14.2. Измеряемые линии

Для измерения характеристик, оценивающих степень несогласованности сопротивлений, в лабораторной работе использованы две линии связи. Линия 1 – кабель марки ЗКВБ-1*4*1,2 длиной 30 м, предназначенный для зоновой связи с частотой до 250 кГц. Линия 2 – кабель марки МКСАШп-4*4*1,2 длиной 45 метров, предназначенный для магистральной связи в диапазоне частот до 252 кГц. Измеряемые линии включены в коммутационное поле, изображенное на рис. 11.5 (в лабораторной работе 11).

14.3. Измерение характеристик степени несогласованности сопротивлений

Характеристики, оценивающие степень несогласованности сопротивлений, могут быть определены косвенным способом путем подстановки в формулы (14.1) – (14.4) результатов измерения модулей волнового сопротивления. Коэффициент отражения и затухание несогласованности могут быть измерены методом сравнения с помощью неуравновешенных мостов.

Волновое сопротивление цепи может быть определено по результатам измерения входных сопротивлений. Входное сопротивление цепи измеряется методом сравнения или нулевым методом. Если затухание измеряемой цепи не превышает 13 дБ, то измеряют модули входных сопротивлений цепи в режиме холостого хода |Z_xx| и в режиме короткого замыкания |Z_кз|, а затем рассчитывают модуль волнового сопротивления по формуле

. (14.5)

Если затухание цепи больше 13 дБ (электрически цепь длинная), то измерение модуля входного сопротивления производят с включенной в конце цепи нагрузкой, сопротивление которой равно номиналу входного сопротивления аппаратуры. Поскольку в электрически длинных цепях амплитуда отраженных волн, возвратившихся к началу цепи очень мала по сравнению с напряжением падающей волны в начале цепи, то модуль измеренного входного сопротивления |Z_вх| практически равен модулю волнового сопротивления, т. е.

Для измерения в лабораторной работе применяется установка ЕТ-70Т венгерского производства. Она состоит из передатчика и приемника высокочастотного телефонирования и измерительного поля. Передатчик ЕТ-70Т/А дает возможность проводить измерения в диапазоне частот 0,3 … 620 кГц. Измерительное поле, входящее в комплект передатчика, показано на рис. 14.1 (переключатель измерительного поля находится в положении “импеданс”).

14.4. Требования к технике безопасности

1. Перед включением в сеть приборов проверить целостность сетевых шнуров.

2. Заземлить приборы.

14.5. Задание на выполнение лр

1. Измерение фазового сдвига с помощью осциллографа в режиме линейной развертки.

2. Измерение фазового сдвига с помощью осциллографа в режиме синусоидальной развертки.

14.6. Порядок выполнения работы

1. Заземлить комплект приборов ЕТ-70Т.

2. Включить комплект приборов ЕТ-70Т в сеть.

3. Подготовить к работе передатчик ЕТ-70Т/А:

• установить переключатель питания в положение "Mains";

• откалибровать генератор по частоте, для чего установить на обеих шкалах частоту 0 Гц и регулировкой винта "0 Гц" добиться установления стрелки прибора на - ;

• установить переключатель режима работы в положение "сим" ("Bull").

  4. Подготовить к работе указатель уровня ЕТ-70Т/V:

• установить переключатель питания в положение "Mains";

• о ткалибровать указатель уровня в широкополосном режиме , для чего установить ручки переключателей входного сопротивления "Z", делителя уровня "неп/дБ" и регулировки усиления в положение , установить переключатель режимов "широкая полоса / избирательный режим" ( / ) в положение и ручкой установить стрелку прибора на отметку 0 дБ;

• о ткалибровать указатель в избирательном режиме , для чего ручку переключателя режимов установить в положение , настроить прибор на частоту внутреннего эталонного генератора 70 кГц ( ) и установить стрелку прибора на отметку 0 дБ ручкой ;

• установить переключатель делитель уровня в положение 1(при необходимости в положение 2 или 10);

• установить переключатель импеданса П1 в положение высокого импеданса >5 кОм;

• установить переключатель регулировки усиления в положение “600”.

  5. Подготовить к работе измерительное поле:

     • п рисоединить выход измерительного поля к симметричному входу измерительного приемника;

     • подключить на вход измерительного поля, обозначенный , генератор и подать сигнал уровнем +10 дБ;

     • установить переключатель рода работ в положение “импеданс”;

     • подключить к гнездам Z_x измеряемый кабель 1.

  6. Установить на генераторе частоту 3 кГц и провести измерение Z_вх при холостом ходе по шкале  приемника. Повторить измерение Z_вх на частотах 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600 кГц.

  7. Закоротить линию с помощью перемычки и повторить пункт 6.

  8. Подключить линию 2 к гнезду измерительного поля Z_х и повторить пункты 6, 7.

  9. Занести результаты измерений в табл. 14.1.

  10. Рассчитать волновое сопротивление линии для всех измеренных входных сопротивлений по формуле (14.5), результаты занести в табл. 14.1.

  11. Построить график зависимости Z_в = Z_в(f).

Таблица 14.1.

Измеряемая линия	Частота, кГц	Zвх, Ом	Zвх кз, Ом	Zв, Ом

14.7. Требования к содержанию и оформлению отчета

Отчет оформляется в соответствии и требованиями СТО ИрГТУ.005-2009 и СТО ИрГТУ 027-2009.

Отчет должен содержать:

1. Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Схему измерений.

4. Результаты измерений.

5. Графики зависимостей Z_в = Z_в(f).

6. Выводы.

14.8. Контрольные вопросы и задания

1. Что называется входным сопротивлением?

2. Каковы методы измерений входных сопротивлений?

3. Что называется волновым сопротивлением? Что оно характеризует?

4. Какова связь волнового и входного сопротивлений?

Лабораторная работа 15

Измерение параметров кабельных цепей с помощью прибора ПКП-4

Цель работы: измерение электрического сопротивления шлейфа, омической асимметрии, сопротивления изоляции и рабочей емкости прибором ПКП-4.

Приборы и оборудование: переносной кабельный прибор ПКП - 4, измеряемый кабель марки ТПП-1020,32 длиной 17 м.

15.1. Основные понятия

В линиях связи происходит основная потеря мощности электрических сигналов. При расчете нормальных режимов работы приемных устройств систем учитывают потери в проводах цепи. Но если электрическое сопротивление проводов по какой-либо причине окажется больше расчетного, то качество работы приемного устройства может значительно ухудшиться.

Для симметричных кабельных цепей, а также для коаксиальных кабелей нормируется электрическое сопротивление шлейфа. Электрическим сопротивлением шлейфа (R_шл) называется сумма электрических сопротивлений проводов двухпроводной цепи постоянному току.

Электрическое сопротивление шлейфа нормируется на длину проводов 1 км при температуре равной 20 ⁰С в зависимости от материала и сечения проводов (табл. 15.1).

Таблица 15.1

Электрические параметры телефонных кабелей с ПЭ изоляцией

Диаметр жил, мм	Параметры телефонных кабелей с медными жилами и ПЭ изоляцией
	Rжилы, Ом/км	Rшл, Ом/км	α, дБ/км	Rизол, Ом∙км	Rиз.об, Ом∙км	С, нФ/км
0,32	21613	43226	≤ 1,82	≥ 6 ∙109	≥ 5 ∙106	455
0,4	1395	27818	≤ 1,54
0,5	905	18012	≤ 1,24
0,7	453	906	≤ 0,88

Примечания: R_жилы – эл. сопротивление токопроводящей жилы на длине 1 км, R_изол – эл. сопротивление изоляции, R_из._об – эл. сопротивление изоляции оболочки (экран-земля), R_шл – сопротивление шлейфа, С – рабочая емкость, α – коэффициент затухания.

Вследствие возможной неоднородности материалов, некоторого отличия диаметров проводов, коррозии, существенных повреждений изоляции проводов или плохих контактов в местах спаек или других причин увеличивается асимметричность цепи и, как следствие, увеличивается взаимное влияние между цепями. Для оценки степени асимметричности цепи введено понятие омической асимметрии. Омической асимметрией (R) называется разность электрических сопротивлений проводов двухпроводной цепи постоянному току:

Допустимое значение омической асимметрии нормируется в зависимости от назначения цепи, диаметра токопроводящей жилы (d), длины (l) и материала проводов. Допустимое значение омической асимметрии для высокочастотных кабелей

, Ом. (15.1)

Для кабелей городских телефонных сетей типов Т и ТП омическая асимметрия не должна превышать 1 % сопротивления шлейфа.

Для уменьшения потерь мощности при передаче электрических сигналов по линиям связи необходимо обеспечить минимальную утечку тока с проводов через изоляцию. Для оценки степени утечки тока введено понятие электрического сопротивления изоляции. Электрическим сопротивлением изоляции (R_из) называется сопротивление, которое встречает ток утечки, проходя через изоляцию. В симметричных кабелях связи измеряют электрическое сопротивление изоляции между каждой жилой и остальными жилами, соединенными с заземленной металлической оболочкой и землей.

Характеристической величиной является километрическое сопротивление изоляции R_{из км}, которое должно быть не менее нормы r_из. Ожидаемое при измерении значение электрического сопротивления изоляции определяется из соотношения

, Ом,

где r_из – норма электрического сопротивления изоляции, Ом∙км, l – длина измеряемой линии.

Между идеальными симметричными цепями линий связи взаимные влияния отсутствуют, но создать такие цепи практически невозможно. Если асимметричность цепи невелика, то и взаимные влияния незначительны.

Цепи, состоящие из металлических проводников, изолированных друг от друга и от земли, обладают электрической емкостью. От ее значения зависят такие важные параметры цепей связи, как волновое сопротивление, затухание, фазовая характеристика, взаимное влияние между цепями. Зная емкость исправной и поврежденной цепей, можно определить расстояние до места обрыва проводов. Цепи связи кроме емкости между проводами обладают еще частичными емкостями проводов по отношению к окружающим проводам и земле. Общая емкость цепи называется рабочей.