Cabos para telecomunicações Determinação da impedância característica
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- Amanda Sá Fontes
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1 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 Cabos para telecomuncações Determnação da mpedânca característca APRESETAÇÃO ) Este 2º Projeto de Revsão o elaborado pela CE-03: Comssão de Estudo de Métodos de Ensaos para Fos e Cabos Teleôncos - do ABT/CB-03 - Comtê Braslero de Eletrcdade, nas reunões de: 2/0/ /03/ /0/2009 2) Este Projeto é prevsto para cancelar e substtur a ABT BR 932:999, quando aprovado, sendo que nesse ínterm a reerda norma contnua em vgor; 3) ão tem valor normatvo; 4) Aqueles que tverem conhecmento de qualquer dreto de patente devem apresentar esta normação em seus comentáros, com documentação comprobatóra; 5) Tomaram parte na elaboração deste Projeto: Partcpante Cablena Cemg Dow Furukawa exans Prysman Telcon UL Representante Sérgo Perera de Barros Geraldo Wagner O. Vlela Márco Texera Alves Antono Carlos Slva Edson Alberto T. de Souza Tago Raael G. Slva Crezola Evandro Lee Anderson Pedro Henrque Pacheco ÃO TEM VALOR ORMATIVO
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3 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 Cabos para telecomuncações Determnação da mpedânca característca Telecommuncatons cables - Characterstc mpedance Palavras-chave: Cabos para telecomuncações. Impedânca característca. Descrptors: Telecommuncatons cable. Characterstc mpedance. Sumáro Preáco Escopo 2 Reerêncas normatvas 3 Termos e denções 4 Aparelhagem 5 Métodos de ensao 5. Corpo-de-prova 5.2 Determnação da mpedânca característca a partr de valores de mpedânca do par em aberto e em curto-crcuto 5.3 Determnação da mpedânca característca a partr dos parâmetros prmáros 5.4 Determnação da mpedânca característca por ressonânca em requênca 5.5 Determnação da mpedânca característca pelo método da ponte varável 5.6 Determnação da mpedânca característca pelo método da ponte xa 5.7 Determnação da mpedânca característca pelo método varredura de requênca 6 Expressão dos resultados Anexo A (normatvo) Fluxograma do ensao Preáco A Assocação Braslera de ormas Técncas (ABT) é o Foro aconal de ormalzação. As ormas Brasleras, cujo conteúdo é de responsabldade dos Comtês Brasleros (ABT/CB), dos Organsmos de ormalzação Setoral (ABT/OS) e das Comssões de Estudo Especas (ABT/CEE), são elaboradas por Comssões de Estudo (CE), ormadas por representantes dos setores envolvdos, delas azendo parte: produtores, consumdores e neutros (unversdades, laboratóros e outros). Os Documentos Técncos ABT são elaborados conorme as regras das Dretvas ABT, Parte 2. A ABT BR 932 o elaborada no Comtê Braslero de Eletrcdade (ABT/CB-03), pela Comssão de Estudo de Métodos de Ensaos para Fos e Cabos Teleôncos (CE-03:046.02). O seu º Projeto crculou em Consulta aconal conorme Edtal nº 05, de a , com o número de Projeto ABT BR 932. O Escopo desta orma Braslera em nglês é o segunte: Scope Ths Standard prescrbes the method o test or characterstc mpedance n telecommuncatons cables ÃO TEM VALOR ORMATIVO /9
4 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 Escopo Esta orma estabelece o método de ensao para determnação da mpedânca característca em cabos para telecomuncações. 2 Reerênca normatva O documento relaconado a segur é ndspensável à aplcaçãodesta norma. Para reerêncas datadas, aplcam-se somente as edções ctadas. Para reerêncas não datadas, aplcam-se as edções mas recentes do reerdo documento (nclundo emendas). ABT BR 5456, Eletrcdade geral 3 Termos e denções Para os eetos deste documento, aplcam-se os termos e denções da ABT BR 5456 e o segunte. 3. perda de retorno razão exstente entre o snal reletdo e o snal ncdente, expressa em decbés (db) 4 Aparelhagem 4. Para a execução do ensao em cabos de pares, ternas ou quadras, pode ser utlzado um dos seguntes conjuntos de equpamentos: a) gerador de nível, detector de nível, transormador derencal e mpedânca de smulação; b) gerador de nível, detector de nível e ponte de mpedânca; c) ponte de capactânca ou de mpedânca, de equlíbro manual ou automátco, com exatdão de ± 2 %. A ponte utlzada pode ser do tpo derencal, sto é, que ornece a derença entre a capactânca do par em medção e uma capactânca externa conhecda; d) analsador de rede com canas de reerênca e de teste, capaz de medr mpedânca, kt de calbração, carga de termnação, adaptadores e computador ou analsador de unções para processar os dados coletados. O gerador e o detector de nível, em qualquer dos casos, devem ter saídas balanceadas, com mpedânca de saída e entrada, respectvamente, próxmas do módulo de mpedânca característca dos pares do cabo na requênca de medção. 4.2 Para a execução do ensao em cabos coaxas, pode ser utlzado um dos seguntes conjuntos de equpamentos: a) analsador de rede com canas de reerênca e de teste, capaz de medr mpedânca, dvsor de potênca e ponte de mpedânca varável, kt de calbração, carga de termnação e adaptadores; b) analsador de rede com canas de reerênca e de teste, capaz de medr mpedânca, kt de calbração, carga de termnação, adaptadores e computador ou analsador de unções para processar os dados coletados. 5 Métodos de ensao 5. Corpo-de-prova O corpo-de-prova deve ser obtdo de uma amostra do cabo com comprmento mínmo de 00 m para a execução do ensao. ÃO TEM VALOR ORMATIVO 2/9
5 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL: Determnação da mpedânca característca a partr de valores de mpedânca do par em aberto e em curto-crcuto Utlzando-se o conjunto descrto em 4. - a), nterlgado conorme o crcuto apresentado na Fgura, determnar a mpedânca do par em aberto e em curto-crcuto, devendo a mpedânca característca ser calculada através da segunte equação. * O = (Ω) a cc o é a mpedânca característca do par, expressa em ohms (Ω); a é a mpedânca do par com a extremdade oposta em aberto, expressa em ohms (Ω); cc é a mpedânca do par com a extremdade oposta em curto-crcuto, expressa em ohms (Ω). Legenda: G n - gerador de nível D n - detector de nível x - mpedânca a ser determnada s - mpedânca de smulação Fgura - Impedânca característca pelo método da ponte de equlíbro 5.3 Determnação da mpedânca característca a partr dos parâmetros prmáros 5.3. Utlzando-se o conjunto descrto em 4. alínea b), determnar os parâmetros prmáros do par. Para determnação da resstênca elétrca e ndutânca do par, manter em curto-crcuto a extremdade não lgada ao equpamento. Para determnação da capactânca e condutânca do par, manter em aberto a extremdade não lgada ao equpamento A mpedânca característca do par deve ser calculada pela equação: O R+ jωl G+ j ω C = (Ω) ÃO TEM VALOR ORMATIVO 3/9
6 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 o é a mpedânca característca complexa do par, expressa em ohms (Ω); R é a resstênca elétrca do par, expressa em ohms (Ω); C é a capactânca do par, expressa em Farads (F); L é a ndutânca do par, expressa em Henrys (H); G é a condutânca do par, expressa em Semens (S); ω gual a 2.π., é a requênca de ensao, expressa em Hertz (Hz). 5.4 Determnação da mpedânca característca por ressonânca em requênca 5.4. Utlzando-se a equação a segur, arbtrar um valor para n, de modo que a requênca obtda seja próxma à de medção especcada para cada tpo de cabo: n n = (MHz) L. ε n é a requênca da ressonânca, expressa em megahertz (MHz); n é o número da ressonânca da requênca escolhda, expresso em megahertz (MHz); L é o comprmento do lance, expresso em metros (m); ε é a constante delétrca do materal de solação Com a requênca da ressonânca calculada conorme 5.4., localzar a requênca de ressonânca real, utlzando o conjunto de equpamento de ensao nterlgado conorme o crcuto apresentado na Fgura Determnada a requênca de ressonânca real deve-se aumentá-la até a localzação das duas requêncas de ressonânca medatamente superores à prmera consderada. OTA Para a determnação da requênca de ressonânca, manter em curto-crcuto a extremdade do par não lgada aos equpamentos. Fgura 2 - Impedânca característca pelo método de ressonânca em requênca Utlzando-se a equação a segur, calcular o número de ressonânca das requêncas obtdas, sendo que, se necessáro, os valores obtdos devem ser arredondados para o número par ntero mas próxmo ao número calculado: ÃO TEM VALOR ORMATIVO 4/9
7 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 n= n + n+ n.2 n é o número de ressonânca; n é a requênca de ressonânca, expressa em megahertz (MHz); n+ é a requênca de ressonânca medatamente superor à requênca consderada do conjunto, expressa em megahertz (MHz) Com a utlzação do conjunto descrto em 4. alínea c), determnar o valor da capactânca mútua do par, à requênca de khz, devendo este ser aplcado na equação: n C O = (Ω) n o é a mpedânca característca do par, expressa em ohms (Ω); n é o número de ressonânca da requênca escolhda; n é a requênca de ressonânca mas próxma à requênca de medção especcada para cada cabo, expressa em megahertz (MHz); C é a capactânca mútua do par, expressa em nanoarads (ηf). 5.5 Determnação da mpedânca característca pelo método da ponte varável 5.5. Utlzando o conjunto de equpamentos descrto em 4.2 alínea a, montar o crcuto conorme mostrado na Fgura 3. Fgura 3 - Impedânca característca pelo método da ponte varável Ajustar a mpedânca da ponte varável no valor nomnal da mpedânca do cabo a ser ensaado e a capactânca em 0,0 pf. ÃO TEM VALOR ORMATIVO 5/9
8 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL: Preparar o analsador de rede para medda de relexão, segundo o manual de nstruções do equpamento, programando-o para realzar meddas nas requêncas de 5 MHz até 000 MHz, caso outras requêncas não tenham sdo especcadas. Quando não dendo na especcação do produto deve ser utlzado um mínmo de 20 pontos de medda Realzar o procedmento de calbração do equpamento, segundo o manual de nstruções do abrcante Conectar o cabo a ser ensaado na ponte de mpedânca varável. Varar o valor de mpedânca da ponte observando o gráco no analsador de rede, até que se obtenha, do lado das requêncas mas baxas, o mínmo valor para a perda de retorno. este momento, ajustar o valor da capactânca, para trazer a regão do gráco stuada nas requêncas mas altas para o mesmo nível do snal nas requêncas mas baxas. Repetr a operação até que o nível do snal seja o mas baxo possível. O valor de mpedânca ajustado na ponte é o valor da mpedânca característca do cabo ensaado. 5.6 Determnação da mpedânca característca pelo método da ponte xa 5.6. Utlzando o conjunto de equpamentos descrto em 4.2 alínea b, montar o crcuto conorme mostrado na Fgura 4. Fgura 4 - Impedânca característca pelo método da ponte xa Ajustar o analsador de rede para realzar as medções entre as requêncas de 5 MHz e 20 MHz, caso outras requêncas não tenham sdo especcadas. Quando não dendo na especcação do produto deve ser utlzado um mínmo de 20 pontos de medda Realzar o procedmento de calbração do equpamento, segundo as orentações constantes no manual de nstruções do abrcante Conectar o cabo a ser ensaado no termnal do analsador de rede. Colocar na outra extremdade do cabo uma resstênca de termnação com mpedânca próxma à mpedânca nomnal do cabo a ser ensaado Realzar as medções de perda de retorno na axa de requêncas estpulada. O analsador de unções ou computador rá realzar os cálculos necessáros à determnação da mpedânca característca do cabo, conorme equação a segur: SRL 20*log + n 0 = (db) n 0 SRL é a perda de retorno estrutural, expressa em decbés (db); n é a mpedânca de entrada complexa, expressa em ohms (Ω); 0 é a mpedânca característca, expressa em ohms (Ω). ÃO TEM VALOR ORMATIVO 6/9
9 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL: Determnação da mpedânca característca pelo método varredura de requênca 5.7. Este procedmento é ndcado para medção da mpedânca característca pelo método do par em curto crcuto e crcuto aberto. Este método é especalmente ndcado para obtenção da mpedânca característca lnearzada Proceder à montagem do crcuto de teste conorme método descrto em A mpedânca característca deve ser obtda a partr da equação: = (Ω) O é a mpedânca característca, expressa em ohms (Ω); F é a requênca, expressa em hertz (Hz); O,, 2, 3 são os coecentes de ajuste. Os valores dos coecentes são obtdos a partr da matrz a segur: = = = = n n n n 3 2 = = = = = = = = = = = = = = x a) A lnearzação da mpedânca característca deve ser obtda pela solução do sstema de equação apresentado. Programas de computadores podem ser aplcados para o cálculo das constantes de ajuste e os valores da mpedânca característca lnearzada; b) Quando a mpedânca característca complexa é requerda, a lnearzação do ângulo desta mpedânca deve ser obtda conorme equação a segur: L L 2 0 = L L (rad) é o ângulo da mpedânca característca (rad); é a requênca, expressa em Hertz (Hz); L 0, L, L 2, L 3 são os coecentes de ajuste para ângulo. ÃO TEM VALOR ORMATIVO 7/9
10 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 c) Sendo os resultados obtdos a partr de soluções matemátcas, grácos da mpedânca em unção da requênca são recomendados. A aqusção dos dados, sempre que possível, deve estar apresentada em grácos que varam com o logartmo da requênca de medda. 6 Expressão dos resultados 6. Os resultados dos cálculos de mpedânca característca devem ser expressos em números nteros. 6.2 Os valores de mpedânca característca devem estar de acordo com os valores prescrtos na especcação aplcável ao tpo do cabo avalado. 6.3 Para os cabos coaxas o valor da mpedânca característca a ser consderado é a méda dos valores ndvduas obtdos na axa de requênca de medção. 6.4 Os resultados obtdos devem ser apresentados em um relatóro contendo no mínmo as seguntes normações: a) título do ensao e dentcação da norma/edção e da técnca ou método de medção; b) dentcação do laboratóro ou do local do ensao e data do ensao; c) dentcação e característcas do produto ensaado; d) resultados da medção, nclundo valores meddos e calculados; e) comentáros relatvos às ocorrêncas relevantes ao ensao; ) dentcação do responsável técnco. ÃO TEM VALOR ORMATIVO 8/9
11 ABT/CB-03 2 PROJETO ABT BR 932 ABRIL:200 Anexo A (normatvo) Fluxograma do ensao Iníco Preparar corpo-de-prova da amostra Denr método de ensao Eetuar medda Avalar resultado de acordo com o método aplcado Elaborar relatóro de ensao Fm ÃO TEM VALOR ORMATIVO 9/9
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