發(fā)布時間：2022-01-30 16:31:27
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(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)，請盡情閱讀。
1.1網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對光纖提出新的要求
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)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴(kuò)大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來就會出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實(shí)現(xiàn)超長距離傳輸
無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)已在開發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測試指標(biāo)明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進(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?。?，明確了對不同的網(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)新動向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應(yīng)市場的需要，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)，同時各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
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，使光信號的傳輸距離大大延長。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發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(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，并簡化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨福陂L距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長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。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代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。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格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價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，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對這些問題，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兩個窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報道，美國一些公司及大學(xué)研究所正在開發(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，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，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)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，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，對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進(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、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長等。近年來，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)。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，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)樽杷牧喜缓承灾悾僮魇褂帽容^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，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。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燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產(chǎn)品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設(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，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此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內(nèi)用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對抗水壓、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安裝的方式是未來接入網(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，一些廠商已開發(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ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對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)了很長一段時間，近年來一直在改進(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OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問題，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光纜的自動維護(hù)、適時監(jiān)測系統(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)對于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書，對光纜的預(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會議通過的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測及修復(fù)時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(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)還將開發(fā)有故障預(yù)測及對斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國電信企業(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)的測試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對光纖狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測出來及時傳送到維護(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)行中對整個光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設(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，吸水性物質(zhì)會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)測中心的OTDR上就會反映出來。
·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)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報，并進(jìn)行故障定位，同時也能連續(xù)監(jiān)測光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題（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：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎(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，形成了一套較完整的自動維護(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)測光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護(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。對于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對于光纖所不能達(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。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，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，必須通過特殊的設(shè)計(jì)和制造來達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標(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對此問題也進(jìn)行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開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)對寬帶布線的要求愈來愈高，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，6類電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少廠商在結(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
由于移動通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(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需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴(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）對移動信號的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類電纜將會有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標(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)展中幾個值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識產(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，國內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒有自主的知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國內(nèi)企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開發(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)展的同時也對光纜電纜產(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光纜的開發(fā)中，會對這一點(diǎn)有深刻的體會。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會基于如微型光纜、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。我國的用戶眾多，接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，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。應(yīng)該說，多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國外最新技術(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。在有中國特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國特色的光電纜產(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通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通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出現(xiàn)干擾問題，而且還會影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此，對新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備?，F(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)水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數(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，同時對光纜網(wǎng)進(jìn)行自動監(jiān)測，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NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的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，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)省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動監(jiān)測維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場的發(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，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，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經(jīng)濟(jì)大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個電信行業(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)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設(shè)量最高的2000年。
應(yīng)該看到，信息通信業(yè)是一個充滿生機(jī)與活力的朝陽產(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，仍然是推動社會進(jìn)步的重要動力，信息網(wǎng)絡(luò)化仍然是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的強(qiáng)大趨勢。因此我們應(yīng)樹立信心，在全球經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)、通信市場復(fù)蘇及我國西部開發(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，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賽過程中，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世。光纖技術(shù)現(xiàn)已相對成熟，下面就光纖的優(yōu)點(diǎn)和業(yè)務(wù)上的需求來研究一下光纖的發(fā)展趨勢。
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個光載波，進(jìn)行波分復(fù)用，可以容納上百萬個頻道。
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，不受電磁場的作用，故光纖傳輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。因此，在光纖中傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽，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。
5．工作性能可靠
一個系統(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)那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，故一個設(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?？煽康摹?/p>
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個月增加1倍，而價格降低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障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本還會進(jìn)一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價格會越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對優(yōu)勢，成為建立全省、以至全國有線電視網(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信號時，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。
二、業(yè)務(wù)上的需求和市場的競爭
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”問題上,還沒有完全的普及光纖，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)志著我國互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入寬帶時代。寬帶接入已經(jīng)成為固網(wǎng)運(yùn)營商增長的第一驅(qū)動力。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上馬也是大勢所趨。論文格式。
正是基于這種共識，各固網(wǎng)運(yùn)營商在鋪網(wǎng)時都遵循光進(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，迎來了快速增長的新時期。
在最近幾年，F(xiàn)TTH已經(jīng)出現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。FTTH，一方面受到了企業(yè)用戶和高端家庭用戶的歡迎，與將來可能需要一次次地帶寬升級相比，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、在家購物、在家上課等。 另一方面，銅線和光纖價格的一漲一跌，也使得部署FTTH的成本正呈現(xiàn)下降的趨勢。長遠(yuǎn)來看，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)維成本上來說，與DSL相比FTTH有更加明顯的優(yōu)勢。
論文關(guān)鍵詞:泄漏同軸電纜 耦合損耗 輻射場 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，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，同時討論了室內(nèi)墻壁的材質(zhì)對耦合損耗的影響，并通過仿真對結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.該理論和結(jié)果可以擴(kuò)展到其他場所，對于進(jìn)一步研究閉域空間中的無線通信問題具有較強(qiáng)的參考價值.
泄漏同軸電纜(簡稱漏纜)是遵循特定的電磁場理論，沿著同軸電纜的外部導(dǎo)體周期性或非周期性配置開槽口而形成的.電信號在該電纜中傳輸?shù)耐瑫r，能把電磁能量的一部分按要求從特殊開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)又具有無線電發(fā)射天線的性質(zhì).由于其場強(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，同時討論了墻壁的材質(zhì)對耦合損耗的影響，并通過仿真對結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.該理論和結(jié)果對于進(jìn)一步研究閉域空間中的無線通信問題具有較強(qiáng)的參考價值.
1 基本理論和計(jì)算方法
1. 1 射線追蹤法
室內(nèi)無線通信系統(tǒng)的工作頻率一般比較高，因而波長與建筑物尺寸相比要小得多，此時電磁波的傳播可以用幾何光學(xué)來近似，即認(rèn)為電磁波沿直線傳播，遠(yuǎn)場區(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)的某處放置一個天線，則空間中任一點(diǎn)的輻射場除了直射場以外，還有天棚、地板和4個墻壁的反射場.實(shí)際問題中含有多次反射，但由于經(jīng)過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)的直射場和天棚、地板以及一個左側(cè)墻壁的反射場的示意圖.
1. 2 漏纜輻射場的計(jì)算
圖2(a)所示的漏纜外導(dǎo)體上的開槽電場分布為[3]
別為漏纜的內(nèi)、外導(dǎo)體半徑，V0為激勵電壓，k0為自由空間的波數(shù)，α為開縫角度，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.以圖1中路徑4為例，分析經(jīng)過反射后某一縫隙的輻射場，則總的輻射場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
總的場強(qiáng)可由各縫隙作用的疊加得到
i=1
對于其他反射路徑，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.內(nèi)接收天線處由漏纜產(chǎn)生的總輻射場.
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，設(shè)室內(nèi)空間為矩形，其長、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，開縫角度為π/4，介質(zhì)層的介電常數(shù)為1. 28，開縫周期為0. 26 m，工作頻率為900 MHz.測試點(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)橄鄬殡娤禂?shù)較大的墻壁，通常會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
從漏纜的輻射理論出發(fā)，結(jié)合射線追蹤法和場的疊加原理，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，同時討論了墻壁的材質(zhì)對耦合損耗的影響.仿真結(jié)果表明:墻壁的相對介電系數(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).
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[論文摘要]研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及干擾對電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的影響,從設(shè)計(jì)的角度對鐵路電力遠(yuǎn)動監(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)動監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個重要組成部分,在研制綜合自動化系統(tǒng)的過程中,如果不充分考慮可靠性問題,在強(qiáng)電場干擾下,很容易出現(xiàn)差錯,使整個電力遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運(yùn)行或出錯誤(誤跳閘事故等),無法向站場和區(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變(配)電所二次側(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動終端設(shè)備,對設(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)場的干擾
1.正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時的暫態(tài)磁場兩種,特別是短路事故時的磁場對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。3.變電所中的隔離開關(guān)和高壓柜手車在操作時產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過程,也產(chǎn)生一定的磁場。4.無線通信、對講機(jī)等輻射電磁場對遠(yuǎn)動終端會產(chǎn)生一定的干擾,鐵路中繼站通常會和通信站在一處,通信發(fā)射塔對中繼站電力遠(yuǎn)動終端設(shè)備的干擾比較大。
(三)對通信線路的干擾
1.鐵路變電所遠(yuǎn)動終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車站通信站,再經(jīng)過轉(zhuǎn)換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動調(diào)度中心,遙信和遙控數(shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號,由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多,遠(yuǎn)動終端受的干擾比較大。2.中繼站一般距鐵路都比較近,列車通過時的振動對遠(yuǎn)動終端設(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)生干擾的振動信號,或負(fù)荷開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動信號。
二、干擾對電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的影響
無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較多,很容易影響到遠(yuǎn)動終端設(shè)備,包括要害的CPU;模擬量輸入受干擾,可能會造成采樣數(shù)據(jù)的錯誤,影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性,還可能會引起微機(jī)保護(hù)誤動、損壞遠(yuǎn)動終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件;開關(guān)量輸入、輸出通道受干擾,可能會導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動終端判斷錯誤,遠(yuǎn)動調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯誤遠(yuǎn)動終端CPU受干擾會導(dǎo)致CPU工作不正常,無法正常工作,還可能會導(dǎo)致遠(yuǎn)動終端程序受到破壞。
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)動終端設(shè)備內(nèi)部。3.在遠(yuǎn)動終端設(shè)備的輸入端子上對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,提高對二次設(shè)備的電磁兼容,減少對遠(yuǎn)動終端的干擾。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,遭受觸電危險和保證設(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變壓器初、次級寄生電容耦合,隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離,分布電容小,可提高抗共模干擾的能力。2.電力遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等,開關(guān)量的輸出主要是對斷路器、負(fù)荷開關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3.信號電纜盡量避開電力電纜,在印刷遠(yuǎn)動終端的電路板布線時注意避免互感。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)的干擾很難通過光耦送到另一側(cè)去,能有效地防止干擾從過程通道進(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.采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾,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,每個功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過載保護(hù),不會因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個系統(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,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度。2.遙信由于合閘一次不到位或由于二次側(cè)振動而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號,并且還會產(chǎn)生尖脈沖信號,也可能對遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號。
(七)過程通道抗干擾設(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;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,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)測系統(tǒng)；總體設(shè)計(jì)；監(jiān)測子站
中圖分類號TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）103-0235-02
1電力電纜在線監(jiān)測技術(shù)
電力電纜檢測技術(shù)是電力電纜狀態(tài)評估的基礎(chǔ)，國外在此方面起步較早，始于上個世紀(jì)中期，開始主要是定期試驗(yàn)維修，即離線檢測。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)測上了一個新的臺階。我國的電力電纜檢測技術(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)步的同時也取得一些研究成果，如1989年，我國自主研制出第一臺電力電纜故障檢測儀。
為了避免事故發(fā)生，使煤礦能夠安全生產(chǎn)，電力部門會對有關(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)，通過電纜表現(xiàn)出來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)通過現(xiàn)場模擬各種實(shí)際電壓以考驗(yàn)其絕緣水平，此試驗(yàn)對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，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)時在線監(jiān)測，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)測技術(shù)。目前，國內(nèi)外正在積極探索的幾種在線監(jiān)測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象，根據(jù)一定的篩選原則對礦用高壓電纜在線監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)總體框架
本設(shè)計(jì)將礦用高壓電纜的監(jiān)測系統(tǒng)分為監(jiān)測子站、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心三大部分，單個監(jiān)測子站就可以獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、現(xiàn)場報警顯示等功能，是整個系統(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)測子站設(shè)計(jì)
我們采用如下方案來完成監(jiān)測子站系統(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；然后由處理器對采集的信號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)果一方面對現(xiàn)場情況進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、顯示或現(xiàn)場報警顯示，另一方面將評估結(jié)論傳送給無線通信網(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自監(jiān)測子站的所有結(jié)論性數(shù)據(jù)，使工作人員可以實(shí)時了解整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。首先是由監(jiān)控中心的工作人員發(fā)出啟動命令，系統(tǒng)便開始完成初始化工作，主要包括無線通信網(wǎng)絡(luò)的初始化，數(shù)據(jù)檢測系統(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，操作指令通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送到各個監(jiān)測子站；監(jiān)測子站收到命令后，便開始運(yùn)行監(jiān)測子站控制程序，最后再由無線網(wǎng)絡(luò)將程序運(yùn)行結(jié)果返回至監(jiān)控中心。
監(jiān)測子站控制程序主要作用是完成一個監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)檢測，數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)場報警顯示等工作。另外，監(jiān)測子站作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個無線終端，還負(fù)責(zé)將程序運(yùn)行結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心。
監(jiān)測子站作為整個系統(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)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括總體框架和監(jiān)測子站的軟硬件設(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)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并未給出對收集到的數(shù)據(jù)的處理方法，按照目前我們的研究結(jié)果，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析會比較有效果，在以后的研究中，我們會從這一方面著手。
參考文獻(xiàn)
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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)制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、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)字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制（PPM）兩種方法。
簡而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對二進(jìn)制數(shù)字信號進(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線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持：
⑴通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā);
⑵主要是用來取代點(diǎn)對點(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，通訊過程中不能移動，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，惠普移動計(jì)算分公司正在開發(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電纜連接方式，如掌上計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個人數(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)開辟數(shù)據(jù)通信的未來
目前，符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)要求的個人數(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，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過個人通信系統(tǒng)(PCS)和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來。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，建立和保持對無線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)在也能以無線方式進(jìn)行通信。紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者還在設(shè)想在機(jī)場和飯店等地點(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，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。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強(qiáng)，故國外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來重視這一技術(shù)的開發(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)、邊海防的端對端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對未來數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。
參考文獻(xiàn)
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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、對通信網(wǎng)種類及構(gòu)成要素作概括性闡述；2、擬定長途網(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.畫出工程所需各部分圖紙
5.寫出設(shè)計(jì)規(guī)范書及設(shè)計(jì)說明書
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、對各項(xiàng)設(shè)計(jì)作重點(diǎn)說明。
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 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)）等組成高頻信號傳輸?shù)耐ǖ馈８哳l信號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)線對地電壓升高的過程也就是在導(dǎo)線對地電容中儲存電場能的過程，電流波流過導(dǎo)線的過程也是導(dǎo)線電感中儲存磁場能的過程。當(dāng)電壓波和電流波互相伴隨著沿導(dǎo)線傳播時，單位長度的導(dǎo)線獲得的電場能和磁場能分別為和。
由式(1-6)，可得＝。即單位長度導(dǎo)線獲得的電場能和磁場能相等。
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網(wǎng)絡(luò)阻抗相等的負(fù)載，這時在線路上任一點(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，在始端測得的電壓與電流值，將為入射波與反射波之和。此時，在線路始端測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，負(fù)載從信號源中得到的功率最大。信號源提供的功率全部被負(fù)載吸收，在信號源和負(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。
阻抗匹配連接的目的有：
（1）避免阻抗失配時，由于信號源能量不被完全吸收而引起的反射。反射波對入射波的干涉，使信號源輸出不穩(wěn)定，造成波形失真。
（2）避免阻抗失配時，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，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)取決于電纜長度。當(dāng)高頻電纜長度為工作頻率λ/4偶數(shù)倍時，電纜的輸入阻抗將出現(xiàn)極大值；當(dāng)高頻電纜的長度為工作頻率的λ/4奇數(shù)倍時，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，其波長較短，電纜長度足以與波長相比擬。實(shí)際安裝中的高頻電纜一般為幾百公尺，這個長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)絕對避免電纜長度等于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|長度，以使其長度避開λ/4。這個方法實(shí)施簡單，但它通常對于工作頻率較高的情況效果顯著，因頻率高，波長短，所以稍增加電纜長度，救可有效地避開λ/4。而對于工作頻率較低的情況，效果就差，因頻率低，波長較長，所以要有效地避開λ/4，就必須在較大程度上加長電纜長度，這在具體實(shí)施時是困難的。
(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λ就要減小(因λ=υ/f)。這就同樣可以達(dá)到避開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單而獲得較廣的應(yīng)用。
頻率與傳輸衰耗的關(guān)系
信號頻率增大時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。同時在絕緣體的內(nèi)部也會有部分的能量損失，也是造成衰減的原因。
高頻信號傳輸?shù)母蓴_問題
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)高頻閉鎖信號間斷而導(dǎo)致的保護(hù)誤動。
(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)之間會出現(xiàn)電位差，當(dāng)較大的接地電流注入接地網(wǎng)時，各點(diǎn)之間可能有較大的電位差，如果同一個連接的回路在變電所的不同點(diǎn)同時接地，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)限制過電壓對裝置的影響。為防止雷擊時產(chǎn)生過電壓，可在通道入口處并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙?，由于電容具有兩端電壓不能突變的性質(zhì)，當(dāng)靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓出現(xiàn)時，首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過程的進(jìn)行，副邊電壓才會慢慢升起來，由于靜電感應(yīng)過電壓一般出現(xiàn)的時間都很短，并聯(lián)電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒有升到足夠高時，過電壓已消失，這樣就能大大限制地電壓對高頻收發(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
本文提及了波在導(dǎo)體中傳播的基本原理以及高頻信號的傳輸需要考慮的一系列問題。高頻保護(hù)的不正確動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看到高頻信號有間斷、畸變的現(xiàn)象。分析、解決高頻信號的傳輸質(zhì)量問題將有效的提高高頻保護(hù)的正確運(yùn)行動作水平。
參考文獻(xiàn)：
《高電壓工程》中國電力出版社
《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)問答》中國電力出版社
