作者：實作派
話說有一年實驗室需要佈建 CATV 的同軸電纜線，找來的施工廠商拍胸脯保證沒問題，但根據我多年的經驗，無論是廠商或是自己人都有可能犯錯，尤其是「壓接頭」的部分，如果沒有事先把驗收方法講清楚，雙方可能會造成不必要的誤會。
今天就來分享一下 Coaxial cable 壓接施作之後的驗收技巧，講到驗收基本上就分為兩種，完整功能驗收 Full function 與單純電器訊號 Physical layer 的驗收，至於選哪一種就看自己的需求，沒有誰好誰壞。
壓接頭哪裡有問題？
先講一下同軸電纜 Coaxial cable 的壓接過程，通常是把線剪斷後，利用剝線工具把電纜剝成如下圖的樣子，這已經是我能做出來的最好狀況了，通常剝線工具不會剝得很完美，仍然需要斜口鉗把周圍的隔離層金屬網稍微修剪一下。
同軸電纜與壓接頭（圖片來源：實作派提供）
但是隔離網的金屬絲有時候會纏到中心導體，在燈光昏暗一時不察就可能發生，此時如果再把接頭 Crimp connector 套上，然後用壓接工具擠壓就無法挽救了，除非剪掉重做。我個人喜歡用圓形的接頭，因為壓接時不會出現金屬毛邊，將來使用時手指比較不會被刮傷。
順帶一提，我喜歡用含有防水橡膠的圓形接頭，別小看這個橡膠環，台灣濕氣重，如果沒有這個環擋著，容易造成導體的接觸面氧化，對於訊號品質要求很高的裝置，可能會有問題。
圓形的壓接工具會將接頭的尾巴擠壓，讓接頭緊緊束住 Cable 線，雖然市面上也有六角的接頭與工具，但它可能會在壓接處產生毛邊，導致刮傷手指，我不是很喜歡用。
圓形接頭的同軸電纜壓接工具（圖片來源：實作派提供）
經過擠壓的 Connector 會變成如下圖的形狀，整個摸起來就非常的光滑，使用時也不會刮傷手指，如果你有 40~50 條線需要處理，我想你應該會選這種接頭。
同軸電纜壓接頭擠壓前後的比較（圖片來源：實作派提供）
以上這些線材屬於分支訊號的線 Drop Cable，它們比較常出現的問題大概就是前述的中心導體與隔離層 GND 短路，如果是訊號的主幹線 Trunk，那種直徑大約13 mm 甚至 18 mm 的 Cable，它們的問題就不太一樣了。
主幹線的 Connector 不是直接以中心導體來當作中心針，而是 Connector（通常是N Type）本身會附一個零件包，其中一樣是中心針，使用者需自行把中心導體插入中心針，把所有零件都安裝好套好後，再用專有工具壓接，而這個工具還是跟 Connector 搭配的。
所以線材、電纜、接頭、壓接工具，都是彼此搭配缺一不可，要買之前最好先弄清楚是否適合，否則買來後什麼都不能做，硬要做就可能會發生中心導體與中心針沒有接觸到的狀況，也就是開路 Open 了。
Full Function 驗收
所謂完整驗收就是把發射與接收設備分別安裝在 Cable 的兩端，例如一端連接 Video 的 RF 訊號源，另一端則接一台電視，用來確認是否能收視，甚至每個頻道都切換一遍，這種需要整個系統擺上去驗證的方式，就稱為 Full function 驗收。
Full function 同軸電纜 壓接頭驗收（圖片來源：實作派提供）
它的好處是，能夠確認整個系統在這條 cable 上是可以運作的，甚至某些頻道可能無法接收到，也能在測試過程中發現，但壞處是殺雞用牛刀，為了驗證一條 Cable 線，需要額外弄一個訊號給它，要多做很多工，甚至可能會影響到原有的訊號配置。
而且驗證時你必須帶著電視機，東奔西跑一條一條線驗證，其實頗麻煩的，如果只是接電視看看那可能還好，如果有些裝置例如纜線數據機 Cable Modem 每次上電之後還需要幾分鐘的開機時間，那真的會讓你抓狂，尤其是有幾十條 Cable 等著驗證時。
再來如果真的發現通訊不良，也很難知道發生了什麼問題，到底是接頭沒接觸到 Open 了？還是接頭短路 Short？還是 cable 線裡面的中心導體斷了？還是根本是 TV 有問題？其實都看不出來，你只知道電視畫面怪怪的而已。
我以前聽過因為驗證用的電視規格拿錯，導致畫面一直有雜訊出現，那位老兄一直在跟廠商魯責任問題，結果當然是很尷尬。
我個人比較傾向使用實體層 Physical Layer 的驗證方式，實體層的訊號就實體層解決，我想這很合理。基本上就是只針對電氣特性做測量，比起拿上層的設備來驗證底層的東西，實體層驗證的設備數量與體積應該都是最精簡的。
三用電表驗證
這種測試方式是把 Cable 一端先短路，用電表測量另一端看看是否也為先短路，之後再將短路移開形成開路，再用電表測量另一端是否也開路；之所以短路開路都要測量，是因為接頭可能本身就短路，所以開路也要測才能抓到問題。
但這個方法又要開路又要短路，你要跑兩次，有點麻煩，所以我喜歡下面介紹的另一種方法。
三用電表驗收同軸電纜（圖片來源：實作派提供）
反射波驗證
利用反射波做驗證是我個人較喜歡使用的方式，它能清楚掌握整個 Cable connector 施工的狀況，可以馬上看出哪裡有問題，甚至 Cable 線裡面的哪個位置有斷掉，都看得出來，而且儀器全部可以擺在一端，另一端你只需要帶個終端電阻就可以很輕鬆的跑來跑去做驗證。
如下圖，我們需要準備一台訊號產生器，它必須要能產生 10~15 ns 寬度的 Pulse 脈衝波，更窄當然更好，這樣大概可以分辨到 1~2 m 長度的 Cable。
另外再準備一台示波器如下圖，用 T 型接頭「監看」電纜內的波形，只要有波形經過 T 型接頭示波器就能顯示出來，在電纜的末端，只要加上終端電阻 Terminator，阻抗必須與 Cable 相同，如此就可以判斷 Cable 的近端或遠端的接頭是否有做好。
利用反射波驗收同軸電纜壓接頭施工（圖片來源：實作派提供）
這種測量方式又稱為 TDR（Time Domain Reflectometer），它的原理是脈衝波 Pulse 會從訊號產生器 Signal generator 出發，往右一路行走，沿途會先經過示波器，所以示波器會顯示出一個 Pulse 波形，接著 Pulse 繼續向右走，直到碰到最右邊的端點，脈衝波便會被終端電阻消耗掉而消失。
如下圖，對於 Signal generator 來說，這個 Pulse 就彷彿是肉包子打狗有去無回，也就是無反射的意思，示波器上只會看到一個脈衝波，若看到這樣的波形，就表示同軸電纜的運作是正常的。
有終端電阻的情況之下，入射波無反射，只看到一個 Pulse（圖片來源：實作派提供）
接下來要看看什麼是不正常的波形，如果施工壓接不慎造成 Cable 的內導體與隔離層短路 Short，Pulse 便會在短路處反射，並以相反的相位沿著 Cable 走回左邊的訊號產生器。示波器上會看到一正一負的 Pulse，如下圖左邊正相的 Pulse 是入射波，負相的 Pulse 是反射波，兩者的時間距離就是 Pulse 一來一往所經過的時間。
端點為 Short 的情況之下，左邊的 Pulse 為入射波，右邊負的是反射波（圖片來源：實作派提供）
另外一種情況 Cable 的內導體與隔離層沒有完全貼緊，端點呈現開路 Open 的狀態，因此反射波以正相反彈。
在端點開路 Open 的情況之下，左邊的 Pulse 是入射波，右邊正的是反射波（圖片來源：實作派提供）
還有一種情況是，Cable 的隔離層不良甚至沒接觸到，此時中心導體彷彿是一根長長的天線，沿路收進外界的雜訊。
Cable 隔離層沒有壓接好，於近端浮接收到 Noise（圖片來源：實作派提供）
Cable 長度測量
由於波形反射一定會產生在 Cable 斷掉的地方，因此我們也可以拿它來當作測量 Cable 長度的依據，基本上新品 Cable 不會斷，所以反射的位置就會是整段 Cable 的末端，也就剛好是它的長度。如果 Cable 內部有地方斷裂，Pulse 會提早反射，你就知道斷裂的位置在哪裡了。
利用反射波可計算 Cable 長度（圖片來源：實作派提供）
我們來試著計算上圖的 Cable 有多長，先來看看 Cable的Datasheet of LMR-400-UF，我們的重點是每公尺有多少寄生電容 C 與電感 L，摘要如下圖。
（圖片來源：實作派提供）
根據電磁學的傳輸線理論，波在同軸電纜內的相位速度為，套入 datasheet 內的值就能得到波速：
（圖片來源：實作派提供）
根據上圖的示波器波形，兩個 Pulse 入射與反射波之間的距離目測一下大約為來回 200 ns，單趟為 100 ns 因此 Cable 的長度大約為：
（圖片來源：實作派提供）
上面計算出來的答案與實際的 Cable 長度差不多，我沒有實際拿尺測量，因為實際的 Cable 路徑有點曲折很難 Follow，我只能拿著平面圖大概估算一下，我認為是相符的。當然不是每間廠商都會標示 L/C 的值，所以你可以先拿個 5 公尺的 cable 測量一下反射的時間，再以此計算整段 cable 的距離，這樣是最準的，如果 Pulse 越窄，說不定拿個 1 公尺的 Cable 就能辨認入射波與反射波了。
這種 TDR 儀器其實市面上都有，只不過久久才會需要用到一次，買了似乎不划算，我是都自己用儀器兜個土炮 Solution，可以用就好。
（本文經同意轉載自實作派電子實驗室、原文連結；責任編輯：賴佩萱）
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