IEC 61156-1:1994/AMD2:2001

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61156-1
INTERNATIONAL
STANDARD
AMENDEMENT 2
AMENDMENT 2
2001-04
Amendement 2
Câbles multiconducteurs à paires symétriques et
quartes pour transmissions numériques –
Partie 1:
Spécification générique
Amendment 2
Multicore and symmetrical pair/quad cables for
digital communications –
Part 1:
Generic specification
 IEC 2001 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http://www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
W
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

AVANT-PROPOS
Le présent amendement a été établi par le sous-comité 46C: Câbles symétriques et fils, du

comité d’études 46 de la CEI: Câbles, fils, guides d'ondes, connecteurs, et accessoires pour

communications et signalisation.

Le texte de cet amendement est issu des documents suivants:

FDIS Rapport de vote
46C/428/FDIS 46C/452/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l’approbation de cet amendement.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication de base et de ses amendements ne
sera pas modifié avant 2004. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
___________
Page 18
2.1.5 Vitesse de propagation
Remplacer le titre et le texte de ce paragraphe par le nouveau paragraphe suivant
2.1.5 Vitesse de propagation (vitesse de phase)
La vitesse de propagation est définie par la vitesse à laquelle le signal se propage dans le
câble. La vitesse de propagation est exprimée en km/s. Elle peut aussi s’exprimer comme un
rapport de vitesse, c’est-à-dire comme le rapport de la vitesse de propagation dans le câble
sur celle de la lumière dans l’espace, cette dernière pouvant être prise comme étant égale à
299 778 km/s. La vitesse de propagation est généralement déterminée par l’angle de phase et
la vitesse angulaire. La vitesse de propagation (vitesse de phase) est donnée par:

ω 2.π.
f
v = =
(5)
p
β β
où
f est la fréquence (Hz)
v est la vitesse de phase (m/s)
P
β est la constante de phase (radian/m)
ω est la vitesse angulaire (radian/s)

61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 3 –

FOREWORD
This amendment has been prepared by subcommittee 46C: Wires and symmetric cables, of

IEC technical committee 46: Cables, wires, waveguides, R.F. connectors, and accessories for

communication and signalling.
The text of this amendment is based on the following documents:

FDIS Report on voting
46C/428/FDIS 46C/452/RVD
Full information on the voting for the approval of this amendment can be found in the report
on voting indicated in the above table.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendments will
remain unchanged until 2004. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
___________
Page 19
2.1.5 Velocity of propagation
Replace the title and the text of this subclause by the following new subclause
2.1.5 Velocity of propagation (phase velocity)
The velocity of propagation is defined as the velocity at which the signal propagates in the
cable. The velocity of propagation is expressed in km/s. The velocity of propagation may also
be expressed by the velocity ratio, i.e. the ratio of the velocity of propagation in the cable

compared to a wave in free space. The latter shall be taken as 299 778 km/s. The velocity of
propagation is generally determined from the phase angle and the radian frequency. The
velocity of propagation (phase velocity) is given by
ω 2.π.f
v = = (5)
p
β β
where
f is the frequency (Hz)
v is the phase velocity (m/s)
P
β is the phase constant (radian/m)
ω is the radian frequency (radian/s)

– 4 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

Page 23
Après le paragraphe 2.1.14, ajouter les nouveaux paragraphes suivants

2.1.15 Retard de phase
Le retard de phase est défini comme étant l’inverse de la vitesse de phase pour un câble de

longueur l. Le retard de phase est donné par:

l
T =
v
p
(27)
où
T est le retard de phase (s)
l est la longueur du câble (m)
2.1.16 Ecart de retard de phase (distorsion)
L’écart de retard de phase (distorsion) est défini comme étant la différence de retard de phase
entre deux paires quelconques du câble. L’écart de retard de phase (distorsion) est exprimé
par:


l l
ΔT = l. − (28)


v v
p p
 2 
où
p désigne une paire,
p , l’autre paire, et
ΔT est l’écart de retard de phase (distorsion).
Page 38
3.3.6 Impédance caractéristique
Remplacer la totalité du texte de ce paragraphe par ce qui suit:

3.3.6.1 Introduction
L'impédance caractéristique, Z , d'une paire de câble homogène est définie comme le quotient
c
d'une onde de tension et d'une onde de courant se propageant dans la même direction, soit en
avant soit en arrière. Pour les câbles homogènes (sans irrégularités), l'impédance
caractéristique peut être mesurée directement comme le quotient de la tension et du courant
aux extrémités du câble.
F V
f r
Z = = (22)
c
I I
f r
61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 5 –

Page 23
After subclause 2.1.14, add the following new subclauses

2.1.15 Phase delay
The phase delay is defined as the inverse of the phase velocity along a cable of length l. The

phase delay is given by:
l
T =
p
v
(27)
where
T is the phase delay (s)
L is the length of the cable (m)
2.1.16 Differential phase delay (skew)
The differential delay (skew) is defined as the difference in phase delay between any two
pairs in the cable. The differential delay (skew) is defined as:


l l
ΔT = l. − (28)


v v
p p
 2 
where
the index p refers to the one pair,
p to the other pair. and
ΔT is the differential delay (skew).
Page 39
3.3.6 Characteristic impedance
Replace the totality of the existing text of this subclause by the following:

3.3.6.1 Introduction
The characteristic impedance, Z , of a homogeneous cable pair is defined as the quotient of a
C
voltage wave and current wave which are propagating in the same direction, either forwards
or backwards. For homogeneous cables (with no structural variations) the characteristic
impedance can be measured directly as the quotient of voltage and current at the cable ends.
Vf Vr
Zc = = ()22
If Ir
– 6 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

Les autres caractéristiques importantes pour un système de câblage sont l'impédance d'entrée
l'affaiblissement de réflexion (RL) et l'affaiblissement de réflexion structurel (SRL) du câble aux

deux extrémités. Elles sont mesurées sous forme d'impédances ou de valeurs des paramètres

S. Des informations supplémentaires concernant les divers paramètres d'impédance et

d'affaiblissement de réflexion sont données en annexe A. Une expression reliant le SRL à

l'écho en résultant est aussi indiquée en annexe A.

3.3.6.2 Méthodes et équipement pour obtenir les données d'impédance caractéristique

3.3.6.2.1 Objectifs
Plusieurs méthodes sont disponibles pour mesurer l'impédance caractéristique. La Mesure de
l'impédance en circuit ouvert et court circuit effectuée à une seule extrémité à l'aide d'un
transformateur symétriseur est spécifiée comme la méthode de référence. Ce doit être la
méthode utilisée pour comparer différentes configurations d'équipement d'essai et en cas de
doute ou de contestation sur les résultats. Les autres méthodes sont décrites ci-dessous. Des
précisions concernant toutes les diverses méthodes sont indiquées en annexe A, avec la
théorie sous-jacente et les limitations pour chaque méthode. D'autres méthodes peuvent être
utilisées, selon l'équipement disponible comme dans le cas de testeurs de terrain utilisés sur
les lieux d'installation, tant que les résultats sont conciliables avec la méthode de référence.
Il est prévu que les mesures d'impédance soient effectuées en utilisant des fréquences
discrètes suffisamment peu espacées pour que les variations d’impédances (extrêmes
structurelles) soient représentées de façon appropriée. On peut utiliser soit un balayage
linéaire soit un balayage logarithmique, selon que l'extrémité élevée ou l'extrémité basse,
respectivement, de la gamme de fréquences, doit être plus complètement représentée.
Normalement, plusieurs centaines de points (tels que les 401 points disponibles) sont
prescrites, selon la gamme de fréquences et la longueur du câble.
Le transformateur symétriseur utilisé pour relier la paire de câbles symétriques à la sortie
coaxiale de l'instrument d'essai doit avoir une bande passante appropriée à la gamme de
fréquences désirée pour la mesure. Il doit être capable d'assurer la transformation de
l'impédance de sortie de l'instrument en l'impédance nominale de la paire. Le calibrage de la
mesure d'impédance en trois étapes est effectué au secondaire (côté paire) du transformateur
symétriseur.
La régression par la méthode des moindres carrés des points d'impédance est utile pour
séparer les effets structurels de l'impédance caractéristique lorsque de tels effets sont
substantiels. Lorsque la régression est utilisée, le concept est que des mesures à partir de
fréquences proches aident à l'interprétation des valeurs obtenues à une fréquence particulière.
La régression de l'amplitude de l'impédance ou de la partie réelle résulte en des valeurs assez
élevées (typiquement 0,5 Ω ou moins) du fait des déviations positives et négatives qui ne sont
pas symétriques sur l'échelle d'impédance. La régression peut être effectuée sur les valeurs
du paramètre S, qui sont des réponses linéaires, si des résultats plus rigoureux (à la fois
impédance et SRL) sont souhaités.

3.3.6.2.2 Mesures de l'impédance court-circuit/Circuit ouvert à une seule extrémité à
l’aide d’un transformateur symétriseur (méthode de référence)
3.3.6.2.2.1 Principe
Les mesures en court-circuit/circuit ouvert effectuées à l'aide d'un transformateur symétriseur
à partir d'une extrémité d'une paire de câbles symétriques constituent la méthode de référence
pour obtenir les valeurs d'impédance caractéristique. L'impédance caractéristique est la
moyenne géométrique du produit des valeurs mesurées en court-circuit/circuit ouvert et est
définie comme:
Z = Z Z (23)
CM OC SC
61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 7 –

The other important characteristics for a cabling system, are the input impedance, return loss
(RL) and structural return loss (SRL) at both ends of the cable. They are measured either as

impedances or as S-parameter values. Additional supporting material relating to the various

impedance and return loss parameters is found in Annex A. An expression relating the SRL to

the resulting echo is found in Annex A as well.

3.3.6.2 Methods and equipment for obtaining characteristic impedance data

3.3.6.2.1 Objectives
Several methods are available for measuring characteristic impedance. The Open/Short

Circuit Single-Ended Impedance Measurement made with a Balun is specified as the
reference method. This shall be the method used for comparison purposes amongst different
test equipment configurations and in the event of any doubt or dispute over results. The
alternative methods are outlined below. Details for all the various methods are given in Annex
A, along with the underlying theory and limitations for each method. Other methods may be
used, depending on available equipment as in the case of field testers used at installation
sites, as long as results are reconcilable to the reference method.
It is intended that impedance measurements will be performed using sufficiently closely
spaced frequencies so that impedance variation is adequately represented. Either a linear
sweep or a logarithmic sweep may be used depending on whether the high end or low end,
respectively, of the desired frequency range is to be more fully represented. Typically, several
hundred points (such as the available 401 points) are required depending on frequency range
and cable length.
The balun used for connecting the symmetric cable pair to the coaxial port on the test
instrument shall have a pass-band frequency range adequate for the desired measurement
range. It shall be capable of transforming from the instrument port impedance to the nominal
pair impedance. The three step impedance measurement calibration is performed at the
secondary (pair side) of the balun.
Function fitting of the impedance data is useful for separating structural effects from the
characteristic impedance when such effects are substantial. Where function fitting is used, the
concept is that measurements from nearby frequencies aid in the interpretation of the values
obtained at a particular frequency. Function fitting of the impedance magnitude or real part
results in high values (typically 0,5 Ω or less) because of the positive and negative deviations
not being symmetrical on the impedance scale. Function fitting can be carried out on the S-
Parameter values, which are linear responses, if more rigorous results (both impedance and
SRL) are desired.
3.3.6.2.2 Open/short circuit single-ended impedance measurement made with a balun

(reference method)
3.3.6.2.2.1 Principle
Open and short circuit measurements made with a balun from one end of a symmetric cable
pair is the reference method for obtaining characteristic impedance values. The characteristic
impedance is the geometric mean of the product of the open and short circuit measured
values and is defined as:
ZCM = ZOC ZSC (23)
– 8 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

où
Z est l'impédance caractéristique complexe si la paire est homogène ou dépourvu de

C
structure (utilisé également pour représenter le résultat de la régression) (Ω);

Z est l'impédance complexe en circuit ouvert (Ω);
OC
Z est l'impédance complexe en court-circuit (Ω).
SC
Lorsque le câble n'est pas homogène, on obtient une impédance affectée par les effets
structurels:
Z = Z Z ) (24)
OC SC
CM
où Z est l'impédance caractéristique complexe avec effets structurels (impédance d'entrée)
CM
exprimée en ohms (Ω).
L'équation 23 représente l'impédance caractéristique Z lorsque les effets structurels sont
c
négligeables. La régression des valeurs d'impédance court-circuit/circuit ouvert avec une
impédance caractéristique fonction de la fréquence peut être employé pour obtenir Z à partir
c
de l'impédance d'entrée, Z , (équation 24) lorsque les effets structurels sont substantiels
CM
conformément au paragraphe 3.3.6.2. Les équations 23 et 24 (et cette technique de mesure)
sont valables pour des fréquences s'étendant à partir de valeurs faibles, où la longueur du
câble est uniquement une fraction d'une longueur d'onde, jusqu'à des fréquences élevées, où
la longueur de câble représente de nombreuses longueurs d'onde.
3.3.6.2.2.2 Préparation de l'échantillon
Les échantillons doivent être préparés avec une quantité minimale de gaine et d'écran enlevés
de façon à ce que les effets d'extrémité soient réduits. Pas plus de 40 mm de gaine, 25 mm
d'écran et 8 mm d'isolant ne doivent être retirés des paires pour les mesures jusqu'à 100 MHz.
Les paires ne doivent pas être dépariées sur plus de 13 mm. De plus, les câbles sans écran
doivent être suspendus ou posés sur une surface non-conductrice de façon que les différentes
passages soient séparés de 25 mm. Les essais sont prévus pour être appliqués à un
échantillon d'au moins 100 m retiré de l'emballage de livraison. On ne considère qu'un
échantillon est bon que lorsqu'il passe l'essai effectué aux deux extrémités (dans les deux
directions). Les mesures de routine peuvent être effectuées sur des tourets de production
et/ou sur la livraison finale dans une direction.
3.3.6.2.2.3 Equipement d'essai
Un analyseur de réseau (avec une unité de paramètre S) ou un impédancemètre peuvent être
utilisés pour obtenir les valeurs. La Figure 1 présente les principaux composants d'un circuit
de mesure d'impédance où le générateur et le récepteur sont des parties de l'analyseur de
réseau. Une unité de paramètre S, où le composant clef est le pont de réflexion, est utilisée
avec un analyseur de réseau pour séparer le signal réfléchi du signal incident. Un

transformateur symétriseur avec une gamme de fréquences, et une impédance appropriées
(tel que 50 Ω à 100 Ω pour un équipement de 50 Ω et une paire de 100 Ω) symétrisé au moins
aussi bien que les paires en essai permet la mesure de paires symétriques dans des
conditions équilibrées. Trois conditions de terminaison, ouvert, fermé et chargé sur
l'impédance nominale sont utilisées comme appropriées au type de mesure effectué (ouvert,
fermé ou terminé).
61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 9 –

where
Z is the complex characteristic impedance, expressed in ohms (Ω), if the pair is
C
homogeneous or free of structure (also used to represent a function fitted result);

Z is the complex measured open circuit impedance, expressed in ohms (Ω);
OC
Z is the complex measured short circuit impedance, expressed in ohms (Ω).
SC
When the cable is not homogenous, an impedance inclusive of structural effects is obtained:

(24)
Z = Z Z )
OC SC
CM
where Z is the complex characteristic impedance together with structure (input impedance),
CM
expressed in ohms (Ω).
Equation 23 represents the characteristic impedance, Z , when structural effects are
C
negligible. The fitting of the open/short impedance data with a characteristic impedance like
function of frequency can be employed to obtain Z from the input impedance, Z , (Equation
C CM
24) when structural effects are substantial in accordance with 3.3.6.2. Equations 23 and 24
(and this measurement technique) are valid for frequencies extending from low values, where
the cable length is only a fraction of a wavelength, to high frequencies where cable length
represents many wavelengths.
3.3.6.2.2.2 Sample preparation
Samples shall be prepared so that end effects are minimized. No more than 40 mm of jacket,
25 mm of shield, and no more than 8 mm of insulation shall be removed from pairs for
measurements extending to 100 MHz. The pairs shall not be untwisted by more than 13 mm.
In addition, unshielded cable shall be suspended or laid on a non-conducting surface so that
multiple traversals are separated by 25 mm. Testing is intended to apply to a sample length of
at least 100 m removed from the delivery package. A sample is considered to have passed
only when it passes the test from both ends (both directions). Routine measurements may be
performed on production drums and/or on the final delivery package from one direction.
3.3.6.2.2.3 Test equipment
A network analyzer (together with an S-parameter unit) or an impedance meter can be used to
obtain the data. Figure 1 shows the main components of an impedance measurement circuit
where the generator and receiver are parts of the network analyzer. An S-parameter unit,
where the key component is the reflection bridge, is used with a network analyzer to separate
the reflected signal from the incident signal. A balun with the appropriate frequency range,
impedance (such as 50 Ω to 100 Ω for 50 Ω equipment and 100 Ω pair) and balanced at least
as well as the pair under test facilitates making measurements on symmetric pairs under
balanced conditions. Three terminating conditions, open, short and the nominal load

resistance are used as appropriate for the type of measurement being made (open, short or
terminated).
– 10 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

Ouvert Fermé
Pont de
Générateur
Chargé
Câble en essai
réflexion
Transformateur
symétrique
Récepteur
IEC  121/01
Figure 1 – Schéma du circuit de mesure de la paire de câble
3.3.6.2.2.4 Procédure
Une procédure de calibrage en trois étapes utilisant les mêmes terminaisons, ouvert, fermé et
chargé, que celles utilisées pour les mesures réelles est effectuée au secondaire du
transformateur symétriseur avec la paire de câbles déconnectée. En effectuant la procédure
de calibrage en trois étapes au secondaire du transformateur symétriseur, l'analyseur de
réseau est capable de mesurer directement le coefficient de réflexion complexe (paramètre S)
ou l'impédance d'une paire de câble. Une procédure de calibrage interne en trois étapes
comprenant les calculs est fournie avec la plupart des analyseurs de réseau quand une unité
de paramètre S est utilisée. La Méthode A1 en Annexe A – paragraphe A.6.1 couvre une
procédure similaire de calibrage en trois étapes en utilisant le principe de la matrice F où
toutes les quantités sont établies comme impédances. Cette méthode est utile lorsque
l'analyseur de réseau n'est pas équipé de façon appropriée, dans ce cas les estimations
peuvent être accomplies à l'extérieur de l'analyseur.
L'impédance mesurée (circuit ouvert ou court circuit) est estimée à partir des mesures du
coefficient de réflexion à l'aide de l'équation 25 soit par l'analyseur de réseau, soit par un
ordinateur (sur des données acquises):
1+ S11
ZMEAS = ZR (25)
1− S11
où
Z
est l'impédance complexe mesurée (circuit ouvert ou court circuit) (Ω);
MEAS
Z est l'impédance de référence (résistance) utilisée pendant le calibrage (Ω);
r
S est le coefficient de réflexion complexe mesuré.
3.3.6.2.2.5 Prescriptions
Plusieurs approches sont possibles conceptuellement. D'une part, l'impédance d'entrée,
constituée de l'impédance caractéristique et des effets structurels, peut être considérée
comme devant répondre à une seule prescription plus vaste (telle que la plage de 85 à 115 Ω)
dans la gamme de fréquences spécifiée. D'autre part, une gamme plus étroite (telle que la
plage de 95 à 105 Ω) peut être considérée comme étant une prescription pour la composante
asymptotique de l'impédance caractéristique après régression. Dans ce cas, les spécifications
RL ou SRL sont utilisées pour contrôler les effets structurels. L'avantage d'une seule
prescription vaste dans beaucoup de cas est la simplification de la mesure. Un avantage de
séparer les deux effets est celui d'obtenir des informations quantitatives pour les deux effets.

61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 11 –

Reflection
Cable under test
bridge
IEC  121/01
Figure 1 – Diagram of cable pair measurement circuit
3.3.6.2.2.4 Procedure
A three step calibration procedure using the same open, short and load terminations as used
for the actual measurements is carried out at the secondary of the balun with the cable pair
disconnected. Upon completing the 3 step calibration procedure at the secondary of the balun
the network analyzer is capable of measuring directly the complex reflection coefficient (S-
parameter) or impedance of a cable pair. An internal 3 step calibration procedure including
calculations is provided by most network analyzers when an S-parameter unit is used. Method
A1 in Annex A – A.6.1 covers a similar three step calibration procedure by using the F-matrix
principle where all the quantities are stated as impedances. This method is useful when the
network analyzer is not suitably equipped in which case the computations can be
accomplished external to the analyzer.
The measured impedance (open or short) is computed from the reflection coefficient
measurements by means of equation 25 either by the network analyzer or by a computer (on
acquired data):
1+ S11
ZMEAS = ZR (25)
1− S11
where
Z is the complex measured impedance (open or short), expressed in ohms (Ω);
MEAS
Z is the reference impedance, expressed in ohms (Ω), (resistor) used during calibration;
R
S is the complex measured reflection coefficient.
3.3.6.2.2.5 Requirements
Conceptually several approaches are possible. On the one hand, the input impedance
consisting of the combined characteristic impedance and structural effects can be viewed as
needing to meet a broader single requirement (such as the 85 to 115 Ω range) over the
specified frequency range. Alternatively, a narrower range (such as a 95 to 105 Ω range) can be
viewed as being a requirement for the asymptotic component of function fitted characteristic
impedance. In this case RL or SRL specifications are used to control structural effects. The
advantage of a broad single requirement in many instances is measurement simplification.

– 12 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

Les prescriptions pour l'impédance et les effets structurels de divers types de câbles sont
donnés dans les spécifications appropriées.

3.3.6.2.3 Autres Méthodes de mesure de l'impédance

Un certain nombre de méthodes alternatives pour obtenir l'impédance caractéristique sont

décrites dans l'annexe A. Certaines de ces méthodes présentent de la commodité (peut-être

aux dépens de la précision dans des portions de la gamme de fréquences). D'autres offrent

des possibilités au-delà de ce qui est normalement nécessaire pour un contrôle de routine du

produit mais sont utiles dans l'évaluation de laboratoires dans lesquels le nombre de mesures
n'est pas critique.
La Méthode de mesure de l'impédance Court-circuit/Circuit ouvert effectuée à une seule
extrémité à l'aide d'un transformateur symétriseur dans le paragraphe 3.3.6.2.2 est considérée
comme la méthode de référence pour obtenir les données. Les autres méthodes possibles
sont énumérées ci-dessous:
a) Impédance caractéristique déterminée à partir des mesures de la constante de propagation
et de la capacité (Annexe A – A4)
b) Mesures de l'impédance sur câble terminé par son impédance nominale. (Annexe A – A5)
c) Mesures de l'impédance court-circuit/Circuit ouvert excluant l'effet du transformateur
symétriseur (Annexe A – A6.1)
d) Mesures de l'impédance effectuées sans transformateur symétriseur (Annexe A – A6.2)
e) Mesures de l'impédance obtenues par la technique de décomposition modale (Annexe A –
A6.3)
3.3.6.3 Régression par la méthode des moindres carrés des données d'impédance
caractéristique
La régression est utile pour estimer l'impédance caractéristique lorsque les mesures sont
affectées par les effets structurels. Cette technique est utile pour séparer l'affaiblissement de
réflexion structurel (SRL) de l'impédance caractéristique ou pour obtenir une relation
fonctionnelle pour les valeurs d'impédance dans un but de conception. Cette procédure n'est
pas prescrite pour l'essai des paires pour lesquelles les valeurs d'impédance tombent dans les
limites supérieure et inférieure d'impédance qui sont plus contraignantes que les limites
associées pour l'affaiblissement de réflexion ou le SRL.
Cette méthode diffère du lissage étant donné qu'une impédance caractéristique comme
fonction (fondée sur la théorie de la transmission) est utilisée pour s'adapter aux données
mesurées (obtenues à partir de l'équation 24 ou des données d'impédance terminée). La
fonction est établie comme suit:
K 1 K 2 K 3
ZC = K 0 + + + (26)
1 2 3 2
f
f f
où
|Z | est l’amplitude de l'impédance caractéristique adaptée (Ω)
c
K , K , K , K sont les coefficients des moindres carrés obtenus à partir de l'Annexe A –
0 1 2 3
équation A-69 (Ω/(puissance applicable de Hz))
f est la fréquence (Hz)
NOTE Lorsque des valeurs d'impédance sur câble chargé sont utilisées au lieu de valeurs circuit ouvert/court
circuit, le double de l'atténuation de la longueur mesurée doit être suffisamment grand (entre 10 dB et 20 dB pour
des précisions souhaitées de l'ordre de 5 Ω à 1,5 Ω respectivement quand la déviation maximale est 15 Ω – voir
annexe A5).
61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 13 –

The advantage of separating the two effects is that of obtaining quantitative information for
the two effects. The requirements for the impedance and structural effects are given in the

relevant cable specification.
3.3.6.2.3 Alternate impedance measurement methods

A number of alternate methods for obtaining characteristic impedance are described in Annex A.

Some of these methods offer convenience (perhaps at the cost of accuracy in portions of the

frequency range). Others offer capability beyond what is currently needed for routine product
inspection but are useful in laboratory evaluation where measurement throughput is not as

critical.
The Open/short circuit single-ended impedance measurement made with a balun in 3.3.6.2.2
is viewed as the reference method for obtaining the data. The alternative methods are listed
below:
a) Characteristic Impedance determined from Propagation Coefficient and Capacitance
Measurements (Annex A – A4)
b) Terminated cable Impedance Measurements (Annex A – A5)
c) Open/Short Impedance Measurements excluding Balun Performance (Annex A – A6.1)
d) Impedance Measurements made without a Balun (Annex A – A6.2)
e) Impedance Measurements obtained by Modal Decomposition Technique (Annex A – A6.3)
3.3.6.3 Function fitting of characteristic impedance data
Function fitting is useful for computing the characteristic impedance when the measurements
include structural effects. This technique is useful for separating the structural return loss
(SRL) from the characteristic impedance or for obtaining a functional relationship for the
impedance data for design purposes. This procedure is not required for the testing of pairs for
which the impedance data falls within upper and lower impedance limits that are more
confining than the associated limits for return loss or SRL.
This method differs from smoothing in that a characteristic impedance like function (based on
transmission theory) is used to fit the measured data (obtained from Equation 24 or
terminated impedance data). The function is stated as follows:
K 1 K 2 K 3
ZC = K 0 + + + (26)
1 2 3 2
f
f f
where
Z  is the magnitude of the fitted characteristic impedance, expressed in ohms (Ω);
C
K , K , K , K are least squares coefficients, expressed in Ω/(applicable power of Hz),
o 1 2 3
obtained from Annex A – Equation A-69;
ƒ is the frequency in hertz (Hz).
NOTE Where terminated cable impedance data is used instead of open/short data, round-trip loss of measured
length shall be sufficiently large (in the 10 dB to 20 dB range for desired accuracies in the 5 Ω to 1,5 Ω range
respectively when maximum deviation is 15 Ω – see Annex A.5).

– 14 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

Des valeurs discrètes espacées de façon égale selon le logarithme de la fréquence sont
souhaitables pour la régression car cela résulte en une pondération appropriée des limites

basse et haute d'un balayage de fréquence multi-décades. Un espacement de fréquence

linéaire avec une pondération logarithmique peut être utilisé dans les calculs quand

l'espacement du logarithme de la fréquence conduit à s'inquiéter à propos d'un sous-

échantillonnage à des fréquences élevées. Faire le tracé des valeurs par rapport au logarithme

de la fréquence peut aider ici (comme dans la théorie de réseau). Des précisions pour

accomplir la régression des moindres carrés peuvent être trouvées dans l'Annexe A-A.3. La
régression pour des ensembles de valeurs individuelles peut rapidement être effectuée en
important les données de format ASCII obtenues à partir de l'analyseur de réseau directement

dans un tableur et en utilisant les procédures de régression fournies. Un logiciel optimisé pour

analyser de nombreuses séries de valeurs est souhaitable pour l'utilisation dans un site de

production.
Les termes du côté droit de l'équation 26 diminuent généralement en importance de la gauche
vers la droite. Les deux premiers termes ont une base théorique forte. Le terme constant a la
base la plus forte car il représente l'inductance externe (le plus grand composant de
l'inductance) et la capacité de la paire (Voir Annexe A-A.1). Le second terme est significatif car
il représente la composante de l'impédance caractéristique résultant de l'inductance interne.
Les deux derniers termes sont fournis pour pourvoir aux effets de second ordre tels que la
diminution de la capacité avec la fréquence, avec les matériaux d'isolation polaire ou les effets
d'écran. Dans ce dernier cas, la limite basse fréquence de la régression est limitée à la zone
où la pente augmente avec la fréquence (2e dérivée positive).
3.3.6.3.1 Termes moins nombreux
Selon la gamme de fréquences de la mesure et l'importance des variations structurelles,
l'utilisation d'un ou de plusieurs des termes d'ordre plus élevé peut ne pas se justifier. Les
contributions des termes d'ordre plus élevé sont considérées comme de second ordre. Là où
les données couvrent une décade ou moins, seuls les deux premiers termes (ou peut-être
seulement le terme constant) peuvent être justifiés. L'Annexe A-A.3.1.2 fournit une méthode
d'élimination d'un ou plusieurs termes lorsqu'ils ne sont pas justifiés. Le résultat de la
régression est estimé valable s'il a une pente négative à basses fréquences, est asymptotique
à des fréquences plus élevées et n’a pas d'oscillation avec fréquence.
3.3.6.3.2 Angle de phase
Les valeurs de l'angle de phase de l'impédance caractéristique peuvent subir une régression
similaire à celles de l'amplitude. L'angle de phase de l'impédance caractéristique est important
pour calculer le SRL à des fréquences basses où l'angle est inférieur à –10° ou s'il présente un
intérêt pour la conception du câble.
Page 40
Avant le paragraphe 3.4, ajouter le nouveau paragraphe suivant:
3.3.7 Affaiblissement de réflexion (RL) et affaiblissement de réflexion structurel (SRL)
L'affaiblissement de réflexion et le SRL sont tous les deux utiles pour quantifier le niveau
(quantité) du signal réfléchi. L'affaiblissement de réflexion combine les effets des réflexions
dues à la fois à la désadaptation par rapport à l'impédance nominale (telle que 100 Ω) et aux
effets structurels. Il est spécifié lorsque la performance du système est l'intérêt premier.
Alors que l'affaiblissement de réflexion caractérise la performance du canal, le SRL est utilisé
pour représenter les effets structurels du media lui-même par rapport à Z et est utile pour
c
l'évaluation du câble.
61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 15 –

Discreet point data equally spaced according to the log of frequency is advantageous for
function fitting in that it results in appropriate weighting of the lower and upper ends of a

multi-decade frequency sweep. Linear frequency spacing with logarithmic weighting may be

used in the calculations when log of frequency spacing leads to concern about undersampling

at high frequencies. Plotting the data versus the log of frequency is helpful here (as it is in

network theory). Details for accomplishing the least squares function fit are found in Annex A

– A.3. The function fitting for individual data sets can readily be accomplished by importing

ASCII format data obtained from the network analyzer directly into a spreadsheet program

and using the built-in regression procedures. Optimized software for analyzing numerous data

sets is desirable for use in a production setting.

The terms of the right hand side of Equation 26 generally diminish in importance from left to
right. The first two terms have strong theoretical basis. The constant term has the strongest
basis in that it represents the space (external)inductance (largest component of inductance)
and the capacitance of the pair (see Annex A – A.1). The second term is significant in that it
represents the component of characteristic impedance resulting from the internal inductance.
The last two terms are supplied to provide for second order effects such as the capacitance
decreasing with frequency as with polar insulation materials or the effects of a shield. In the
latter case, the low frequency end function fitting range is limited to frequencies where slope
is increases with frequency (2nd derivative positive).
3.3.6.3.1 Fewer terms
Depending on the measurement frequency range and the amount of structural variation,
usage of one or more of the higher order terms may not be justifiable. The contributions from
the higher order terms are intended to be second order. Where the data spans one decade or
less only the first two terms (or perhaps only the constant term) may be justified. Annex A –
A.3.1.2 provides a method of eliminating one or more terms when they are not justified. The
resultant function fit is considered valid if it has a negative slope at low frequencies, is
asymptotic at higher frequencies and is free of oscillation with frequency.
3.3.6.3.2 Phase angle
The phase angle of the characteristic impedance can be fitted with a similar function as the
magnitude. The phase angle of the characteristic impedance is important for computing the
SRL at low frequencies where the angle is less than –10° or if it is of cable design interest.
Page 41
Before subclause 3.4, add the new following subclause:

3.3.7 Return Loss (RL) and Structural Return Loss (SRL)
Return loss and SRL are both useful for quantifying the level (amount) of the reflected signal.
Return loss combines the effects of reflections due to both the deviation from the nominal
impedance (such as 100 Ω) and structural effects. It is specified when system performance is
the primary interest.
While return loss characterizes the performance of the channel or link, SRL is used to
represent the structural effects of the cable medium itself relative to Z and is useful for cable
C
evaluation.
– 16 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

3.3.7.1 Principe
On applique les mêmes principes de mesure que dans le paragraphe 3.3.6.2.2.1. Beaucoup

d'analyseurs de réseau présentent l'affaiblissement de réflexion d'une façon directe comme

une fonction du menu. Le circuit de la Figure 1 est valable pour les mesures de RL et SRL.

Lorsque le calibrage de l'analyseur de réseau et de l'unité de paramètre S est effectué par

rapport à l'impédance de référence, l'affaiblissement de réflexion est:

RL = − 20 log S11 (27)
Présenté en termes d'impédances, l'affaiblissement de réflexion est donné par:

ZT − ZR
RL = − 20 log (28)
ZT + ZR
où
RL est l'affaiblissement de réflexion (dB);
Z est l'impédance complexe mesurée obtenue à partir des mesures de câbles chargé où
T
l'extrémité distante est terminée en Z (Ω);
R
Z est l'impédance de référence (100, 120 ou 150 Ω comme approprié).
R
NOTE Les données circuit ouvert/court circuit ne sont pas appropriées pour l'affaiblissement de réflexion étant
donné que les deux extrémités du circuit doivent être terminées par l'impédance de référence. La différence entre
la Z utilisée ici et la Z utilisée pour SRL est évidemment petite lorsque l'atténuation en boucle est assez grande
T c
pour rendre la réflexion distante de l'extrémité négligeable.
Le SRL est obtenu par l'équation 29 où Z est l'impédance caractéristique adaptée étant
c
utilisée comme la valeur de référence.
ZCM − ZC
SRL = − 20 log (29)
ZCM + ZC
où
SRL est l'affaiblissement de réflexion (dB)
Z est l'impédance complexe mesurée obtenue à partir des mesures circuit ouvert/court
CM
circuit (équation 24) (Ω)
Z est l'impédance caractéristique adaptée obtenue à partir de la fonction de lissage
C
(L'amplitude de l'impédance caractéristique de l'équation 24 et l'angle de l'impédance
(à partir de l'équation A-70) (Ω)
3.3.7.2 Préparation de l'échantillon
Les recommandations de préparation de l'échantillon pour l'affaiblissement de réflexion et le
SRL sont les mêmes que celles concernant les mesures d'impédance caractéristique

(paragraphe 3.3.6.2.2.2).
3.3.7.3 Équipement d'essai et procédure
Des configurations d'analyseurs de réseau sont utilisées de façon similaire à celle discutée en
3.3.6.2.2.3, le RL étant disponible en tant que fonction du menu et le SRL disponible comme
résultat de régression.
3.3.7.4 Prescriptions
Les prescriptions concernant ces paramètres s'appliquent sur la gamme de fréquences
applicable d'une façon distincte de celles de l'impédance caractéristique.

61156-1 Amend. 2  IEC:2001 – 17 –

3.3.7.1 Principle
The same measurement principles apply as in 3.3.6.2.2.1. Many network analyzers yield

return loss in a direct manner as a menu item. The circuit given in Figure 1 is suitable for the

RL and SRL measurements. Where calibration of the network analyzer and S-parameter unit is

performed relative to the reference impedance the return loss is:

RL = − 20 log S11 (27)
Stated in terms of the impedances the return loss is given by:

ZT − ZR
RL = − 20 log (28)
ZT + ZR
where
RL is return loss, expressed in decibels (dB);
Z is the measured complex impedance, expressed in ohms (Ω), obtained from terminated
T
cable measurements where the distant end is terminated in Z ;
R
Z is the reference impedance, expressed in ohms (Ω), (100, 120 or 150 Ω as appropriate).
R
NOTE Open/short circuit data is not appropriate for return loss since both ends of the circuit must be terminated
with the reference impedance. The difference between the Z used here and the Z used for SRL is obviously small
T C
when roundtrip loss is large enough to render the distant-end reflection negligible.
The SRL is obtained by Equation 29 where Z is the fitted characteristic impedance being used
C
as the reference value.
ZCM − ZC
SRL = − 20 log (29)
ZCM + ZC
where
SRL is structural return loss, expressed in decibels (dB);
Z is the measured complex impedance, expressed in ohms (Ω), obtained from open and
CM
short circuit measurements (Equation 24);
Z is the fitted characteristic impedance, expressed in ohms (Ω), obtained from function
C
fitting (the magnitude of the characteristic impedance from Equation 24 and the angle
from Equation A-70)
3.3.7.2 Sample preparation
The sample preparation guidelines for return loss and SRL are the same as those for
characteristic impedance measurements (see 3.3.6.2.2.2).
3.3.7.3 Test equipment and procedure
Network analyzers configurations are used in a manner similar to that discussed in 3.3.6.2.2.3
with RL being available as a menu item and SRL available as a follow up of function fitting.
3.3.7.4 Requirements
Requirements for these parameters apply over the applicable frequency range in a manner
that is separate from that for characteristic impedance.

– 18 – 61156-1 amend. 2  CEI:2001

Page 46
Remplacer l’annexe A existante par la nouvelle annexe suivante:

Annexe A
(informative)
Impédance caractéristique et méthodes SRL/RL

A.1 Equations fondamentales pour les lignes de transmission
Une revue des relations entre le coefficient de propagation, l'impédance caractéristique et les
paramètres primaires R, L, G et C est utile ici. On estime communément que l'impédance
caractéristique est une grandeur réelle. Alors que ce concept peut suffire pour des applications
à haute fréquence, cette quantité est en réalité complexe, constituée de composantes réelles
et imaginaires ou d'amplitude et de phase. Le coefficient de propagation associé est considéré
comme étant complexe, constitué de la composante réelle de l'affaiblissement et de celle
imaginaire du coefficient de phase. Les quatre paramètres secondaires sont liés aux
paramètres primaires. La dépendance de fréquence de ces paramètres est également
développée.
Les paramètres d'une paire de câbles sont représentés comme une fonction de la fréquence.
Ceci est lié aux méthodes de mesure indiquées dans cette annexe et qui sont toutes fondées
sur des techniques du domaine de la fréquence. Les méthodes de mesure fondées sur des
techniques du domaine du temps et sur des combinaisons de temps et de fréquence, tout en
étant utiles dans de nombreux cas, ne sont pas couvertes ici. La disponibilité actuelle d'un
excellent équipement dans le domaine de la fréquence comme les analyseurs de réseau et les
supports de mètres d'impédance soutiennent l'approche du domaine de la fréquence.
A.1.1 Equations d'impédance caractéristique et de coefficient de propagation
L'équation de l'impédance caractéristique Z et du coeff
...