Компенсация полей
Низкочастотные и высокочастотные поля, создаваемые токами в симметричных кабелях, имеют почти равные напряженности и почти противоположные фазы. Побочные излучения проводов симметричных кабелей обусловлены разной удаленностью проводов от точки в пространстве, в которой производится измерение уровня излучения, и разными значения емкостей между проводами и рассматриваемыми токопроводящими поверхностями, в том числе и землей. Эта разница вызывается разным расположением проводов в пространстве, конструктивными отличиями и неоднородностью материала проводов и их изоляции.
Компенсация полей проводов симметричного кабеля при его прокладке параллельно другим кабелям улучшается путем симметрирования проводов с помощью дополнительных емкостей или размещением жил в многожильном кабеле или жгуте таким образом, чтобы уменьшить их влияние друг на друга. Для этого измеряют емкости между проводами и установкой дополнительных конденсаторов Сс добиваются равенства емкостей между рассматриваемыми проводами (рис. 5а).
Рис. 5. Симметрирование проводов кабелей
Более удобные для симметрирования кабелей так называемые дифференциальные конденсаторы переменной емкости Сс. (рис. 5). Путем вращения регулировочного винта такого конденсатора добиваются минимального уровня индикатора напряженности поля измерительного прибора, установленного в контролируемом месте. Подключение симметрирующих конденсаторов производится в специальных симметрирующих муфтах, которые включаются в разрыв кабеля (для длинных кабелей) или в соединительные разъемы.
При промышленном изготовлении многожильных кабелей предусматривается расположение жил одной группы на одинаковом расстоянии от жил другой группы. Это обстоятельство важно учитывать при монтаже кабеля. Для каждой цепи выбираются жилы, расположенные на равном расстоянии от жил других цепей.
Для компенсации полей, вызванных разной удаленностью проводов от точки пространства, производят скручивание проводов кабеля. Кабель, состоящий из двух скрученных проводов, называется витой парой или бифиляром.
Повышение компенсации полей разных проводов пары достигается тем, что поле в рассматриваемой точке пространства представляет собой суперпозицию полей не двух параллельных проводов с разным расстоянием от точки измерения, а полей от участков проводов длиной, соответствующей шагу скрутки. Так как после каждой скрутки расположение участков проводов по отношению к точке измерения меняется на противоположное (более близкий участок провода становится более удаленным), то происходит существенно более полная компенсация полей от проводов с противоположным направлением тока. Полной компенсации полей добиться не удается, но при достаточно малом шаге скрутки ослабление излучения достигает приемлемых для практики значений, заметно не уступающих более дорогому экранированию. Например, при уменьшении шага скрутки в 3 раза (с 55 до 18 мм) излучающая способность снижается примерно на 30 дБ. Абсолютное значение ослабления излучения витой пары с шагом около 2 мм достигает 80 дБ. Малая излучающая способность, меньшая стоимость и большая гибкость витой пары способствуют ее широкому использованию в качестве кабеля локальных сетей ЭВМ, размещаемых внутри одного здания.
В настоящее время используются неэкранированные кабели с витыми парами из медной проволоки (UTP – Unshielded Twisted Pair) и экранированные кабели с витыми парами из медной проволоки (STR – Schilded Twisted Pair). Чаще используются кабели STR 3-й, 4-й, и 5-й категорий. Кабели 3-й категории обеспечивают скорость передачи до 10 Мбит/с, 4-й категории – до 25 Мбит/с, 5-й категории – до 155 Мбит/с.
Для увеличения ослабления излучения витую пару помещают в экран. Экранированная витая пара эффективна на частотах до 100 кГц, но на частотах более 1 МГц в ней существенно возрастают потери. В качестве экранированной витой пары используют также скрутку из трех проводов (трифиляр), по двум из которых передаются сигналы, а третий заземляется. Эффективность экранированного кабеля может быть более 100 дБ.