CN1844939B - 一种单端测试adsl线路环阻的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单端测试ADSL线路环阻的方法，包括将ADSL线路的A线(1)、B线(3)分别与终端(2)相连，A线(1)、B线(3)还分别与地线(6)相连；在所述A线(1)和地线(6)之间连接一个阻值在20K～1M之间的精密电阻(4)，测得其电导值为G_ac；在所述B线(3)和地线(6)之间连接另一个阻值在20K～1M之间的精密电阻(5)，测得其电导值为G_bc；利用窄带测试法，分别测得A线(1)的对地电容C_ac和B线(3)的对地电容C_bc；测试相应的Z参数；利用计算公式分别获得R_a、R_b；根据R_lp＝k(R_a+R_b)获得环阻R_lp。本发明的测试方法，操作过程简洁、测试精度高、并且测试结果与线路是否接终端无关。

Description

一种单端测试ADSL线路环阻的方法

技术领域

本发明涉及一种单端测试ADSL线路环阻的方法。

背景技术

ADSL线路测试的关键是测试出ADSL线路对差分信号的衰减。衰减是线路本身的特征量，所以测试得到的衰减结果应该与线路是否接终端无关。实现这一目标的难点就是精确测试出ADSL线路的环阻。当前，测试环阻的方法有如下两种：

方法一：利用经验数据N和M来估计线路的环阻，具体步骤如下：

第1步：将ADSL外线中的A线接地；测算出另外一根线、即B线的对地阻抗，令其实部为R₁；

第2步：同理，将ADSL外线中的B线接地；测算出A线的对地阻抗，令其实部为R₂；

第3步：将ADSL的两根外线(即A线和B线)短接，测算出短接后线路对地阻抗，令其实部为R₃；

第4步：测试线路长度L；

第5步：当R₁≈R₂时，环阻R_lp＝N×R₃×(1+Lg(L/M))。

这种方法的缺点为：1)、N和M为经验数据，R_lp过多依赖于N和M，2)、ADSL线路故障繁多；因此依靠经验数据来计算环阻R_lp就已经决定了此方法的测试精度不可能高。

方法二：利用线路模型来测算线路环阻，具体步骤如下：

第1步：给ADSL线路建立一个如图1所示的线路模型一：其中R_a代表A线的环阻效应，R_b代表B线的环阻效应，Z表示终端，G_ag表示A线对地电导，G_bg表示B线对地电导，C_ag表示A线对地电容，C_bg表示B线对地电容。因此如果把终端Z看作是两个未知数(实部和虚部)，该模型一共有8个未知数。

第2步：使用一个测试仪器，向该线路模型发送频率为f1的正弦激励信号，测算出在频率f1(单位为Hz)下的Z参数：Z_{11_f1}、Z_{12_f1}、Z_{22_f1}。

第3步：同理，使用一个测试仪器，向该线路模型发送频率为f2的正弦激励信号，测算出在频率f2(单位为Hz)下的Z参数：Z_{11_f2}、Z_{12_f2}、Z_{22_f2}。

第4步：把所有Z参数的实部和虚部分离，可得到12个方程。从中取出8个方程，可以解出模型中的全部参数(R_a、R_b、G_ag、G_bg、C_ag、C_bg、Z)。

第5步：R_lp＝k×(R_a+R_b)，其中k是一个常数。

这种方法的缺点为：1)、未知数的个数太多，为了能够解出全部的结果需要列8个方程，从而引入了计算误差。还引入了6个Z参数，这6个被测量都会引入测试误差，使得计算结果恶化。2)、对绝大多数ADSL测试线路，G_ag和G_bg的范围均是在0.00000005～0.0000001之间；这就要求所选用的测试仪器必须能够达到非常高的精度，才能够使得模型中的8个未知数最后解出的结果满足要求；这对硬件设计和计算方法都是一个挑战，从而造成了实际使用的不方便。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供操作过程简洁、测试精度高、并且测试结果与线路是否接终端无关的一种单端测试ADSL线路环阻的方法。

本发明为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的：提供一种单端测试ADSL线路环阻的方法，包括将ADSL线路的A线、B线分别与终端相连，A线、B线还分别与地线相连，还包括以下步骤：

1)、在A线和地线之间连接一个阻值在20K～1M之间的精密电阻，测得其阻值为G_ac；在B线和地线之间连接另一个阻值在20K～1M之间的精密电阻，测得其阻值为G_bc；

2)、利用窄带测试法，分别测得A线的对地电容C_ac和B线的对地电容C_bc；

3)、测试Z参数：选用一个能测试Z参数的测试装置，将测试装置与A线相连，此时B线悬空，测试装置发送频率为f、单位为Hz的正弦激励信号到A线，根据测试装置所采集到的响应数据，获得Z₁₁和Z₁₂；再将测试装置与B线相连，此时A线悬空，测试装置发送频率为f、单位为Hz的正弦激励信号到B线，根据测试装置所采集到的响应数据，获得Z₂₂；

4)、根据下列公式计算分别获得R_a、R_b：

$R_a=\frac{(G_{\mathrm{ac}}{Z}_{11b}+Z_{11a}w{C}_{\mathrm{ac}}+w{C}_{\mathrm{bc}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{bc}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{ac}}},$

$R_b=\frac{(G_{\mathrm{bc}}{Z}_{22b}+Z_{22a}w{C}_{\mathrm{bc}}+w{C}_{\mathrm{ac}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{ac}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{bc}}};$

其中w＝2πf，代表角频率；G_ac代表设置在A线和地线之间的精密电阻的电导值，G_bc代表设置在B线和地线之间的精密电阻的电导值，C_ac代表A线的对地电容，C_bc代表B线的对地电容；Z_11a代表Z₁₁的实部，Z_11b代表Z₁₁的虚部；Z_12a代表Z₁₂的实部，Z_12b代表Z₁₂的虚部；Z_22a代表Z₂₂的实部，Z_22b代表Z₂₂的虚部；

5)、根据下列公式计算获得环阻R_lp：

R_lp＝k(R_a+R_b)；其中K是一个常数。

作为本发明的一种单端测试ADSL线路环阻的方法的改进：G_ac和G_bc的电导值范围均是：0.000001导纳～0.00005导纳。w一般为600r/s～8000r/s，优选w为628r/s。

在本发明的测试方法中，G_ac和G_bc分别代表所测得的电导，在环阻R_lp计算过程中作为已知量；同样，C_ac和C_bc分别代表由窄带测试电路所测得的电容值，在环阻R_lp计算过程中也作为已知量。

本发明的设计原理和过程如下，首先建立如图3所示的线路模型二：

其中R_a代表A线的环阻效应，R_b代表B线的环阻效应，Z表示终端，G_ac代表设置在A线和地线之间的精密电阻的电导值，G_bc代表设置在B线和地线之间的精密电阻的电导值，C_ac代表A线的对地电容，C_bc代表B线的对地电容。

因为在步骤1)和步骤2)中，窄带无障的ADSL线路中的A线对地电阻非常大，因此在A线与地线之间并联设置一个精密电阻后，电导值仍然约等于G_ac。同理，B线对地电阻非常大，因此在B线与地线之间并联设置另一个精密电阻后，电导值仍然约等于G_bc。这样，就可以删除作为现有技术的如图1所示的线路模型一中的未知量G_ag和G_bg，而添加上如图3所示的在本发明中作为已知量的G_ac和G_bc。在图1所示的线路模型一中，C_ag和C_bg是未知数，需要通过Z参数来解得.而本发明的线路模型二中，两线(即A线和B线)对地电容是可以测试出来的，是已知数，用C_ac和C_bc表示。所以，在本发明的线路模型二中，未知数只有R_a、Z、R_b。

步骤3)后，利用所测得的Z参数，联立方程解R_lp，解方程的算法如下：

$Z_{11}=R_a+\frac{(G_{\mathrm{bc}}+\mathrm{jw}{G}_{\mathrm{bc}})Z+1}{G_{\mathrm{ac}}+G_{\mathrm{bc}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{ac}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{bc}}+Z(G_{\mathrm{ac}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{ac}})(G_{\mathrm{bc}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{bc}})}$ ……………(1)

$Z_{12}=\frac{1}{G_{\mathrm{ac}}+G_{\mathrm{bc}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{ac}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{bc}}+Z(G_{\mathrm{ac}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{ac}})(G_{\mathrm{bc}}+\mathrm{jw}{C}_{\mathrm{bc}})}$ …………………(2)

联立(1)式和(2)式，可以消掉终端未知量Z：

Z₁₁(G_ac+jwC_ac)＝R_a(G_ac+jwC_ac)+1-(G_bc+jwC_bc)Z₁₂………………………(3)

对(3)式做实部和虚部分离：

G_acZ_11a-wC_acZ_11b-G_acR_a-1+G_bcZ_12a-wC_bcZ_12b＝0…………………………(4)

G_acZ_11b+Z_11awC_ac-wC_acR_a+wC_bcZ_12a+G_bcZ_12b＝0……………………………(5)

大量测试发现，(5)式能够解出更准确的结果：

$R_a=\frac{(G_{\mathrm{ac}}{Z}_{11b}+Z_{11a}w{C}_{\mathrm{ac}}+w{C}_{\mathrm{bc}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{bc}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{ac}}}$ ……………………………………(6)

用完全相同的方法，可以推出：

$R_b=\frac{(G_{\mathrm{bc}}{Z}_{22b}+Z_{22a}w{C}_{\mathrm{bc}}+w{C}_{\mathrm{ac}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{ac}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{bc}}}$ ……………………………………(7)

其中：

Z₁₁＝Z_11a+jZ_11b……………………………………………………………………(8)

Z₁₂＝Z_12a+jZ_12b…………………………………………………(9)

Z₂₂＝Z_22a+jZ_22b…………………………………………………(10)

R_lp＝k(R_a+R_b)…………………………………………………………………(11)

其中，k是一个常数。

本发明的单端测试ADSL线路环阻的方法，在被测ADSL线路的A线和地之间并接一个20K～1M的精密电阻，改变了线路真实的对地电阻，从而提高了环阻测试的精度，简化了测试方法，大大降低了对硬件系统本身的要求。同理，在被测ADSL线路的B线和地之间并接一个20K～1M的精密电阻，改变了线路真实的对地电阻，从而提高了环阻测试的精度，简化了测试方法，大大降低了对硬件系统本身的要求。本发明还利用了窄带电容测试的结果Cac和Cbc，从而提高了环阻测试的精度，大大简化了环阻测试的过程，大大降低了对硬件系统本身的要求。利用本发明的方法，对长度4000米以内的ADSL线路进行测试，测试精度95％以上，并且测试结果与线路是否接终端无关。

附图说明

图1是作为现有技术的ADSL线路模型一的模型图；

图2是本发明的连接关系示意图；

图3是本发明的ADSL线路模型二的模型图；

图4是本发明所使用的一个测试装置的连接关系示意图；

图5是图4所示的测试装置发送正弦激励信号到A线，从而获得Z₁₁和Z₁₂的示意图；

图6是图4所示的测试装置发送正弦激励信号到B线，从而获得Z₂₂的示意图。

具体实施方式

参照上述附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。图2～图6结合给出了一种单端测试ADSL线路环阻的方法，包括以下步骤：

1)、将ADSL线路的A线1、B线3分别与终端2相连，该A线1、B线3还分别与地线6相连；

2)、在A线1和地线6之间连接一个阻值在20K～1M之间的精密电阻4，测得其电导值为G_ac，在B线3和地线6之间连接另一个阻值在20K～1M之间的精密电阻5，测得其电导值为G_bc；

3)、利用窄带测试法，分别测得A线1的对地电容C_ac和B线3的对地电容C_bc；

4)、测试Z₁₁、Z₁₂和Z₂₂参数：

首先，选用一个如图4所示的测试装置：该测试装置包括内设地线111的数据处理模块11、信号传递组件12、电阻14；信号传递组件12内设有发送通道121、采集通道A122、采集通道B123、采集通道C124和地线125。地线111与地线125相连。数据处理模块11、发送通道121、连线13、电阻14依次相连，电阻14的另一端设有连线15。采集通道A122的一端与数据处理模块11相连、另一端与连线13相连，采集通道B123的一端与数据处理模块11相连、另一端与连线15相连，采集通道C124的一端与数据处理模块11相连，另一端设有连线16。

将上述测试装置与ADSL线路的A线1相连，此时B线3悬空；即如图5所示：A线1和连线15相连，B线3与连线16相连，且地线6与地线125相连。此时，测试装置发送频率为f、单位为Hz的正弦激励信号到A线1，根据测试装置所采集到的响应数据，根据下列公式(12)和(13)获得Z₁₁和Z₁₂；

$Z_{11}=\frac{V_2}{V_1-V_2}R$ …………………………………………………………………………(12)

$Z_{12}=\frac{V_3}{V_1-V_2}R$ …………………………………………………………………………(13)

式中，V₁代表连线13处的电压的向量，V₂代表连线15(也即A线1)处的电压的向量，V₃代表连线16(也即B线3)处的电压的向量。

同理，将上述测试装置与B线3相连，此时A线1悬空，即如图6所示：B线3和连线15相连，A线1与连线16相连，且地线6与地线125相连。此时，测试装置发送频率为f、单位为Hz的正弦激励信号到B线3，根据测试装置所采集到的响应数据，根据下列公式(14)获得Z₂₂；

$Z_{22}=\frac{V_2}{V_1-V_2}R$ …………………………………………………………………………(14)

式中，V₁代表连线13处的电压的向量，V₂代表连线15(也即B线3)处的电压的向量，V₃代表连线16(也即A线1)处的电压的向量。

5)、根据下列公式计算分别获得R_a、R_b：

$R_a=\frac{(G_{\mathrm{ac}}{Z}_{11b}+Z_{11a}w{C}_{\mathrm{ac}}+w{C}_{\mathrm{bc}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{bc}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{ac}}},$

$R_b=\frac{(G_{\mathrm{bc}}{Z}_{22b}+Z_{22a}w{C}_{\mathrm{bc}}+w{C}_{\mathrm{ac}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{ac}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{bc}}};$

其中w＝2πf，代表角频率；G_ac代表精密电阻4的电导值，G_bc代表精密电阻5的电导值，C_ac代表A线1对地电容，C_bc代表B线3对地电容；Z_11a代表Z₁₁的实部，Z_11b代表Z₁₁的虚部；Z_12a代表Z₁₂的实部，Z_12b代表Z₁₂的虚部；Z_22a代表Z₂₂的实部，Z_22b代表Z₂₂的虚部；该w为600r/s～8000r/s，优选628r/s。

6)、根据下列公式计算获得环阻R_lp：

R_lp＝k(R_a+R_b)；其中k为一个常数。

为了证明本发明的优点，发明人作了如下的对比实验：

方法一、假设被测试系统是一对1000m的0.5mm线径的ADSL线对，R_lp＝180欧姆，k＝2.25。对应到作为现有技术的线路模型一应该是：

R_a＝40

R_b＝40

1/G_ag＝10M

1/G_bg＝10M

C_ag＝42nF

C_bg＝42nF，

Z＝10M

正弦激励信号频率为：

f1＝100Hz

f2＝200Hz，得到的Z参数是：

Z_{11_f1}＝3.271626995759388e+002-3.789131367809378e+004i

Z_{12_f1}＝-1.435689797151512e+002-2.176256873851816e+000i

Z_{22_f1}＝3.271626995759388e+002-3.789131367809378e+004i

Z_{11_f2}＝1.117960867314593e+002-1.894667695579487e+004i

Z_{12_f2}＝-35.89727015291654-0.27206140565059i

Z_{22_f2}＝1.117960867314593e+002-1.894667695579487e+004i

根据这6个Z参数，解出结果如下：

R_a＝32.14956396592078

R_b＝40.00304553179569

最终算出的R_a、R_b与真实值相比都有较大的偏差，并且R_a和R_b不相等了。

因此导致最终获得的R_lp＝k(Ra+Rb)＝2.25×(32.1+40.0)＝162.225欧姆，与标准值的偏差为：(180-162.225)/180＝9.875％

方法二、假设被测试系统是同一对1000m的0.5mm线径的ADSL线对，R_lp＝180欧姆，k＝2.25。对应到本发明的线路模型二应该是：

R_a＝40

R_b＝40

1/G_ac＝800K

1/G_bc＝800K

C_ac＝42nF

C_bc＝42nF

Z＝10M

正弦激励信号频率为：

f＝100Hz，得到Z参数为：

Z₁₁＝1.973400281645932e+003-3.779458733452229e+004i

Z₁₂＝-1.424712879612413e+002-1.461482959817067e+001i

Z₂₂＝1.973400281645932e+003-3.779458733452229e+004i

根据这3个Z参数，通过(6)式和(7)式解出结果如下：

R_a＝40.00000000000031

R_b＝40.00000000000031

从最终结果可以看出，计算出来的R_a和R_b完全相等，并且和真实值非常接近。最终获得的R_lp＝k×(Ra+Rb)＝2.25×(40.0+40.0)＝180.0欧姆，与标准值的偏差为：(180-180.0)/180＝0％。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种单端测试ADSL线路环阻的方法，包括将ADSL线路的A线(1)、B线(3)分别与终端(2)相连，所述A线(1)、B线(3)还分别与地线(6)相连，其特征是还包括以下步骤：

1)、在所述A线(1)和地线(6)之间连接一个阻值在20K～1M之间的精密电阻(4)，测得其电导值为G_ac；在所述B线(3)和地线(6)之间连接另一个阻值在20K～1M之间的精密电阻(5)，测得其电导值为G_bc；

2)、利用窄带测试法，分别测得A线(1)的对地电容C_ac和B线(3)的对地电容C_bc；

3)、测试Z参数：选用一个能测试Z参数的测试装置，将所述测试装置与A线(1)相连，此时B线(3)悬空，测试装置发送频率为f、单位为Hz的正弦激励信号到A线(1)，根据测试装置所采集到的响应数据，获得Z₁₁和Z₁₂；再将测试装置与B线(3)相连，此时A线(1)悬空，测试装置发送频率为f、单位为Hz的正弦激励信号到B线(3)，根据测试装置所采集到的响应数据，获得Z₂₂；

4)、根据下列公式计算分别获得R_a、R_b：

$R_a=\frac{(G_{\mathrm{ac}}{Z}_{11b}+Z_{11a}w{C}_{\mathrm{ac}}+w{C}_{\mathrm{bc}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{bc}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{ac}}},$

$R_b=\frac{(G_{\mathrm{bc}}{Z}_{22b}+Z_{22a}w{C}_{\mathrm{bc}}+w{C}_{\mathrm{ac}}{Z}_{12a}+G_{\mathrm{ac}}{Z}_{12b})}{w{C}_{\mathrm{bc}}};$

其中w＝2πf，代表角频率；G_ac代表A线(1)和地线(6)之间的精密电阻(4)的电导值，G_bc代表B线(3)和地线(6)之间的精密电阻(5)的电导值，C_ac代表A线(1)对地电容，C_bc代表B线(3)对地电容；Z_11a代表Z₁₁的实部，Z_11b代表Z₁₁的虚部；Z_12a代表Z₁₂的实部，Z_12b代表Z₁₂的虚部；Z_22a代表Z₂₂的实部，Z_22b代表Z₂₂的虚部；

5)、根据下列公式计算获得环阻R_lp：

R_lp＝k(R_a+R_b)；其中K是一个常数。

2.根据权利要求1所述的一种单端测试ADSL线路环阻的方法，其特征是，G_ac和G_bc的电导值范围均是：0.000001导纳～0.00005导纳。

3.根据权利要求2所述的一种单端测试ADSL线路环阻的方法，其特征是：所述w为600r/s～8000r/s。

4.根据权利要求3所述的一种单端测试ADSL线路环阻的方法，其特征是：所述w为628r/s。

Images