ЛЕКЦІЯ №8

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

“Вступ до спеціальності”

ТЕМА: Системи передачі в електрозв’язку

Заняття. Лекція “Направляючі системи систем електрозв’язку”

Навчальні питання лекції:

1.	Роль і місце направляючих систем в системах зв‘язку
2.	Застосування направляючих систем.
3.	Класифікація направляючих систем за частотними властивостями.

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Лектор-2000

2. Слайди за темою лекції.

Навчальна література:

1. И.И. Гроднев., С.М. Верник. Линии святи. М.1988

2. І.П. Панфілов, В.Ю.Дирда Теорія електричного з’вязку.

3. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов/ В.И. Иванов и др.-М.: Горячая линия, 2003.-232с.:ил.

4. Кабельно-линейные сооружения связи. Под редакцией Н.З.Хакимова. М.1973.

Роль і місце направляючих систем в системах зв‘язку.

Невід‘ємною частиною системи зв‘язку та лінйї передачі (ЛП) є направляюча система (НС). Систему зв‘язку, яка містить НС, логічно навести узагальненою схемою (рис.1.1).

Рисунок 1.1. Узагальнена схема системи передачі

Складові узагальненої схеми системи передачі, такі як джерело інформації, перетворювач передачі, передавальний пристрій, приймальний пристрій, перетворювач прийому, отримувач інформації, будуть розглядатися в рамках вивчення дисципліни «Системи передачі в електрозв‘язку».

На НС впливають різного роду завади, в додаток, в трактах системи передачі також виникають різного роду спотворення, які мають свій вплив на вихідне повідомлення джерела інформації. В зв‘язку з цим,

і (1.1)

Діючі на НС завади діляться на зовнішні та внутрішні. Зовнішні завади викликані дією сторонніх електромагнітних полів (ЕМП). Внутрішні завади обумовлені дією ЕМП сусідніх провідників (або взаємним їх впливом).

НС – це безперервна по довжині конструкція, яка забезпечує розповсюдження електромагнітної енергії в заданому напрямку, тобто володіє каналізуючими властивостями. Такими властивостями володіє межа розділу середовищ з різними електричними параметрами. Направляючу систему узагальнено можна представити у вигляді (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 Узагальнений вигляд направляючої системи

Таким чином, ЕМ енергія може направлятись уздовж провідників, розділених діелектриком, наприклад повітрям, або уздовж лінії розподілу двох діелектриків (середовищ).

Любе матеріальне середовище характеризується наступними параметрами:

- питомий електричний опір або питома електрична проводимість;

- магнітна проникність;

- абсолютна діелектрична проникність.

Питомий електричний опір, або просто питомій опір речовини, характеризує її здатність проводити електричний струм.

Величина питомого опору позначається символом ρ (ро).

Одиниця виміру питомого опору в системі СІ - Ом·м; також вимірюється в Ом·см і Ом·мм²/м. Фізична суть питомого опору в СІ: опір однорідного куска провідника довжиною 1 м і площею струмоведучого перерізу 1 м².

В техніці часто застосовується в мільйон раз менша виробнича одиниця: Ом·мм²/м, рівна 10⁻⁶ от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1×10⁶ Ом·мм²/м. Фізична суть питомого опору в техніці: опір однорідного частини провідника довжиною 1 м і площею струмоведучого перерізу 1 кв.мм.

Опір провідника з питомим опором ρ, довжиною l і площею перерізу S може бути розраховано по формулі:

1.2

Питома електрична проводимість – міра властивості речовини проводити електричний струм.

Питомою проводимістю називають величину, обернену питомому опору.

,

де - питома проводимість;

- вектор щільності струму;

- вектор напруженості електричного поля.

В неоднорідному середовищі σ може залежати (і в загальному випадку залежить) від координат, тобто не співпадає в різних точках провідника.

В анізотропних середовищах формула залишається такою ж, але σ є тензором 2 рангу, і вектори щільності струму та напруженості поля, взагалі, не колінеарні.

В системі СІ питома електропровідність вимірюється в сименсах на метр (См/м) або в Ом⁻¹·м⁻¹.

Магнітна проникність – фізична величина, яка характеризує зв‘язок між магнітною індукцією і напруженістю магнітного поля в речовині. В загальному випадку залежить як від властивостей речовини, так і від величини та направлення магнітного поля.

Зазвичай позначається грецькою літерою μ. Може бути як скаляром (в ізотропних речовин), так і тензором (в анізотропних).

Магнітна проникність – безрозмірна величина, в системі СІ вводять як розмірну (абсолютну), так і безрозмірну (відносну) магнітні проникності:

,

де μ_r – відносна, а μ – абсолютна проникність, μ₀ – магнітна стала (магнітна проникність вакууму).

Абсолютна магнітна проникність μ, Гн/м.

Абсолютна діелектрична проникність – фізична величина, яка показує залежність електричної індукції від напруженості електричного поля. Позначається літерою ε, Ф/м.

Слід врахувати, що ; ; , де

- відносна діелектрична проникність;

- відносна магнітна проникність;

, Ф/м – абсолютна діелектрична проникність вакууму;

, Гн/м – абсолютна магнітна проникність вакууму;

– коефіцієнт переломлення середовища.

До НС висуваються наступні вимоги:

• висока інформаційна ємність;

• малі втрати електромагнітної енергії в ході її розповсюдження;

• можливість передачі різних видів інформації, тобто сигналів з різними видами модуляції;

• малі взаємні впливи;

• стабільність параметрів НС в процесі довготривалого терміну експлуатації;

• забезпечення необхідної якості та дальності зв‘язку.

Сучасні направляючі системи електрозв’язку поділяються за конструктивними ознаками на такі: повітряні лінії зв’язку (ПЛЗ), симетричні пари (СП), коаксіальні пари (КП), хвилеводи (ХВ), лінії поверхневої хвилі (ЛПХ), діелектричні хвилеводи (ДХ), до яких належать також волоконні світловоди (ВС), полоскові лінії (ПЛ). Конструкції цих направляючих систем наведені на рис.1.3.

Рисунок 1.3 Конструкції різних направляючих систем

Також за конструктивними ознаками сучасні направляючі системи поділяються на дві групи – системи, в яких розповсюдження енергії обмежується у поперечному напрямку (закриті системи), та системи, в яких такого обмеження немає (відкриті системи) рис. 1.4.

Повітряні лінії та симетричні пари відносять до групи симетричних кіл, тобто направляючі системи цієї групи мають два проводи з однаковими конструктивними та електричними властивостями.

В коаксіальній парі внутрішній провідник концентрично розміщений в об’ємі, що охоплюється зовнішнім провідником, цей об’єм має форму порожнього циліндра. Внутрішній провідник ізолюється від зовнішнього діелектриком. Хвилевід являє порожнисту металеву трубу круглого або прямокутного перетину, що виготовлена з провідника великої електропровідності (наприклад з міді, вкритої тонким шаром срібла або золота). Лінія поверхневої хвилі являє поодинокий металевий провідник, що вкритий високочастотним діелектриком. Полоскова лінія складається з плоских (стрічкових) ізольованих один від одного провідників. ВС являє тонку двошарову структуру круглого перетину з різними показниками заломлення.

Рисунок 1.4 Класифікація направляючих систем електрозв’язку

за конструктивними ознаками

ПЛЗ – повітряна лінія зв‘язку; ПЛ – полоскова (смужкова) лінія зв‘язку; СК – симетричний кабель; ЛПХ – лінія поверхневої хвилі; КП – коаксіальна пара; ХВ – хвилевід; ВС – волоконний світловід.