- •1.Современные системы телекоммуникаций
- •2. Построение сетей электросвязи
- •2.1. Принципы построения сетей связи
- •2.2. Магистральные и зоновые сети связи
- •2.3. Городские телефонные сети
- •2.4. Сети сельской телефонной связи и проводного вещания
- •4. Коаксиальные кабели
- •4.1. Электрические процессы в коаксиальных цепях
- •4.2. Передача энергии по коаксиальной цепи с учетом потерь в проводниках
- •4.3. Емкость и проводимость изоляции коаксиальных цепей
- •4.4. Вторичные параметры передачи коаксиальных цепей
- •4.5. Оптимальное соотношение диаметров проводников коаксиальной цепи
- •4.6. Конструктивные неоднородности в коаксиальных кабелях
- •5. Симметричные кабели
- •5.1. Электрические процессы в симметричных цепях
- •5.2. Передача энергии по симметричной цепи с учетом потерь
- •5.3. Емкость и проводимость изоляции симметричной цепи
- •5.4. Параметры цепей воздушных линий связи
- •5.5. Основные зависимости первичных параметров симметричных цепей
- •5.6. Вторичные параметры симметричных цепей
- •6. Волноводы
- •6.1. Физические процессы, происходящие в волноводах
- •7. Оптические кабели
- •7.1. Развитие волоконно-оптической связи
- •7.2. Достоинства оптических кабелей и область их применения
- •7.3. Физические процессы в волоконных световодах
- •6.4. Лучевая теория световодов
- •7.5. Волновая теория световодов
- •7.6. Потери энергии и затухание
- •7.8. Дисперсия и пропускная способность
- •Глава 8. Заимные влияния и помехозащищенность цепей в линиях связи
- •8.1. Проблема электромагнитной совместимости в линиях связи
- •8.4. Косвенные влияния между цепями
- •8.5. Влияния в коаксиальных кабелях
- •8.6. Нормы на параметры взаимных влияний
- •8.7. Меры защиты цепей и трактов линии связи от взаимных влиянии
- •8.9. Симметрирование высокочастотных кабелей
- •9. Проектирование линейных сооружении связи
- •9.1. Организация проектирования линейных сооружении связи
- •9.2. Этапы проектирования
- •9.3. Оптимизация методов проектирования линий и сетей связи
- •9.5. Технология реального проектирования лсс
- •9.6. Выбор системы передачи, типа линии связи, марки кабеля и трассы строительства
- •9.7. Определение мест установки нуп и длин ретрансляционных участков кабельных магистралей
- •9.8. Рабочие чертежи
- •9.9. Основные положения проектирования подсистем кабельных магистралей
- •9.10. Распределение абонентов по территории города и выбор места расположения станций
- •9.11. Выбор емкости шкафа и проектирование распределительной сети гтс
- •9.12. Проектирование магистральной кабельной сети и канализации гтс
- •9.13. Многоканальные соединительные линии гтс
- •9.14. Перспективы развития методов проектирования сетей гтс
- •Глава 10. Строительство линейных сооружении связи
- •10.1. Прокладка кабельных линий связи
- •10.1.1. Подготовительные работы
- •10.1.2. Подготовка кабеля к прокладке
- •10.1.3. Группирование строительных длин
- •10.1.5. Прокладка подземных кабелей
- •10.1.7. Установка замерных столбиков
- •10.1.8. Механизация строительства
- •10.1.12. Прокладка подводных кабелей
- •10.1.13. Особенности прокладки оптических кабелей
- •Глава 11. Защита сооружений связи от внешних влияний и коррозии
- •11.1. Теория влияния
- •11.1.1. Физическая сущность и источники электромагнитного влияния на цепи связи
- •11.1.2. Виды и классификация внешних влиянии
- •11.1.3. Влияние атмосферного электричества
- •11.1.4. Влияние линии электропередачи
- •11.1.5. Влияние электрифицированных железных дорог
- •11.1.7. Нормы опасных и мешающих влиянии
- •11.1.8. Расчет опасного электрического влияния
- •11.1.9. Расчет опасного магнитного влияния
- •11.1.10. Расчет мешающих влияний
- •11.1.11. Влияние радиостанций на линии связи
- •11.2. Защита сооружений связи
- •11.2.3. Каскадная защита и молниеотводы
- •11.2.4. Защита от грозы кабельных линий
- •11.2.5. Экранирующие тросы
- •11.2.6. Редукционные и отсасывающие трансформаторы
- •11.2.7. Устройство заземлений
- •11.3. Экранирование кабелей связи
- •11.3.1. Применение экранов
- •11.3.3. Электромагнитостатическое экранирование
- •11.3.4. Электромагнитное экранирование
- •11.3.5. Волновой режим экранирования
- •11.3.7. Экранирующий эффект с учетом продольных токов
- •12. Полосковые линии передачи
- •12.1. Введение
- •12.2. Симметричная полосковая линия передачи
- •12.3. Несимметричная полосковая линия передачи
- •12.4. Щелевая линия
- •12.5. Копланарная полосковая линия
- •12.6. Связанные полосковые линии
- •13. Конструкции и характеристики линий связи
- •13.1. Электрические кабели связи
- •13.1.1. Классификация и маркировка кабелей
- •13.1.2. Проводники
- •13.1.3. Изоляция
- •13.1.4. Типы скруток в группы
- •13.1.6. Защитные оболочки
- •13.1.7. Защитные бронепокровы
- •13.1.8. Междугородные коаксиальные кабели
- •13.1.9. Междугородные симметричные кабели
- •13.1.10. Зоновые (внутриобластные) кабели
- •13.1.11. Городские телефонные кабели
- •13.1.12. Кабели сельской связи и проводного вещания
- •13.2. Оптические кабели связи
- •13.2.1. Классификация оптических кабелей связи
- •13.2.2. Оптические волокна и особенности их изготовления
- •13.2.3. Конструкции оптических кабелей
- •13.2.4. Оптические кабели отечественного производства
8.5. Влияния в коаксиальных кабелях
Как известно, электромагнитное поле коаксиальных цепей является закрытым, т. е. вне коаксиального кабеля оно не существует, что приводит к отсутствию непосредственных влияний между коаксиальными цепями.
Взаимные влияния между коаксиальными цепями обусловлены продольной составляющей напряженности электрического поля на внешней поверхности внешнего проводника влияющей коаксиальной цепи (рис. 8.17, а). Эта составляющая поля возникает следующим образом. Протекающий по внешнему проводнику влияющей коаксиальной пары (цепь 1) токсоздает на внутренней поверхности внешнего проводника продольную составляющую напряженности поля. Данная составляющая и составляющая магнитного поляопределяют вектор Пойнтинга электромагнитного поля, направленный внутрь внешнего проводника коаксиальной цепи. Значениевследствие явления поверхностного эффекта убывает с ростомг, т. е. по мере проникновения электромагнитной волны вглубь проводника. В результате на внешней поверхности внешнего проводника имеет минимальное значение. В соответствии с изменениемизменяется и плотность тока, где— проводимость проводника.
Рис. 8.17. Схема влияния между коаксиальными цепями (а) и эквивалентная схема влияния (б).
Напряженность поля , действуя в цепи 3, образованной внешними проводниками цепей 1 и 2, вызывает ток на внутренней поверхности внешнего проводника второй коаксиальной пары, подверженной влиянию. В результате из двух внешних проводников кабелей создается промежуточная цепь тока с эквивалентным сопротивлением, равным сумме продольных сопротивлений 1 и 2 внешних проводников и сопротивления третьей (промежуточной) цепи. В этой промежуточной цепи действует ЭДС, равнаяна внешней поверхности внешнего проводника влияющего кабеля (рис. 8.17, б).
Таким образом, в коаксиальных кабелях влияющая цепь 1 создает напряжение и ток в цепи 3, которая в свою очередь становится влияющей по отношению к цепи 2 и вызывает в ней ток помехи, убывающий с ростом частоты (рис. 8.18). В симметричных цепях влияние растет с увеличением частоты.
Степень взаимосвязи между коаксиальными цепями 1 и 2 характеризуется сопротивлением связи или взаимным сопротивлением , представляющим собой отношение напряжения, возбуждаемого на внешней поверхности внешнего проводника влияющей коаксиальной цепи (рис. 8.18), к току, протекающему в этой цепи. Значениечисленно равно, поэтому
. (8.55)
Характер частотной зависимости сопротивления показан на рис. 8.18. С увеличением частоты величинападает вследствие возрастания потерь энергии электромагнитного поля при прохождении от внутренней поверхности внешнего проводникадо внешней его поверхности. На этом же рисунке показан характер изменения полного продольного сопротивления внешнего проводника. Из рисунка видно, что при постоянном токеи равны сопротивлению постоянного тока. С ростом частоты сопротивлениевследствие поверхностного эффекта возрастает.
Рис. 8.18. Частотная зависимость тока помех (а) и напряженностьЕzво внешнем между коаксиальными (1) и симметричными (2) проводнике коаксиального кабеля.
Рис. 8.19. Частотные зависимости сопротивления связи и полного сопротивлениявнешнего проводника коаксиального кабеля (а), переходных затуханий между коаксиальными и симметричными цепями на ближнем и дальнем концах линии, зависимостииот длины линии (в).
В результате аналогичных описанным в 6.1.4 преобразований получим, Ом/км,
, (8.56)
или
, (8.57)
где — коэффициент вихревых токов;b и с - внутренний и внешний радиусы внешнего проводника, мм; t — толщина внешнего проводника, мм, - проводимость материала проводника;Значения, необходимые для расчета сопротивления связи, приведены в табл.8.2.
Таблица 8.2
Частота, кГц |
Значения , Ом/км, при толщине внешнего проводника | ||||||||||||
|
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 | |||
|
Медь |
Алюминий | |||||||||||
10 |
181 |
120 |
87 |
69 |
56 |
297 |
197 |
147,5 |
117,9 |
98,2 | |||
60 |
177 |
116 |
86 |
68 |
55 |
295 |
196,5 |
147 |
117,3 |
97,2 | |||
100 |
176 |
115 |
85 |
66 |
53 |
294 |
196,4 |
146,6 |
116,1 |
95,2 | |||
200 |
175 |
114 |
81 |
56 |
44 |
293,9 |
194,3 |
144,7 |
111,4 |
87,5 | |||
300 |
174 |
110 |
73 |
50 |
34 |
293,2 |
193,2 |
139,8 |
104,1 |
77,7 | |||
500 |
168 |
99 |
59 |
35 |
19 |
292,2 |
187,5 |
128,1 |
87,4 |
58,6 |
На основании (8.57) можно получить уравнение для первичного параметра влияния между коаксиальными цепями:
(8.58)
где и— сопротивления связи влияющей цепи и цепи, подверженной влиянию, соответственно;
- полное продольное сопротивление третьей цепи; и— собственные продольные сопротивления внешних проводников влияющей цепи и цепи, подверженной влиянию;— сопротивление третьей цепи, обусловленное внешней индуктивностью, создаваемой магнитным полем между внешними проводниками коаксиальных цепей.
Заметим, что если коаксиальные цепи соприкасаются, то внешняя индуктивность равна нулю и
. (8.59)
Используя уравнения (8.56) и (8.59), нетрудно вывести следующие формулы для расчета тока помех на ближнем и дальнемконцах коаксиального кабеля:
(8.60)
. (8.61)
При равенстве электрических характеристик цепей () и после подстановки значениябудем иметь
(8.62)
Соответственно переходное затухание, дБ, на ближнем и дальнем концах коаксиального кабеля
(8.63)
(8.64)
Переходное затухание на ближнем конце, дБ, в случае длинных линий, когда Нп иопределяется уравнением:
, (8.65)
Индуктивность промежуточной цепи, Гн/км,
, (8.66)
где а — расстояние между центрами коаксиальных пар; — внешний радиус внешнего проводника;t — толщина изоляции между коаксиальными парами.
Из (8.65) и (8.66) видно, что при отсутствии изоляционного покрытия коаксиальных пар значение , так каки. Обычно коаксиальные пары изолируются дэлектриком — бумажными или пластмассовыми лентами. В этом случае;a. В результате получаеми.
Как следует из формул (8.66) и (8.65), переходные затухания между коаксиальными парами на ближнем и дальнем концах линии с повышением частоты возрастают, что определяется: закрытым характером электромагнитного поля коаксиальных цепей; убыванием интенсивности возбуждающего электромагнитного поля на внешней поверхности внешнего проводника вследствие поверхностного эффекта. В симметричных цепях переходное затухание уменьшается.
На рис. 8.19, б представлены зависимости иот длины линии. При малых значенияхпретерпевают волнообразные колебания за счет изменения величины, с увеличениемзначениестабилизируется и стремится к 1, поскольку при больших значения,стремится к 0.
Переходное затухание на дальнем конце с увеличением t уменьшается по гиперболическому закону.