网络电缆测试方法及装置

摘要

本发明提出一种网络电缆测试方法和相应的测试装置。本发明用于判定双绞线电缆相绞的标准不是按照响应信号的强度必须达到输入信号强度的某一个固定的比值，即某个绝对的电压值；而是采用比较响应信号的相对的大小来判定电缆是否相绞，这是一种相对比较法。这种相对比较法比起原有的电缆测试方法(绝对比较法)能够更准确、更有效地判定双绞线电缆中的线对相绞的状况。也具有更宽的适用范围。另外，本方法采用的方波激励、响应信号经过AC/DC转换后的直流电压是一个稳定值；比起用阶跃信号激励，指数式下降的瞬态曲线进行采样、保持，其采样稳定性要高得多。它判定双绞线线对的方法简单，可靠，准确度高，能有效提高判定的准确性，减少对长度较短的双绞线电缆的判定错误。同时本方法还增加了对交叉电缆的测试，整个测试装置功能更加完善。

权利要求

1.一种网络电缆测试方法，具有“线对分离”判定功能，其特征在于：判定“线对分离”时：a.首先选择电缆中的一条线作为输入响应线；

b.其余的线作为激励线；

c.输入响应信号经过AC/DC转换器转换成直流信号后，由A/D转换器转换成数字量存储在寄存器上；

d.依次将方波激励信号轮流加到其余的各条激励线上，并将它们的响应值存储在相应的寄存器上；

e.比较各条线激励时响应值的大小；其中响应值最大并且大于响应值第二大的数值

1.5倍所对应的激励线就判定为与输入响应线相绞的双绞线；

f.如果所有响应值均不满足以上条件，则不存在相绞的线对；

g.依照1，3，4，7的顺序分别将RJ45接头相应端子的连线作为输入响应线，并判定与之相绞的端子。

2.如权利要求1所述网络电缆测试方法，其特征是：测试直通线时，选择开关S3接通低电位；测试交叉线时，选择开关S3接高电位，MCU根据选择开关S3电位的变化，通过内部程序将连接主机的端子①与③、②与⑥的定义互换。

3.一种网络电缆测试装置，由主机和远端部件(10)两部分构成；其特征是：主机由方波信号发生器(1)、多路开关(2)、AC/DC转换器(3)、A/D转换器(4)、寄存器(5)、比较器(6)、显示器(11)顺序电连接，主机还包括选择开关(7)和RJ45插座，其中RJ45插座与多路开关(2)电连接；远端部件(10)由二极管、电阻和RJ45接口组成；主机与远端部件之间连接被测试的电缆。

4.权利要求3所述网络电缆测试装置，其特征是：方波信号发生器(1)、多路开关(2)、A/D转换器(4)、寄存器(5)、比较器(6)都由同一块MCU构成。

5.权利要求3所述网络电缆测试装置，其特征是：判定“线对分离”时，多路开关先选择被测电缆中的一条线作为输入响应线，其余的线作为激励线，由MCU控制依次将方波激励信号轮流加到其余的各条线上，输入响应线连接到负载电阻(8)和AC/DC转换器(3)，AC/DC转换器(3)、A/D转换器(4)、寄存器(5)、比较器(6)顺序连接；分别记录并比较各条线激励时响应值的大小，其中响应值最大并且超过第二大数值1.5倍的激励线就是与输入响应线相绞的双绞线；将RJ45端口依照1，3，4，7的顺序分别将相应端子的连线作为输入响应线，并判定与之相绞的端子。

6.权利要求3所述网络电缆测试装置，其特征是：测试直通线时，选择开关(7)接通地电位；测试交叉线时，选择开关(7)接高电位。

说明书

网络电缆测试方法及装置

[0001] 所属技术领域

[0002] 本发明涉及一种测试网络电缆的方法和相应的装置。

背景技术

[0003] 用于联接电脑网络的电缆通常为五类线、六类线、七类线等，即T568A/B线。这些电缆线的内部实质上为4对双绞线；有的外面带有屏蔽层，有的没有。电缆的两端头连接着RJ45接头。通常，RJ45接头的1-2、3-6、4-5、7-8端子分别连接着一对双绞线，电缆的两端接法有两种：一、直通线：两端头接法一样，(如T568A/B电缆)见图9；二、交叉线：两端接法不一样，其中一端的1、2端子接到另一端的3、6端子；3、6端子则接到另一端的1、2端子，互相交换，见图10。

[0004] 网络电缆常见的故障有短路，断路，错接，反接(同一对线在两端头的接线顺序相反)。此外，还有一种“线对分离”(sprit pair)的故障，“线对分离”指的是双绞线电缆中有两对线在两端的接线端子同时接错(相互交换)了各自线对中的一条线，如图8所示。“线对分离”这种故障会引起网络传输性能下降，线路串扰增加等诸多问题。可是，存在这种故障的电缆的直流电特性和正常电缆是一样的，用一般的手段测试发现不了，往往认为是正常的。它是造成线路隐患、影响通讯质量的一个重要因素。

[0005] 目前，市面上销售的大多数网络电缆测量仪可以判定网络电缆中是否存在短路、开路、反接的故障，以及屏蔽层是否有短路、断线的故障，但是无法判定“线对分离”的故障。

[0006] 美国专利6002247号披露的一种判定“线对分离”(即：双绞线对是否相绞)的方法如下：

[0007] a.先选择一对端子进行测试；

[0008] b.其余端子全部接地。

[0009] c.在所选定的一对端子中的一个端子上输入一个阶跃电压激励信号，在另一个端子上观察响应信号。

[0010] d.比较响应信号与输入激励信号的强度，判定所选定的两条线是否绞绕在一起，或是与其它线绞绕在一起。

[0011] e.判定的标准为：响应信号的强度必须达到输入激励信号强度的5％或10％。

[0012] f.重复地将电缆的各个端子假定成线对进行测试。

[0013] 这种方法存在以下缺陷：

[0014] 一、在判定“线对分离”时采用的是阶跃电压信号激励，而负载为RC微分电路，其-(t/RC)响应信号电压强度Vo＝e ；响应信号曲线为指数式衰减，(参见图4)其中C为被测试的激励线与响应线之间的分布电容；在一般的情况下，相绞的两条线之间的分布电容比不相绞的两条线之间的分布电容要大得多(大约为1.5～2倍左右)；利用这个特点，可以将线之间相绞与不相绞的关系分辨出来。但是，实际上，分布电容C是一个随电缆长度的而变的函数。不同长度的双绞线分布电容相差很大，它们所引起的响应信号的强度相差很大。在这种情况下，如果都用同一个响应信号的强度值(输入信号强度的5％--10％)来进行判断，很容易造成的误判。比如：长度为100米的双绞线与长度为2米的双绞线其分布电容相差50倍，其响应信号电压也就要相差数十倍。假设100米长的双绞线其输入响应信号为输入信号强度的36％，则2米长的双绞线其响应信号就几乎已经趋近于零了。因此，如果按照给定的响应信号的强度判断标准(大于输入信号强度的5％--10％)进行判断就会出现判断错误。这个问题在被测试的双绞线的长度比较短时，就显得特别突出。

[0015] 二、取样保持信号是一个瞬态值，取样误差较大。

[0016] 三、判定方法中包含将被选中的端子对(线对)外其余端子全部设置成接地；以及不断重复地将电缆各个端子假定成线对进行测试等步骤。判定时间长，测试速度慢。

[0017] 四、它只能测试直通线的，不能测试交叉线。

发明内容

[0018] 本发明针对现有网络电缆测试方法存在的缺陷，提出一种网络电缆测试方法和相应的测试装置。它判定双绞线线对的方法简单，可靠，准确度高，能有效提高判定的准确性，减少对长度较短的双绞线电缆的判定错误。它既可以测量“直通线”，也可以用于测量“交叉线”。

[0019] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0020] 一种网络电缆测试方法，具有短路，断路，错接，反接及“线对分离”判定功能，其特征在于：判定“线对分离”时：

[0021] a.首先选择电缆中的一条线作为输入(响应)线；

[0022] b.其余的线作为激励线；

[0023] c.输入(响应)信号经过AC/DC转换器转换成直流信号后，由A/D转换器转换成数字量存储在寄存器上；

[0024] d.依次将方波激励信号轮流加到其余的各条激励线上，并将它们的响应值存储在相应的寄存器上；

[0025] e.比较的各条线激励时响应值的大小；其中响应值最大并且大于响应值第二大的数值1.5倍所对应的激励线就判定为与输入(响应)线相绞的双绞线；

[0026] f.如果所有响应值均不满足以上条件，则不存在相绞的线对；

[0027] g.依照1，3，4，7的顺序分别将RJ45端口相应端子的连线作为输入线，并判定与之相绞的端子；

[0028] 测试直通线时，选择开关S3接通低电位；测试交叉线时，选择开关S3接高电位，MCU根据选通开关电位的变化，通过内部程序将连接主机的端子①与③、②与⑥的定义互换。

[0029] 一种网络电缆测试装置，由主机和远端部件10两部分构成；其特征是：主机由方波信号发生器1、多路开关2、AC/DC转换器3、A/D转换器4、寄存器5、比较器6、显示器11、选择开关7、RJ45插座顺序电连接；远端部件10由二极管、电阻和RJ45接口组成；主机与远端部件之间连接被测试的电缆；

[0030] 方波信号发生器1、多路开关2、AC/DC转换器3、A/D转换器4、寄存器5、比较器6都由同一块MCU构成；

[0031] 判定“线对分离”时，多路开关先选择被测电缆中的一条线作为输入(响应)线，其余的线作为激励线，由MCU控制依次将方波激励信号轮流加到其余的各条线上，输入(响应线)连接到负载电阻8和AD/DC转换器3、A/D转换器4、寄存器5、比较器6；分别记录并比较各条线激励时响应值的大小，其中响应值最大并且超过第二大数值1.5倍的激励线就是与输入(响应)线相绞的双绞线；

[0032] 将RJ45端口依照1，3，4，7的顺序分别将相应端子的连线作为输入线，并判定与之相绞的端子；

[0033] 测试直通线时，选择开关7接通高电位；测试交叉线时，选择开关接地电位。

[0034] 本发明的有益效果是：

[0035] 本发明用于判定双绞线电缆是否相绞的标准不是按照响应信号的强度必须达到输入信号强度的某一个固定的比值，即某个绝对的电压值；而是采用比较响应信号的相对的大小来判定电缆是否相绞，这是一种相对比较法。这种相对比较法比起原有的电缆测试方法(绝对比较法)能够更准确、更有效地判定双绞线电缆中的线对相绞的状况。也具有更宽的适用范围。它对长度较短的网络电缆的有效判定范围可以做到0.3米。另外，本方法采用的方波激励，经过AC/DC转换后的直流电压是一个稳定的响应；与那种用阶跃信号激励，对指数式下降的响应曲线进行采样、保持的方法相比，本发明的采样效果稳定性要高得多。同时本方法还增加了对交叉电缆的测试，使整个测试装置能够测试的电缆品种更加完善。

附图说明

[0036] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明(参考所附图纸)。

[0037] 图1是本发明的原理框图

[0038] 图2是判定双绞线对相绞与否的电路原理图

[0039] 图3美国专利6002247号电缆测试方法的原理图

[0040] 图4美国专利6002247号电缆测试方法的波形图。

[0041] 图5由阶跃电压激励时，电缆长短不同的响应曲线。

[0042] 图6本发明测试不同长度的双绞线电缆的响应曲线。

[0043] 图7终端匹配器

[0044] 图8“线对分离”的双绞线电缆。

[0045] 图9直通线

[0046] 图10交叉线

具体实施方式

[0047] 图1中：方波发生器1，多路开关2，AC/DC转换器3，A/D转换器4，寄存器5，比较器6，选择开关7，负载电阻8，被测电缆9，终端匹配器10。

[0048] 其中：方波发生器1，多路开关2，A/D转换器4，寄存器5，比较器6都由同一块MCU构成，MCU采用PIC16C712；S1、S2为2个多路选通开关，可以用MCU的I/O口构成；进行双绞线相绞判定时，通过程序控制使MCU产生1KHz的方波激励信号，由多路选通开关S1输出到被激励的端子，由于线间分布电容的存在，多路选通开关S2会由连接的端子接收到一个输入(响应)信号；这个响应信号通过AC/DC转换器3转换成直流信号，再由A/D转换器4转换成数字信号后寄存在MCU内部的寄存器5上。

[0049] 测试“线对分离”时，多路开关S2首先选一个端子(一条线)作为输入(响应)线；而S1依次则选通其余的各个端子作为激励线，并将1KHz的方波激励信号注入；S1每选通一个端子AC/DC转换器就产生一个直流信号，由A/D转换器转换成数字形式后寄存在MCU内部相应的寄存器单元上；比较各个寄存器单元上所寄存的响应信号的大小；其中响应信号值最大并且明显大于第二大的数值所对应的那一条激励线，就是与S2所选定的响应线相绞在一起的双绞线对。其中明显大于的定义可以选择大于1.5倍以上，如果检测结果所有响应值均不满足这个条件，则可判定：不存在相绞的双绞线对。改变多路开关S2接入端点，依照1，3，4，7的顺序分别将RJ45接头上相应端子的连线作为输入线，并由多路开关S2将剩余的各个端子作为激励线，按照上述方法分别判定出与之相绞的端子。

[0050] 测试直通线时，选择开关S3接通低电位；测试交叉线时，选择开关S3接高电位，MCU根据选通开关电位的变化，通过内部程序将连接主机的端子①与③、②与⑥的定义互换，就能正确地判定相绞的双绞线对。

[0051] 负载电阻8是响应线的负载，其取值可以在5K-50K，AC/DC转换器3可以采用带有运算放大器的有源整流器；显示器11用来显示检测结果，可以采用LED也可以采用LCD.[0052] 远端匹配器10在编号不同的端子对之间使用了不同的电阻值，可以让MCU很容易地识别出相应的端子来。