专利名称：一种测试市话电缆频率响应的方法
技术领域：
本发明涉及通信电缆测试领域，具体涉及一种测试市话电缆频率响应的方法。
背景技术：
在电信业务领域，运营商通过市话电缆(通常是双绞线)，向用户同时提供宽带电信业务和窄带电信业务，如ADSL over POTS(普通电话增开ADSL)、ADSL over ISDN(ISDN增开ADSL)、VDSL over POTS(普通电话增开VDSL)、VDSL over ISDN(ISDN增开VDSL)等业务，该类应用在国内和国外已经相当普遍。(在下文中对ADSL、VDSL统称为XDSL)。
XDSL信号和POTS/ISDN信号共存于一条用户外线中，在局端侧宽带接入设备中的分离器将宽、窄业务区分开来，分别送往宽带业务板和窄带业务板进行处理，而用户端侧分离器则将分离出的宽、窄带业务送往用户端远端用户单元和话机。业务原理如图1所示。
在此类业务的运行和维护过程中，比如用户申报故障，经常需要对用户线路参数进行测量(如线路电压参数、线路电阻参数、线路电容参数、线路频率响应、线路背景噪音、线路对地平衡度等)。依据这些参数数据，可以判断线路的质量和故障情况，确定需要何种派工去做故障修复，图1中的宽带线路测试模块就是用来实现这些参数测试功能的。电缆的频率响应测试是宽带线路测试模块中比较重要的一个功能；频率响应是宽带线路测试中一个非常重要的参数，根据线路XDSL业务频段的频率响应和线路XDSL业务频段的背景噪声就能比较准确的预估线路可以开通的XDSL业务速率。单端的电缆频率响应测试也是宽带线路测试中的一个难点。目前市场上宽带线路测试产品有的是采用基于时域反射(英文全称为Time Domain Reflection，英文缩写为TDR)的原理实现电缆频率响应测试的；有的宽带线路测试产品是采用通过数字万用表(英文全称为Digital MultiMeter，英文缩写DMM)测试出来的线路间电容推导出电缆的XDSL业务频段频率响应的方法。
基于时域反射原理的频率响应测量采用如下方法，如图2所示，在局端向市话电缆发送一主频率为f(典型值为300KHz)、电压为Vs的脉冲，这个脉冲从市话电缆源端传输到市话电缆的终端，如果市话电缆的终端是开路或短路的，这个脉冲就被全部反射回来，反射脉冲又回到市话电缆的源端；设这个被反射回源端的脉冲的主频率电压为Vf。得到电缆对这个主频率电压的衰减A为A＝0.5×20×LG(Vs/Vf)(之所以乘以0.5是由于信号经过了两倍的电缆长度衰减)。取f为XDSL业务频段不同的频率，得到不同频率的衰减，从而得到电缆在XDSL业务频段的频率响应。采用时域反射方法测试得到的频率响应有如下优点1、具有黑盒效果，能比较客观的反映电缆的频率响应。2、在电缆不是很长(比如小于3000米)和终端是开路或短路的情况下，测试精度较高。采用时域反射方法的方法测试得到频率响应有如下缺点1、因为被测试的反射脉冲要经过两倍的电缆长度距离才能回到局端的数据采集器，当电缆较长，被测量的反射脉冲幅值就会变得很小，测试变得非常困难。例如如果被测电缆是长度为4千米，线经是0.4毫米的电缆，主频率分量为300KHz的脉冲每公里被衰减14DB，这个脉冲从电缆源端传到电缆终端衰减为56DB，在终端被全反射后再传到源端，又被衰减56DB，总共被衰减了112DB；考虑到测试环境中噪声的存在，这么小幅度的脉冲就很难被测试准确了。2、当电缆终端处于匹配状态的时候，基于时域反射原理的频率响应测试方法不可行。道理很简单，当终端处于匹配负载状态时候，源端发射的脉冲传输到终端，都被匹配负载吸收，基本没有反射脉冲再回到源端。
采用数字万用表测试模块测试频率响应的方法，首先设计一个数字万用表测试模块，数字万用表可以给出测出电缆的12项窄带参数A线(双绞线中的任意一条)对地交流电压、B线(双绞线中的另一条)对地交流电压、A线B线之间交流电压、A线对地直流电压、B线对地直流电压、A线B线之间直流电压、A线对地绝缘电阻、B线对地绝缘电阻、A线B线之间绝缘电阻、A线对地电容、B线对地电容、A线B线之间电容。一般通过电缆维护数据库可以知道所用市话电缆线经。比如对于0.5线经的市话电缆，其每公里A线B线之间电容大概是50nF/公里，其300K Hz的衰减是10.6dB/公里。假设上述数字万用表测试模块测得的A线B线之间的电容是Cab，那么这条电缆在300K Hz的衰减就是A(f＝300KHz)＝10.6×Cab/50dB。对于其他频点的衰减可以利用如下公式得到A(f)＝A(f＝300KHz)×(f/300K)1/2dB。取f为XDSL业务频段的频率，就能得到整个XDSL业务频段的被测试市话电缆的频率响应。采用数字万用表测试模块有如下缺点1、电缆芯线对地电容从五十多到六十纳法(最大60纳法)每公里不等，有最大20％的偏差，造成电缆频率相应的测试结果也有最大20％的偏差。测试的时候需要预先校对才能减小这种偏差。2、当电缆的用户侧接终端的时候，由于终端电容是随着终端类型的不同变化的，影响了A线和B线之间的电容值，造成了测试结果不准确。
如图3所示，现有技术的数字万用表测试电缆对地电容的原理如下市话电缆通常是双绞线，首先测量A线到地的电容与A线B线之间的电容和B线到地的电容的串连电容的并联电容；把1和a相连，2和GND相连，直流电压源Vs对A线和地之间充电。充满之后，断开1和a的连接，把3和a相连，4和GND相连，A线通过电阻R2对地放电。
通过电容充放电原理，得到Cag’＝Cag+(Cab×Cbg)/(Cab+Cbg)。
同理得到Cbg’＝Cbg+(Cab×Cag)/(Cab+Cag)。
把1和a连接，把2和b连接，电压源Vs通过电阻R1向A线和B线之间充电。充好电之后断开1和a的连接，3连接到a，4连接到b，使A线通过电阻R2对B线放电。通过电容充放电原理，得到Cab’＝Cab+(Cag×Cbg)/(Cag+Cbg)通过以上三个公式，测试得到的电容Cag’、Cbg’和Cab’都和Cab有关，而Cab包含有终端的电容，是受终端电容的影响的。如果通过以上三个方程式解出Cag、Cbg和Cab，是非常麻烦的，经常由于测试误差的存在导致没有解。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种测试结果准确的测试市话电缆频率响应的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用一种测试市话电缆频率响应的方法，包括如下步骤A1)用数字万用表测试得到电缆的窄带参数，判断电缆是否有窄带故障，如果有窄带故障，上报故障；如果没有窄带故障，执行步骤A2；A2)根据测试得到的市话电缆的窄带参数，判断电缆适合采用数字万用表测试或时域反射测试得到电缆的频率响应，并根据判断的结果采用相应的测试得到频率响应。
在本发明所述的测试市话电缆频率响应的方法中，A2.1)根据电缆的窄带参数判断电缆护套是否接地，如果电缆护套接地，执行步骤A2.2，如果电缆护套没有接地，采用时域反射测试得到电缆的频率响应；A2.2)根据电缆的窄带参数判断电缆长度是否大于N，如果大于N，执行步骤A2.3；如果小于N，执行步骤A2.4；A2.3)采用数字万用表测试得到的窄带参数计算出频率响应，结束；A2.4)采用时域反射测试得到频率响应，比较根据数字万用表测试得到的频率响应，如果两者差距的百分比大于M，采用数字万用表测试得到的频率响应；如果两者差距的百分比小于M，采用时域反射测试得到的频率响应。
在本发明所述的测试市话电缆频率响应的方法中，所述N为3000米。
在本发明所述的测试市话电缆频率响应的方法中，所述M为30％。
在本发明所述的测试市话电缆频率响应的方法中，步骤A1)中测量A线对地电容和B线对地电容的步骤包括A1.1)测量A线对地电容Cag和AB线间电容Cab的并联电容Cag’，其中Cag’＝Cag+Cab；A1.2)测量B线对地电容Cbg和AB线间电容Cab的并联电容Cbg’，其中Cbg’＝Cbg+Cab；A1.3)测量A线对地电容Cag和B线对地电容Cbg的并联电容Cab’，其中Cab’＝Cag+Cbg；A1.4)根据测试得到的Cag’、Cbg’和Cab’计算出Cag和Cbg。
本发明的有益效果是，由于本发明的测试市话电缆频率响应的方法先采用数字万用表测试得到电缆的窄带参数，根据电缆的窄带参数计算出电缆的大致长度和电缆护套接地的情况，再根据计算结果选择采用时域反射或万用表测试得到电缆的频率响应，并且改进了数字万用表测试电缆对地电容的方法；最大限度地解决了采用时域反射原理测量频率响应由于电缆终端处于匹配状态造成测试结果不可信的问题，采用数字万用表测试频率响应方法由于电缆对地电容不一致造成的测试结果有偏差的问题。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是宽带电信业务和窄带电信业务原理图；图2是采用时域反射测试市话电缆频率响应的方法的示意图；图3是采用数字万用表测试电缆对地电容的示意图；图4是本发明的测试市话电缆频率响应的方法的流程图。
具体实施例方式
结合图4所示的本发明的测试市话电缆频率响应的方法的流程图，描述本发明的具体测试流程。
S1)用数字万用表测试得到电缆的电压、绝缘电阻、电容等12项参数。
S2)根据S1得到的12项参数，判断电缆是否有窄带故障。
其中，根据电压参数可以判断电缆是否有高压等故障，根据电容参数可以判断电缆是否有漏电等故障，根据电阻可以判断电缆是否有短路或有接地等故障。如果有窄带故障，申报故障，检测结束；如果没有窄带故障执行步骤S3。
S3)如果电缆对地电容大于5nF，判断电缆护套接地；否则判断电缆护套没有接地。如果电缆护套接地，执行步骤S5；如果电缆护套没有接地，执行步骤S4。
S4)采用时域反射测试得到电缆的频率响应，上报结果。
S5)判断电缆是否长于N，如果长于N，执行步骤S6；如果短于N，执行步骤S7。
S6)根据数字万用表测试得到电缆的对地电容参数，计算出频率响应，上报结果。
S7)采用时域反射测试得到电缆的频率响应，执行步骤S8。
S8)根据时域反射测试得到频率响应，根据步骤S2中测试得到的电缆的对地电容参数计算出的频率响应，比较两种方式得到的频率响应是否吻合，如果误差大于30％，执行步骤S9；如果误差小于30％，上报结果。
S9)取根据数字万用表测试得到电缆的对地电容计算出电缆的频率响应，测试结束。
在步骤S1中，根据数字万用表测试得到的参数初步判断电缆是否有高压或绝缘不好等故障，初步判断电缆的长度，护套是否接地。其中12项参数为A线对地交流电压、B线对地交流电压、A线B线之间交流电压、A线对地直流电压、B线对地直流电压、A线B线之间直流电压、A线对地绝缘电阻、B线对地绝缘电阻、A线B线之间绝缘电阻、A线对地电容、B线对地电容、A线B线之间电容。
在步骤S3中，如果发现时域反射测试的测试结果和数字万用表预判的电缆长度的差距很大，可能是由于电缆终端处于匹配负载状态导致时域反射测试不准确。这种情况就采用数字万用表测试得出电缆频率响应。
在步骤S5中，如果电缆护套接地，并且电缆长于某一距离，例如长于3000米，就采用数字万用表测试得到电缆频率响应。如果电缆护套接地，并且电缆短于某一距离，例如3000米，对于短距离的电缆，时域反射测试得到的电缆频率响应结果精度高，就采用时域反射测试得到频率响应。
电缆护套没有接地的情况市话电缆长度一般小于2000米。超过3000米长度的市话电缆绝大多数都是接地的。由于数字万用表测量电容方法估算电缆频率响应没有时域反射测试得到的频率响应准确，所以只有电缆较长(比如大于3000米)或者终端处于匹配状态的时候才采用数字万用表测试得到电缆频率响应的方法；这样尽量发挥数字万用表测试频率响应方法长距离测试能力强的优势，也能尽量发挥时域反射测试频率响应方法在电缆终端处于不匹配状态时短距离测试较准确的优势。
结合图3所示的采用数字万用表测试电缆电容的示意图，描述本发明采用数字万用表测试电缆电容的具体实施方法。
设电缆中的双绞线对包括A线和B线， A线的接头为a、B线的接头为b，采用数字万用表模块测试得到A线和B线对地电容的步骤如下。
首先测量A线对地的电容和A线B线之间的电容的并联电容，把数字万用表的接头1和a相连，接头2和GND相连，b和GND相连，直流电压源Vs向A线和地之间充电，充满之后，断开接头1和a的连接，把接头3和a相连，接头4和GND相连，得到A线对地的电容和A线B线之间的电容的并联电容为Cag’＝Cag+Cab；同理测量B线对地的电容和A线B线之间的电容的并联电容，把接头1和b相连，接头2和GND相连，a和GND相连，直流电压源Vs向B线和地之间充电，充满之后，断开接头1和b的连接，把接头3和b相连，接头4和GND相连，同理得到B线对地的电容和A线B线之间的电容的并联电容为Cbg’＝Cbg+Cab；然后测量A线对地的电容和B线对地的电容的并联电容，把接头1和a连接，把接头2和GND相连，a和b短接，电压源Vs通过电阻R1向短接的a和b向地之间充电，充好电之后断开接头1和a/b的连接，接头3连接到短接的a和b，接头4连接到地，使相互短接的A线和B线同时通过电阻R2对地放电，A线对地电容Cag和B线对地电容Cbg的并联电容Cab’Cab’＝Cag+Cbg；最后解得到，A线对地的电容为Cag＝(Cag’+Cab’-Cbg’)/2，B线对地的电容为Cbg＝(Cbg’+Cab’-Cag’)/2。
通过大量的实际测试，一般的测量误差很少影响到解的合理性；很容易的解到和终端电容无关的Cag和Cbg。一般市话电缆Cag或Cbg每公里的值是相等的，比如0.5和0.4线经的市话电缆的Cag或Cbg每公里大概都是50到60nF。这样就可以通过Cag或Cbg大致得到电缆长度，通过查询电缆数据库的线经信息，就可以得到被测试电缆的大致衰减。
权利要求
1.一种测试市话电缆频率响应的方法，其特征在于，包括如下步骤A1)用数字万用表测试得到电缆的窄带参数，判断电缆是否有窄带故障，如果有窄带故障，上报故障；如果没有窄带故障，执行步骤A2；A2)根据测试得到的市话电缆的窄带参数，判断电缆适合采用数字万用表测试或时域反射测试得到电缆的频率响应，并根据判断的结果采用相应的测试得到频率响应。
2.根据权利要求1所述的测试市话电缆频率响应的方法，其特征在于，A2.1)根据电缆的窄带参数判断电缆护套是否接地，如果电缆护套接地，执行步骤A2.2，如果电缆护套没有接地，采用时域反射测试得到电缆的频率响应；A2.2)根据电缆的窄带参数判断电缆长度是否大于N，如果大于N，执行步骤A2.3；如果小于N，执行步骤A2.4；A2.3)采用数字万用表测试得到的窄带参数计算出频率响应，结束；A2.4)采用时域反射测试得到频率响应，比较根据数字万用表测试得到的频率响应，如果两者差距的百分比大于M，采用数字万用表测试得到的频率响应；如果两者差距的百分比小于M，采用时域反射测试得到的频率响应。
3.根据权利要求2所述的测试市话电缆频率响应的方法，其特征在于，所述N为3000米。
4.根据权利要求2所述的测试市话电缆频率响应的方法，其特征在于，所述M为30％。
5.根据权利要求1所述的测试市话电缆频率响应的方法，其特征在于，步骤A1)中测量A线对地电容和B线对地电容的步骤包括A1.1)测量A线对地电容Cag和AB线间电容Cab的并联电容Cag’，其中Cag’＝Cag+Cab；A1.2)测量B线对地电容Cbg和AB线间电容Cab的并联电容Cbg’，其中Cbg’＝Cbg+Cab；A1.3)测量A线对地电容Cag和B线对地电容Cbg的并联电容Cab’，其中Cab’＝Cag+Cbg；A1.4)根据测试得到的Cag’、Cbg’和Cab’计算出Cag和Cbg。
全文摘要
本发明涉及一种测试市话电缆频率响应的方法，包括如下步骤A1)用数字万用表测试得到电缆的窄带参数，判断电缆是否有窄带故障，如果有窄带故障上报故障；如果没有窄带故障执行步骤A2；A2)根据测试得到的市话电缆的窄带参数判断电缆适合采用数字万用表测试或时域反射测试得到电缆的频率响应，并根据判断的结果采用相应的测试得到频率响应。由于本发明的测试市话电缆频率响应的方法将两种测试方法相结合，并且改进了数字万用表测试电缆对地电容的方法，最大限度地解决了采用时域反射原理测量频率响应由于电缆终端处于匹配状态造成测试结果不可信的问题，采用数字万用表测试频率响应方法由于电缆对地电容不一致造成的测试结果有偏差的问题。
文档编号H04M3/28GK1859458SQ20051003453
公开日2006年11月8日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者徐贵今, 李华福 申请人:华为技术有限公司