メタル通信ケーブルの電気特性の測定方法について

質問

メタル通信ケーブルの電気特性の測定方法について

ツイストペアのメタル通信ケーブルの電気特性の内、
クロストーク（近端漏話、遠端漏話など）の測定はどの様に
行なわれるのが一般的なのでしょうか。

対象のケーブルは、CCP(JCS9072相当)と仮定するとします。

具体的な測定方法、使用機器、判定方法など
どなたか御教授下さい。

また、詳しい文献や書籍などを教えて頂けたら
尚ありがたいです。

是非よろしくお願いします。

回答No.4

tance

再度tanceです。
周波数帯域が音声帯域ならクロストークをSパラメータとしてでなく
単なる漏れとして測定しても実用上問題ないことが多いですので、
平衡線路もトランスなどで不平衡にできるし、それだけで測定は
大幅にシンプルになります。

それならネットアナなしでもできると思います。No.3の方のおっしゃる
とおり、原理を理解しておくことは重要です。

また、逆にネットアナで音声帯域で使えるものはほとんどありません。

古い線路とのことですので、ギガビットイーサネットなどの高速
メタルラインではなさそうですから、たんに隣のラインからの漏れを
測れば良いと思います。

差動チャンネルが２ラインあるとします。
１本目の入力を1p, 1n とし、その出力を2p, 2n としましょう。
２本目の入力を3p, 3n とし、その出力を4p, 4n とします。

平衡～不平衡を変換するトランスを全てのポートにつないで、
差動をシングルエンドに変換します。これにより
１本目の入力はpとnがひとつになって、ポート１となり
その出力はポート２となります。

同様に２本目もポート3，４と呼びます。

さて、クロストークの測定ですが、厳密には差動信号成分と
同相信号成分を別々に扱わなくてはなりませんが、おそらく
音声帯域なら同相～差動の変換作用やその逆を考えなくても
良いかもしれません。

だとすると、大幅に簡略化できて、測定は次のようになります。
（信号は全てトランスで与えるので同相成分の測定はしません）

ポート３から信号をいれて、ポート１に出てくるのがNEXT.
ポート４から信号をいれて、ポート１に出てくるのがFEXTです。
これらの測定時は空いているポートはすべてラインのインピーダンス
で終端しておきます。

これを全組み合わせで行います。（ポートという語を省略します）
１から入れて３から出るNEXT。
２から入れて３から出るFEXT。
４から入れて２から出るNEXT。
３から入れて２から出るFEXT。
２から入れて４から出るNEXT。
１から入れて４から出るFEXT。

同相差動の変換を無視すると、たったこれだけの測定で済み、しかも
終端も同相インピーダンスで終端するといった面倒なことも必要
なくなります。

当然、各測定は帯域内の全周波数を網羅して行います。

もし、高周波で、トランスが使えなくて、かつネットアナが２ポート
タイプだったりすると一つの測定でも1p,1n,2p,2nの組み合わせで
４回測定し、位相も測って複素数の行列演算をしなくては
なりません。

これらはただ、測定量が多い話ですので、決して出来ないのではなく
手間がかかりすぎるだけのことです。

長くなって済みません。もっと詳細を説明できれば良いのですが
これ以上の長文はあんまりですので、この程度の略記とさせて
いただきます。

お礼

大変遅くなってすみません。
回答ありがとう御座います。

教えて頂いた内容と、Web上での調査に明け暮れております。
やはりまだまだ勉強不足で理解に苦しむ事が多いですが、なんとかやって行きます。

シンプルにイメージ出来ると理解し易いんですけどね・・・。

原理や測定のガイドラインとして、以下の資料などを参考にしております。
　総務省　　端末機器の技術基準適合認定　別表一号（有線電気通信端末機器の測定方法）
　日本工業規格　　低周波変成器及びコイル試験方法（ＪＩＳ　Ｃ　６４３５）

回答No.3

KEN_2

メタル回線ですから音声帯域と+αの数十KHzまでですよね。
テクトロニクスのディストーション・アナライザを使用して測定していました。
実回線で遠方間で測定すると、同じ測定器が2台必要ですが、測定器がネゴシエーションを実行し、周波数特性、群遅延（歪み）特性、S/Nなどメタル回線の諸条件を測定してくれる高価でしたが、非常に便利な測定器がありました。
（古く専門的でマイナーなので、現在サイトで見付かりませんが、類似の測定器で実現可能です。）

基本の測定方法は、平衡信号で発信器とレベル計と終端抵抗があれば測定可能です。
（あと必要であれば、音声帯域の等価フイルターと平衡/不平衡トランスがあれば十分です。）
測定方法や各種の技術基準が旧；電電公社時代の資料が発刊されてましたが、現在業界関係者でなければ入手困難です。

しかし、測定の基本原理は同じで、ネットワークアナライザと測定手順や便利さは違いますが測定可能です。
新人にはレベル計とシンセサイザ発信器を使いこなせなければネットワークアナライザーを使わない様に指導していました。
（これも「ゆとり教育」の影響からか、考えない・原理を理解しない技術者を作らない当方の方針です。）
平衡回路・回線ですので不平衡の測定器接続などで使用方法を誤らなければ問題ありません。

>これを使用した測定のやり方として、測定対象のケーブルの規格を調査し、
>周波数シンセサイザでケーブルに任意の周波数[Hz]を出力して、
>レベルメータで信号の大きさ[dB]を測定すればそれがクロストークになるのでしょうか。
　基本的な考え方はその通りです。
聴感補正の周波数補正の条件や、CCITT勧告の補正条件がありますが、実測値より結果は良くなる条件ですので、実験室で測定するレベルであれば信頼できる数値でしょう。

実回線では多少外部要因が加算されますので、悪く測定される可能性がありますが、これも高価ですが「回線シュミュレータ」などの特性で評価もできます。
（回線試験の世界は専門的で、業界に精通していないと入手可能な情報は無いのが現実です。）

お礼

回答ありがとうございます。

シンセとレベルメータで測定可能な様で、一歩前進しました。

唯、悲しいのは、教えて頂いた内容が殆ど理解出来ずにいます。
まだまだ勉強が必要です。

当方、今迄全く通信回線試験とは無縁でして、今回業務の一環で担当しています。
また当該のターゲットが非常に古いもので、現在の標準とは恐らくかけ離れたものを
相手にしなければなりません。
（シンプルな方法で回線試験の測定が出来ると思う様にします。）

現在WEB検索で調査を進めていますが、ご指摘の通りなかなか有用な情報がありません。
（見つけられないだけかもしれません。理解に苦しむ場面も多くあります。）
役に立ちそうな情報などご存知でしたらご教授下さい。

ありがとう御座いました。

回答No.2

tance

回答になっていないかもしれませんが、ベクトルネットワークアナライザ
なしで差動系のクロストークを測定するのは無理だと思います。
どんな苦労もいとわないのなら原理的にはできるのですが、非現実的です。

測定に必要な終端抵抗も差動、同相、その両方に対応する特殊な
ものが必要です。信号源も単なるシンセサイザだけでは不足で、
常に差動、同相の信号を発生できる必要があります。

ネットワークアナライザも４ポートのものが好ましく、周波数が
高いと（GHzオーダー以上）キャリブレータとか接続ケーブルなどに
こまかい注意が必要です。

VNAなしでNEXT,FEXTを測定するのは諦めた方がよいかと・・・。

お礼

回答ありがとうございます。

VNA無しでの測定は現実的ではないんですね。
色々状況もありましていきなりVNAを使用も出来かねるので
現状でなんとかならないか調査を続けてみます。

あわせてVNAも検討してみます。

ありがとうございました。

回答No.1

rabbit_cat

ネットワークアナライザを使って、Ｓパラメータの形で測定するのが普通でしょう。
判定方法というか、普通は規格なんかで、クロストークについては、Ｓ２１がこれより小さいことみたいなマスクが与えられるはずです。

お礼

回答ありがとうございます。

ネットワークアナライザ使用ですか・・・。

実は、事情がありまして（最初から記載すればよかったです）
シンセサイザとレベルメータを使用する必要があります。

これを使用した測定のやり方として、測定対象のケーブルの規格を調査し、
周波数シンセサイザでケーブルに任意の周波数[Hz]を出力して、
レベルメータで信号の大きさ[dB]を測定すれば
それがクロストークになるのでしょうか。

クロストークをWebで検索すると測定グラフを見かけますが
いずれのグラフも縦軸が[dB]で横軸が[Hz]となっています。
それはつまり、上に書いた内容と理解すればよいのでしょうか。