發(fā)布時(shí)間：2022-01-30 16:31:27
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的通信電纜論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
1.1網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭(zhēng)論。有的專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無(wú)線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對(duì)光纖提出了新的要求。
（1）擴(kuò)大單一波長(zhǎng)的傳輸容量
目前，單一波長(zhǎng)的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開(kāi)始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對(duì)光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會(huì)議上，美國(guó)已提出對(duì)40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對(duì)其PMD傳輸中的一些問(wèn)題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來(lái)就會(huì)出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸
無(wú)中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無(wú)電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長(zhǎng)光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開(kāi)發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對(duì)光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對(duì)光纖的非線性屬性及測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測(cè)試指標(biāo)明確之后，對(duì)光纖的有效面積將會(huì)提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對(duì)G.655光纖的非線性特性會(huì)有進(jìn)一步改善的要求。
1.2光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用
2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變小），明確了對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對(duì)合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標(biāo)、測(cè)試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動(dòng)向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開(kāi)發(fā)新品種。
（1）用于長(zhǎng)途通信的新型大容量長(zhǎng)距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級(jí)至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長(zhǎng)。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長(zhǎng)度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開(kāi)發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡(jiǎn)化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨?，在長(zhǎng)距離無(wú)再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長(zhǎng)距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖
城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡(jiǎn)化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長(zhǎng)了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來(lái)做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來(lái)在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會(huì)隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖
由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來(lái)代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場(chǎng)份額會(huì)逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國(guó)家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國(guó)家很少采用。針對(duì)這些問(wèn)題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會(huì)為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場(chǎng)。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報(bào)道，美國(guó)一些公司及大學(xué)研究所正在開(kāi)發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒(méi)有纖芯，減小了衰耗，增長(zhǎng)了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來(lái)還會(huì)遇到許多棘手的問(wèn)題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對(duì)于這種光纖的現(xiàn)場(chǎng)使用還需做進(jìn)一步的探討。
2光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)
2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)
光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長(zhǎng)、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長(zhǎng)等。近年來(lái)，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。
1）光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)；
2）光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來(lái)越多的與其施工方法、維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)；
3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。
不同的場(chǎng)合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來(lái)完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點(diǎn)。首先是方便，因?yàn)樽杷牧喜缓承灾?，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運(yùn)，設(shè)備投資小、成本低，生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長(zhǎng)期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對(duì)移動(dòng)。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護(hù)及阻燃性能的要求出發(fā)，開(kāi)發(fā)了生態(tài)光纜，應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時(shí)會(huì)放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時(shí)含鉛，都是對(duì)人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過(guò)了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響最小化”建議，通過(guò)對(duì)光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來(lái)確定產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對(duì)通信外部設(shè)備，特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標(biāo)已提到日程上來(lái)，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達(dá)到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對(duì)此類問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一些新材料，如對(duì)室內(nèi)用纜，開(kāi)發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無(wú)鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來(lái)有根快的發(fā)展，它要求長(zhǎng)距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對(duì)抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴(yán)格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來(lái)的另一類結(jié)構(gòu)的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無(wú)需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，易于安裝和運(yùn)輸，便于修復(fù)和維護(hù)。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設(shè)類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運(yùn)用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計(jì)和使用中。對(duì)于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準(zhǔn)確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動(dòng)安裝的方式是未來(lái)接入網(wǎng)，特別是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運(yùn)用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來(lái)，一些廠商已開(kāi)發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護(hù)套用聚乙烯（PE）及光纖護(hù)套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對(duì)光纜的抗機(jī)械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長(zhǎng)光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）：全介質(zhì)光纜對(duì)防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計(jì)2000～2005年，每年電力部門對(duì)ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時(shí)也是電信部門在對(duì)抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時(shí)間內(nèi)，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進(jìn)的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，近年來(lái)一直在改進(jìn)和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護(hù)管中得到了充分的機(jī)械保護(hù)。預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會(huì)逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預(yù)計(jì)可達(dá)到20000km。當(dāng)然對(duì)OPGW光纖的防雷問(wèn)題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問(wèn)題，也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護(hù)。
2.2光纜的自動(dòng)維護(hù)、適時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護(hù)對(duì)于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開(kāi)通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測(cè)應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過(guò)監(jiān)測(cè)空閑光纖（暗光纖）的方式來(lái)檢測(cè)在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測(cè)正在通信的光纖。雖然ITU-T長(zhǎng)時(shí)間收集和討論了國(guó)際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書(shū)，對(duì)光纜的預(yù)防性維護(hù)和故障后維護(hù)規(guī)定了詳細(xì)的維護(hù)范圍和功能，但已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會(huì)議通過(guò)的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測(cè)及修復(fù)時(shí)間，美國(guó)朗訊公司曾提出了新一代光纖測(cè)試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警，3min內(nèi)找到故障點(diǎn)，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開(kāi)發(fā)有故障預(yù)測(cè)及對(duì)斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國(guó)電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內(nèi)運(yùn)用光纖選擇器與系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對(duì)光纖狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，保證有用信號(hào)在通過(guò)光纖選擇器測(cè)試證明良好的光纖上傳輸，對(duì)有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測(cè)出來(lái)及時(shí)傳送到維護(hù)中心進(jìn)行適當(dāng)處理，避免不良狀況進(jìn)入有用的光傳輸信道，從而起到在運(yùn)行中對(duì)整個(gè)光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過(guò)水敏傳感器裝置可監(jiān)測(cè)外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當(dāng)水滲人接頭盒時(shí)，吸水性物質(zhì)會(huì)膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測(cè)中心的OTDR上就會(huì)反映出來(lái)。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護(hù)套的監(jiān)測(cè)綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對(duì)光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行故障定位，同時(shí)也能連續(xù)監(jiān)測(cè)光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對(duì)地絕緣電阻的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（如護(hù)套進(jìn)水等）即馬上告警，達(dá)到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護(hù)支撐系統(tǒng)的方案可見(jiàn)：日本方案在OTDR自動(dòng)適時(shí)測(cè)試光纖的基礎(chǔ)上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進(jìn)行護(hù)套監(jiān)測(cè)，形成了一套較完整的自動(dòng)維護(hù)、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護(hù)。意大利的方案中除監(jiān)測(cè)光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。由此兩例可以看出全自動(dòng)的光纜維護(hù)應(yīng)是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點(diǎn)
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)
原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實(shí)際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對(duì)于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對(duì)于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜），以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對(duì)現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測(cè)試，他們得到的結(jié)論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達(dá)到5類電纜的技術(shù)要求，戶外電纜要實(shí)現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)和制造來(lái)達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國(guó)已在1997年制定了用于寬帶的對(duì)絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對(duì)此問(wèn)題也進(jìn)行過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對(duì)數(shù)電纜”提出了0.4～個(gè)0.8mm線徑、1～150對(duì)、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會(huì)為這種電纜開(kāi)辟一個(gè)新的空間，我國(guó)也開(kāi)始了這方面的探討和研制，并正在建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對(duì)寬帶布線的要求愈來(lái)愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時(shí)收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對(duì)地電容不平衡性、傳輸速度等指標(biāo)上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠(yuǎn)端串音功率等一些指標(biāo)，因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進(jìn)才能達(dá)到。6類電纜在超5類的基礎(chǔ)上，又提高了傳輸頻帶，達(dá)到250MHz，其相應(yīng)的指標(biāo)也有較大的提高。同時(shí)，6類電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少?gòu)S商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對(duì)等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無(wú)線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場(chǎng)需求。同時(shí)，隨著移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶）對(duì)移動(dòng)信號(hào)的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類電纜將會(huì)有較好的發(fā)展前景。但對(duì)電纜指標(biāo)的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進(jìn)，以與之適應(yīng)。
4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個(gè)值得思考的問(wèn)題
4.1積極創(chuàng)新開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)
雖然這幾年來(lái)，我國(guó)光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國(guó)內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒(méi)有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國(guó)內(nèi)企業(yè)申請(qǐng)光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國(guó)公司在中國(guó)申請(qǐng)光通信專利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報(bào)道：從1997年以來(lái)，國(guó)內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，我國(guó)自主申請(qǐng)的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國(guó)的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說(shuō)與國(guó)際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國(guó)，應(yīng)該把開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭(zhēng)取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開(kāi)發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品
電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時(shí)也對(duì)光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結(jié)構(gòu)越來(lái)越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開(kāi)發(fā)中，會(huì)對(duì)這一點(diǎn)有深刻的體會(huì)。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會(huì)隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開(kāi)，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會(huì)基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化，以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當(dāng)中也包含了若干光纜設(shè)計(jì)、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國(guó)家或公司已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專利。我國(guó)的用戶眾多，接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色，對(duì)接入光纜也會(huì)有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機(jī)會(huì)。應(yīng)該說(shuō)，多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國(guó)外最新技術(shù)的后面，雖然緊跟了先進(jìn)技術(shù)，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當(dāng)在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國(guó)特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國(guó)特色的光電纜產(chǎn)品。
4.3利用已有設(shè)備與技術(shù),改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性,為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)
對(duì)于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開(kāi)通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開(kāi)通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但是容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會(huì)出現(xiàn)干擾問(wèn)題，而且還會(huì)影響以前開(kāi)通的業(yè)務(wù)。因此，對(duì)新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來(lái)開(kāi)通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備。現(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝，在不改變（或不大改變）生產(chǎn)設(shè)備的情況下，認(rèn)真設(shè)計(jì)和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個(gè)檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開(kāi)拓?cái)?shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。
4.4改進(jìn)光纜電纜的施工和維護(hù)方法
目前，為了適應(yīng)城市施工的特點(diǎn)，國(guó)際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時(shí)對(duì)光纜網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護(hù)。與此相適應(yīng)的是需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進(jìn)與之相適應(yīng)。ITU對(duì)NH開(kāi)發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動(dòng)測(cè)試時(shí)的光纖選擇器以及美國(guó)提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護(hù)套指標(biāo)綜合監(jiān)測(cè)等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見(jiàn)，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護(hù)中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時(shí)間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢(shì)在必行。
4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場(chǎng)的發(fā)展，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來(lái)，光纖光纜需求下降，這當(dāng)然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴(kuò)產(chǎn)過(guò)多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達(dá)到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達(dá)到1.65～1.75億光纖公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了實(shí)際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，光纖過(guò)剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場(chǎng)走勢(shì)雖然受到國(guó)際經(jīng)濟(jì)大形勢(shì)發(fā)展的影響，特別是與整個(gè)電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但應(yīng)看到，在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場(chǎng)必將增長(zhǎng)。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場(chǎng)將開(kāi)始有較大的增長(zhǎng)，而到2004年的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)敷設(shè)量最高的2000年。
應(yīng)該看到，信息通信業(yè)是一個(gè)充滿生機(jī)與活力的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)有著強(qiáng)大的生命力，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，仍然是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?，信息網(wǎng)絡(luò)化仍然是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大趨勢(shì)。因此我們應(yīng)樹(shù)立信心，在全球經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)、通信市場(chǎng)復(fù)蘇及我國(guó)西部開(kāi)發(fā)等有利條件下抓住機(jī)遇，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)取得更大的進(jìn)展。
關(guān)鍵詞：光纖，光纖業(yè)務(wù)，F(xiàn)TTH
計(jì)算機(jī)工業(yè)界很多人士引以為自豪的是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)，數(shù)據(jù)通信速率也在快速發(fā)展，最終，在計(jì)算機(jī)能力和通信能力的競(jìng)賽過(guò)程中，通信贏了。數(shù)據(jù)通信傳輸速率的快速發(fā)展更是讓人難以想象，這樣的發(fā)展速度要依靠光纖作為傳輸媒介的問(wèn)世。光纖技術(shù)現(xiàn)已相對(duì)成熟，下面就光纖的優(yōu)點(diǎn)和業(yè)務(wù)上的需求來(lái)研究一下光纖的發(fā)展趨勢(shì)。
一、光纖優(yōu)點(diǎn)
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。目前，采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波，進(jìn)行波分復(fù)用，可以容納上百萬(wàn)個(gè)頻道。
2．重量輕
因?yàn)楣饫w非常細(xì)，單模光纖芯線直徑一般為4um～10um，外徑也只有125um，。論文格式。比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn)，安裝十分方便。
3．抗干擾能力強(qiáng)
因?yàn)楣饫w的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場(chǎng)的作用，故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。因此，在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽(tīng)，因而利于保密。
4．保真度高
因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大，不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號(hào)。
5．工作性能可靠
一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器)，可靠性自然也就高，故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。
6．成本不斷下降
目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學(xué)定律（Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個(gè)月增加1倍，而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展，為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來(lái)源十分豐富，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本還會(huì)進(jìn)一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價(jià)格會(huì)越來(lái)越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，成為建立全省、以至全國(guó)有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。
7．損耗低
在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí)，每公里的損耗都在40dB以上。相比之下，光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多，傳輸1、31um的光，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公里損耗更小，可達(dá)0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn)，一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進(jìn)行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。
二、業(yè)務(wù)上的需求和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)
伴隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)目在不斷的增加，Internet用戶數(shù)量也在不斷增加，使得通信容量不斷的加大，因此，數(shù)據(jù)通信的帶寬要求顯得更加重要。目前，為了解決數(shù)據(jù)能夠在主干網(wǎng)絡(luò)中順利的傳輸，在通信介質(zhì)方面，對(duì)于主干網(wǎng)絡(luò)都采用了光纖作為傳輸媒介。光纖作為主干網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介，解決了主干線路數(shù)據(jù)負(fù)載問(wèn)題，使得數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。光纖在主干網(wǎng)絡(luò)中取代了傳統(tǒng)的銅線介質(zhì)，但“最后一英里”問(wèn)題上,還沒(méi)有完全的普及光纖，這就造成本地回路成為主干網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用戶“最后一英里”問(wèn)題應(yīng)該盡快解決。目前，采用的接入方式有：FTTH、FTTB、FTTC。
相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2002年至2006年，我國(guó)寬帶上網(wǎng)用戶比例由9%上升到52%。寬帶用戶成為大多數(shù)，這標(biāo)志著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入寬帶時(shí)代。寬帶接入已經(jīng)成為固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商增長(zhǎng)的第一驅(qū)動(dòng)力。而寬帶業(yè)務(wù)的需求必然刺激相關(guān)寬帶技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，光纖具有近似于無(wú)限的帶寬，端到端的全光網(wǎng)絡(luò)是寬帶接入的最終解決方案。隨著光纖接入成本不斷下降、銅纜接入網(wǎng)運(yùn)維成本的攀升，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)將向以寬帶為特征的下一代網(wǎng)轉(zhuǎn)型。論文格式。隨著今后更多高帶寬業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，F(xiàn)TTH上馬也是大勢(shì)所趨。論文格式。
正是基于這種共識(shí)，各固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在鋪網(wǎng)時(shí)都遵循光進(jìn)銅退的準(zhǔn)則，將投資重心轉(zhuǎn)向光纖接入網(wǎng)。新建商業(yè)樓宇與住宅區(qū)原則上采用光纖覆蓋，控制銅纜投資。FTTH已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室中走出，真正貼近普通用戶，迎來(lái)了快速增長(zhǎng)的新時(shí)期。
在最近幾年，F(xiàn)TTH已經(jīng)出現(xiàn)了良好的發(fā)展勢(shì)頭。FTTH，一方面受到了企業(yè)用戶和高端家庭用戶的歡迎，與將來(lái)可能需要一次次地帶寬升級(jí)相比，一勞永逸的光纖接入更受他們的青睞。FTTH使得在家里能享受各種不同的寬帶服務(wù)，如VOD、在家購(gòu)物、在家上課等。 另一方面，銅線和光纖價(jià)格的一漲一跌，也使得部署FTTH的成本正呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，DSL的成本已經(jīng)基本上達(dá)到了極值點(diǎn)，但FTTH還有很大的下降空間，而且從運(yùn)維成本上來(lái)說(shuō)，與DSL相比FTTH有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。
論文關(guān)鍵詞:泄漏同軸電纜 耦合損耗 輻射場(chǎng) 閉域空間
論文摘要:從泄漏同軸電纜的輻射理論出發(fā)，以屏蔽良好的室內(nèi)空間為例分析了其中的輻射場(chǎng)，再根據(jù)耦合損耗的定義，利用接收功率和電纜傳輸功率得出了漏纜的耦合損耗，同時(shí)討論了室內(nèi)墻壁的材質(zhì)對(duì)耦合損耗的影響，并通過(guò)仿真對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.該理論和結(jié)果可以擴(kuò)展到其他場(chǎng)所，對(duì)于進(jìn)一步研究閉域空間中的無(wú)線通信問(wèn)題具有較強(qiáng)的參考價(jià)值.
泄漏同軸電纜(簡(jiǎn)稱漏纜)是遵循特定的電磁場(chǎng)理論，沿著同軸電纜的外部導(dǎo)體周期性或非周期性配置開(kāi)槽口而形成的.電信號(hào)在該電纜中傳輸?shù)耐瑫r(shí)，能把電磁能量的一部分按要求從特殊開(kāi)槽口以電磁波的形式放射到周圍的外部空間，既具有傳輸線的性質(zhì)又具有無(wú)線電發(fā)射天線的性質(zhì).由于其場(chǎng)強(qiáng)覆蓋均勻、適應(yīng)性強(qiáng)、電磁污染小等優(yōu)點(diǎn)，漏纜近年來(lái)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于隧道、礦井、鐵路等通信領(lǐng)域，并且已經(jīng)滲透到了室內(nèi)無(wú)線通信系統(tǒng)中[1].耦合損耗是漏纜區(qū)別于其他射頻電纜的惟一指標(biāo)，它決定了電磁波的覆蓋范圍，是漏纜設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一.文中以屏蔽良好的矩形室內(nèi)空間為例，計(jì)算了漏纜的耦合損耗，同時(shí)討論了墻壁的材質(zhì)對(duì)耦合損耗的影響，并通過(guò)仿真對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.該理論和結(jié)果對(duì)于進(jìn)一步研究閉域空間中的無(wú)線通信問(wèn)題具有較強(qiáng)的參考價(jià)值.
1 基本理論和計(jì)算方法
1. 1 射線追蹤法
室內(nèi)無(wú)線通信系統(tǒng)的工作頻率一般比較高，因而波長(zhǎng)與建筑物尺寸相比要小得多，此時(shí)電磁波的傳播可以用幾何光學(xué)來(lái)近似，即認(rèn)為電磁波沿直線傳播，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的電磁波可視為局部平面波，從而可以用射線追蹤法來(lái)進(jìn)行研究[2].
分析中采用射線追蹤法.在室內(nèi)的某處放置一個(gè)天線，則空間中任一點(diǎn)的輻射場(chǎng)除了直射場(chǎng)以外，還有天棚、地板和4個(gè)墻壁的反射場(chǎng).實(shí)際問(wèn)題中含有多次反射，但由于經(jīng)過(guò)2次或多次反射后的電磁波衰減很大而計(jì)算卻很復(fù)雜，所以可以只考慮墻壁對(duì)電磁波的一次反射.根據(jù)以上原理，可以確定共需要考慮7條電磁波傳播路徑.圖1給出了輻射源O點(diǎn)到達(dá)接收天線處P點(diǎn)的直射場(chǎng)和天棚、地板以及一個(gè)左側(cè)墻壁的反射場(chǎng)的示意圖.
1. 2 漏纜輻射場(chǎng)的計(jì)算
圖2(a)所示的漏纜外導(dǎo)體上的開(kāi)槽電場(chǎng)分布為[3]
別為漏纜的內(nèi)、外導(dǎo)體半徑，V0為激勵(lì)電壓，k0為自由空間的波數(shù)，α為開(kāi)縫角度，w為縫隙寬度.由于w很小，故可以認(rèn)為Ez沿z向是不變的.
如圖2(b)所示，O點(diǎn)為縫隙位置，它和自由空間中某點(diǎn)距離為r，r在xoy面上投影為r′，φ為r′與x軸所成的角度，θ為r與漏纜軸向z所成的角度，則自由空間中某點(diǎn)的周向輻射場(chǎng)為[4]
式中:m=k0b，由以上2式即可求出自由空間某點(diǎn)的周向極化電場(chǎng).以圖1中路徑4為例，分析經(jīng)過(guò)反射后某一縫隙的輻射場(chǎng)，則總的輻射場(chǎng)可由漏纜上各縫隙疊加得到.根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]，可以得到該場(chǎng)強(qiáng)Eφ的垂直極化分量為
式中:x0和w0分別表示O點(diǎn)和P點(diǎn)到左側(cè)墻壁的水平距離，z0表示O點(diǎn)到反射點(diǎn)的縱向水平距離，h0表示O點(diǎn)到反射點(diǎn)的垂直距離，iP表示第i個(gè)縫隙在z軸上的坐標(biāo)，Γh為水平極化波的反射系數(shù)，ε1-jε1′為墻壁的復(fù)介電系數(shù)，而垂直極化波的反射系數(shù)為
轉(zhuǎn)貼于
總的場(chǎng)強(qiáng)可由各縫隙作用的疊加得到
i=1
對(duì)于其他反射路徑，可以用同樣的方法分析.再將電磁波的7條傳播路徑進(jìn)行疊加，便可得到室內(nèi)接收天線處由漏纜產(chǎn)生的總輻射場(chǎng).內(nèi)接收天線處由漏纜產(chǎn)生的總輻射場(chǎng).
1. 3 耦合損耗的計(jì)算
通常以標(biāo)準(zhǔn)半波偶極天線在距漏纜2m處接收到的功率作為計(jì)算漏纜耦合損耗的依據(jù).偶極天線的接收功率可由到達(dá)天線的坡印廷矢量與標(biāo)準(zhǔn)半波偶極天線有效面積的乘積得到，標(biāo)準(zhǔn)半波偶極天線的有效面積為0. 13λ2[6]，則天線的接收功率為
式中:η0=120π為自由空間的波阻抗，V0為漏纜內(nèi)外導(dǎo)體之間的電壓，Z0為電纜的特性阻抗.最后漏纜的耦合損耗可由其定義式計(jì)算Lc=-10 log(Pr/Pt).
2 計(jì)算與分析
在計(jì)算時(shí)，設(shè)室內(nèi)空間為矩形，其長(zhǎng)、寬和高分別是20 m、8 m和5 m.漏纜在室內(nèi)沿縱向懸掛，距右壁0.4m，距頂部0.6m，其特性阻抗為50Ω，內(nèi)、外導(dǎo)體半徑分別為9mm和22.8mm，之間電壓為1 V，開(kāi)縫角度為π/4，介質(zhì)層的介電常數(shù)為1. 28，開(kāi)縫周期為0. 26 m，工作頻率為900 MHz.測(cè)試點(diǎn)距地面1. 5 m，距漏纜2 m，用計(jì)算機(jī)程序算出了漏纜的耦合損耗如圖3、4所示，其中橫軸表示測(cè)試點(diǎn)距漏纜中心的軸向距離.
比較圖3、4可以發(fā)現(xiàn)，隨著相對(duì)介電系數(shù)的增加，漏纜的耦合損耗相反的減小. (干燥混凝土的復(fù)介電系數(shù)為4-j0.3，土壤的復(fù)介電系數(shù)為20-j0.02).這是因?yàn)橄鄬?duì)介電系數(shù)較大的墻壁，通常會(huì)得到較大的反射系數(shù)，從而被反射的能量較大，接收到的能量就較大，因此漏纜的耦合損耗就較小.
3 結(jié)束語(yǔ)
從漏纜的輻射理論出發(fā)，結(jié)合射線追蹤法和場(chǎng)的疊加原理，并根據(jù)耦合損耗的定義，計(jì)算了屏蔽良好的室內(nèi)空間中漏纜的耦合損耗，同時(shí)討論了墻壁的材質(zhì)對(duì)耦合損耗的影響.仿真結(jié)果表明:墻壁的相對(duì)介電系數(shù)越大，漏纜的耦合損耗就越小.該理論和結(jié)果可以根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展到其他閉域空間，為漏纜的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了必要的理論依據(jù).
參考文獻(xiàn):
[1]張 昕，楊曉冬.適用于閉域或半閉域空間無(wú)線通信用泄漏電纜研究[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 26(5):672-674.
[2]季 忠，黎濱洪，王豪行.用射線跟蹤法對(duì)室內(nèi)電波傳播進(jìn)行預(yù)測(cè)[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)， 1999， 14(2): 160-165.
[3]王均宏，簡(jiǎn)水生.漏泄同軸電纜耦合損耗的計(jì)算[J].鐵道學(xué)報(bào)， 1996， 18(6): 17-22.
[4]盧萬(wàn)錚.天線理論與技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社， 2004.
[論文摘要]研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響,從設(shè)計(jì)的角度對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾分析研究。
抗干擾設(shè)計(jì)是電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要組成部分,在研制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的過(guò)程中,如果不充分考慮可靠性問(wèn)題,在強(qiáng)電場(chǎng)干擾下,很容易出現(xiàn)差錯(cuò),使整個(gè)電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤(誤跳閘事故等),無(wú)法向站場(chǎng)和區(qū)間供電,影響鐵路行車安全。
一、電磁干擾產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)
(一)傳導(dǎo)瞬變和高頻干擾
1.由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過(guò)變(配)電所二次側(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾,嚴(yán)重還可損壞電路。2.由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾,電壓幅值高,時(shí)間短、重復(fù)率高,相當(dāng)于一連串脈沖群。3.鐵路電力供電中,特別是現(xiàn)代高速鐵路對(duì)電力要求都比較高,一般都是幾路電源供電,母線投切轉(zhuǎn)換比較頻繁,振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。
(二)場(chǎng)的干擾
1.正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場(chǎng)兩種,特別是短路事故時(shí)的磁場(chǎng)對(duì)顯示器等影響比較大。2.由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場(chǎng)。3.變電所中的隔離開(kāi)關(guān)和高壓柜手車在操作時(shí)產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過(guò)程,也產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)。4.無(wú)線通信、對(duì)講機(jī)等輻射電磁場(chǎng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端會(huì)產(chǎn)生一定的干擾,鐵路中繼站通常會(huì)和通信站在一處,通信發(fā)射塔對(duì)中繼站電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的干擾比較大。
(三)對(duì)通信線路的干擾
1.鐵路變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車站通信站,再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)沿鐵通專用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心,遙信和遙控?cái)?shù)據(jù)在變電所到通信站的過(guò)程走的是電信號(hào),由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多,遠(yuǎn)動(dòng)終端受的干擾比較大。2.中繼站一般距鐵路都比較近,列車通過(guò)時(shí)的振動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備有一定的干擾。
(四)繼電器本身原因
繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產(chǎn)生干擾的振動(dòng)信號(hào),或負(fù)荷開(kāi)關(guān)、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。
二、干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響
無(wú)論交流電源供電還是直流供電,電源與干擾源之間耦合通道都相對(duì)較多,很容易影響到遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤,影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性,還可能會(huì)引起微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、損壞遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件;開(kāi)關(guān)量輸入、輸出通道受干擾,可能會(huì)導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)終端判斷錯(cuò)誤,遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯(cuò)誤遠(yuǎn)動(dòng)終端CPU受干擾會(huì)導(dǎo)致CPU工作不正常,無(wú)法正常工作,還可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)終端程序受到破壞。
三、抗干擾設(shè)計(jì)分析
(一)屏蔽措施
1.高壓設(shè)備與遠(yuǎn)動(dòng)終端輸入、輸出采用有鎧裝(屏蔽層)的電纜,電纜鋼鎧兩端接地,這樣可以在很大程度上減小耦合感應(yīng)電壓。2.在選擇變電所和中繼站電力設(shè)備時(shí)盡量選設(shè)有專門屏蔽層的互感器,也有利于防止高頻干擾進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)部。3.在遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的輸入端子上對(duì)地接一耐高壓的小電容,可以有效抑制外部高頻干擾。
(二)系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)
1.一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點(diǎn)接地、保護(hù)設(shè)備,合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設(shè)備安全運(yùn)行,對(duì)于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量,設(shè)備接地處增加增加接地網(wǎng)絡(luò)互接線,降低接地網(wǎng)中瞬變電位差,提高對(duì)二次設(shè)備的電磁兼容,減少對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端的干擾。2. 二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地,安全接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí),遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全,將設(shè)備外殼接地,接地線采用多股銅軟線,導(dǎo)電性好、接地牢固可靠,安全接地網(wǎng)可以和一次設(shè)備的接地網(wǎng)相連;工作接地是為了給電子設(shè)備、微機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn),保證其可靠運(yùn)行,防止地環(huán)流干擾。
3.由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料,本身也有屏蔽作用,將高低高柜都可靠接地。4.遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)電源地和數(shù)字地不與機(jī)殼外殼相連,這樣可以減小電源線同機(jī)殼之間的分布電容,提高抗共模干擾的能力,可明顯提高電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。
(三)采取良好的隔離措施
1.為避免遠(yuǎn)動(dòng)終端自身電源干擾采取隔離變壓器,電源高頻噪聲主要是通過(guò)變壓器初、次級(jí)寄生電容耦合,隔離變壓器初級(jí)和次級(jí)之間由屏蔽層隔離,分布電容小,可提高抗共模干擾的能力。2.電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等,開(kāi)關(guān)量的輸出主要是對(duì)斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3.信號(hào)電纜盡量避開(kāi)電力電纜,在印刷遠(yuǎn)動(dòng)終端的電路板布線時(shí)注意避免互感。4.采用光電耦合隔離,光電耦合器的輸入阻抗很小,而干擾源內(nèi)阻大,且輸入/輸出回路之間分布電容極小,絕緣電阻很大,因此回路一側(cè)的干擾很難通過(guò)光耦送到另一側(cè)去,能有效地防止干擾從過(guò)程通道進(jìn)入主CPU。
(四)濾波器的設(shè)計(jì)
1.采用低通濾波去高次諧波。2.采用雙端對(duì)稱輸入來(lái)抑制共模干擾,軟件采用離散的采集方式,并選用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)。
(五)分散獨(dú)立功能塊供電,每個(gè)功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過(guò)載保護(hù),不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞,也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合,大大提高供電的可靠性。
(六)數(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)
1.在信息量采集時(shí),取消專門的變送器屏柜,將變送器部分封裝在RTU內(nèi),減少中間環(huán)節(jié),這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長(zhǎng)度。2.遙信由于合閘一次不到位或由于二次側(cè)振動(dòng)而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號(hào),并且還會(huì)產(chǎn)生尖脈沖信號(hào),也可能對(duì)遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號(hào)。
(七)過(guò)程通道抗干擾設(shè)計(jì)
(八)印刷電路板設(shè)計(jì)。在印刷電路板設(shè)計(jì)中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開(kāi);電源輸入端跨接10~100μF的電解電容。
(九)控制狀態(tài)位的干擾設(shè)計(jì)
(十)程序運(yùn)行失常的抗干擾設(shè)計(jì)
(十一)單片機(jī)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)
(十二)對(duì)于終端至通信站的數(shù)字通信電纜加穿鋼管,特別是穿越其他電力電纜時(shí),避免和其他電力電纜等同溝敷設(shè)并保持一定的交叉距離。
關(guān)鍵詞 礦用高壓電纜；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；總體設(shè)計(jì)；監(jiān)測(cè)子站
中圖分類號(hào)TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）103-0235-02
1電力電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
電力電纜檢測(cè)技術(shù)是電力電纜狀態(tài)評(píng)估的基礎(chǔ)，國(guó)外在此方面起步較早，始于上個(gè)世紀(jì)中期，開(kāi)始主要是定期試驗(yàn)維修，即離線檢測(cè)。到七十年代，隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)和的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展，才使得電力電纜的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)取得較大的突破，并逐步進(jìn)入實(shí)用化階段，而隨后的數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)，使電力電纜的監(jiān)測(cè)上了一個(gè)新的臺(tái)階。我國(guó)的電力電纜檢測(cè)技術(shù)始于上世紀(jì)八十年代，雖然起步有點(diǎn)晚，但在不斷發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)也取得一些研究成果，如1989年，我國(guó)自主研制出第一臺(tái)電力電纜故障檢測(cè)儀。
為了避免事故發(fā)生，使煤礦能夠安全生產(chǎn)，電力部門會(huì)對(duì)有關(guān)部門進(jìn)行電纜預(yù)防性試驗(yàn)。預(yù)防性試驗(yàn)分為非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)兩種。非破壞性試驗(yàn)是在不會(huì)破壞電纜絕緣前提下或較低的電壓下進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)，通過(guò)電纜表現(xiàn)出來(lái)的各種特性間接判斷電纜的絕緣狀況；破壞性試驗(yàn)也稱絕緣耐壓試驗(yàn)，絕緣耐壓試驗(yàn)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬各種實(shí)際電壓以考驗(yàn)其絕緣水平，此試驗(yàn)對(duì)電纜本身具有不可逆轉(zhuǎn)的破壞性。
實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，預(yù)防性試驗(yàn)對(duì)電力設(shè)備的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。但傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)有著固有的缺陷，因?yàn)轭A(yù)防性試驗(yàn)需要停電檢測(cè)，而許多重要設(shè)備又不允許輕易停電，況且停電后的設(shè)備狀態(tài)與運(yùn)行中的狀態(tài)相比具有較大的差異，這也大大影響了判斷準(zhǔn)度。除此之外，周期性的停電檢查不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，而且由于不能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，也不能保證電纜在檢修間隔期不出現(xiàn)故障。因此，十分有必要大力發(fā)展電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外正在積極探索的幾種在線監(jiān)測(cè)方法主要有諧波分量法 、直流成分法、介質(zhì)損耗tgδ、交流疊加法、接地電流法、直流疊加法、局部放電法。
本論文以礦用高壓電纜為研究對(duì)象，根據(jù)一定的篩選原則對(duì)礦用高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，能有效提高系統(tǒng)預(yù)警的準(zhǔn)確性和可信性。
2 礦用高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體框架
本設(shè)計(jì)將礦用高壓電纜的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為監(jiān)測(cè)子站、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心三大部分，單個(gè)監(jiān)測(cè)子站就可以獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警顯示等功能，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。其中，數(shù)據(jù)采集量應(yīng)包括一系列參數(shù)（電壓、負(fù)荷電流、接地電流、局部放電溫濕度等），但由于條件限制，本系統(tǒng)僅選擇了溫度參量，若需采集其他數(shù)據(jù)，可直接在微處理器單元上開(kāi)發(fā)接口，并增加相應(yīng)的硬件電路和控制程序即可。
2.1 監(jiān)測(cè)子站設(shè)計(jì)
我們采用如下方案來(lái)完成監(jiān)測(cè)子站系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，MSP430F149單片機(jī)作為微處理器；然后由處理器對(duì)采集的信號(hào)按特定的算法做深度挖掘和分析處理；最后，微處理器根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示或現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警顯示，另一方面將評(píng)估結(jié)論傳送給無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，由監(jiān)控中心接收。
2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)將系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為監(jiān)控中心運(yùn)行管理程序和監(jiān)測(cè)子站控制程序兩大部分。監(jiān)控中心運(yùn)行管理程序負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理、運(yùn)行和維護(hù)，該程序運(yùn)行在監(jiān)控中心的上位機(jī)上。本設(shè)計(jì)將該程序分為主界面層和應(yīng)用層兩大部分：主界面層為一個(gè)操作面板，可控制一些操作命令的發(fā)送，也可用于數(shù)據(jù)顯示；應(yīng)用層主要包括系統(tǒng)設(shè)置和調(diào)試、數(shù)據(jù)查詢等。
監(jiān)控中心的作用是接收來(lái)自監(jiān)測(cè)子站的所有結(jié)論性數(shù)據(jù)，使工作人員可以實(shí)時(shí)了解整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。首先是由監(jiān)控中心的工作人員發(fā)出啟動(dòng)命令，系統(tǒng)便開(kāi)始完成初始化工作，主要包括無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的初始化，數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)初始化，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)初始化等；初始化工作完成后，工作人員可發(fā)送操作指令，操作指令通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送到各個(gè)監(jiān)測(cè)子站；監(jiān)測(cè)子站收到命令后，便開(kāi)始運(yùn)行監(jiān)測(cè)子站控制程序，最后再由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將程序運(yùn)行結(jié)果返回至監(jiān)控中心。
監(jiān)測(cè)子站控制程序主要作用是完成一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)檢測(cè)，數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警顯示等工作。另外，監(jiān)測(cè)子站作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)無(wú)線終端，還負(fù)責(zé)將程序運(yùn)行結(jié)果通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心。
監(jiān)測(cè)子站作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，需要完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理，算法實(shí)現(xiàn)等所有工作，所以監(jiān)測(cè)子站的控制程序在本系統(tǒng)中地位十分重要。按照模塊化的設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)將監(jiān)測(cè)子站的控制程序分為五大部分，主要由數(shù)據(jù)采集模塊（接收溫度數(shù)據(jù)采集命令，然后檢測(cè)電纜表皮的溫度數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、結(jié)果顯示模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等組成。
3 結(jié)論與展望
本文實(shí)現(xiàn)了礦用高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括總體框架和監(jiān)測(cè)子站的軟硬件設(shè)計(jì)。但由于條件限制，本系統(tǒng)僅選擇了溫度參量，若需采集其他數(shù)據(jù)，可直接在微處理器單元上開(kāi)發(fā)接口，并增加相應(yīng)的硬件電路和控制程序即可。由于篇幅限制，本文僅僅給出了礦用高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并未給出對(duì)收集到的數(shù)據(jù)的處理方法，按照目前我們的研究結(jié)果，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析會(huì)比較有效果，在以后的研究中，我們會(huì)從這一方面著手。
參考文獻(xiàn)
[1]張海龍.110～220KV XLPE電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D].武漢： 武漢大學(xué)，2009.
[2]李闖.損耗電流諧波分量測(cè)試系統(tǒng)的研制[D].黑龍江： 哈爾濱理工大學(xué)，2010.
[3]何俊佳.XLPE電纜主絕緣狀態(tài)檢測(cè)方法的研究[D].武漢： 華中科技大學(xué)，2005.
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。
簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。
2.紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)
紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持：
⑴通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā);
⑵主要是用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接；
⑶新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)；
⑷小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)；
⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術(shù)已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)。
3.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的用途
紅外通訊技術(shù)常被應(yīng)用在下列設(shè)備中：
⑴筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦；
⑵打印機(jī)、鍵盤鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)設(shè)備；
⑶電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)；
⑷數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表；
⑸工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備；
⑹網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。
4.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的缺點(diǎn)
⑴通訊距離短，通訊過(guò)程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷;
⑵目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)通訊速率較低（115.2kbit/s）;
⑶紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。
5.紅外通信技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的沖擊
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)有可能使大量的主流計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預(yù)計(jì)，執(zhí)行紅外通信標(biāo)準(zhǔn)即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)率提高到10Mb/s。
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標(biāo)準(zhǔn)。目前，惠普移動(dòng)計(jì)算分公司正在開(kāi)發(fā)內(nèi)置式端口，所有擁有支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的筆記本計(jì)算機(jī)和手持式計(jì)算機(jī)的用戶，可以把計(jì)算機(jī)放在電話機(jī)的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器。
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的廣泛兼容性可為PC設(shè)計(jì)師和終端用戶提供多種供選擇的無(wú)電纜連接方式，如掌上計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理設(shè)備和桌面計(jì)算機(jī)之間的文件交換；在計(jì)算機(jī)裝置之間傳送數(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機(jī)和其它設(shè)備。
6.紅外通信技術(shù)開(kāi)辟數(shù)據(jù)通信的未來(lái)
目前，符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)要求的個(gè)人數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)助理設(shè)備、筆記本計(jì)算機(jī)和打印機(jī)已推向市場(chǎng)，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過(guò)個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來(lái)。由于紅外連接本身是數(shù)字式的，所以在筆記本計(jì)算機(jī)中不需要調(diào)制解調(diào)器。便攜式PC機(jī)有一個(gè)任選的擴(kuò)展插槽，可插入新式PCS數(shù)據(jù)卡。PCS數(shù)據(jù)卡配電話使用，建立和保持對(duì)無(wú)線PCS系統(tǒng)的連接；擴(kuò)展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。由于PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的紅外端口實(shí)現(xiàn)的，所以PCS數(shù)字電話系統(tǒng)可在任何一種PC機(jī)上使用，包括各種新潮筆記本計(jì)算機(jī)以及手持式計(jì)算機(jī)，以提供紅外數(shù)據(jù)通信。而且，由于該系統(tǒng)不要求在計(jì)算機(jī)中使用調(diào)制解調(diào)器，所以過(guò)去不可能維持高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器運(yùn)行所需電壓的手持式計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在也能以無(wú)線方式進(jìn)行通信。紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者還在設(shè)想在機(jī)場(chǎng)和飯店等地點(diǎn)使用步行傳真機(jī)和打印機(jī)，在這些地方，掌上計(jì)算機(jī)用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機(jī))也可以采用紅外接口裝置。
預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，數(shù)字蜂窩電話、尋呼機(jī)、付費(fèi)電話等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著膝上計(jì)算機(jī)用戶不用電纜連接的新潮即將到來(lái)。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強(qiáng)，故國(guó)外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來(lái)重視這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機(jī)密機(jī)構(gòu)、邊海防的端對(duì)端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。
參考文獻(xiàn)
[1]蔣俊峰.基于單片機(jī)的紅外通訊設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)應(yīng)用,2003,11.
[2]曾慶立.遠(yuǎn)距離紅外通訊接口的硬件設(shè)計(jì)與使用[J].吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,4.
[3]鄧澤平.一種多用途電度表的紅外通訊問(wèn)題[J].湖南電力,2003,4.
[4]朱磊,郭華北,朱建.單片機(jī)89C52在多功能電度表中的應(yīng)用研究[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,2.
[5]羅兆虹,詹學(xué)文,戴學(xué)安.紅外通訊技術(shù)在電能表數(shù)據(jù)交換中的應(yīng)用[J].電測(cè)與儀表,2002,12.
[6]吳葉蘭,廉小親,石芹俠.電能計(jì)量芯片組AT73C500和AT73C501及其應(yīng)用[J].電測(cè)與儀表,2002,7.
1、通信網(wǎng)工程設(shè)計(jì)2、程控室工程設(shè)計(jì)3、傳輸室工程設(shè)計(jì)
第二類：通信論文
4、光城域網(wǎng)研究與組網(wǎng)5、光波分復(fù)用技術(shù)的研究與分析6、光同步數(shù)字體系的研究與分析
7、論述移動(dòng)通信的應(yīng)用及發(fā)展8、鐵通XX分公司寬帶業(yè)務(wù)現(xiàn)狀與發(fā)展9、鐵通XX分公司發(fā)展策略
10、提速鐵路專用通信業(yè)務(wù)及發(fā)展11、自擬與本職工作密切相關(guān)的通信工程專業(yè)課題
第一類：通信工程設(shè)計(jì)題目要求
《通信網(wǎng)設(shè)計(jì)》
一、設(shè)計(jì)要求：
1、作某一范圍長(zhǎng)途干線網(wǎng)設(shè)計(jì)；2、繪出新設(shè)計(jì)通信網(wǎng)圖并作相應(yīng)闡述。
二、主要內(nèi)容：
1、對(duì)通信網(wǎng)種類及構(gòu)成要素作概括性闡述；2、擬定長(zhǎng)途網(wǎng)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量及選用相應(yīng)設(shè)備；3、對(duì)新設(shè)計(jì)通信網(wǎng)的信道構(gòu)成
特點(diǎn)、網(wǎng)型、保護(hù)方式等作相應(yīng)闡述。
《程控交換工程設(shè)計(jì)》
一.設(shè)計(jì)要求:
1.對(duì)原有設(shè)備情況的調(diào)查,收集各種資料2.根據(jù)調(diào)查結(jié)果設(shè)計(jì)交換網(wǎng)圖
3.根據(jù)交換網(wǎng)圖提出中繼方式,其中包括信令方式,接口方式及傳輸方式等內(nèi)容4.畫(huà)出工程所需各部分圖紙
5.寫(xiě)出設(shè)計(jì)規(guī)范書(shū)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
二.完成圖紙名稱:
1.交換網(wǎng)圖2.中繼方式3.設(shè)備平面布置圖4.總配線架,數(shù)字配線架端子分配圖5.電纜徑路圖6.電源系統(tǒng)圖7.工程數(shù)量表
《傳輸室工程設(shè)計(jì)》
一、設(shè)計(jì)要求：
1、結(jié)合本單位條件或者處自擬條件作傳輸室施工設(shè)計(jì)，規(guī)模不限；
2、采用光纖傳輸設(shè)備或者數(shù)字微波設(shè)備及相關(guān)附屬設(shè)備（如中配架、數(shù)配架、引入架、試驗(yàn)架等）；
3、對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)作重點(diǎn)說(shuō)明。
二、主要內(nèi)容：
1、傳輸室設(shè)備平面布置圖；2、通信網(wǎng)圖；3、室內(nèi)信道直線徑路圖；4、中配架運(yùn)用及分配圖；5、布線計(jì)劃圖改工程數(shù)
量表。
第二類：通信論文題目要求
關(guān)鍵詞：高頻信號(hào) 傳輸 波阻抗 匹配 陷波 抗干擾
電力線載波縱聯(lián)保護(hù)利用高壓輸電線及其加工和連接設(shè)備（阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機(jī)）等組成高頻信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?。高頻信號(hào)能否有效傳輸取決于通道中各元件的特性，下面我們了解一下波在導(dǎo)體中傳播的基本特點(diǎn)，分析一些影響高頻信號(hào)傳輸?shù)囊蛩亍?/p>
波傳播的物理概念
一般單導(dǎo)線架空線路Z=400Ω，分裂導(dǎo)線Z=300Ω
波的傳播也可以從電磁能量的角度進(jìn)行分析，因?yàn)殡妷翰ㄊ箤?dǎo)線對(duì)地電壓升高的過(guò)程也就是在導(dǎo)線對(duì)地電容中儲(chǔ)存電場(chǎng)能的過(guò)程，電流波流過(guò)導(dǎo)線的過(guò)程也是導(dǎo)線電感中儲(chǔ)存磁場(chǎng)能的過(guò)程。當(dāng)電壓波和電流波互相伴隨著沿導(dǎo)線傳播時(shí)，單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線獲得的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能分別為和。
由式(1-6)，可得＝。即單位長(zhǎng)度導(dǎo)線獲得的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相等。
這就是電磁波傳播的規(guī)律。又因?yàn)椴ǖ膫鞑ニ俣葹椋蕟挝粫r(shí)間內(nèi)導(dǎo)線獲得的能量為。
因此，從功率的觀點(diǎn)看，波阻抗Z與一數(shù)值相等的集中參數(shù)電阻相當(dāng)，但在物理含義上是不同的，電阻要消耗能量，而波阻抗并不消耗能量，它反映了單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線獲得電磁能量的大小。
輸入阻抗
當(dāng)線路的終端接一與每個(gè)網(wǎng)絡(luò)阻抗相等的負(fù)載，這時(shí)在線路上任一點(diǎn)阻抗都是相同的，都等于線路的特性阻抗Zc。如果在線路終端接上一個(gè)任意值的負(fù)載阻抗Z。由于阻抗不匹配產(chǎn)生反射現(xiàn)象，在始端測(cè)得的電壓與電流值，將為入射波與反射波之和。此時(shí)，在線路始端測(cè)量到的阻抗不等于線路的特性阻抗，用Zi表示
阻抗匹配
阻抗匹配是指負(fù)載得到最大功率的條件，即負(fù)載電阻R和電源內(nèi)阻Rs相等。阻抗匹配時(shí)，負(fù)載從信號(hào)源中得到的功率最大。信號(hào)源提供的功率全部被負(fù)載吸收，在信號(hào)源和負(fù)載之間不存在反射。功放內(nèi)阻和負(fù)載各消耗一半的功率，效率最高。在高頻通道中，負(fù)載阻抗跟傳輸線的特征阻抗相等，這就是傳輸線的阻抗匹配。阻抗匹配有兩種，一種是改變阻抗力，另一種則是調(diào)整傳輸線的波長(zhǎng)。
阻抗匹配連接的目的有：
（1）避免阻抗失配時(shí)，由于信號(hào)源能量不被完全吸收而引起的反射。反射波對(duì)入射波的干涉，使信號(hào)源輸出不穩(wěn)定，造成波形失真。
（2）避免阻抗失配時(shí)，功率放大器工作點(diǎn)發(fā)生變化進(jìn)入飽和區(qū)，造成亂真發(fā)射。
（3）避免輸出端失配最嚴(yán)重的開(kāi)路或短路中，功率放大器提供的功率消耗在放大器本身，損壞設(shè)備。
（4）保證信號(hào)輸出，提高信雜比，使通信質(zhì)量得到提升。
使用轉(zhuǎn)換器進(jìn)行阻抗匹配：
異阻抗匹配的最正統(tǒng)方法是使用具有正確阻抗轉(zhuǎn)換率的匹配轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換公式為
Zc1：輸入阻抗
N1：輸入線圈的匝數(shù)
Zc1：輸出阻抗
Z2：輸出線圈的匝數(shù)
短電纜效應(yīng)
當(dāng)高頻電纜與兩端的負(fù)載達(dá)到阻抗匹配時(shí)，電纜的輸入阻抗等于其特性阻抗。如果源的輸出阻抗，電纜特性阻抗，和負(fù)載輸入阻抗之間存在失配，將發(fā)生反射，反射的狀態(tài)取決于電纜長(zhǎng)度。當(dāng)高頻電纜長(zhǎng)度為工作頻率λ/4偶數(shù)倍時(shí)，電纜的輸入阻抗將出現(xiàn)極大值；當(dāng)高頻電纜的長(zhǎng)度為工作頻率的λ/4奇數(shù)倍時(shí)，電纜的輸入阻抗將出現(xiàn)極小值。由于高頻電纜中傳播的是高頻電流，其波長(zhǎng)較短，電纜長(zhǎng)度足以與波長(zhǎng)相比擬。實(shí)際安裝中的高頻電纜一般為幾百公尺，這個(gè)長(zhǎng)度正好容易落在高頻保護(hù)工作頻率的λ/4處，如果這樣，則高頻電纜的輸入阻抗不是很小就是很大，給通道的匹配造成很大困難。所以在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)絕對(duì)避免電纜長(zhǎng)度等于λ/4的情況。
解決短電纜效應(yīng)的方法有以下兩種：
(1)適當(dāng)?shù)卦黾与娎|長(zhǎng)度，以使其長(zhǎng)度避開(kāi)λ/4。這個(gè)方法實(shí)施簡(jiǎn)單，但它通常對(duì)于工作頻率較高的情況效果顯著，因頻率高，波長(zhǎng)短，所以稍增加電纜長(zhǎng)度，救可有效地避開(kāi)λ/4。而對(duì)于工作頻率較低的情況，效果就差，因頻率低，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以要有效地避開(kāi)λ/4，就必須在較大程度上加長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度，這在具體實(shí)施時(shí)是困難的。
(2)人為加感法人為加感法是在電纜中串入適當(dāng)?shù)囊恍‰姼校允闺娎|回路的電感量增加，從而導(dǎo)致高頻電流在電纜中傳輸?shù)乃俣劝l(fā)生變化。因電磁波傳播速度在電纜中傳播的為υ=1/LC，所以加大電纜回路中的電感后，高頻電流的傳播速度就要降低，于是在原工作頻率不變的條件下，其波長(zhǎng)λ就要減小(因λ=υ/f)。這就同樣可以達(dá)到避開(kāi)λ/4的目的。
人為加感法的方法有兩種：一種是集中加感法：另一種是均勻加感法。集中加感法可在鐵涂氧小磁環(huán)上繞圈制成；均勻加感法是在電纜的芯線上均勻地包上一層強(qiáng)磁性材料，以增加電纜地電感量。通常以集中加感法為簡(jiǎn)單而獲得較廣的應(yīng)用。
頻率與傳輸衰耗的關(guān)系
信號(hào)頻率增大時(shí)衰減曲線也趨向增大，這主要?dú)w結(jié)于內(nèi)外導(dǎo)體間有限的電流穿透能力（趨膚效應(yīng)）。隨著頻率增大，電流透入導(dǎo)體的深度會(huì)隨之減小，從而電流被封閉在金屬表面更淺薄的區(qū)域。因此電阻和衰減就更大。同時(shí)在絕緣體的內(nèi)部也會(huì)有部分的能量損失，也是造成衰減的原因。
高頻信號(hào)傳輸?shù)母蓴_問(wèn)題
高頻保護(hù)是以輸電線載波通道作為通信通道的線路縱聯(lián)保護(hù)。當(dāng)前隨著電網(wǎng)容量的增大、系統(tǒng)電壓的升高，各類電磁干擾現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
一般采取的抗干擾措施：
(1)通道入口處加裝串聯(lián)電容。作用是防止因工頻地電流引起變量器飽和，出現(xiàn)高頻閉鎖信號(hào)間斷而導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)。
(2)裝置可靠接地。由于變電所的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電位差，當(dāng)較大的接地電流注入接地網(wǎng)時(shí)，各點(diǎn)之間可能有較大的電位差，如果同一個(gè)連接的回路在變電所的不同點(diǎn)同時(shí)接地，地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路，造成不應(yīng)有地分流。
(3)限制過(guò)電壓對(duì)裝置的影響。為防止雷擊時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓，可在通道入口處并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙荩捎陔娙菥哂袃啥穗妷翰荒芡蛔兊男再|(zhì)，當(dāng)靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)，首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過(guò)程的進(jìn)行，副邊電壓才會(huì)慢慢升起來(lái)，由于靜電感應(yīng)過(guò)電壓一般出現(xiàn)的時(shí)間都很短，并聯(lián)電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒(méi)有升到足夠高時(shí)，過(guò)電壓已消失，這樣就能大大限制地電壓對(duì)高頻收發(fā)訊機(jī)的侵害。
(4)相-相耦合方式中，高頻差接網(wǎng)絡(luò)必須可靠接地。
結(jié)束語(yǔ)
本文提及了波在導(dǎo)體中傳播的基本原理以及高頻信號(hào)的傳輸需要考慮的一系列問(wèn)題。高頻保護(hù)的不正確動(dòng)作往往是由于通道的堵塞、通道通信質(zhì)量的低劣等因素引起，故障錄波器的波形圖分析常常會(huì)看到高頻信號(hào)有間斷、畸變的現(xiàn)象。分析、解決高頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量問(wèn)題將有效的提高高頻保護(hù)的正確運(yùn)行動(dòng)作水平。
參考文獻(xiàn)：
《高電壓工程》中國(guó)電力出版社
《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)問(wèn)答》中國(guó)電力出版社
