Mạng ngoại vi và truy nhập P3

Chia sẻ: Khinh Kha Kha | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 39
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để xác định điện dung giữa dây Ring[B] và đất phải nối dây Tip[A] với màn che rồi nối với đất

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mạng ngoại vi và truy nhập P3

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Tip[A] C2 Ring[B] Tip[A] C3 C3 C2 CT − G = C 2 + C 3 b. Đo đi n dung gi a dây ring và đ t Đ xác đ nh đi n dung gi a dây Ring[B] và đ t, ph i n i dây Tip[A] v i màn che r i n i v i đ t. Theo sơ đ đo thì que đo đen (balck) và que đo xanh (green) c a thi t b đo đư c n i v i nhau. Khi đó đi n dung c a dây Ring[B] đ i v i đ t đư c bi u di n như sau: Tip[A] C2 Ring[B] Ring[B] C1 C2 C1 C R −G = C 1 + C 2 c. Đo đi n dung gi a hai dây Đi n dung gi a hai dây là đi n dung công tác ho c đi n Tip[A] Ring [B] C2 dung tương h gi a hai dây d n c a m t đôi dây khi t t c các đôi dây còn l i đư c n i v i màn che và t t c đư c n i đ t. Khi đó đi n dung công tác đư c tính b ng công th c : C3 C1 C1 × C 3 CM = C2 + Màn che C1 + C 3 2.1.7.4 Các phép đo dùng phương pháp TDR 1) Xác đ nh v trí h m ch hoàn toàn: H m ch là l i làm tăng tr kháng đư ng dây, và s thay đ i tr kháng này r t l n, nên xung ph n x (Peak) khá cao. 2) Xác đ nh v trí h m ch m t ph n: Đi m H m ch cu i cáp m t ph n 3M 965DSP Peak th p Ph n x hơn cu i cáp Cursor 57
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin H m ch m t ph n là l i cũng làm tăng tr kháng, nhưng s thay đ i này không l n b ng h m ch hoàn toàn nên xung ph x (Peak) bé hơn. 3) Xác đ nh v trí ng n m ch: Ng n m ch là l i làm gi m tr kháng đư ng dây. Do đó l i này s t o ra m t xung ph n x (Dip) khá sâu. Đi m Ng n m ch cu i cáp 100 3M 965DSP Dip Ph n x Cursor cu i cáp 4) Xác đ nh v trí nhánh r : Nhánh r t o ra đi n dung. Đi n dung này s c ng thêm vào đi n dung c a đư ng dây, làm gia tăng đi n dung t ng c ng c a đư ng dây. Đi n dung c ng thêm c a nhánh r s h p thu năng lư ng xung tín hi u đo ki m, t c là làm gi m tr kháng đư ng dây t i ch r . Vì v y, t i đ u nhánh r s t o ra m t Dip trên màn hình TDR. Cũng t i đ u nhánh r , tín hi u chia ra theo hai hư ng : m t- truy n d c theo nhánh r đ n cu i nhánh và m t- truy n d c theo cáp chính đ n đ u xa c a đôi dây. Do s tách đôi tín hi u này, hai xung ph n x (Peak) đư c t o ra trên màn hình TDR, m t- t i đi m cu i c a nhánh r , m t- t i đi m k t thúc c a cáp chính. Lưu ý: D u hi u c a nhánh r trên màn hình TDR là s k t h p c a c xung ph n x dương (Peak) và ph n x âm (Dip). Cu i nhánh r C C C C Ph n x Đi n dung cu i 3M c ng thêm nhánh r 965DSP Đ u nhánh r Ph n x Cursor cu i cáp chính Dip 58
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin 5) Xác đ nh v trí cu n t i: Cu n t i th c ra là m t b l c, ch cho phép các t n s dư i 3000 Hz đi qua nó. B t c tín hi u nào có t n s ngoài d i t n trên đ u b ch n l i. Xung đo ki m TDR có t n s cao hơn 3000 Hz, vì th xung b ch n l i ngay ch cu n t i, t c tr kháng đư ng dây tăng lên r t l n t i đây. Do đó, cu n t i t o ra m t xung ph n x dương (Peak) r t cao t i v trí c a nó trên đư ng dây. Load Coil Cu i đư ng dây 3M 965DSP Peak Peak đôi khi cu n Ph n x cu i Cursor t i g n máy đo đư ng dây Xung ph n x Peak do cu n t i gây ra khác v i các Peak do nh ng nguyên nhân khác t o nên. Peak c a cu n t i là xung trơn và tròn đ u. M t khác, do Peak c a cu n t i t o ra r t cao, nó có th che khu t các xung ph n x (Peak ho c Dip) c a các l i cáp xu t hi n sau nó. Đi u này có nghĩa là các l i cáp (gây ra s thay đ i tr kháng c a đư ng dây) phía sau cu n t i có th không th xu t hi n đư c trên màn hình TDR. 6) Xác đ nh v trí cáp b tách đôi: Khi hai dây d n c a đôi cáp b tách ra, đi n dung c a nó gi m xu ng ch b tách nên làm gia tăng tr kháng c a đư ng dây nơi cáp b tách đôi và do đó t o nên m t xung ph n x (Peak) trên màn hình TDR. Đi n dung Ring [B] bình Tip [A] Split Đi n dung gi m b t Tip [A] Ring [B] 3M 965DSP Ph n x Cursor Peak cu i cáp Tr c hoành 7) Xác đ nh v trí m i n i cáp b th m nư c: M t m i n i không t t b th m nư c s t o đi n dung c ng thêm vào đi n dung s n có c a đư ng dây. Do đó s làm thay đ i tr kháng c a đư ng dây xu ng m c giá tr th p hơn. K t qu t o ra m t xung ph n x (Dip) trên màn hình TDR. 59
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Sau m i n i th m nư c cáp v n t t (không b th m nư c) nên đi n dung tr l i giá tr bình thư ng c a đi n dung đôi dây. Vì th trên màn hình TDR s xu t hi n m t Peak. Tóm l i m i n i th m nư c s t o ra đ ng th i m t Dip và ngay sau nó là m t Peak trên màn hình TDR. M i n i th m nư c Đi n dung Đi n dung nh hơn C C C nh hơn 3M Đi n dung 965DSP l n hơn Peak Ph n x Cursor cu i cáp Tr c hoành caùp Dip 8) Xác đ nh đo n cáp b th m nư c: Trư ng h p cáp có đo n b th m nư c t o nên d u hi u trên TDR tương t như cáp có m i n i th m nư c, cũng là m t Dip và theo sau là m t Peak. S khác bi t chính là kho ng cách gi a Dip và Peak. Do đo n cáp b th m nư c có chi u dài l n hơn nhi u so v i m i n i th m nư c nên kho ng cách gi a Dip và Peak c a đo n cáp b th m nư c r ng hơn nhi u l n. Đi n dung bình Đi n dung tr l i thư ng Water bình thư ng C C C C Đi n dung 3M tăng lên Wet Đi m cu i đo n b 965DSP Section th m nư c (Peak) Ph n x Cursor cu i cáp Tr c hoành Đi m b t đ u b th m nư c (Dip) 2.2 CÁP Đ NG TR C 2.2.1 C u trúc Cáp đ ng tr c bao g m dây d n trong và dây d n ngoài (l p b o v ) đư c bao b ng l p v bên ngoài. Dây d n trong có th là dây đơn ho c dây b n. Dây đơn s cho đi n tr nh hơn dây b n nhưng kém m m d o hơn dây b n. M t s lo i cáp đ ng tr c đư c c u trúc có dây gia cư ng. Dây gia cư ng có d ng s i, kích thư c nh ho c làm b ng ch t d o qu n quanh dây d n trong. 60
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Cáp đ ng tr c thông thư ng có c u trúc như sau: Dây d n ngoài V b c bên Dây d n trong ngoài Ch t cách đi n Hình 2.6 C u trúc cáp đ ng tr c thông thư ng. V b c bên ngoài Là l p v bao bên ngoài s i cáp làm b ng ch t cách đi n (polyethylene, PVC, …) đ b o v dây d n ngoài. Dây d n ngoài ( l p b o v ) Có d ng là l p bao đư c làm b ng đ ng ho c nhôm. L p bao này có hai ch c năng: - Đư ng quay v c a tín hi u truy n. - L p b o v cho dây d n trong, ch ng l i xuyên nhi u. Ngoài ra còn đ gi i h n b c x tín hi u t dây d n trong. Ch t cách đi n Cách ly gi a dây d n trong và ngoài, đư c làm b ng ch t Polyethylene, không khí, …. Ch t cách đi n đư c g i là ch t đi n môi. Dây d n trong Có th là dây đơn ho c b n l i v i nhau. V i lo i dây đơn s có đi n tr nh hơn lo i dây b n nhưng không m m d o b ng. Cáp đ ng tr c cũng có th đư c c u trúc có hai s i bên trong như hình 2.7. Hai s i cáp đ ng tr c cách ly v i nhau. Cáp có c u trúc như v y g i là cáp đ ng tr c đôi (Twinaxial). Hình 2.7: Cáp đ ng tr c đôi (Twinaxial) Các cáp đ ng tr c có c u trúc t ng quát như nhau, ch khác nhau m t vài đi m v đ c tính đi n. Có hai lo i cơ b n có c u trúc như sau: dây d n ngoài (l p b o v ) b ng kim lo i c ng, và b n l i. 2.2.2 Các công th c tính toán 7,36.ε pf Đi n dung: C= D ft log  d 61
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin D µH Đ t c m: L = 0,14. log  d ft L 138 D Tr kháng: Z0 = = . log  Ω C ε d 100 V n t c truy n: = %c (v n t c ánh sáng trong chân không) ε 7,5 T n s c t: = GHz ε .(D + d ) Z r − Z 0 VSWR − 1 1+ Γ H s ph n x : Γ= = , VSWR = Z r + Z 0 VSWR + 1 1− Γ D 1150 × S × d × log  Đi n áp đ nh: =  d  (V ) K Trong đó: d = đư ng kính ngoài c a dây d n trong (inch) D = đư ng kính trong c a dây d n ngoài (inch) S = gradient đi n áp c c đ i c a v cách đi n (volt/mil) ε = h ng s đi n môi K = H s an toàn f = t n s (MHz) Suy hao cáp là t ng các suy hao dây d n và suy hao đi n môi, tính theo công th c: 11,39 ρ rd ρ rD  dB  α conductors = α c = × f × +   Z d D  m  dB  α dielectric = α diel = 90,96 × f × ε r × tan (δ )    m ρ r = 1 đ i v i đ ng, ρ r = 10 đ i v i thép Trong đó: d = đư ng kính ngoài c a dây d n trong (inch) D = đư ng kính trong c a dây d n ngoài (inch) εr = h ng s đi n môi 62
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin f = t n s (GHz) ρ rd = đi n tr su t c a dây d n trong ρ rD = đi n tr su t c a dây d n ngoài δ = skin depth 2.2.3 Các đ c tính k thu t Propagation Time Delay Dielectric Type Velocity (ns/ft) (% of c) Solid Polyethylene (PE) 1.54 65.9 Foam Polyethylene (FE) 1.27 80.0 Foam Polystyrene (FS) 1.12 91.0 Air Space Polyethylene (ASP) 1.15-1.21 84-88 Solid Teflon (ST) 1.46 69.4 Air Space Teflon (AST) 1.13-1.20 85 Dielectric Capacitance O.D. dB/100 ft Vmax Type (/U) MIL-W-17 Z0(Ω) Type (pF/ft) (in.) @400 MHz (rms) Shield RG-4 50.0 PE 30.8 0.226 11.7 1,900 Braid RG-5 52.5 PE 28.5 0.332 7.0 3,000 Braid RG-5A/B 50.0 PE 30.8 0.328 6.5 3,000 Braid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . RG-216 /77-RG216 75.0 PE 20.6 0.425 5.2 5,000 Braid RG-217 /78-RG217 50.0 PE 30.8 0.545 4.3 7,000 Braid RG-218 /79-RG218 50.0 PE 30.8 0.870 2.5 11,000 Braid RG-219 /79-RG219 50.0 PE 30.8 0.928 2.5 11,000 Braid RG-223 /84-RG223 50.0 PE 19.8 0.211 8.8 1,900 Dbl Braid O.D. Outside Diameter (Dielectric Diameter) 2.2.4 Đ u n i cáp đ ng tr c Các đ u n i cáp đ ng tr c thư ng đư c g i là các đ u n i RF. Có th s d ng đ u n i male ho c female đ k t cu i vào cáp đ ng tr c, nhưng thông thư ng thì dùng đ u n i male đ k t cu i cáp. Đ u n i cáp đ ng tr c bao g m hai thành ph n d n đi n có hình d ng hai vòng tròn đ ng tâm g i là sreen. Gi a hai thành ph n d n đi n là ch t đi n môi cách đi n. M t trong s các tính ch t c a cáp đ ng tr c là tr kháng đ c tính. Đ năng lư ng tín hi u có th truy n t i đa t ngu n đ n t i, các tr kháng đ c tính ph i có s ph i h p v i nhau. Trong đó tr kháng đ c tính c a cáp feeder là quan tr ng nh t. N u không có s ph i h p tr kháng, s gây ra s ph n x tín hi u tr v ngu n. Đi u này cũng r t quan tr ng, đ i v i các đ u n i cáp đ ng tr c ph i có tr kháng đ c tính ph i h p v i tr kháng đ c tính c a cáp đ không gây ra ph n x tín hi u tr v ngu n . 63
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Có m t s lo i đ u n i đư c ng d ng cho RF. Tr kháng đ c tính, t m t n s , kích thư c v t lý, … là cơ s đ l a ch n đ u n i t t nh t cho m t ng d ng. F series coaxial connector Các đ u n i lo i F không có chân c m cho dây d n trong, mà nó s d ng dây d n trong c a cáp làm chân c m. Do đó, đ u n i lo i F không th dùng đ k t cu i cáp đ ng tr c có dây d n trong là lo i b n. Lo i này có m t s đ c đi m sau: F series coaxial connector § Kinh t . § Dùng k t cu i các lo i cáp đ ng tr c RG-59 và RG-6 cho video, CATV, và các camera b o v . § S d ng r ng rãi cho các d ch v t i tư gia, khu dân cư. N series coaxial connector Các đ u n i lo i N đư c dùng cho các ng d ng d li u và video như RG-8, Thicknet coaxial cable, và RG-11U coaxial cable, các đ u n i này s d ng cho video backbone distribution. Các đ u n i lo i N có m t chân c m cho dây d n trong. Đ u n i male s d ng m t đai răng v n đ k t ch t v i đ u n i female. N series coaxial connector Đ u n i lo i N do Paul Neill thu c phòng thí nghi m Bell thi t k vào th p niên 1940. Lúc đ u, đ u n i đư c thi t k đ truy n tín hi u đ n t n s 1 GHz cho các ng d ng trong quân đ i, nhưng sau này đư c thi t k có th truy n tín hi u đ n 11 GHz và s d ng r ng rãi hơn. G n đây, Botka thu c Hewlett Packart đã thi t k c i thi n đ chính xác nên có th truy n tín hi u đ n 18 GHz. Đ u n i lo i N tuân theo chu n MIL-C-39012, và có phiên b n 50 , 75 . Đ u n i cũng đư c s d ng trong ngành công nghi p truy n hình. BNC coaxial connector Đư c đ t tên t hai nhà thi t k (Bayonet Neill-Concelment). Đ u n i đã đư c s d ng t Th chi n II. Đ u n i có m t ch u c m gi a dùng đ n i dây d n trong c a cáp đ ng tr c và s d ng cho các lo i cáp RG-6 (75 ), RG-58A/U thinnet coaxial (50 ), và RG-62 (93 ). Đ u n i BNC s d ng cho các k t n i video chuyên nghi p, các tín hi u tương t và s n i ti p, các k t n i antenna trong vô tuy n nghi p dư, và trong các thi t b đo. Có ba lo i đ u n i BNC: Crimp, Three-piece, Screw-on. Crimping c n ph i có công c đ c bi t đ b m nhưng không c n hàn. Còn lo i Three-piece có th b m ho c hàn đ k t ch t dây d n vào ch u c m gi a. BNC connector 64
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin TNC coaxial connector TNC connector Đ u n i TNC r t gi ng v i đ u n i BNC. Đi m khác nhau ch y u là nó có m t đai v n thay th cho đai ghim (bayonet). Đ u n i TNC đư c phát tri n trên nh ng s c rung đ ng. Khi đó bayonet trư t nh t o ra s thay đ i nh v đi n tr c a đ u n i gây ra nhi u. Đ kh c ph c như c đi m này, m t BNC connector đai v n c đ nh đư c thay th cho bayonet. 2.2.5 K t cu i cáp 2.2.5.1 Các bư c th c hi n chung Bư c 1: Xác đ nh phương pháp thích h p và đ dài ph n v c n bóc b : • Vu t th ng ph n đ u cáp. • Tròng vòng s t đ m đ u n i vào s i cáp. • Đi u ch nh hai bư c công c c t (striper) đ phù h p v i kích thư c cáp và các lo i đ u n i. • Đ t cáp vào striper. • Xoay striper hai chi u t 3 đ n 5 l n. • Tháo cáp ra kh i striper. • Bóc b ph n v , l p bao che, và l p đi n môi b c t. • Ki m tra ch t lư ng các v t c t, và đ m b o r ng dây d n trong và l p cách đi n không b tr y xư c, và dây d n ngoài không ch m vào dây d n trong. Bư c 2: K t cu i cáp: • G n dây d n trong c a cáp vào chân đ u n i vào. • S d ng m t công c b m đ b m ch t dây d n trong v i chân gi a c a đ u n i. Bư c 3: L p đ t ng bao ngoài và đ u n i vào s i cáp: • Đ t thân đ u n i vào cáp sao cho v a v n v i dây d n trong và t i v trí gi a l p đi n môi và dây d n ngoài. • Đ y nh ng bao ngoài c a đ u n i trùm lên ph n dây d n ngoài phơi ra. • S d ng công c b m phù h p đ b m ng bao ngoài đ u n i cho ch t. • Ki m tra k đ u n i đ đ t đ n đ tinh x o. 2.2.5.2 M t ví d k t cu i cáp đ ng tr c vào đ u n i lo i F Bư c 1: C t b ph n cu i cáp b ng m t công c c t th t s c. 65
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Bư c 2: Đ t đ u cáp vào strip sao cho th ng góc v i strip. Xoay strip vòng quanh s i cáp cho đ n khi strip c t h t ph n v cáp (kho ng ch ng 5 đ n 10 vòng). Bư c 3: Bóc b ph n v b c t. G p ngư c ph n dây ngoài (braid-dây b n) lòi ra, ch gi l i l p kim lo i (foild) ép sát vào l p đi n môi màu tr ng. Bư c 4: Tháo r i vòng màu đen t đ u n i lo i F r i tròng vào đ u cáp. G n đ u cáp vào đ u n i. Bư c 5: G n th t sát đ u cáp vào đ u n i sao cho l p đi n môi màu tr ng th ng góc v i mép c nh kim lo i. Bư c 6: g n vòng màu đen vào đ u n i và đ t toàn b vào trong công c b m. Bóp c n b m cho đ n khi vòng màu đen ép sát vào đ u n i và ti ng ‘click’ phát ra. 66
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin 2.2.6 Đo th cáp đ ng tr c 50-Ohm và 75 -Ohm Đo th liên t c Đo th này c n có đ ng h v n năng (multimeter) và đ u n i ng n m ch. Đ u n i ng n m ch có th t ch t o t m t đ u n i lo i BNC b ng cách n i t t ch u c m gi a v i vòng đai bên ngoài. C n tuân th qui trình đo th như sau: • Tháo r i t t c các thi t b và k t cu i 50 m i đ u s i cáp c n đo th . • Cài đ t đ ng h đo v ch đ đo ac r i dc đ ki m tra cáp nh m lo i tr trư ng h p có các đi n áp không mong mu n làm nh hư ng đ n thi t b đo khi đo đi n tr . • Tháo r i b t kỳ thi t b nào có th t o ra tín hi u không mong mu n. • Cài đ t đ ng h v ch đ đo ohm. • Ch nh đ ng h v zero ohm. • V i đ ng h v n năng, đ m b o không h m ch đ u xa. • L p đ t đ u n i ng n m ch vào m t đ u đo n cáp c n đo. • Đ c tr s đi n tr dc trên đ ng h v n năng. Xác đ nh đ dài Ki m tra đ u cu i • Đo đi n tr dc gi a ch u c m gi a và vòng đai ngoài (ground). Đi n tr dc này ph i b ng 50 ±1%. • Ch n đoán và xác đ nh đo n cáp và đ u n i b l i. • L p b ng các k t qu đo th . S d ng các k t qu đo đi n tr dc trên đây, đ dài c a đo n cáp có th đư c tính toán như sau: • Căn c vào chu n IEEE 802.3, đi n tr vòng t i đa c a m t đo n cáp không vư t quá 10 . Đ xác đ nh đi n tr vòng t i đa trên m t foot (=0,3048 m), chia đi n tr vòng t i đa (10 ) cho đ dài t i đa c a m t đo n (185 m=606 ft). Giá tr đi n tr vòng vào kho ng 0,054 /m (0,016 /ft). • Không gi ng như UTP, các giá tr đi n tr c a dây d n trong và dây d n ngoài không gi ng nhau. S d ng s li u c a nhà máy s n xu t, c ng giá tr đi n tr danh đ nh c a dây d n trong và đi n tr danh đ nh c a dây d n ngoài (c ng theo n i ti p) ta có đi n tr vòng danh đ nh. • V i đi n tr danh đ nh có đư c trên đo n cáp dài 1000-foot ho c 1 Km, chia đi n tr vòng danh đ nh này cho 1000 đ có đư c đi n tr vòng trên m t foot ho c m t mét. • Vi c chia đi n tr vòng dc trong phép đo liên t c cho đi n tr vòng danh đ nh trên m t foot ho c m t mét (n u trong phép đo liên t c có m t đ u k t cu i thì ph i tr đi đi n tr dc c a đ u k t cu i này). • K t qu s cho bi t đ dài c a đo n cáp c n đo. 67
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Ví d : đo th đ dài đo n cáp 50-Ohm. Giá tr đi n tr vòng trong đo th liên t c là 58 . Đo đi n tr dc c a đ u cu i là 50,2 . Xác đ nh đ dài đo n cáp: • L y giá tr đi n tr trong phép đo liên t c tr cho giá tr đi n tr trong phép đo đ u cu i : 58 -50,2 = 7,8 • T s li u c a nhà s n xu t, giá tr đi n tr dc c a dây d n trong là 8,8 /1000foot và c a dây d n ngoài là 5,8 /1000 foot. V y đi n tr vòng là 14,6 /1000 foot. • Chia đi n tr vòng 14,6 cho 1000 foot, có đư c 0,0146 /foot. • Chia đi n tr vòng dc (7,8 ) cho đi n tr vòng dc danh đ nh trên m t foot (0,0146 ). Đ dài c a đo n cáp c n đo vào kho ng 534 feet. 2.3 CÁP QUANG 2.3.1 L ch s Nhà v t lý h c ngư i Ireland là John Tyndall (2/8/1820 - 4/12/1893) đã tìm th y ánh sáng thay đ i hư ng khi đi vào trong môi trư ng nư c b ng vi c ph n x bên trong toàn ph n. Nguyên lý này đã đư c s d ng đ làm sáng các vòi phun nư c m t cách tinh x o. Vào năm 1952 nhà v t lý h c Narinder Singh Kapany đã t p h p t t c nh ng kinh nghiêm, nghiên c u c a minh đ d n đ n s phát minh ra s i quang, d a trên cơ s các nghiên c u trư c đó c a John Tyndall. Năm 1956, Basil Hirschowitz, C.Wilbur Peters, và Lawrence E.Curtiss thu c Đ i h c Michigan đã có b ng sáng ch v ng n i soi b ng s i quang (semi-flexible) đ u tiên. Năm 1965, Charles K. Kao và George A. Hockham thu c Bristish company Standard Telephones and Cables đã phát hi n ra suy hao c a các s i quang th i đó mà nguyên nhân là do có l n các t p ch t. H đã ch ng minh r ng s i quang ph i có suy hao gi m xu ng dư i 20 dB/Km (Hecht,1999,p.114). V i gi i h n này, s i quang th c nghi m đ u tiên cho truy n thông đã đư c phát minh ra vào năm 1970 do các nhà nghiên c u Rober D. Maurer, Donald Keck, Peter Schulz, và Frank Zimar làm vi c cho Corning Glass Works. H đã s n xu t ra s i quang có suy hao 17dB/Km b ng doping silica glass v i titanium. Ngày 22 tháng 4, năm 1977, General Telephone and Electronics đã truy n tr c ti p lưu tho i đ u tiên trên các s i quang t c đ 6 Mbps (Long Beach, California). 2.3.2 C u trúc 2.3.2.1 C u trúc s i quang S i quang đư c c u trúc g m ba thành ph n (Hình 2.8). Lõi trung tâm trong su t, đư ng kính nh thông thư ng trong kho ng t 50 đ n 500 µm. Bao ph xung quanh lõi là l p ít trong su t g i là l p ph . L p ph dùng b o v lõi và h tr quá trình ph n x , tránh ánh sáng dư i m c t n s t i h n thoát ra kh i s i. Lõi và l p ph hình thành nên ng d n quang ho c ng d n ánh sáng. L p v bao bên ngoài là ch t polyme g m m t ho c nhi u l p đ b o v l p ph và lõi đ i v i các tác đ ng c a môi trư ng bên ngoài, như nóng, m, dơ b n, cào xư c, … 68
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Ánh sáng lan truy n d c theo lõi b ng m t quá trình TIR (Total Internal Reflection). Đi u này có đư c là nh vào hai l p th y tinh có chi t su t khác nhau. Lõi th y tinh bên trong có chi t su t l n hơn chi t su t c a l p th y tinh ph bên ngoài. Lõi L p ph L pv Hình 2.8: C u trúc s i quang 2.3.2.2 C u trúc cáp quang Có hai c u trúc cáp quang cơ b n là: Loose-Tube và Tight-Buffered. Loose-Tube Trong thi t k cáp quang s d ng ng đ m x p (Hình 2.9a), các ng đ m có màu ch a và b o v các s i quang. H n h p gel đư c bơm vào trong các ng đ m đ ngăn c n s thâm nh p c a nư c. Do ng đ m không ti p xúc tr c ti p v i s i quang nên giúp cho s i quang tránh đư c các đè nén trong quá trình l p đ t và trong môi trư ng chèn ép. Các ng đ m nh có thành ph n gia cư ng trung tâm ho c l p đi n môi nên cũng tránh đư c b o n. Loose-Tube Cables thông thư ng đư c s d ng l p đ t bên ngoài trong các ng d ng treo, đi trong ng và chôn tr c ti p. Tight Buffered Trong thi t k cáp s d ng đ m ch t (Hình 2.9b), v t li u đ m ti p xúc tr c ti p v i s i quang. Thi t k như v y là phù h p cho các cáp nh y (jumper cables) khi l p đ t bên ngoài n i đ n các thi t b đ u cu i, và cũng phù h p cho vi c n i liên k t m t thi t b phía m ng thuê bao. Thi t k lo i đ m ch t làm cho cáp ch c ch n hơn đ b o v các s i quang trong v n chuy n, đi cáp, n i cáp. Các thành ph n s i gia cư ng gi cho các s i quang không b nh hư ng khi cáp b kéo căng. a) Loose-Tube b) Tight Buffered Hình 2.9: C u trúc cáp quang 2.3.3 Các lo i s i quang S i quang đư c xác đ nh d a vào lo i đư ng đi c a tia sáng trong s i ho c lo i s i đa mode (Hình 2.10). Trong các s i quang có nhi u đư ng d n tia sáng ho c đa mode, các tia sáng truy n trên các đư ng đi khác nhau t ngu n đ n đ u xa c a s i quang. K t qu là v i các đư ng d n có đ dài khác nhau, xung nh n nguyên th y ngu n b giãn r ng ra theo th i gian t i đ u thu. 69
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Có ba lo i kích c s i quang đư c s d ng trong truy n d li u là 50/125; 62,5/125 và 8,3/125. Trong đó 50/125; 62,5/125 micron là s i đa mode và 8,3/125 micron là s i đơn mode. S khác nhau gi a s i đơn mode và đa mode: Đ i v i cáp kim lo i, n u kích thư c s i càng l n thì đi n tr càng nh và do đó d n đư c dòng đi n càng l n, nhưng đ i v i s i quang thì ngư c l i, s i có kích thư c lõi nh hơn có băng thông l n hơn và truy n kho ng cách xa hơn. (a) (b) (c) Hình 2.10: Các đư ng đi c a ánh sáng và tác s c (a) stepindex, (b) graded index, (c) mono mode S i đa mode S i quang n u có lõi l n hơn 10 m đã đư c xem là s i đa mode. Có hai lo i s i đa mode: Lo i có chi c su t b c (Step index) và lo i có chi t su t thay đ i d n (Graded index). Multimode Step-index Fiber Đ i v i s i đa mode có chi t su t b c (step index) (Hình 2.10a), các tia sáng đư c d nd c theo lõi s i quang b ng s ph n x bên trong t ng c ng. Các tia h p v i đư ng biên c a l p ph và lõi m t góc l n hơn góc t i h n (critical angle) thì đư c ph n x toàn ph n. Các tia h pv i đư ng biên c a l p ph và lõi m t góc bé thì b khúc x vào trong l p ph , và không truy n ánh sáng cũng như tin t c d c theo lõi s i quang. Có 3 tia sáng khác nhau truy n trong Multimode Step-index Fiber. a) Step-index b) Graded-index Hình 2.11: S i quang đa mode 70
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Tia th nh t truy n th ng theo hư ng tr c c a lõi.Tia th hai lan truy n do s ph n x t i m t ti p giáp gi a l p ph và lõi.Tia th ba b khúc x vào trong l p ph . B ng tr c giác, tia th hai có kho ng cách lan truy n dài hơn so v i tia th nh t, như v y s có hai tia sáng khác nhau đ n đ u thu t i nh ng th i đi m khác nhau. S chênh l ch v th i đi m đ n này c a các tia sáng khác nhau đư c bi t như là hi n tư ng tán s c (dispersion). Multimode graded--index Fiber Lo i này có chi t su t gi m d n t tâm c a lõi (Hình 2.10b). S tăng d n c a chi t su t khi vào đ n tâm c a lõi làm ch m đi các tia sáng, cho nên toàn b các tia sáng đ n đ u thu g n như cùng m t lúc, làm gi m đi hi n tư ng tán s c. S i đơn mode S i đơn mode cho phép truy n thông tin t t hơn b i vì nó có th gi đư c đ trung th c c a xung ánh sáng khi truy n nh ng c ly xa. Ngoài ra, nó t ra không b hi n tư ng tán s c b i nguyên nhân gây ra tán s c cho các s i đa mode. S i đơn mode cũng có suy hao ít hơn s i đa modem, do đó, có nhi u thông tin hơn đư c truy n trên đơn v th i gian. Cũng gi ng như s i đa mode, ban đ u s i đơn mode cũng có lo i step-index, graded-index. Các s i đơn mode tiên ti n sau này đã có các thi t k hoàn thi n hơn như là matched clad, depressed clad và các c u trúc exotic khác. Hình 2.12: S i quang đơn mode S i đơn mode có như c đi m kích thư c lõi bé nên vi c n i ghép s i khó khăn hơn. Các dung sai c a các đ u n i, b n i s i đơn mode cũng đòi h i kh t khe hơn. 2.3.4 Tán s c trong s i quang Tán s c màu (Chromatic Dispersion): Tán s c màu nghĩa là có nhi u màu ho c bư c sóng ánh sáng khác nhau truy n trong s i quang nh ng t c đ khác nhau cho dù có cùng mode. Tán s c màu là k t qu c a tán s c v t li u (material dispersion), tán s c ng d n sóng (waveguide dispersion), ho c tán s c profile (profile dispersion). Hình 2.13: Tán s c màu 71
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Trong ví d c a hình v trên cho th y tán s c màu ti n đ n zero khi bư c sóng g n 1550nm. Đây là m t đ c trưng băng thông c a s i quang lo i dispersion-shifted fiber. V i s i quang tiêu chu n đơn mode và đa mode có tán s c màu b ng zero t i bư c sóng 1310 nm. M i laser có m t t m bư c sóng và t c đ ánh sáng đ i v i silica nóng ch y (fiber) thay đ i theo bư c sóng c a ánh sáng. Hình v sau đây cho bi t chi t su t c a silica nóng ch y bi n đ i theo bư c sóng c a ánh sáng. Hình 2.14: Silica nóng ch y bi n đ i theo bư c sóng ánh sáng Khi m t xung ánh sáng laser có m t vài bư c sóng, nh ng bư c sóng này có khuynh hư ng giãn ra theo th i gian sau khi truy n m t s kho ng trong s i quang. Chi t su t c a s i s tăng lên khi bư c sóng gi m xu ng. K t qu là xung nh n đư c đ u thu r ng hơn xung đ u phát, có s trùng l p các xung đ n tr nh ng bư c sóng khác nhau. Tán s c mode phân c c (Polarization Mode Dispersion-PMD): Tán s c mode phân c c là m t hi u ng quang ph c t p khác. Nó x y ra trong s i đơn mode. S i đơn mode h tr lan truy n tín hi u dư i d ng hai phân c c tr c giao. Trong trư ng h p lý tư ng thì hai phân c c tr c giao này lan truy n đi v i cùng v n t c. Nhưng trong các s i quang th c t , thì hai phân c c này lan truy n v i nh ng v n t c khác nhau và như v y chúng đ n đ u cu i khác nhau v th i gian. S khác nhau v th i gian đ n c a hai phân c c tr c giao đư c g i là tán s c mode phân c c (ps/Km0,5). Hình 2.15: Tán s c mode phân c c Cũng gi ng như tán s c màu, PMD là nguyên nhân gây ra cho các xung s n r ng khi truy n đ n đ u cu i trong các mô hình có phân c c. Đ i v i truy n d n t c đ cao, đi u này s d n đ n các l i bit b thu ho c là gi i h n đ nh y c a b thu. 2.3.5 Các tham s s i quang Có hai tham s quan tr ng c a s i quang đó là băng thông và suy hao. Nói chung băng thông thư ng bi u di n t n s theo kho ng cách (MHz-Km). S i quang 300MHz-Km có th truy n t i d li u v i băng thông 300 MHz trong kho ng 1 Km. Các y u t làm gi i h n băng thông là tán s c và suy hao truy n d n. Suy hao trong quá trình truy n d n là làm cho công su t tín hi u quang b gi m và đư c đo 72
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin b ng dB/Km. S suy hao này không do các gi i h n băng thông gây ra nhưng nó làm gi i h n băng thông. Có sáu nguyên nhân gây ra suy hao công su t quang là: suy hao s i quang, suy hao do u n cong g t (micorbending), suy hao do đ u n i, suy hao do n i (splicing), và suy hao ghép (coupling). Suy hao s i quang (Optical Fiber Loss) Suy hao s i quang thay đ i theo bư c sóng c a ánh sáng cũng như thành ph n c u t o và đ tinh khi t c a th y tinh ch t o s i quang. Suy hao s i quang có th minh h a qua hình 2.16. Suy hao (dB/km) 0 Suy hao nh nhât 10 20 Suy hao 30 l n nhât 40 500 700 900 1100 1300 1500 Bư c sóng (nm) Hình 2.16: Suy hao công su t quang đ i v i s i quang thông thư ng; đ i v i các s i quang khác có suy hao l n nh t và bé nh t nh ng bư c sóng khác. (Ngu n: Belden Wire and Cable Corp) Suy hao do u n cong g t (Microbengding Loss) Suy hao do u n cong g t xãy ra t i các v trí u n cong 1/60 đ . Vi c l p đ t h p lý và c u t o l p v thích h p s làm gi m các u n cong g t. Các s i quang có chi t su t b c (step index) tránh đư c suy hao do u n cong g t t t hơn s i quang có chi t su t thay đ i d n (graded index). Suy hao do đ u n i (Connector Loss) Suy hao do đ u n i là m t hàm c a x p đ t th ng hàng v v t lý gi a lõi s i này v i lõi s i khác. Có ba lo i s c sau đây: l ch tr c, l c n m ngang, và không li n nhau gi a các s i quang. L ch tr c L ch ngang Không li n nhau Hình 2.17: Ba lo i x p th ng hàng sai, nguyên nhân gây ra suy hao công su t t i b ghép 73
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Thông thư ng các suy hao do đ u n i vào kho ng 0,5dB ÷ 2dB. Suy hao do n i (Splice Loss) Suy hao do n i xãy ra khi hai s i quang n i v i nhau đ thành s i quang dài hơn. N i đư c th c hi n b ng cách làm nóng ch y hai đ u cu i s i r i k t dính l i v i nhau, và sau đó làm ngu i vùng n i (fusion and welding). Các suy hao do n i n m trong kho ng t 01dB ÷ 1dB. Suy hao do ghép (Coupling Loss) Suy hao này gi a s i quang và b ngu n tín hi u quang ho c b dò tín hi u quang nó là hàm c a c thi t b ngu n ho c thi t b thu s d ng và lo i s i quang đư c ch n. 2.3.6 Đ u n i cáp quang Common fiber connectors Short name Long form Coupling type LC Lucent Connector / Local Connector Snap ST Straight Tip Twist SC Subscriber Connector / Standard Connector Snap FC Ferrule Connector Screw Biconic ESCON Enterprise Systems Connection Screw FDDI Fiber distributed data interface Snap MTP Snap MT-RJ Mechanical Transfer Registered Jack Snap MU Snap SMA Screw TOSLINK Toshiba link Snap ST Connector SC Connector LC Connector FC Connector 74
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin MTP Connector MT-RJ Connector Biconic Connector ESCON Connector TOSLINK Connector 2.3.7 N i s i quang N i cáp quang có th x y ra gi a hai s i cáp quang: g m các s i quang loose-tube 250 m và các s i quang tight-buffered 900 m. C hai phương pháp n i cơ khí (mechanical) ho c nóng ch y (fusion) có th s d ng đ n i s i 250 m v i s i 250 m, s i 250 m v i s i 900 m, ho c s i 900 m v i s i 900 m. Thông thư ng, các s i đa mode là 50/125 m đ n 62,5/125 m trong khi các s i đơn mode là 6/125 đ n 9/125 m. N i b ng cơ khí ho c nóng ch y có th h tr n i c hai lo i s i đơn và đa mode. Phương pháp n i b ng nóng ch y Trong phương pháp nóng ch y, máy đư c s d ng đ x p hai đ u cu i s i quang c n n i th t th ng hàng r i hàn nóng ch y hai đ u cu i th y tinh l i v i nhau b ng h quang đi n. Phương pháp này t o m t k t n i liên t c gi a hai hai s i quang, cho nên suy hao c a ánh sáng truy n qua m i n i là r t bé, thông thư ng là 0,1 dB. Fujikura FSM 50S Fiber Optic Fusion Splicer Kit Có th tóm t t phương pháp hàn nóng ch y b ng b n bư c cơ b n sau đây: Bư c 1: Chu n b s i - Bóc các l p ph b o v , các l p v , các ng, các thành ph n gia cư ng, … ch đ l i ph n s i th y tinh, chú ý ph i gi ph n th y tinh này th t s ch. Bư c 2: C t s i - S d ng d ng c c t s i th t t t, đây là y u t c n thi t đ m i hàn nóng ch y thành công. Lát c t ph i ph ng như gương và vuông góc v i tr c s i quang đ đ t đư c m i n i hoàn h o. LƯU Ý: tuân th cách th c s d ng d ng c c t đ lát c t đ t đ n đ tinh x o. 75
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Chương 2: Cáp và k thu t l p đ t cáp thông tin Bư c 3: Làm nóng ch y s i - Có hai bư c trong bư c x p th ng hàng và đ t nóng. X p th ng hàng có th đư c th c hi n b ng nhân công ho c t đ ng tùy thu c vào thi t b n i đang s d ng. N u s d ng thi t b n i cao c p đ t ti n thì vi c x p th ng hàng càng hoàn h o. Khi x p th ng hàng đã đ t yêu c u, thi t b n i nóng ch y s d ng h quang đi n đ làm nóng ch y s i, hàn c đ nh hai đ u cu i s i l i v i nhau. Bư c 4: B o v s i - Vi c b o v s i đ i v i u n cong ho c kéo căng s đ m b o cho m i n i không b h ng trong khi v n hành. Thông thư ng m t m i hàn nóng ch y ch u đư c s c căng trong kho ng t 0,5 đ n 1,5 lbs (1 pound = 453,59237 grams) và s không b h ng trong đi u ki n ho t đ ng bình thư ng, nhưng nó v n c n đư c b o v khi b u n cong quá m c và các tác đ ng m nh. Có th s d ng ng nhi t co, silicone gel và/ho c các d ng c b o v cơ khí đ b o v m i n i. Phương pháp n i b ng cơ khí Các b n i cơ khí là các d ng c x p th ng hàng đơn gi n, đư c thi t k đ gi hai đ u cu i s i th ng hàng m t cách c n th n mà không có liên k t c đ nh đ cho phép ánh sáng truy n t s i này qua s i kia, thông thư ng suy hao là 0,3 dB. N i cơ khi cũng đư c th c hi n qua b n bư c sau đây: Bư c 1: chu n b s i - Bóc các l p ph b o v , các l p v , các ng, các thành ph n gia cư ng, … ch đ l i ph n s i th y tinh, chú ý ph i gi ph n th y tinh này th t s ch. Bư c 2: C t s i – Th c hi n như đ i v i n i b ng cách hàn nóng ch y nhưng đ chính xác c a lát c t không đ t đ n hoàn h o. Bư c 3: N i li n cơ khí các s i – Không c n đ t nóng, đơn gi n đ t hai đ u cu i s i vào trong b n i cơ khí. Index matching gel bên trong b n i cơ khí s giúp n i ánh sáng t s i này qua s i kia. Bư c 4: B o v s i – M t b n i cơ khí hoàn ch nh đã b o v t t cho m i n i. 2.3.8 Đo th Đo th cáp quang tuân theo qui trình sau đây: - Đo th trư c khi l p đ t. - Đo th khi ti p nh n. - Đo th b o dư ng ngăn ng a hư h ng. - X lý hư h ng. Đo th trư c khi l p đ t (Preinstallation Testing): Đo th trư c khi l p đ t đư c th c hi n trên cu n cáp quang ngay sau khi nh n t nhà cung c p v t tư và trư c khi đem đi l p đ t. Các l i ích c a đo th trư c khi l p đ t là ki m tra đư c: • cáp b hư h ng hay không trong quá trình v n chuy n. 76