом пунинизации.

Пупиновские катушки нарушают однородность медной пары, превращая ее в идеальный фильтр нижних частот, затухание которого резко возрастает на высоких частотах.

Как видно из рисунка, где приведены частотные зависимости коэффициентов затухания пупинизированного (ап) и непупинизированного (а) кабелей, применение пупинизации позволяет уменьшить коэффициент затухания витой пары в два-три раза. Однако на частотах, близких к предельной fo и выше, ее затухание сразу же возрастает и становится даже больше, чем у непупинизированных кабелей.

Поэтому обязательным условием применения любых технологий xDSL на существующих абонентских линиях является удаление пупиповских катушек, которые нашли особенно широкое применение в телефонных сетях США. В абонентских сетях России к пупинизации прибегали достаточно редко: например, сеть МГТС имеет около 5% пупипизированпых кабелей. Тем не менее всегда есть вероятность, что при развертывании технологий xDSL придется столкнуться с данной проблемой. В таком случае понадобится рефлектометр с функцией поиска и подсчета пупиновских катушек.

Поиск места установки пупиновских катушек

Рефлектометр — единственный прибор, позволяющий просто и точно определить местонахождение пупиновских катушек. Так как импульсы, посылаемые рефлектометром, высокочастотные, они отражаются от пупи-новской катушки, которая является фильтром низких частот. Катушка на рефлектограмме выглядит как значительное увеличение импеданса кабеля, т. е. подобна рефлектограмме обрыва линии.

Как можно заметить, очертание импульса, отраженного от пупиновской катушки, более округлое по сравнению с очертанием импульса, отраженного от обрыва кабеля, а сама катушка находится на расстоянии около 1700 м. В России существует несколько систем пупинизации: средняя, легкая, очень легкая и легкая радиовещательная. Все системы имеют одинаковый шаг пунинизации 1,7 км и отличаются индуктивностью катушек, полосой передаваемых частот и расстоянием между усилителями. К сожалению, на рефлектограмме видна только первая катушка.

Подсчет количества пупиновских катушек

Рефлектометр может использоваться и как вспомогательный прибор при проведении измерений с помощью резистивного моста. Наличие пупиновских катушек вносит неточность в показания, так как каждая из них добавляет около 4 Ом к значению сопротивления, полученного при измерении. Использование счетчика пупиновских катушек позволяет приблизительно оценить, сколько катушек установлено на линии, и определить погрешность измерений, проведенных с помощью резистивного моста.

Например, сопротивление 4 Ом соответствует приблизительно 152 м кабеля с диаметром жил 0,90 мм. Это означает, что с каждой установленной пупиповской катушкой значения измерений, полученные с помощью резистивного моста, окажутся больше почти на 152 м. При подозрении, что результаты могут содержать ошибку, воспользуйтесь счетчиком пупиновских катушек.

Игорь Иванцов — менеджер отдела «Инструменты и приборы для монтажа и обслуживания телекоммуникационных систем» компании «СвязъКомплект». С ним можно связаться по тел.: (095) 3627787, и по адресам: info@skomplekt.com, http://wwxei.skomplekt.com.

Список литературы

Журнал LAN №8 2005