Область импульсной рефлектометрии достаточно изучена, в ней используются хорошо известные классические методы измерений. В последнее время были сделаны попытки применения в рефлектометрии новых вычислительных методов – вейвлет-анализа. В проекте "РД Мастер" компании "Связьприбор" прозвучало альтернативное предложение: создать более совершенный рефлектометр, использующий классические методы измерений на базе новых технологий в приборостроении.
Сегодня на рынке широко представлены классические рефлектометры. Новый прибор должен обладать всеми лучшими качествами существующих моделей. Какие цели должны ставить перед собой разработчики рефлектометра следующего поколения, и какие свойства прибора позволят достичь этой цели?
Технические характеристики
Прежде всего, прибор должен обладать высокими техническими характеристиками. Проводные линии небольшой длины, эксплуатируемые сегодня, как правило, имеют многочисленные повреждения, обладают значительным затуханием и проложены рядом с источниками значительных помех (силовые кабели, выделенные линии HDSL, SHDSL, ADSL и т.п.). Необходимо, чтобы рефлектометр позволял изменять в широких пределах расстояния (от 50 м до 30 км) и длительность импульса (от 8 нс до 16 мкс), был способен различать малые расстояния (10–20 см) и детектировать повреждение практически в месте подключения измерительных проводов (мертвая зона должна быть минимальной). Кроме того, рефлектометр должен хорошо отстраиваться от помех и позволять работать на зашумленных линиях с большим затуханием.
Импульсный рефлектометр работает по принципу радара (рис.1): в кабель посылается короткий импульс, и затем наблюдаются отражения от различных неоднородностей. Зная скорость распространения импульса и время, можно определить расстояние до дефекта.
Диапазон расстояний, длительность импульса и пространственное разрешение – традиционные и наиболее понятные пользователям параметры. Зачастую именно по ним ориентируются при сравнении и приобретении приборов.
К сожалению, разрешающая способность трактуется по-разному. В одних случаях – это минимальное расстояние между двумя точками рефлектограммы, в других – минимальное изменение длины кабеля, которую фиксирует прибор, в третьих – минимальное расстояние между двумя различимыми дефектами. Производители иногда заявляют разрешающую способность на уровне 2–3 мм. Вероятно, такие значения могут быть востребованы для тестирования проводников печатных плат (при длительности импульса 0,1 нс или меньше). Однако оставим в стороне вопрос о практической ценности таких измерений на кабеле, гораздо интереснее понять – за счет чего они могут быть достигнуты?
Борьба с шумом
Рефлектограмма – это результат усреднения многочисленных измерений времени (рис.2). На отраженный импульс каждый раз накладывается временная шкала, которая формируется эталонным генератором (с кварцевым резонатором). От нее зависит очень многое. Качество генератора обычно оценивается стабильностью частоты и джиттером – величиной фазовых дрожаний. Если шкала стабильна, то прибор фиксирует только те события, которые четко попадают на метки временной шкалы. Происходящее между метками не фиксируется, зато хорошо подавляются помехи и шумы, поскольку на каждую метку приходится очень много измерений. Последнее позволяет расширить перекрываемое затухание и уверенно работать на проблемных линиях, не опасаясь помех и шумов.
Для увеличения разрешения производители уменьшают шаг временной шкалы. Проще всего использовать генератор с большим джиттером (см. рис.2). В этом случае шкала времени нестабильна ("дергается"), и в отдельных измерениях фиксируются события между метками основной шкалы. Это позволяет после усреднения различать события, расстояние между которыми меньше основной шкалы. Разрешающая способность прибора увеличивается, но ценой "размазывания" формы регистрируемых импульсов.
Более корректный и сложный (дорогой) путь – увеличение тактовой частоты или использование управляемых линий задержки одновременно с уменьшением длительности импульса. В этом случае, форма импульсов отображается правильно. Короткий импульс позволяет "разглядеть" мелкие детали.
Однако следует понимать, что при любом способе увеличения разрешающей способности соотношение сигнал/шум ухудшается. На каждую градацию временной шкалы приходится меньше измерений, и для отстройки от помех и шумов требуется все больше времени. Оперативно работать на зашумленных линиях с большим затуханием становится крайне сложно, а зачастую невозможно – приборы с более коротким импульсом имеют меньшее перекрываемое затухание (см. табл.).
Функциональные
возможности
Для успешной работы от прибора требуются не только высокие технические характеристики, но и функциональная насыщенность. Характерный представитель современных рефлектометров премиум-класса (например, Riser Bond 1270A, Seba Digiflex COM) – это полноценный двухканальный рефлектометр, который позволяет осуществлять как традиционные операции: поиск места повреждения, оценка однородности линии, проверка качества муфтовых соединений (режим "общий вход"), так и более инновационные: оценка переходного влияния, поиск разбитости пар (режим "раздельный вход") (рис.3).
Кроме того, такой прибор позволяет отбирать лучшие пары и жилы из имеющихся в наличии (режим – "А и В"), а также обнаруживать места асимметрии жил (режим "А-В"). При поиске причин нестабильности связи и уменьшения скорости передачи существенную помощь окажет режим "фиксация плавающих дефектов" (рис.4).
Для особо тяжелых случаев прибор позволяет увеличить число усреднений, а также включить цифровой фильтр. Ко всему этому необходимо добавить развитую систему операций с сохраненными рефлектограммами, а также возможность их передачи на компьютер с помощью интерфейса USB.
Управление
Еще одна проблема стала весьма актуальной в последнее время. Многие мощные рефлектометры с высокими характеристиками требуют от измерителя довольно высокой квалификации и аккуратного обращения. Поэтому одно из требований к разработке нового прибора – его пользовательский интерфейс должен быть интуитивно понятен измерителям с самой разной подготовкой и не требовать от них длительного изучения многостраничной документации. "Простота и удобство работы" – вот основной девиз при разработке прибора. Кроме того, прибор должен иметь защиту от повышенного напряжения в линии, к которой он подключается (напряжение бытовой промышленной сети), чтобы даже неквалифицированные действия не привели к выходу рефлектометра из строя.
Цена решения
Рефлектометр "РД Мастер" для всех типов связных и силовых кабелей интересен как с технической, так и с экономической точек зрения. Разработчикам прибора удалось сделать очень нужное и своевременное ценовое предложение в нише приборов мастер-класса (см.табл.). Технические характеристики прибора выглядят весьма убедительно. В сочетании с высокой надежностью данная модель может найти признание у пользователей на отечественном рынке рефлектометров.
Все это стало возможным благодаря использованию самой современной элементной базы и, в частности, программируемых логических интегральных микросхем (ПЛИС). Чрезвычайно высокая вычислительная производительность за счет полностью параллельной архитектуры, реализованной на ПЛИС, делает прибор динамичным и удобным в использовании. Результаты измерения обновляются очень быстро, прибор оперативно реагирует на изменения в линии или смену режима. Как это ни парадоксально, но дополнительным плюсом использования ПЛИС является значительное снижение себестоимости прибора (см.табл.), что позволяет новой продукции обозначить себя в нижнем ценовом диапазоне и прочно занять одну из высших ступеней по соотношению цена-качество.
Технические характеристики
Прежде всего, прибор должен обладать высокими техническими характеристиками. Проводные линии небольшой длины, эксплуатируемые сегодня, как правило, имеют многочисленные повреждения, обладают значительным затуханием и проложены рядом с источниками значительных помех (силовые кабели, выделенные линии HDSL, SHDSL, ADSL и т.п.). Необходимо, чтобы рефлектометр позволял изменять в широких пределах расстояния (от 50 м до 30 км) и длительность импульса (от 8 нс до 16 мкс), был способен различать малые расстояния (10–20 см) и детектировать повреждение практически в месте подключения измерительных проводов (мертвая зона должна быть минимальной). Кроме того, рефлектометр должен хорошо отстраиваться от помех и позволять работать на зашумленных линиях с большим затуханием.
Импульсный рефлектометр работает по принципу радара (рис.1): в кабель посылается короткий импульс, и затем наблюдаются отражения от различных неоднородностей. Зная скорость распространения импульса и время, можно определить расстояние до дефекта.
Диапазон расстояний, длительность импульса и пространственное разрешение – традиционные и наиболее понятные пользователям параметры. Зачастую именно по ним ориентируются при сравнении и приобретении приборов.
К сожалению, разрешающая способность трактуется по-разному. В одних случаях – это минимальное расстояние между двумя точками рефлектограммы, в других – минимальное изменение длины кабеля, которую фиксирует прибор, в третьих – минимальное расстояние между двумя различимыми дефектами. Производители иногда заявляют разрешающую способность на уровне 2–3 мм. Вероятно, такие значения могут быть востребованы для тестирования проводников печатных плат (при длительности импульса 0,1 нс или меньше). Однако оставим в стороне вопрос о практической ценности таких измерений на кабеле, гораздо интереснее понять – за счет чего они могут быть достигнуты?
Борьба с шумом
Рефлектограмма – это результат усреднения многочисленных измерений времени (рис.2). На отраженный импульс каждый раз накладывается временная шкала, которая формируется эталонным генератором (с кварцевым резонатором). От нее зависит очень многое. Качество генератора обычно оценивается стабильностью частоты и джиттером – величиной фазовых дрожаний. Если шкала стабильна, то прибор фиксирует только те события, которые четко попадают на метки временной шкалы. Происходящее между метками не фиксируется, зато хорошо подавляются помехи и шумы, поскольку на каждую метку приходится очень много измерений. Последнее позволяет расширить перекрываемое затухание и уверенно работать на проблемных линиях, не опасаясь помех и шумов.
Для увеличения разрешения производители уменьшают шаг временной шкалы. Проще всего использовать генератор с большим джиттером (см. рис.2). В этом случае шкала времени нестабильна ("дергается"), и в отдельных измерениях фиксируются события между метками основной шкалы. Это позволяет после усреднения различать события, расстояние между которыми меньше основной шкалы. Разрешающая способность прибора увеличивается, но ценой "размазывания" формы регистрируемых импульсов.
Более корректный и сложный (дорогой) путь – увеличение тактовой частоты или использование управляемых линий задержки одновременно с уменьшением длительности импульса. В этом случае, форма импульсов отображается правильно. Короткий импульс позволяет "разглядеть" мелкие детали.
Однако следует понимать, что при любом способе увеличения разрешающей способности соотношение сигнал/шум ухудшается. На каждую градацию временной шкалы приходится меньше измерений, и для отстройки от помех и шумов требуется все больше времени. Оперативно работать на зашумленных линиях с большим затуханием становится крайне сложно, а зачастую невозможно – приборы с более коротким импульсом имеют меньшее перекрываемое затухание (см. табл.).
Функциональные
возможности
Для успешной работы от прибора требуются не только высокие технические характеристики, но и функциональная насыщенность. Характерный представитель современных рефлектометров премиум-класса (например, Riser Bond 1270A, Seba Digiflex COM) – это полноценный двухканальный рефлектометр, который позволяет осуществлять как традиционные операции: поиск места повреждения, оценка однородности линии, проверка качества муфтовых соединений (режим "общий вход"), так и более инновационные: оценка переходного влияния, поиск разбитости пар (режим "раздельный вход") (рис.3).
Кроме того, такой прибор позволяет отбирать лучшие пары и жилы из имеющихся в наличии (режим – "А и В"), а также обнаруживать места асимметрии жил (режим "А-В"). При поиске причин нестабильности связи и уменьшения скорости передачи существенную помощь окажет режим "фиксация плавающих дефектов" (рис.4).
Для особо тяжелых случаев прибор позволяет увеличить число усреднений, а также включить цифровой фильтр. Ко всему этому необходимо добавить развитую систему операций с сохраненными рефлектограммами, а также возможность их передачи на компьютер с помощью интерфейса USB.
Управление
Еще одна проблема стала весьма актуальной в последнее время. Многие мощные рефлектометры с высокими характеристиками требуют от измерителя довольно высокой квалификации и аккуратного обращения. Поэтому одно из требований к разработке нового прибора – его пользовательский интерфейс должен быть интуитивно понятен измерителям с самой разной подготовкой и не требовать от них длительного изучения многостраничной документации. "Простота и удобство работы" – вот основной девиз при разработке прибора. Кроме того, прибор должен иметь защиту от повышенного напряжения в линии, к которой он подключается (напряжение бытовой промышленной сети), чтобы даже неквалифицированные действия не привели к выходу рефлектометра из строя.
Цена решения
Рефлектометр "РД Мастер" для всех типов связных и силовых кабелей интересен как с технической, так и с экономической точек зрения. Разработчикам прибора удалось сделать очень нужное и своевременное ценовое предложение в нише приборов мастер-класса (см.табл.). Технические характеристики прибора выглядят весьма убедительно. В сочетании с высокой надежностью данная модель может найти признание у пользователей на отечественном рынке рефлектометров.
Все это стало возможным благодаря использованию самой современной элементной базы и, в частности, программируемых логических интегральных микросхем (ПЛИС). Чрезвычайно высокая вычислительная производительность за счет полностью параллельной архитектуры, реализованной на ПЛИС, делает прибор динамичным и удобным в использовании. Результаты измерения обновляются очень быстро, прибор оперативно реагирует на изменения в линии или смену режима. Как это ни парадоксально, но дополнительным плюсом использования ПЛИС является значительное снижение себестоимости прибора (см.табл.), что позволяет новой продукции обозначить себя в нижнем ценовом диапазоне и прочно занять одну из высших ступеней по соотношению цена-качество.
Отзывы читателей