ВВЕДЕНИЕ

В эпоху научно-технической революции связь стала составным звеном производственного процесса. Она используется для управления технологическими процессами, электронно-вычислительными машинами, роботами, промышленными предприятиями т. д. Непременным и одним из наиболее сложных и дорогостоящих элементов связи являются линии связи (ЛС), по которым передаются информационные электромагнитные сигналы от одного абонента (станции, передатчика, регенератора и т.д.) к другому (станции, регенератору, приемнику и т. д.) и обратно. Очевидно, что эффективность работы систем связи во многом предопределяется качеством ЛС, их свойствами и параметрами, а также зависимостью этих величин от частоты и воздействия различных факторов, включая мешающие влияния сторонних электромагнитных полей.

Различают два основных типа ЛС:

- линии в атмосфере (радиолинии РЛ);

- направляющие линии передачи (линии связи).

Различают три основных типа ЛС:

- кабельные (КЛ);

- воздушные (ВЛ);

- волоконно-оптические (ВОЛС).

Кабельные и воздушные линии относятся к проводным линиям, у которых направляющие системы образуются системами «проводник—диэлектрик», а волоконно-оптические линии представляют собой диэлектрические волноводы, направляющая система которых состоит из диэлектриков с различными показателями преломления.

Проводные линии связи работают в килогерцевом и мегагерцевом диапазонах частот. Кабельные линии обеспечивают надежную и помехозащищенную многоканальную связь на требуемые расстояния. Коаксиальные и симметричные кабели получили доминирующее развитие при организации городской и междугородной связи.

Воздушные линии широко использовались в 30—40-х годах. Однако низкая пропускная способность (12 каналов ТЧ), обусловленная недостаточной помехозащищенностью от взаимных помех, и подверженность атмосферно-климатическим воздействиям ограничивают их использование на зоновой и сельской сети связи. Волоконно-оптические линии связи представляют собой системы для передачи световых сигналов микроволнового диапазона волн (l=0,8... 1,6 мкм) по оптическим кабелям. Этот вид линий связи рассматривается как наиболее перспективный. Достоинствами ВОЛС являются низкие потери, большая пропускная способность, малые масса и габаритные размеры, экономия цветных металлов, высокая степень защищенности от внешних и взаимных помех.

1. Системы передачи, тип линии связи, марка кабеля

В данной курсовой работе рассматривается коаксиальная зоновая сеть. Число каналов по варианту – 280. Вследствие этого, выбрана аппаратура уплотнения «ИКМ - 480».

Выбран кабель марки RG-6.

Расчет первичных и вторичных параметров.

Сопротивление коаксиальной пары R, Ом/км, и индуктивность L, Гн/км, рассчитываются по формулам:

, (1.1)

Ом/км

, (1.2)

Гн/км,

где d и D– диаметр внутреннего проводника и внутренний диаметр внешнего проводника. Значения kберутся из таблицы 1.1.

Таблица 1.1 - Значения коэффициента k

Материал проводника	K
Медь	0,021
Алюминий	0,0164
Сталь	0,075

Материал проводника – медь, а f= 50 Гц.

К = 0,021

Емкость С, Ф/м и проводимость G, См/м коаксиального кабеля рассчи­тываются по ε_rи tgδ:

С = 2πε₀ε_r/ln(D/d) = ε_r10^-6/18ln(D/d), (1.3)

Ф/м

G = 2nσ/ln(D/d) = ωCtgδ, (1.4)

См/м

где ε_rи tgδ - диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлек­трических потерь изоляции. Эффективные значения ε_rи tgδ приведены в таб­лице 1.2.

Таблица 1.2 - Эффективные значения ε_rи tgδ

Тип изоляции	εr	Отно- шение vД/vВ	tgδ*10-4при частоте, МГц
			1	5	10	60
Полиэтиленовая шайба Полиэтиленовая спираль Баллонно-полиэтиленовая Пористо- полиэтиленовая Кордельно-стирофлексная	1,13 1,1 1,22 1,5 1,19	8,8 6 9 50 12	0,5 0,4 1,2 2 0,7	0,5 0,4 1,3 3 0,8	0,7 0,5 1,5 3 1,0	0,8 0,6 - - 1,2

ε_r =1,15, т.к. тип изоляции – пористо-полиэтиленовая.

Коэффициент затухания α, дБ/км, коэффициент фазы βрад/км, волновое сопротивление Z_В, Ом, скорость распространения v, км/с, рассчитываются следующим образом.

, , (1.5)

дБ/км

рад/км

, , (1.6)

Ом

км/с

2. ВЫБОР МАРКИ КАБЕЛЯ

2.1 Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель, в народе известный просто как коаксиал электрический кабель, предназначенный для передачи высокочастотных сигналов.

Не так давно коаксиальный кабель был самым распространенным типом кабеля. Это объяснялось двумя причинами. Во-первых, он был относительно недорогим, легким, гибким и удобным в применении. А во-вторых, широкая популярность коаксиального кабеля привела к тому, что он стал безопасным и простым в установке.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из следующих частей:

1. Внутренний проводник (центральная жила) – одножильный (многожильный) медный, либо стальной с медным покрытием (сталь, плакированная медью). Также могут применяться трубки из чистой меди, медных и алюминиевых сплавов, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

2. Изоляционный слой – полиуретан либо полиэтилен.

3. Внешний проводник (экран) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем токопроводящего материала пленки или их комбинаций. Также могут использоваться гофрированные трубки, повивы из металлических лент, из меди, медных и алюминиевых сплавов;

4. Внешняя оболочка – как правило, ПВХ, полиэтилен либо более современные изоляционные материалы.

Рисунок 2.1 – Строение коаксиального кабеля

Типы коаксиальных кабелей. Существует два типа коаксиальных кабелей:

- тонкий коаксиальный кабель;

- толстый коаксиальный кабель.

Выбор того или иного типа кабеля зависит от потребностей конкретной сети.

Тонкий коаксиальный кабель - гибкий кабель диаметром около 0,5 см (около 0.25 дюймов). Он прост в применении и годится практически для любого типа сети. Подключается непосредственно к платам сетевого адаптера компьютеров. Тонкий (thin) коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м (около 607 футов) без его заметного искажения, вызванного затуханием.

Производители оборудования выработали специальную маркировку для различных типов кабелей. Тонкий коаксиальный кабель относится к группе, которая называется семейством RG-58, его волновое сопротивление равно 50 0м. Волновое сопротивление (impedance) - это сопротивление переменному току, выраженное в омах. Основная отличительная особенность этого семейства - медная жила. Она может быть сплошной или состоять из нескольких переплетенных проводов.

Таблица 2.1 – Виды тонких коаксиальных кабелей

Кабель	Описание
RG-58 /LJ	Сплошная медная жила
RG-58 A/U	Переплетенные провода
RG-58 С/и	Военный стандарт для RG-58 A/U
RG-59	Используется для широкополосной передачи (например, в кабельном телевидении)
RG-6	Имеет больший диаметр по сравнению с RG-59, предназначен для более высоких частот, но может применяться и для широкополосной передачи
RG-62	Используется в сетях ArcNet

Толстый (thick) коаксиальный кабель - относительно жесткий кабель с диаметреом около 1 см (около 0,5 дюймов). Иногда его называют «стандартный Ethernet», поскольку он был первым типом кабеля, применяемым в Ethernet - популярной сетевой архитектуре.

Медная жила толстого коаксиального кабеля больше в сечении, чем тонкого. Чем толще жила у кабеля, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал. Следовательно, толстый коаксиальный кабель передает сигналы дальше, чем тонкий, - до 500 м (около 1 640 футов). Поэтому толстый коаксиальный кабель иногда используют в качестве основного кабеля [магистрали (backbone)], который соединяет несколько небольших сетей, построенных на тонком коаксиальном кабеле.

Для подключения к толстому коаксиальному кабелю применяют специальное устройство - трансивер (transceiver).

Трансивер снабжен специальным коннектором, который назван весьма впечатляюще - «зуб вампира» (vampire tap) или «пронзающий ответвитель» (piercing tap). Этот «зуб» проникает через изоляционный слой и вступает в непосредственный физический контакт с проводящей жилой. Чтобы подключить трансивер к сетевому адаптеру, надо кабель трансивера подключить к коннектору AUI-порта сетевой платы. Этот коннектор известен также как DIX-коннектор (Digital Intel Xerox^), в соответствии с названиями фирм-разработчиков, или коннектор DB-15.

Сравнение двух типов коаксиальных кабелей.

Как правило, чем толще кабель, тем сложнее с ним работать. Тонкий коаксиальный кабель гибок, прост в установке и относительно недорог. Толстый кабель трудно гнуть, и, следовательно, его сложнее устанавливать. Это очень существенный недостаток, особенно если необходимо проложить кабель по трубам или желобам. Толстый коаксиальный кабель дороже тонкого, но при этом он передает сигналы на большие расстояния.

Оборудование для подключения коаксиального кабеля.

Для подключения тонкого коаксиального кабеля к компьютерам используются так называемые BNC-коннекторы (British Naval Connector, BNC). В семействе BNC несколько основных компонентов:

1. BNC - коннектор.

2. BNC - коннектор либо припаивается, либо обжимается на конце кабеля.

3. BNC Т-коннектор.

4. Т-коннектор соединяет сетевой кабель с сетевой платой компьютера.

5. BNC 6appeл - коннктор.

6. Баррел-коннектор применяется для сращивания двух отрезков тонкого коаксиального кабеля.

7. BNC-терминатор.

В сети с топологией «шина» для поглощения «свободных» сигналов терминаторы устанавливаются на каждом конце кабеля. Иначе сеть не будет работать.

Я выбираю кабель RG 6, так как он имеет больший диаметр по сравнению с RG-59, предназначен для более высоких частот, но может применяться и для широкополосной передачи.

2.2 Марка, основные элементы и описание кабеля

Коаксиальный кабель RG 6 предназначен для передачи высокочастотных сигналов в различной электронной аппаратуре, особенно в радио- и ТВ – передатчиках, компьютерах, трансмиттерах.

Коаксиальный кабель rg 6 известен еще и как коаксиальная пара. Она представляет собой пару, проводники которой располагаются соосно и разделяются изоляцией. Такой тип кабеля предназначен для передачи радиочастотных сигналов на расстояние.

Классифицируют его по пяти характерным свойствам:

- по целевому назначению – для авиационной, космической техники, систем связи, компьютерных сетей, техники бытового использования и т.п.;

- по сопротивлению волн: кабель 50 Ом (один из наиболее распространенных типов, который применяется в различных областях радиоэлектроники). 50 Ом дает передачу радиосигнала с минимальной потерей в кабеле, плюс близкие к достижимым показания мощности и электрической прочности. Коаксиальный кабель rg6 (также один из распространенных типов, использующийся чаще всего в теле- и видеотехнике – для передачи видео в формате HDTV, а также аудио сигналов DIGITAL, что соответствует стандартам AES/EBU). Отмечается хорошей механической прочностью и себестоимостью, применяется он там, где мощности довольно маленькие, а метраж – наоборот - велик. Потери в кабеле несколько выше, чем у 50 Ом. Кабель 100 Ом (редко применяется, чаще всего в импульсной технике для специальных целей). Коаксиальный кабель 150 Ом (также редко применяется, как и кабель на 100 Ом). Не предусмотрен международными стандартами. Кабель 200 Ом (в применении крайне редок). Не предусмотрен международными стандартами;

- по изоляционному диаметру – субминиатюрные (до 1 мм), миниатюрные (до 2,95 мм), среднегабаритные (до 11,5 мм), крупногабаритные (больше 11,5 мм);

- по гибкости – жесткие, полужесткие, гибкие и особогибкие;

- по степени экранирования – экраном сплошным (экран из металлической трубки или из луженой оплетки); с экраном обычным (с оплеткой однослойной или двух- и многослойной); излучающие кабели (у которых намеренно низкая степень экранировки).

Рисунок 2.2 - Схема кабеля кабель RG 6:

1. Центральная медная токопроводящая жила

2. Изоляция из вспененного полиэтилена

3. Экран в виде луженой медной оплетки

4. Оболочка из ПВХ – пластиката

Таблица 2.2 - Конструкция и размеры кабеля RG 6

Серия	H126A00 PVC
Материал проводника	Медь
Диаметр проводника, мм	1.0
Материал диэлектрика	Вспененный ПЭ
Диаметр диэлектрика, мм	4.57±0.15
Тип фольги	Al-PET-Al
Количество слоев	2
Материал оплетки	Луженая медь
Покрытие оплеткой, %	40
Диаметр внешнего проводника, мм	5.25±0.2
Материал оболочки	ПВХ
Диаметр оболочки, мм	6.9±0.2
Мин. радиус изгиба, мм	35
Макс. предел прочности на разрыв, Н	55
№ по каталогу	46081
Цвет	Черный, белый
Длина на барабане, м	91.4/100, 250/250, 300, 500
Вес, кг/км	48.5

Таблица 2.3 - Электрические характеристики кабеля RG 6

Сопротивление, Ом	75±3	на частоте 50 МГц на частоте 100 МГц на частоте 200 МГц на частоте 230 МГц на частоте 300 МГц на частоте 400 МГц на частоте 600 МГц на частоте 800 МГц на частоте 860 МГц на частоте 1000 МГц на частоте 1350 МГц на частоте 1600 МГц на частоте 1750 МГц на частоте 2150 МГц на частоте 2400 МГц	4.5 6.4 9.1 9.6 11.0 13.2 16.4 19.2 19.9 21.7 25.6 28.3 29.6 33.3 35.5
Ёмкость на единицу длины, пФ/м	54±2
Скорость распространения, %	82.0
Сопротивление пост. току, Ом/км шлейф внутренний проводник	49 23
Сила тока, А	6
Обратные потери, дБ на частоте 5-470 МГц на частоте 470-862 МГц на частоте 862-2150 МГц	>23 >20 >18
Экранирующий эффект, дБ	>85
Затухание, дБ/100м на частоте 5 МГц на частоте 10 МГц	1.7 2.0

3. Электрические измерения и измерительные приборы

3.1 Измерительные приборы

Состояние кабелей определяют по результатам электрических измерений. Электрические измерения кабелей производят как в период монтажа кабелей, так и во время эксплуатации (плановые и контрольные измерения), а также и во время повреждения кабелей (определение расстояния до места повреждения). Измерения кабелей производят электроизмерительными приборами в соответствии с приложенными к ним инструкциями. Краткое описание приборов, используемых при электро измерениях и работе с ними, приводится ниже.

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема кабельного переносного прибора типа КП-50. Испытатель изоляции.

Испытатель изоляции типа МПИ служит для ориентировочного измерения сопротивления изоляции жил кабеля. Шкала гальванометра отградуирована в омах. Вращая ручку индуктора со скоростью, при которой стрелка гальванометра отклоняется до конца шкалы, отпускают кнопку и этим включают в цепь измеряемое сопротивление. Стрелка гальванометра покажет величину сопротивления в омах.

При вращении ручки индуктора со скоростью 180 об/мин автотрансформатор дает напряжение около 500 в. Прибор может быть использован как вольтметр постоянного тока от 0 до 120 или 240 в. Испытатель изоляции типа МПИ применяют для испытаний кабелей с воздушно-бумажной, изоляцией нельзя ввиду возможности пробоя изоляции жил высоким напряжением индуктора прибора.

Рисунок 3.2 - Схема установки рабочего напряжения. Мегомметр M-1101

Мегомметр M-1101. Этим прибором можно измерять сопротивление изоляции до 10000 мгом. Индуктор мегомметра может давать в цепь напряжение от 100 в до нескольких тысяч. Рабочее напряжение — 500 — 600в.

Рисунок 3.3 - Схема измерения омической асимметрии. Кабельный переносный прибор

Кабельный переносный прибор типа КП-50 (рисунок 3.1) предназначен для измерения омического сопротивления от 0,1 до 10 000 ом, омической асимметрии от 0,1 до 100 ом, сопротивления изоляции от 0,01 до 1 000 мгом, емкости от 0,001 до 3 мкф и определения места повреждения на воздушных и кабельных линиях. Электропитание прибора производится от трех элементов типа КСхЗ (4,5 в), а в случае необходимости к прибору подключают внешнюю батарею напряжением 100—130 в. Измерения производят по схемам, приведенным ниже.

Установка рабочего напряжения (рисунок 3.2) для схемы измерения изоляции и емкости производится по показанию гальванометра. Нажатием кнопки Установка напряжения (УН) (рисунок 3.1) и вращением ручки потенциометра устанавливают стрелку прибора на красную черту.