Среднее Заочное отделение / 6 семестр / Направляющие системы телекомуникаций / НСТК В-6
.pdfВариант 6
Задание 1
1.Пояснить марку кабеля и объяснить его классификацию по указанным признакам.
2.Привести рисунок (разрез) кабеля с указанием всех его элементов.
3.Объяснить конструкцию кабеля.
4.Указать применяемые для данного кабеля системы передачи и схему организации
связи.
Таблица 1 – |
Исходные данные |
|
||
|
|
|
||
Вариант |
|
Марка кабеля |
||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
КCПЗПБ-1x4x0,9 |
|
|
|
|||
1. Марка кабеля КCПЗПБ-1x4x0,9 означает: |
||||
К – |
кабель; |
|
||
С – |
сельский; |
|
||
П – |
полиэтиленовая сплошная изоляция; |
|
||
З – |
гидрофобное заполнение; |
|
||
П – |
полиэтиленовая влагозащитная оболочка; |
|||
Б – |
ленточная броня |
|
||
1х4 – |
одночетверочный; |
|
||
0,9 – |
диаметр медной жилы, мм. |
|
||
1.2 Приведем классификацию данного кабеля по основным признакам:
1)по назначению – сельский;
2)по конструкции и взаимному расположению основных проводников – симметрич-
ный;
3)по спектру передаваемых частот – высокочастотный;
4)по условиям прокладки – подземная прокладка;
5)по конструкции защитно-броневых покровов – ленточная броня;
6)по материалу влагозащитной оболочки – полиэтиленовая;
7)по материалу и конструкции изоляции основных проводников – медные жилы
(d = 0,9 мм) покрыты полиэтиленовой изоляцией, толщиной 0,7 – 0,8 мм.
1
2.
II |
|
|
2 бронеленты |
I |
III |
|
изоляция |
IV |
полиэтиленовая оболочка |
|
заполнение |
|
жила |
Рисунок 1 – Конструкция кабеля
3. Конструкция кабеля:
1)Токопроводящая жила - медная мягкая проволока диаметром 0,90 мм, 1,20 мм.
2)Изоляция - полиэтилен.
3)Поясная изоляция - полиэтилен.
4)Заполнитель - гидрофобинол.
5)Броня - продольно накладывается стальная гофрированная броня толщиной 0,1 мм с перекрытием без сварки (ленточная броня).
6)Оболочка - полиэтилен шланговый.
4. Данный кабель применяется для межстанционной связи. По нему работают высоко-
частотные системы передачи: аналоговые КНК-6 и КНК-12, аппаратура КАМА (30 каналов) и
цифровые ИКМ-15 и ИКМ-30.
Схема организации связи: однокабельная, четырехпроводная и однополосная.
2
Задание 2
Таблица 2 – |
Исходные данные |
|
|
Вариант |
Изложение вопроса |
|
|
6 |
Пояснить способы соединения оптических волокон |
|
|
Наиболее распространенными способами соединения оптических волокон (ОВ) явля-
ются: применение соединительных трубок; разъемные соединители; механические сростки;
электросварка и применение металлических наконечников.
В последнее время для стационарного монтажа оптических кабелей прочно утвердился метод сварки электрической дугой, а для разъемного монтажа многократного использования — разъемные соединители.
Рассмотрим некоторые характерные способы соединения оптических волокон.
Применение соединительных трубок — один из самых распространенных способов по-
стоянного соединения волокон. Он состоит в использовании прецизионных втулок или трубок,
которые, будучи изготовлены точно по наружному диаметру оптического волокна, придают ему требуемое положение и фиксируют его. Трубки чаще всего стеклянные. Конические концы трубок облегчают ввод оптического волокна. Конструкция одного из таких соединений показа-
на на рисунке 2. Соединитель состоит из полой стеклянной втулки 1 с отверстием для заливки иммерсионной жидкости 2, которая одновременно служит и для согласования показателей пре-
ломления соединяемых волокон 3 и 4. Сросток вносит затухание около 0,3—0,4 дБ.
Рисунок 2 – Монтаж с помощью соединительных трубок:
1 — стеклянная трубка; 2 — иммерсионная жидкость; 3 и 4 — соединяемые волокна.
Разъемный соединитель многократного использования, предназначенный для соедине-
ния оптических волокон, представлен на рисунке 3. В гнездо и штыревую часть соединителя вставляются заранее подготовленные концы оптических волокон. При выполнении операции сращивания торцы оптических волокон оказываются тесно соединенными друг с другом. Сна-
ружи имеется герметичный корпус штеккера.
3
Рисунок 3 – Разъемное соединение: а) гнездо; б) штырь;
1 — волокно; 2 — покрытие волокна; 3 — корпус разъема.
Наиболее характерная конструкция механического сростка приведена на рисунке 4. В
сростке соединяемые волокна 1, 2 вводятся в пластмассовую втулку 3 и свободное простран-
ство заполняется иммерсионной жидкостью 4. оказывающей скрепляющее и иммерсионное действие (уменьшение потерь на отражение от торцов). Снаружи сросток герметично закрыт и механически защищен полумуфтами 5, 6.
Рисунок 4 – Механический сросток:
1 и 2 — волокна; 3 — пластмассовая трубка; 4 и 5 — полумуфты.
Электросварка производится с помощью электрической дуги или лазера путем нагре-
вания концов сращиваемых оптических волокон. Процесс сращивания ОВ состоит из следую-
щих операций (рисунок 5, а):
- юстировка соосности расположения торцов ОВ, размещаемых на расстоянии несколь-
ких миллиметров друг от друга;
-предварительное оплавление торцов ОВ электрической дугой;
-плотное прижатие друг к другу торцов ОВ, находящихся в непрерывном дуговом раз-
ряде;
- окончательный этап сращивания.
Устройство для сварки представляет собой легко переносимый прибор (рисунок 5, б) с
габаритными размерами 20X30X15 см. Снаружи располагается микроскоп для юстировки и ви-
зуального наблюдения за процессом сварки.
4
Рисунок 5 – Электродуговая сварка волокон: а) процесс сращивания; б) сварочный прибор;
1, 2, 3, 4 — этапы сращивания; 5 и 6 — волокна; 7 — прибор; 8 — микроскоп.
Такой метод сварки волокон позволяет получать соединение с потерями порядка 0,1— 0,3 дБ и разрывной прочностью не менее 70% от целого волокна. Он легко реализуем в полевых условиях, поскольку не требует предварительной обработки торцевых поверхностей перед сра-
щиванием.
На конце каждого оптического волокна монтируется металлический наконечник (рису-
нок 6, а). Для этого с конца ОВ на расстоянии 44 мм снимается защитное покрытие. Затем оде-
вают наконечник 1 так, чтобы стекловолокно 3 выступало из него примерно на 15—20 мм. На выступающий конец ОВ одевают капилляр 4 (стеклянная трубка с отверстием) длиной 10 мм.
Капилляр вводится в наконечник так, чтобы конец капилляра выступал на 1—2 мм. На стекло-
волокно и капилляр наносится слой эпоксидной смолы 2. Эпоксидная смола также заливается в отверстия наконечника. Затем торец ОВ шлифуется на стеклянной плите с применением абра-
зивного порошка и полируется на полировочном круге.
Рисунок 6 – Сращивание с помощью металлических наконечников:
а) наконечник; б) соединение волокна;
1 – наконечник;2 – отверстие для заливки эпоксидной смолы;3 – стекловолокно;4 – капилляр;5 – втулка;6 – шайбы.
Соединение оптических волокон производится с помощью втулки 5 и разрезных шайб
6 (рисунок 6, б). Втулка и шайбы имеют нарезки, с помощью которых плотно стыкуют сращи-
ваемые ОВ.
Сплайс-пластина — конструкция для укладки и закрепления сростков оптических во-
локон разных кабелей.
5
Служит также для хранения технологического запаса оптических волокон в муфте или кроссе.
Устанавливается обычно в специальные боксы рядом с патч-панелями. Сплайс-
пластина предназначена для размещения мест сварки оптического волокна в так называемом кроссе.
Дополнительные сплайс-пластины могут быть добавлены к имеющимся в кроссе, путём установки поверх друг друга на направляющие.
6
Задание 3
1. Рассчитать первичные и вторичные параметры передачи коаксиального кабеля на задан-
ной частоте.
2. Указать как изменяются параметры передачи при изменении частоты тока и за счет ка-
ких причин происходят эти изменения.
Таблица 3 – Исходные данные
Вариант |
f, кГц |
Марка кабеля |
Э |
tg Э |
6 |
6000 |
КМАП-4 |
1,1 |
0,6∙ 10 |
Решение:
Рассчитаем первичные параметры коаксиального кабеля по формулам:
= 4,18 ∙ ∙ + ∙ 10 = 0,0418 ∙ ∙ + =
= 0,0836 ∙ ∙ |
+ |
, |
(1) |
|
|
|
|
где da и db – диаметры внутреннего и внешнего проводников коаксиальной пары;
f – частота тока.
= 2 |
+ !!,! ∙ |
+ |
|
# ∙ 10 = 2 |
|
/ |
+ !!,! ∙ |
|
+ |
# ∙ 10 = |
||||||
/ |
||||||||||||||||
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|||
|
|
|
= 2 |
|
|
+ %%, ∙ |
+ # ∙ 10 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
||||
& = 'Э∙ ()* = 'Э∙ ()*+,-.. +,-//
0 = 1 ∙ & ∙ 23 Э = 24 ∙ & ∙ 23 Э ,
где Э – диэлектрическая проницаемость изоляции;
23Э – тангенс угла диэлектрических потерь;
1 – круговая частота.
(2)
(3)
(4)
7
= 0,0836 ∙ √6000 ∙ 10% ∙ ,! + 6,7 = 100,3 Ом/км
= :2 |
6,7 |
+ |
%%,% |
; ∙ |
+ |
|
< ∙ 10 = 0,26 мГн/км |
|
,! |
|
√!(((∙ ( |
,! |
|
6,7 |
|
& = 1,1 ∙ 10! = 47,2 нФ/км 18 9,52,6
0 = 2 ∙ 3,14 ∙ 6000 ∙ 10% ∙ 47,2 ∙ 106 ∙ 0,6 ∙ 10 = 106,7 мкСм/км
Рассчитаем вторичные параметры коаксиального кабеля по формулам
D = DE + DД = FG HIJ + K HIJL ∙ 8,686
M = 1 ∙ √ & = 24 ∙ √ &
NВ = HIJ
|
P = √JI |
|
D = F ((,% H Q, ∙ ();)R |
+ (!,Q∙ ()* H(, !∙ ()R);L ∙ 8,686 = 5,9 дБ/км |
|
(, !∙ ( |
|
Q, ∙ ( |
M = 2 ∙ 3,14 ∙ 6000 ∙ 10% ∙ 0,26 ∙ 10 % ∙ 47,2 ∙ 10 6 = 132,0 дБ/км
NВ = H0,26∙1047,2∙10−−39 = 74,2 Ом
P = |
|
|
= 285,5 ∙ 10% км/с |
); |
)R |
||
|
(, !∙ ( ∙ Q, ∙ ( |
|
|
(5)
(6)
(7)
(8)
С увеличением частоты значение параметров R и G возрастает за счет потерь провод-
ника на вихревые токи и в изоляции на диэлектрическую поляризацию, а значение L уменьша-
ется, так как из-за поверхностного эффекта уменьшается внутренняя индуктивность проводни-
8
ка. Емкость от частоты не зависит. При увеличении расстояния между проводниками R, C и G
закономерно уменьшаются, L увеличивается в связи с увеличением площади контура, пронизы-
ваемого магнитным потоком. Снижение сопротивления обусловлено уменьшением потерь на эффект близости. Емкость уменьшается, так как проводники удаляются друг от друга и умень-
шается их взаимодействие.
Волновое сопротивление зависит лишь от первичных параметров и частоты передавае-
мого тока. В диапазоне низких частот ( U 800 Гц) индуктивность кабельных цепей невелика, и
можно пренебречь величиной 1 по сравнению с R, т.е. R> 1 и G< 1&.
Таким образом, прослеживается четкая зависимость практически всех параметров пе-
редачи коаксиального кабеля от частоты.
Рисунок 7 – Зависимость первичных параметров коаксиального кабеля от частоты
Из формулы (5) следует, что потери в металлических элементах коаксиальной цепи (пер-
вый член) изменяются пропорционально , а потери в изоляции (второй член) связаны с часто-
той линейным законом и с увеличением частоты возрастают значительно быстрее (рисунок 8).
Рисунок 8 – Частотная зависимость составляющих затухания в металле (DE) и в диэлектрике (DД)
Из приведенных выше формул следует, что коэффициент фазы с увеличением частоты возрастает прямолинейно. Это обусловливает почти полное постоянство скорости передачи энер-
9
гии по коаксиальному кабелю во всем рассматриваемом спектре частот. Скорость передачи уменьшается с увеличением диэлектрической проницаемости . Частотная зависимость волнового сопротивления в спектре от 60 кГц и выше весьма незначительна, и волновое сопротивление можно считать постоянной величиной.
V, ZВ, ,
V
W0
ZВ
W&
f
Рисунок 9 – Зависимость вторичных параметров коаксиального кабеля от частоты
10