1 Сурет - Жақындау эффектісі ескерілген g(X) h(X) тәуелділіктері

Симметриялы кабельді тізбектің индуктивтілігі сыртқы өткізгіштік аралық индуктивтілігі (L_вш) және өткізгіштің өзінің ішкі индіктивтілігінің қосындысымен анықталады (L_а + L_в):

(4)

мұндағы - сыртқы эффект функциясы [2].

Симметриялы кабельді тізбектің сыйымдылығы келесі формуламен анықталады:

, Ф/км (5)

мұндағы диэлектрикалық өтімділіктің эквивалентті мәні, (оқшаулағыш конструкциясының түріне байланысты диэлектрикалық өткізгіштіктің тиісті мәндері арнайы алдын-ала есептелген кестеде көрсетілген) - түзетуші коэффициент [3].

Жұлдызша орамдалған өткізгіштіктер мен тізбек сымдарының жерге қосылған қабықшаға жақын орналасуын сипаттайтын түзетуші коэффициент келесі формуламен анықталады:

, (6)

Кабельді тізбектердің оқшаулағыш өткізгіштігі келесі формуладан анықталады:

, См/км, (7)

мұндағы С – тізбектің сыйымдылығы, Ф/км; - құрамды комбинацияланған оқшаулығыштың диэлектриктік жоғалтулардың тангенс бұрышы.

Өзіндік шешу үшін арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Егер бірінші жағдайда оның бойымен тональді жиіліктің бір стандартты арнасы ұйымдастырылған болса, екінші жағдайда КРР-30 тарату жүйесі, үшінші жағдайда К-60 қолданылған болса МКГ 4 4 кабеліндегі симметриялық тізбектің кедергісі қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Таратылатын сигналдардың жоғары жиіліктерінде есептеулерді жасау.

2 тапсырма. Егер бірінші жағдайда кабель температурасы t=+20⁰С ортада, екінші жағдайда температурасы t=-20⁰С ортада жататын болса МКСГ 4 4 кабеліндегі симметриялық тізбектің кедергісі қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Таратылатын сигналдардың жоғары және төменгі жиіліктерінде есептеулерді жасау.

3 тапсырма. Егер бірінші жағдайда симметриялық тізбек температурасы t=+30⁰С ортада, екінші жағдайда температурасы t=-30⁰С ортада жататын болса әуе байланыс жолының симметриялық тізбегінің кедергісі қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Болат өткізгішінің диаметрі d=4 мм бар симметриялық тізбек арқылы В-3-3 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Таратылатын сигналдардың жоғары және төменгі жиіліктерінде есептеулерді жасау.

4 тапсырма. Егер шынайы тізбектің және МКГ кабелінің симметриялық тізбегінің параметрлері сәйкес келсе, онда МКГ 4 4 кабелінде болатын идеалды симметриялық тізбектің сыйымдылығы шынайы симметриялық тізбектен қаншалықты ерекшеленетінін анықтау керек.

5 тапсырма. МКСГ 4 4 1,2 кабеліндегі шынайы симметриялық тізбектің сыйымдылығы өткізгіші екі кордельден тұратын симметриялық тізбектен қаншалықты ерекшеленетінін анықтау керек.

Әдебиеттер тізімі

1. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988.

2. Барон Д.А.. Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи. – М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

4. Цым А.Ю., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. – М.: Радио и связь, 1984.

5. Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том1. Теория передачи и влияния. – М.: Горячая линия – Телеком. 2009.

6. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Учебное пособие. - М.: Горячая линия – Телеком. 2004.

№3 тәжірибелік сабақ. Симметриялық тізбектің екіншілік параметрлерін есептеу

Толқындық кедергіні есептеу. Z_т есептеген кезде толқындық кедергі өзіннің табиғаты жағынан кабель жолының ұзындығына тәуелді еместігін және кез-келген нүктеде тұрақты, бірақ ол жиіліктен айтарлықтай тәуелді екендігін есте сақтаған жөн. Толқын кедергісін тұрақты ток кезінде келесі теңдеумен анықтау керек:

, Ом, (1)

мұндағы R₀ – тұрақты ток бойынша кедергісі, Ом/км; G₀ – тұрақты ток бойынша изоляция өтімділігі, См/км; R_из – изоляция кедергісі, Ом·км.

(f<800Гц) төмен жиілікті диапазонында, параметрлерінің қатынасы кезінде толқындық кедергі тең:

, Ом (2)

(f=800Гц) жиліктің тональді диапазонында, параметрлерінің қатынасы кезінде толқындық кедергінің өлшемін мына формула арқылы табуға болады:

, Ом (3)

Электромагниттік энергияның таралу коэффициентін есептеу. Электромагниттік энергия байланыс жолымен тарала отырып, көлемі жағынан кішірейеді және байланыс жолының басынан соңына дейін фаза бойынша өзгереді. α өшу коэффициенті β фаза коэффициенті жалпы түрде таралу коэффициентін есептеу формуласы бойынша анықталады. Коэффициент распространения γ таралу коэффициенті комплексті өлшем болып табылады және оның шын және жалған бөлігінің қосындысымен анықталуы мүмкін:

, (4)

мұндағы - айналмалы жиілік ; R – тізбектің кедергісі, Ом/км; - өткізгіш изоляциясының өтімділігі, См/км; - тізбектің индуктивтілігі, Гн/км; С – тізбектің сыйымдылығы, Ф/км.

Өшу коэффициентін есептеу. Өшуді дицибелде (белде) немесе неперде бағалау орнықты. 1 Нп-дегі өшу – байланыс жолының алғашындағы ток немесе кернеу соңғысындағы ток немесе кернеуден абсолютті өлшем бойынша 2,718 рет үлкенірек симметриялық тізбегі бар өшу:

.

1 бел (Б) өшуі абсолютті өлшем бойынша 10 ретті қуаттың төмендеуіне сәйкес келеді:

Б, (5)

немесе:

.

Децибел белдің онының бірі болып табылады:

дБ. (6)

немесе:

.

Яғни, децибел 1,26 реттік қуаттың төмендеуіне сәйкес келеді. Неперді децибелге өзара ауыстыру үшін келесі мәндерді қолданған жөн:

, (7)

(8)

Нақты жиіліктік аймақтарда өшуді анықтау үшін қысқартылған формулаларды қолдануға болады. Тұрақты ток кезінде:

, Нп/км (9)

мұндағы - тұрақты ток бойынша тізбек кедергісі, Ом/км; - тұрақты ток бойынша изоляцияның өтімділігі, См/км.

параметрлерінің қатынасы кезінде, (f<800Гц) төмен жиілікті диапазонда:

, Нп/км. (10)

параметрлерінің қатынасы кезінде, (f=800Гц) жиіліктердің тональді диапазонында:

, Нп/км. (11)

Аралық жиіліктерде өшуді табу үшін өшу коэффициентінің толық теңдеуімен пайдаланған жөн:

, Нп/км. (12)

20⁰С-дан өзгеше температура кезіндегі кабель тізбегінің өшу коэффициентін мына формуладан табуға болады:

, дБ/км, (13)

мұндағы - 20⁰С кезіндегі өшу коэффициенті, дБ/км; - өшудің температуралық коэффициенті, .

Фаза коэффициенті бір километр қашықтықта ток (немесе кернеу) арасындағы жылжу бұрышын анықтайды. Нақты жиіліктік аймақтарда фаза коэффициентін анықтау үшін сол сияқты қысқартылған формулалармен пайдалануға болады. Тұрақты ток кезінде:

(14)

параметрлерінің қатынасы кезіндегі (f<800Гц) төмен жиілікті диапазонда:

, рад/км. (15)

параметрлерінің қатынасы кезінде, (f=800Гц) жиіліктердің тональді диапазонында:

, рад/км. (16)

Жоғары жиілікті аймақтарда (f>40кГц кезінде), және болғанда:

, рад/км. (17)

Аралық жиіліктерде фаза коэффициентін анықтау үшінтолық теңдеуді шешу қажет:

, Нп/км. (18)

Егер тізбектің өшуі байланыстың ұзақтығын анықтаса, онда фаза коэффициенті байланыс жолы бойымен энергияның таралу жылдамдығын негіздейді.

Энергияның таралу жылдамдығын есептеу. Электромагнитті энергияны тарату жылдамдығы байланыс жолының біріншілік параметрлеріне тәуелді жиіліктің функциясы және фазалық тұрақтысы болып табылады. Жалпы түрде ол келесі формула арқылы анықталады:

, км/с. (19)

Нақты жиіліктік аймақтарда жылдамдықты анықтау үшін келесі қысқартылған формулаларды пайдаланған жөн. Төмен жиілікті спектрде (f<800Гц):

, км/с. (20)

Жылдамдық жиілікке тәуелді емес және кабельдің параметрлерімен ғана анықталатын кездегі жоғары жиілікті аймақтарда (f>40кГц кезінде):

, км/с. (21)

Тұрақты токтың электромагниттік энергиясының қозғалу жылдамдығын есептеу үшін келесі формуланы пайдалануға болады:

, км/с. (22)

Байланыс жолы бойымен тұрақты токтың жылдамдығы шамамен 10000км/с-ті құрайды, ал жоғары жиіліктің токтары жарық жылдамдығына (с=300000 км/с) жақындап 200000 км/с–ке дейін жылдамдықпен қозғалады.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. ТПП 10 2 0,5 кабелінің симметриялық жұбы арқылы өтетін электромагнитті толқында минималды және максималды толқындық кедергісін анықтау керек.

2 тапсырма. МКГ 1 4 кабелінің симметриялық жұбы арқылы өтетін электромагнитті толқында толқындық кедергісінің мәнін анықтау керек. Тұрақты ток үшін есептеулер жүргізу.

3 тапсырма. Егер кабель К-60 тарату жүйесімен жұмыс жасаса, МКГ 4 4 кабеліндегі симметриялық тізбектің өшу коэффициентін анықтау. Есептеулерді таратудың төменгі жиілігінде жүргізу.

4 тапсырма. Егер кабель К-60 тарату жүйесімен жұмыс жасаса, МКГ 4 4 кабеліндегі симметриялық тізбектің фаза коэффициентін анықтау. Есептеулерді таратудың төменгі жиілігінде жүргізу.

Әдебиеттер тізімі

1. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988.

2. Барон Д.А.. Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи. – М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

4. Цым А.Ю., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. – М.: Радио и связь, 1984.

5. Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том1. Теория передачи и влияния. – М.: Горячая линия – Телеком. 2009.

6. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Учебное пособие. - М.: Горячая линия – Телеком. 2004.

№4 тәжірибелік жұмыс. Байланыстың кабель және әуе жолдарының симметриялық тізбектеріндегі өзара әсерлерді есептеу

Әуе жолдары. Әуе, не болмаса кабель жолдарындағы симметриялық тізбектерде өтпелі әсер N₁₂ жақын және F₁₂ алыс шеткілерде нәтижелі электромагнитті байланыстармен өрнектелетін тізбектер арасындағы электрлік және магниттік байланыстармен шартталған:

, 1/км (1)

, 1/км (2)

мұндағы - электрлік байланыс, См/км; - магниттік байланыс, Ом/км; - симметриялық тізбектің толқындық кедергісі, Ом; - электрлік байланыстың активті құраушысы, См/км; - сыйымдылықты байланыс, Ф/км; - магниттік байланыстың активті құраушысы, Ом/км; - индуктивті байланыс, Гн/км; - айналмалы жиілік .

Әуе байланыс жолдары (ӘБЖ) үшін өтпелі өшу формулалары мынадай түрге келеді:

, дБ (3)

, дБ (4)

, дБ (5)

мұндағы - таралу коэффициенті; - өшу коэффициенті; - фаза коэффициенті.

Симметриялық кабельдер. Симметриялық тізбектің бұралған кабельдері үшін кабельдің жеке құрылыс ұзындықтарында әсерлерді геометриялық қосу заңы қабылданады. Бұл жағдайда өтпелі өшудің формулалары мына түрге келеді:

, дБ, (6)

, дБ, (7)

, дБ, (8)

мұндағы α – тібектің өшу коэффициенті, дБ/км; - байланыс жол ұзындығы, км.

Төмен жиілікті аймақтарда сыйымдылықты байланыс басым, ал өзара әсердің басқа құраушыларын елемеуге болады. Жоғары жиілікті аймақтарда байланыс барлық төрт құраушысы ескеріледі. Бұл кезде байланыстың активті және реактивті құраушыларының сандық қатынасы орташамен тең:

, (9)

. (10)

Есептеулер кезінде қабылдайды:

. (11)

Ол кезде:

, (12)

мұндағы – төрттіктің негізгі тізбектері арасындағы сыйымдылық байланысы; оның мәні кабельдің құрылыс ұзындығына техникалық шарттарда беріледі.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. №3 күшейткіш бөлімшесінде профильді ӘБЖ-ның бірінші және төртінші тізбектерінің қорғанысын анықтау. Тізбек арқылы В-12 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Болатты өткізгіштердің диаметрі Ø=4 мм. Есептеуді тарату жүйесінің жоғарғы жиілігінде жүргізу керек.

2 тапсырма. МКГ-4х4 типті симметриялық кабельдің төрттік тізбектері арасындағы электромагниттік байланыстарды есептеу. Кабель арқылы КАМА тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеуді тарату жүйесінің жоғарғы жиілігінде жүргізу керек.

3 тапсырма. МКСГ-4х4 типті кабельдің тізбектерінде жақын шегіндегі өтпелі өшуді және ИКМ-30 тарату жүйесінің жарты тактілі жиілігіндегі қорғанысты анықтау керек.

Әдебиеттер тізімі

1. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988.

2. Барон Д.А.. Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи. – М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

4. Цым А.Ю., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. – М.: Радио и связь, 1984.

5. Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том1. Теория передачи и влияния. – М.: Горячая линия – Телеком. 2009.

6. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Учебное пособие. - М.: Горячая линия – Телеком. 2004.

№5 тәжірибелік сабақ. Коаксиалды тізбектердің біріншілік параметрлерін есептеу

Кедергіні есептеу. Коаксиальді кабельдер 60кГц–тен жоғары жиілік диапазонында қолданылады, онымен қоса бұл жиіліктердегі біріншілік параметрлердің есептеулерін қысқартылған формулалар арқылы жүргізуге болады.

Алюминді өткізгіштерден жасалған коаксиалды жұп үшін жалпы формула келесі теңдеуге түрленеді:

,Ом/м (1)

Коаксиалды жұптың ішкі өткізгіші мысты, ал сыртқысы-алюминді болса, онда активті кедергі келесі теңдеумен анықталады:

,Ом/м (2)

Сыртқы мысты өткізгіштің тұрақты ток бойынша кедергінің мәні келесі теңдеумен анықталады:

, Ом/км (3)

_{мұндағы} -меншікті кедергі, Ом*мм²/м; -сыртқы мысты өткізгіштің лентасының жуаңдығы, мм, - сыртқы өткізгіштің ішкі диаметрі, мм.

Коаксиалды жұп экранының тұрақты ток бойынша кедергі мәні келесі теңдеуден анықталады:

, Ом/км (4)

мұндағы - экранды лента металының меншікті кедергісі, Ом*мм²/м; - экранды ленталардың жуаңдығы, мм; - экранды ленталардың саны.

<60кГц жиілігінде коаксиалды жұптың активті кедергісін есептеу кезінде толық формулалар арқылы жүргізу керек. Ішкі өткізгіштің R_a кедергісі бұл жағдайда келесі теңдеумен анықталады:

Ом/км (5)

мұндағы - тұрақты ток бойынша коаксиалды жұптың ішкі өткізгішінің электрлік кедергісі; - Бесселдің түр өзгергіштік функцияларын пайдалану арқылы алынған арнайы функция.

Индуктивтілікті есептеу. L тізбектің индуктивтілігі бұл - ағынды жасаған Ф магниттік ағынның I токқа қатынасымен сипатталады. Ол сыртқы өткізгіш арасындағы индуктивтіліктен және ішкі және сыртқы өткізгіштің ішкі индуктивтілігінен құралады және >60кГц жиіліктерінде анықталады. Егер ішкі өткізгіш мысты, ал сыртқы – алюминді болғанм жағдайда келесі теңдеуді қолданған жөн:

Гн/м (6)

Ішкі және сыртқы өткізгіштің ішкі индуктивтілігін және индуктивтілікті анықтаған кезде >60кГц жиіліктерінде анықталады. Есептеулерді толық формулалар арқылы жүргізу керек.

Ішкі өткізгіштің индуктивтілігі бұл жағдайда келесі тендеумен анықталады:

, Гн/км (7)

мәні және функциясының аргументі F(kr) Бесселдің басқа арнайы функциясымен ұқсас анықталады.

<60кГц жиілігіндегі сыртқы өткізгіштің индуктивтілігі келесі теңдеумен анықталады:

, Гн/км (8)

мұндағы - сыртқы өткізгіштің ішкі радиусы, мм, - металдың өтімділігі; -айналмалы жиілік ( ); - құйынды токтардың коэффициенті; _.

Өткізгіш аралық сыртқы индуктивтілік өткізгіш аралық Ф магнит ағынымен шартталған, жиілікке тәуелді емес және келесі теңдеумен анықталады:

Гн/км. (9)

Абсолютті шама бойынша ішкі индуктивтілік сыртқысынан айтарлықтай аз және оның жиілігі өскен сайын қатынас мәні айтарлықтай азаяды.

Сыйымдылықты есептеу. Коаксиалды жұптың сыйымдылығы цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығына ұқсас. Оның электрлік өрісі жалпы осьпен екі цилиндрлік қабаттар арасында құралады. Коаксиалды жұп изоляциясының абсолютті диэлектрлік өтімділігі кіретін берілген теңдеудің орнына келесі формуланы қолданған жөн:

,Ф/км (10)

мұндағы ε_r – қатынасты диэлектрлік өтімділік.

ε_а - ортаның абсолютті диэлектрлік өтімділігі ε_r - ортаның қатынасты диэлектрлік өтімділікпен байланысты:

ε_а= ε₀ ε_r (11)

мұндағы ε₀ – 10^-9/(36π) Ф/м-ге (СИ жүйесінде) тең электрлік тұрақты.

Қатты диэлектрик пен ауаның әртүрлі қатынасы кезінде изоляцияның эквивалентті қатысты диэлектрлік өтімділігін есептеу ерекше қажет етеді:

(12)

мұндағы ε₁ және ε₂ – бірінші және екінші диэлектриктердің диэлектрлік өтімділігі; S₁ және S₂ - бірінші және екінші диэлектриктің бірінші және екінші көлденең қимасының ауданы.

Өтімділікті есептеу. G изоляция өтімділігі коаксиалды жұп өткізгіштерінің изоляциясындағы энергияның жоғалуларын сипаттайды. Изоляция өтімділігі изоляциялайтын материалдың изоляция кедергісімен және диэлектрлік жоғалулармен шартталған.

Изоляцияның жетілмегендік күшіне токтың кеміп қалуымен шартталған өтімділік G₀=1/R_из теңдеуімен анықталады. Изоляция өтімділігінің өлшемі кабель изоляциясының кедергісіне кері пропорционалды. Коаксиалды кабельдерде R_из орташа типті коаксиальді жұптар үшін 10 000 МОм*км өлшемімен нормаланады. Нәтижесінде коаксиалды кабельдің изоляция өтімділігі келесі теңдеумен анықталады:

См/км. (13)

tgδ эквиваленттік өлшемін есептеу келесі теңдеумен анықталады:

(14)

мұндағы ε₁ және ε₂ – бірінші және екінші диэлектриктердің диэлектрлік өтімділігі; S₁ және S₂ - бірінші және екінші диэлектриктің бірінші және екінші көлденең қимасының ауданы; tgδ_1, tgδ₂ – бірінші және екінші диэлектриктердің диэлектрлік жоғалулардың тангенс бұрышы.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Толық және қысқартылған формулалар арқылы алынған ВКПАШп-1 коаксиалды кабелінің кедергінің есептік мәліметтерін салыстыру. К-120 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеулерді таралатын сигналдардың төменгі жиіліктерінде жүргізу керек.

2 тапсырма. Толық және қысқартылған формулалар арқылы алынған КМ-8/6 коаксиалды кабелінің 2,6/9,5 коаксиалды жұп кедергісінің есептік мәліметтерін салыстыру. Кабельде ИКМ-1920 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеулерді жартылай тактілі жиіліктерде жүргізу керек.

3 тапсырма. КМ-4 кабелін қолданатын магистральді пайдалану кезінде қашықтықта қоректендіру сұлбасы өзгертілген, оның нәтижесінде тұрақты ток кернеуі бір коаксиалды жұптың ішкі және сыртқы өткізгішіне қосылған. Қашықтықта қоректендірудің жаңа тізбегінің кедергісін табу керек.

4 тапсырма. Толық және қысқартылған формулалар арқылы алынған МКТ-4 коаксиалды кабелінің индуктивтілік мәліметтерін салыстыру. К-300 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеулерді таралатын сигналдардың төменгі жиіліктерінде жүргізу керек.

5 тапсырма. Толық және қысқартылған формулалар арқылы алынған КМ-8/6 коаксиалды кабелдің 2,6/9,5 коаксиалды жұбының индуктивтілік мәліметтерін салыстыру. Кабельде ИКМ-1920 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеулерді жартылай тактілі жиіліктерде жүргізу керек.

Әдебиеттер тізімі

1.Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

2. Барон Д.А., Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи.- М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1988.

4. Гроднев И.И., Фролов П.А. Коаксиальные кабели связи.- М.: Связь, 1970.

5. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Задачник по курсу «Линии связи», часть 1: Учебное пособие/МТУСИ.- М., 1995.

№6 тәжірибелік жұмыс. Коаксиалды тізбектердің екіншілік параметрлерін есептеу

Толқындық кедергіні есептеу. Толқындық кедергі өзінің табиғаты жағынан кабель жолының ұзындығына тәуелді емес және кез-келген нүктеде тұрақты, бірақ ол айтарлықтай жиілікке тәуелді. Коаксиалды кабельдер R << ωL және G << ωC болатын, > 60 кГц спектрінде қолданылады, сондықтан күнделікті екіншілік параметрлердің қысқартылған формулалар бойынша есептеледі.

Жоғары жиілік аймақтарында (ƒ>40кГц кезінде) толқындық кедергі (2.11) теңдеуімен анықталады.

Коаксиалды кабельдің >2МГц жиіліктеріндегі толқындық кедергі өлшемі өзгермейді және (d және D) коаксиалды жұптың үлкен өлшемдері мен (ε) изоляция параметрлері арқылы тікелей анықталады:

, Ом, (1)

мұндағы Z₀ – әуе кеңістігінің толқындық кедергісі, Ом.

Ом

сμ_r=1 орта үшін толқындық кедергіні келесі теңдеумен анықтауға болады:

, Ом (2)

Өшу коэффициентін есептеу.

Жоғары жиілікті аймақтарда коаксиалды кабельдердің басқа екіншілік параметрлері секілді өшу коэффициентін изоляцияның (d және D) үлкен өлшемдері және (ε және tgδ) параметрлері арқылы тікелей көрсетуге болады:

, дБ/км (3)

α_м металындағы өшулер жиілікке пропорционалды өзгеретіні теңдеуден көрініп тұр және сондықтан f сызықты заңмен байланысқан α_д диэлектриктегі өшуге қарағанда баяу өседі. Бірақ тәжірибедекоаксиалды кабель бойынша тарату жиілігінің қолданылатын спектрінде диэлектриктегі өшу өлшемі азғантай және α_м металдағы өшудің 2-3%–ына жетеді.

Фаза коэффициентін есептеу. Фаза коэффициенті бір километр қашықтықтағы токтар (немесе кернеулер) арасындағы жылжу бұрышын анықтайды. Расчет коэффициента фазы. Фаза коэффициентін жоғары жілік аймақтарында (f > 40 кГц кезінде) анықтау үшін келесі теңдеумен қолдануға болады:

, рад/км (4)

Фаза коэффициентін ε арқылы көрсетуге болады:

, рад/км (5)

мұндағы с – жарық жылдамдығы (300000км/c).

Энергияның таралу жылдамдығын есептеу. Электромагниттік энергияны тарату жылдамдығы байланыс жолдарының біріншілік параметрлеріне тәуелді жиілік функциясы және фаза тұрақтысы болып табылады:

, км/c (6)

f>5 МГц жіліктерінде электромагнитті энергияны таратуды ε арқылы өрнектеуге болады:

, км/с (7)

мұндағы с – жарық жылдамдығы (300 000 км/с).

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Алынған толық және қысқартылған формулалар арқылы КМ-8/6 кабеліндегі өшудің есептік мәліметтерін салыстыру. Кабельде 2,5/9,5мм коаксиалды жұп бойынша ИКМ-1920 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеулерді жартылай тактілі жиіліктерде жүргізу керек.

2 тапсырма. Алынған толық және қысқартылған формулалар арқылы ВКПАШп-1 кабеліндегі өшудің есептік мәліметтерін салыстыру. Кабельде К-120 тарату жүйесі жұмыс жасайды. Есептеулерді таралатын сигналдардың жоғарғы жиіліктерінде жүргізу керек.

3 тапсырма. Егер кабель К-120 тарату жүйесімен жұмыс жасаса, онда ВКПАШп-1 кабелінде коаксиалды жұп бойынша сигналдың жоғары жиілікті құраушысы төмен жиілікті құраушысынан қаншалықты тез қозғалатынын анықтау керек.

4 тапсырма. Егер кабель К-300 тарату жүйесімен жұмыс жасаса, онда МКТ-4 кабелінде коаксиалды жұп бойынша сигналдың жоғары жиілікті құраушысы төмен жиілікті құраушысынан қаншалықты тез қозғалатынын анықтау керек.

Әдебиеттер тізімі

1.Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

2. Барон Д.А., Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи.- М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1988.

4. Гроднев И.И., Фролов П.А. Коаксиальные кабели связи.- М.: Связь, 1970.

5. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Задачник по курсу «Линии связи», часть 1: Учебное пособие/МТУСИ.- М., 1995.

№7 тәжірибелік сабақ. Коаксиалды жұп өткізгіштерінің өлшемінің тарату параметрлеріне қатынасын есептеу

Минималды өшуі бар кабельді алу үшін ішкі және сыртқы өткізгіштердің келесі диаметрлік қатынастарын ұстану қажет:

(1)

мұндағы D – сыртқы өткізгіштің диаметрі; d- ішкі өткізгіштің диаметрі.

Коаксиалды кабельдің құрылымында изоляцияның әртүрлі типтерін қолдану кезінде ε - эквивалентті диэлектрлік өтімділіктің мәні өзгеруі мүмкін, онда оптималды қатынасты ұстанған кезде толқындық кедергінің өлшемі өзгереді.

Бірақ, егер коаксиалды кабельдің толқындық кедергісінің өлшемі қатаң түрде нормаланған болса, онда оптималды қатынастан шегіну керек. Мысалы, Z_в = 75 Ом қамтамасыз ету үшін қатынасы келесі формуламен анықталады:

(2)

Изоляцияның бар типтері кезінде ε=1,05 төмен өлшемді алу қиын, сондықтан ε жоғары мәндері кезінде коаксиалды жұптың оптималды құрылымынан шегіну керек. Сол сияқты, ε =1,1 кезінде қатынасын қабылдауға тура келеді.

оптималды қатынасы кезінде 17 МГц-ке дейін жиілік спектрінде мысты өткізгіші бар коаксиалды кабельдің өшу коэффициенті (диэлектриктегі өшуді ескермеген кезде) келесі теңдеуден анықталады:

, дБ/км (3)

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. толқындық нормаланған кедергісі 75Ом болатын 2,6/9,4мм коаксиалды жұптағы 2мм жуаңдықты полиэтиленді шайба арасындағы ара қашықтық қандай болуы керектігін анықтау керек.

2 тапсырма. егер ішкі өткізгіштің диаметрі 2,6 мм, екі өткізгіш те мысты, ал толқындық кедергісі 75 Ом –ға тең болса, онда ИКМ-1920 аппаратураның жарты тактілі жиіліктегі коаксиалды жұптарда қандай минималды өшуге жетеді.

Әдебиеттер тізімі

1.Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

2. Барон Д.А., Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи.- М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1988.

4. Гроднев И.И., Фролов П.А. Коаксиальные кабели связи.- М.: Связь, 1970.

5. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Задачник по курсу «Линии связи», часть 1: Учебное пособие/МТУСИ.- М., 1995.

№8 тәжірибелік сабақ. Коаксиалды кабельдің біртексіз құрылымының тарату параметріне әсерін есептеу

Тізбектің біртексіздігі шағылу коэффициенті арқылы есептеледі:

(1)

мұндағы Z_т – толқындық кедергінің орташа мәні; Z_т - шағылу коэффициенті бағаланатын кабельдің берілген бөлімінің толқындық кедергісі; ΔZ_т – толқындық кедергінің орташа номиналды өлшемінен шағылу коэффициенті бағаланатын кабельдің берілген бөліміндегі толқындық кедергі мәнінің ауытқуы.

Біртексіз коэффициенті абсолютті мәндерде (күнделікті α·10^-3), немесе пайызбен, немесе мильдерде (‰) өрнектеледі.

Кабельдің толқындық кедергісі ε, d, D үш параметрге тәуелді. Δε, Δd, ΔD параметрлердің біртексіздігі салыстырмалы үлкен емес, онда орташа мәннен толқындық кедергінің ауытқуын келесі теңдеумен көрсетуге болады:

Ом, (2)

мұндағы – сыртқы өткізгіштің біртексіздігінен толқындық кедергінің ауытқуы; – ішкі өткізгіштің біртексіздігінен толқындық кедергінің ауытқуы; - диэлектрлік өтімділіктің біртексіздігінен толқындық кедергінің ауытқуы.

Байланыстың талап етілетін сапасын қамтамасыз ету үшін толқындық кедергінің ауытқуы (ΔZ_т) 0,45 Ом–нан аспау керек, ал шағылу коэффициенті 3‰–ден аспауы керек.

Коаксиалды кабельдің күшейткіш бөлімше ұзындығында бағыттас ағын ішкі біртексіздіктер есебінен келесі теңдеуден анықталады:

(3)

Коаксиалды кабельдің күшейткіш бөлімше ұзындығында бағыттас ағын қабысу біртексіздіктер есебінен келесі теңдеуден анықталады:

(4)

Нәтижелейтін бағыттас ағын тең:

(5)

мұндағы р- шағылу коэффициенті; Δl- біртексіздіктер арасындағы қашықтық; α – өшу коэффициенті; l – кабельдің құрылыс ұзындығы; L – күшейту бөлімшесінің ұзындығы; n – күшейткіш бөлімшесіндегі кабельдің құрылыс ұзындықтарының саны.

Ықтималдық теориясы бойынша шағылу коэффициенті құрылыс ұзындығының кез-келген нүктесінде тең:

р = 3σ, (6)

мұндағы σ – ауытқудың орташа квадраттық мәні, ΔZ_т.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. МКТ-4 кабелінің коаксиалды жұп ΔD, Δd және Δε параметрлерінің жіберілетін ауытқу өлшемін анықтау керек. Кабельдің нормаланған толқындық кедергісі 75 Ом.

2 тапсырма. КМ-8/6 кабелінің коаксиалды жұп ΔD, Δd және Δε параметрлерінің жіберілетін ауытқу өлшемін анықтау керек. Кабельдің нормаланған толқындық кедергісі 75 Ом.

Әдебиеттер тізімі

1.Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

2. Барон Д.А., Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи.- М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1988.

4. Гроднев И.И., Фролов П.А. Коаксиальные кабели связи.- М.: Связь, 1970.

5. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Задачник по курсу «Линии связи», часть 1: Учебное пособие/МТУСИ.- М., 1995.

№9 тәжірибелік сабақ. Коаксиалды байланыс кабельдеріндегі әсерді есептеу

Коаксиалды тізбекте сыртқы көлденең типті өрістері жоқ.

Байланыс кедергісін есептеген кезде алдымен коаксиалды жұптардың сыртқы өткізгіштерінің аралық үшінші тізбектің толық бойлық кедергісін анықтау қажет. Әсер етуші және әсерге ұшырағыш коаксиалды жұптарының параметрлері теңескен кезде бұл теңдеуді келесі түрде көрсетуге болады:

(1)

мұндағы Z_сырт - коаксиалды жұптың сыртқы өткізгішінің өзіндік кедергісі;

L3 – коаксиалды жұптың сыртқы өткізгіштері арасындағы магнит өрісімен жасалынатын L3 сыртқы индуктивтілікпен шартталған үшінші тізбектің кедергісі.

Аралық тізбектің кедергісі келесі формула арқылы анықталады:

. (2)

Егер сыртқы өткізгіш мысты түтік және спиральді төселген лентадан болатты экран түрінде жасалынған болса, онда бұндай құрылымның байланыс кедергісі мынаған тең болады:

(3)

мұндағы L_z – спиральді лентамен шартталған бойлық индуктивтілік, Гн/км; L_іш- болатты ленталардың ішкі индуктивтілігі, Гн/км

Олардың мәні келесі теңдеуден анықталады:

(4)

(5)

мұндағы µ₂ – болатты экранның қатынасты магнит өтімділігі (µ2=100-200); Δ₂- болатты ленталардың жуаңдығы, мм; h- болатты ленталарды қою қадамы (10-20мм).

Коаксиалды жұптар арасындағы магнитті өріс арқылы жасалынатын сыртқы индуктивтілік L3 келесі теңдеуден анықталады:

(6)

Коаксиалды жұптар күнделікті диэлектрикпен – қағазды немесе пластмассалы ленталармен изоляцияланады, бұл жағдайда келесі теңдеумен қолдануға болады:

(7)

Қыса жолдарға (таратудың төмен жиіліктері кезінде) сәйкес келетін аз өшуі бар (5дб кем) коаксиалды жұптардан құралған байланыс жолдары үшін үшінші тізбектегі қысқаша тұйықталу кезінде және А3L есептеу формулалары келесі түрге ие болады:

(8)

мұндағы - үшінші тізбектегі электромагниттік толқындарды тарату коэффициенті; - үшінші тізбектің толқындық кедергісі.

Бұл теңдеулер бос жүріс үшін үшінші тізбекте түрленеді:

(9)

Электрлік ұзын жолдарға (жоғары жиіліктерге немесе 1 үлкен ұзындыққа сәйкес келетін) үшінші тізбектегі қысқаша тұйықталу үшін есептік қатынастар келесі түрге иеленеді:

(10)

(11)

Үшінші тізбектегі бос жүріс үшін:

(12)

(13)

Тәжірибе түрінде барлық жиіліктердегі коаксиал кабельдері үшін Iγ3I>>IγI қатынасы әділетті. Бұл жағдайда электрлік ұзын жолдар үшін қарапайым қатынас пайда болады:

(14)

(15)

Көршілес (өзара әсер ететіндерден басқа) жұптардың есебінен қосымша өтпелі өшу келесі формула бойынша есептеледі:

(16)

мұндағы А_n – коаксиалды жұп саны n-ге тең кабельдердегі жақын шектегі өтпелі өшу; А – басқа әсер ететін жұптардың есебінсіз екі коаксиалды жұптың арасындағы жақын шектегі өтпелі өшу.

Металдық қабықшаның әсері есебінен өтпелі өшудің қосымша өсуін келесі формуламен есептеуге болады:

(17)

мұндағы А- қабықшаның есебінсіз өтпелі өшу; - коаксиалды жұптың сыртқы өткізгіші және қабықшадан құралған тізбектің кедергісі.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Қатынасты магниттік өтімділігі екі есе өскен кезде байланыс кедергісі қалай өзгеретінін анықтау.

2 тапсырма. 100 кГц жиілігінде 2,6/9,4 және 1,2/4,6 коаксиалды жұптарда байланыс кедергісі қаншалықты өзгеретінін анықтау керек. Коаксиалды жұптарда экран жоқ.

3 тапсырма. жиілік 60 кГц-тен 300 кГц-ке дейін өзгерген кезде 1,2/4,6 коаксиалды жұптың байланыс кедергісі қаншалықты өзгеретінін анықтау керек.

Әдебиеттер тізімі

1.Гроднев И.И., Верник С.М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

2. Барон Д.А., Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи.- М.: Радио и связь, 1988.

3. Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1988.

4. Гроднев И.И., Фролов П.А. Коаксиальные кабели связи.- М.: Связь, 1970.

5. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Задачник по курсу «Линии связи», часть 1: Учебное пособие/МТУСИ.- М., 1995.

№10 тәжірибелік сабақ. Оптикалық кабельдің конструкциялық элементінің есебі

Оптикалық кабельдің неше түрлі конструкциясы бар. Оларды төрт топқа бөлуге болады: концентритті кабельдер, профильді өзекшелі кабельдер, лента түріндегі жалпақ кабельдер. Шашыраңқы орамалы механикалық есептеу кезінде оптикалық кабельдің элементі цилиндрлі жүйе ретінде қарастырады.

Кабельдің конструкциялық элементінің орналасқан жерін ескере отырып, коэффициентінен келесі мағынаны береді: k=1 кабельдің осіне параллель элементтер үшін; k=0 механикалық кернеуді қажет етпейтін элементтер үшін; k=cos Ψ механикалық кернеуді сезетін және спираль тәріздес орналасқан элементтер үшін (оптикалық модульдердің көтерілу бұрышы )[1].

Модульдің бойлық серпімділігінің мәні және басқа да ОК конструкциялық элемент параметрлерінің материалы 10.1 кестеде көрсетілген.

10.1 кесте

Материалы	Меншікті салмағы г/см	Каттылық модулі, Па
Болат	7,9	20000*10
Мыс	8,71-8,9	12000*10
Кварцты талшық	2,48	8600*10
Алюминий	2,70	7000*10
Полиэтилен	0,92-0,93	15*10 - 25*10
Фторопласт	2,1-2,3	225*10
Поливинилхлорид	1,3-1,7	300*10
Полистирол	1,04-1,06	120*107 - 150*10
Полиутеран	1,1-1,25	05*107 - 10*10
Нейлонды талшық	1,14	600*10 - 1300*10
Кевларды талшық	1,44	12500*10
Талшық СВМ	1,25	6500*10

СВМ қысымның мәнін килограмм-күштен квадрат метрге ауысқан кезде (Паскаль) келесі қатынасты қолдану керек 1кгс/м = 9,807 Па.

Әр түрлі типті ОК-дің конструкциялы бойлық созылуының берілген мәні өзгереді: δ=0,01÷0,025.

Кабельдің ішкі ортасының материалы жоғары деңгейде берік жасалған жағдайда оның бөлінуі осымен анықталады:

(1)

мұндағы δ - кабель құрастырушысының ұзару мүмкіндік коэффициенті; - кабельдің осіне қатысты і-элементінің орналасқан жерін ескеру коэффициенті; - құрастырушы кабельдің і-элементінің материалының қаттылық модулі, Па. - құрастыру кабелінің і-элементінің қиылысуы, м².

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Оптикалық кабельдің құрастырушысының ұзарылуының жүктемесі қаншалықты өзгерген ОК-50-2-5-8, егер кабельді дайындау кезінде оның материалының орталық мықты материалын СВМ жібін кевларға ауыстырса. Элементтің ортасының мықты диаметрі екі жағдайда да 3,7 мм, поливинилхлорид сыртының қалыңдығы 0,4 мм. Оптикалық модульдің фторопластты тұтқасының қалыңдығы 0,55 мм. Сыртқы полиэтиленді қабығының қалыңдығы 1,6 мм. Кабельдің сыртқы диаметрі 13 мм. Коэффициент кабель құрастырушысының ұзару мүмкіндігі δ=0,015.

2 тапсырма. Оптикалық кабель ОК-50-2-5-8 құраушының ішіндегі бос кеңістікті толтыру үшін қанша көлем гидрофобты толықтыру қажет? Элементтің ортасының мықты диаметрі екі жағдайда да 3,7 мм, оптикалық модульдің қалыңдығы 0,5 мм. Сыртқы полиэтиленді қабығының қалыңдығы 1,5 мм. Кабельдің сыртқы диаметрі 13 мм.

3 тапсырма. Оптикалық кабельдің конструкциясының ұзарылуының жүктемесі қаншалықты өзгерген ОК-50-2-5-8, егер кабельді дайындау кезінде оның материалының орталық мықты материалын СВМ жібін кевларға ауыстырса. Элементтің ортасының мықты диаметрі екі жағдайда да 3,6 мм, поливинилхлорид сыртының қалыңдығы 0,55 мм. Оптикалық модульдің фторопластты тұтқасының қалыңдығы 0,45 мм. Сыртқы полиэтиленді қабығының қалыңдығы 1,8мм. Кабельдің сыртқы диаметрі 13 мм. Коэффициент кабель құрастырушысының ұзару мүмкіндігі δ=0,02.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Иванов С. И., Коршунов В. Н., Ксенофонтов С.Н. Сборник упражнений и задач по волоконно-оптическим линиям связи: Учебное пособие/МЭИС.-М., 1987.

2. Справочник. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под редакцией И. И. Гроднева.-М.: Радио и связь, 1993.

3. Горднев И. И., Верник С. М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

№11 тәжірибелік сабақ. Оптикалық кабельдің параметрінің есебі

Максвелл теңдеу шешімі бойынша толқын теориясы және геометриялық оптика әдісімен электромагнитті толқынның оптикалық талшықтағы тарату процесін талдауға болады. Бұл әдіс жеңіл және инженерлік кірісте нақты тапсырманы шешу үшін қажет.

Мода саны.

Жалпы жарықтағыштағы мода саны төмендегі формуламен анықталады. Саты талшығы үшін профиль мынадай көрініс береді:

- сатылы профиль үшін (1)

- градиентті профиль үшін (2)

мұндағы V - нормаланған жиілік; а - талшық өзекшесінің радиусы; - орталық талшықтың бұзылу көрсеткіші; - сыртқы қабықтың бұзылу көрсеткіші; λ - оптикалық дыбыс толқынының ұзындығы.

Нормаланған жиілік.

Талшықтық жарықтықтың негізгі параметрі нормалық жиілік - V болып табылады. Орталық талшық радиусы өскен кезде V өседі, ал толқын ұзындығы өскен кезде кішірейеді.

Бір модты режим жасалынады, егер нормаланған жиілік V≤2,405. Айырмашылығы аз болған сайын, жарықтағыш радиусы үлкейген сайын бірмодты режим қамтамасыз етеді.

Апертура.

Параметр есептеу кезінде мынаны ескеру керек, жарықтағышта орталықтың ортасының шекара бөлігінде – көрінбейтін әйнек сыртқы қабығы болып табылады. Сондықтан да оптикалық сәуленің шағылуы мүмкін ғана емес, сонымен бірге ол қабықшаға енеді. Қабықшаға энергияның енуінің алдын алу үшін және сәуленің айналадағы ортаға түсуі үшін міндетті түрде ішкі шағылысудың және апертураның жағдайын қамтамасыз ету керек.

Апертура – ол оптикалық осьпен және жарық конусының пайда болу арасындағы бұрыш, жарықтағыш талшықтың шетіне түседі, сол кезде толық ішкі шағылысу орындалады. Бұл сарғыш бұрыш сандық апертурамен сипатталады және келесі қатынаспен байланысты:

(3)

Жиілік пен критикалық толқын ұзындықтары. Оптикалық талшық бойынша электромагниттік толқын ұзындығы толқын ұзындығынан қысқа.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. n₂=1,5 және болғандағы ООК-50-2-5-4 типті оптикалық кабельдің оптикалық талшығында таралатын мода санын анықтау керек. Жүрекше диаметрі өзгергенде мода саны қаншалықты нормадан тыс өзгерген?

2 тапсырма. n₁=1,5, болғандағы ОКЛБ-01-0,3 типті оптикалық кабельдің оптикалық талшықтағы нормаланған жиіліктен ОКК-50-01 типті оптикалық кабельдегі оптикалық талшықтың нормаланған жиілік өлшемінің айыпмашылығы қаншалықты ерекшеленетінін анықтау керек.

3 тапсырма. ОКЛБ-01-0,3 типті оптикалық кабельдің оптикалық талшығының сандық апертурадан ОКК-50-01 типті оптикалық кабельдің оптикалық талшығындағы сандық апертураның өлшемі қаншалықты ерекшеленетінін анықтау керек. Оптикалық талшықтың екі түрінде: ;

ОКК-50-01 кабеліндегі ОТ үшін n₁=1,503, ОКЛБ-01-0,3 кабеліндегі ОТ үшін n₁=1,508.

4 тапсырма. ОТ жүрекше диаметрі өзгеруі кезінде оптикалық талшықты ОКЛС-01 оптикалық кабельнің критикалық жиілігі қаншалықты өзгереді? ОТ параметрінің мәні - n₂=1,48, , толқын типі.

5 тапсырма. Егер тарату толқын типі және орнына берілсе, оптикалық талшықты ОКЛС-01 оптикалық кабелінің критикалық ұзындығы қаншалықты өзгереді? ОТ параметр мәні - n₁=1,5, .

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Иванов С. И., Коршунов В. Н., Ксенофонтов С.Н. Сборник упражнений и задач по волоконно-оптическим линиям связи: Учебное пособие/МЭИС.-М., 1987.

2. Справочник. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под редакцией И. И. Гроднева.-М.: Радио и связь, 1993.

3. Горднев И. И., Верник С. М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

№12 тәжірибелік сабақ. Оптикалық кабельдің өшу есебі.

Өшу оптикалық кабельдің маңызды параметрі болып табылады. Өшу өзінің талшықтағы сәулежол шығындарында шартталады және қосымша шығындар, шартталған есілу , сонымен қатар оптикалық дайындау процесінде жабу және қорғау қабығын қойған кезде оптикалық талшықтың деформациялануы:

(1)

Талшықты сәулежолдың өзінің шығындары сіңіру шығындарынан және шашырау шығындарынан тұрады:

(2)

Шығындар, талшықты сәулежол бойымен сигналдың таралуының пайда болуы, мынамен түсіндіріледі, қуат бөлігі, сәулежолдың кірісіне түседі, сәуле таралуы бағытының өзгеруі , екінші қуаттың бөлігі кварц молекуласы секілді сіңіріледі. Қоспалар металдар ионы бола алады (никель, темір, кобальт және т.б) және гидроксильді топтар (ОН), олар резонансты өшудің пайда болуына әкеледі. Қорытындысында қосындылағыш шығындар мәтінмен анықталады:

(3)

Оптикалық кабельдегі өшу.

Қосымша өшу, шығындар кабелімен шартталған ( ), үш түрлі өшу коэффициентінен тұрады:

(4)

мұндағы - қосымшаға сәйкес пайда болады, термомеханикалық ОТ кабель дайындау процесінде әсер етеді; - температура коэффициентінің әсерінен ОТ материалының сынуы; - ОТ микробұрылыс шақырылады; - ОТ-қа қатысты түзу сызықтылық айналдыру пайда болады; - ОТ осіне қатысты түзу сызықты айналдыру пайда болады; - ОТ жабындысының қисықтылығы пайда болады; - ОТ қорғау қабықшада шығындар пайда болады.

Оптикалық талшықтардың жалғану жерлеріндегі өшуі.

Дәстүрлі кабельдерден айырықша ОТ жалғануындағы өшуі үлкен көлемді болуы мүмкін. Өшуге көлденең ауытқу және осьтердің ауытқуы әсер етеді.

Радиалдық ауытқу кезінде қосымша шығындар формуладан анықталады:

A_δ=10lg , дБ (5)

мұндағы d - ОТ өзегінің диаметрі; δ - ОТ радиалды ауытқуы.

Бұрыштық ауытқу кезінде қосымша шығындар формуладан анықталады:

дБ (6)

мұндағы - талшықтың апертуралық бұрышы; θ - ОТ бұрыштық ауытқуы.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Оптикалық талшықтағы өзіндік шығындар қаншалықты өзгеретінін анықтау, егер сигнал берілуі үшінші терезеде емес, екінші мөлір терезесінде. Оптикалық талшық параметрлері: n₂=1,495, .

2 тапсырма. Оптикалық кабель типі ОКЛС-01 оптикалық талшықтан қандай қосалқы өшуді күтуге болатынын анықтау, егер оның бойымен сигналды толқын ұзындығы 1,8 мкм, 2,3 мкм және 2,9 мкм жібергісі келсе.

3 тапсырма. Кварцты оптикалық талшықтан қандай қосалқы өшуді күтуге болатынын анықтау, егер OKK-50-01-4 кабелін дайындау кезінде қосымша микробұрылыстар пайда болды. Микробұрылыстағы оптикалық талшықтың параметрі:

4 тапсырма. Оптикалық кабельдің ОК-50-2-3-8 құрылыс ұзындығын жалғаған кезде талшықтардың біреуінде радиалды араласу 5 мкм пайда болды. Сол кезде пайда болған қосымша шығындарды анықтаймыз.

5 тапсырма. Сәулежолды жалғану баусымды оптикалық шкафтағы сызықты оптикалық кабель OKK-50-2-3-8 жалғаған кезде, талшықтардың бұрыштық араласуы пайда болды. Осы кезде пайда болған қосымша шығындарды анықтау. Оптикалық талшық параметрлері:

6 тапсырма. Уақыт ағымымен оптикалық кабель ОКС-50-01 станциялық ағытпа жалғануында бір оптикалық талшықтың шетінде аралас ось 15 мкм пайда болды, талшық шеті . Осы кезде пайда болған қосымша шығындарды анықтау. Оптикалық талшық параметрлері: ∆=0.009,

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Иванов С. И., Коршунов В. Н., Ксенофонтов С.Н. Сборник упражнений и задач по волоконно-оптическим линиям связи: Учебное пособие/МЭИС.-М., 1987.

2. Справочник. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под редакцией И. И. Гроднева.-М.: Радио и связь, 1993.

3. Горднев И. И., Верник С. М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995

№13 тәжірибелік сабақ. Оптикалық кабельдегі дисперсия есебі

Оптикалық кабельдегі импульс сигналының таралу процесінің маңызды жаратылысы дисперсия болып келеді, спектірлі уақыт бойымен таралу немесе оптикалық сигналдың модалық құраушылары.

Қорытындысында дисперсияның импульстік сигналы қабылдау құрылғысының кірісінде жол ұзын болған сайын бұрмаланған түрде келеді. Оптикалық кабель бойымен жүрген кезде, дисперсия импульс ұзындығының өсуіне әкеледі.

Дисперсиялы бұрмалану фазалық бұрылыс сипатына ие және әр түрлі модаларды сәулежолда таралады.

Импульс кеңеюі сигналдың оптикалық талшықтан өткен кезде пайда болмайды, сонымен қатар жалғаулар арқылы модульдеулер, демодульдеулер және басқа да құрылғылар өткен кезде пайда болады.

Ереже бойынша көптеген бұрмаларды сигналға оптикалық кабель тасымалдайды. Сондықтан импульс ұзақтығын біле отыра трактіге кіру және шығу, оптикалық кабельде импульстің кеңейту ауқымын есептеуге болады.

Дисперсия түрлері.

Дисперсияның пайда болу себептерінің бүкіл тобы бар. Сурет (5.2) . Суретте көрініп тұрғандай , дисперсия талшық моды бойынша көп мөлшерде мод таралуы мүмкін (модтық дисперсия), қолданып отырған талшықтың сыну көрсеткішінің профиль типінен тәуелді.

Модты дисперсия.

Оптикалық кабельдерде, модты талшықтарда орындалған, импульстің кеңеюіне үлес қосатын модты дисперсия.

Әр түрлі модтар әр түрлі таралу жылдамдықтарға ие. Геометрикалық интерпретацияға сәйкес сәуле модтары әр түрлі бұрыштар астында өтеді, өзекше талшығына әр түрлі жолдар келіп түседі және әрі қарай шығысқа әр түрлі кедергілермен түседі. Сатылы және градиентті талшықтарда модтық дисперсияның пайда болу процесін әр түрлі қарауға тура келеді. Сатылы талшықты кабельдерде барлық сәулелердің жылдамдығы, өзекшенің сыну коэффициентінен тәуелді, бірдей және құрайды. ∆ параметр ауқымын төмендегі формуламен анықтауға болады:

(1)

Жиілік дисперсия.

Қазіргі дисперсия жиілік қайнар көзінің шағылысуынан келген, диаграмманың бағыттау сипаты.

Жиілік дисперсиясы өз кезегімен үшке бөлінеді: материалды, толқынды, профильді.

Материалды дисперсия.

Қазіргі дисперсия былай түсіндіріледі, әйнек бұзылу коэффициенті толқын ұзындығымен өзгереді , тәжірибеде әрбір, тіпті лазерлік шағылудың қайнар көзі толқын ұзындығында генереленбейді , ал белгілі бір диапазонда . Қорытындысында, әрбір оптикалық сигнал тарату әр түрлі жылдамдықпен таралады, сол себептен талшыққа шыққан кезде кедергілер болады.

Инженерлік есептеу үшін бірінші жақында жай формуланы қолдануға болады:

(2)

мұндағы - шағылу спектрі қайнар көзінің ені; -үдемелі материалды дисперсия; сым ұзындығы.

Толқынды дисперсия.

Толқынды дисперсия ішкі мод процесінде пайда болады. Ол моданың таралу коэффициентінен толқын ұзындығына тәуелді болып сипатталады. Толқынды дисперсия жіберілген спектр енінен тәуелді болады.

Импульстің кеңейте таралуын материалды дисперсия әсерінен τ мәтіннен табуға болады.

, (3)

мұндағы - үдемелі толқынды дисперсия; - шағылған қайнар көздің спектрінің ені; -сым ұзындығы.

Профильді дисперсия.

Қазіргі дисперсия түрі кәдімгі оптикалық талшықта пайда болады, олар үнемі және үнемі емес болып келеді.

Инженерлік есептеу үшін жеңілдетілген формуланы қолдануға болады:

(4)

мұндағы - үдемелі профильді дисперсия; - шағылған қайнар көздің спектрінің ені; -сым ұзындығы.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Станция аралық ТОБЖ-де екі типті кабельдер ОК-50-2 және ОКК-50-01 қойылған. Осы кабельдерде неше рет импульс кеңеюі ерекшеленетінін анықтау керек. ТОБЖ ұзындығы 11 км;

2 тапсырма. ТОБЖ сигналының дисперсиясының көлемі қаншаға өзгеретінін анықтау, ОМЗКГ негізінде құрылған, егер сәулелену көзін лазерліктен жарық диодына ауыстырсақ ( =0,87 мкм). ТОБЖ ұзындығы 48 км-ге тең.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. С. И., Коршунов В. Н., Ксенофонтов С.Н. Сборник упражнений и Иванов задач по волоконно-оптическим линиям связи: Учебное пособие/МЭИС.-М., 1987.

2. Справочник. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под редакцией И. И. Гроднева.-М.: Радио и связь, 1993.

3. Горднев И. И., Верник С. М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

№14 тәжірибелік сабақ. Регенерациондық бөлімшенің ұзындығының есебі

Регенерациондық бөлімшенің ұзындығын екі фактордың біреуі шектейді: дисперсия немесе өшу. Регенерациондық бөлімшенің ұзындығын анықтау үшін бірінші кезеңде максималды ұзартылу қашықтығын тауып алу керек, сигнал жебере алу үшін, содан соң оны қондыру керек. Екінші кезеңмен оптикалық кабельдің өткізу мүмкіндігін анықтап, содан соң трасса ұзындығын табу керек, берілген жылдамдық пен оптикалық сигналды жіберу үшін. Көпмодалы ОТ-та регенерациондық бөлімшенің ұзындығы дисперсиямен сипатталады, ал бірмодалы ОТ-та өшумен сипатталады.

Регенерациондық бөлімшенің ұзындығын өшу мен шектеу.

Регенерациондық бөлімшенің ұзындығын анықтаған кезде өшуді сипаттағанда мәтінді қолдануға болады:

(1)

мұндағы Э - жіберу жүйесінің энергетикалық потенциалы, дБ; С - жүйенің энергия запасы; - пассивті компоненттегі қосымша жоғалтулар; -оптикалық кабельдің өшу коэффициенті, дБ/км; -жалғау кезіндегі жоғалу; - оптикалық кабельдің құрушы ұзындығы, км.

Дисперсия регенерациондық бөлімшенің ұзындығын шектеу.

Регенерациондық бөлімшенің ұзындығы сонымен қатар оптикалық кабельдің өткізу мүмкіндігімен шектеледі. Өткізу мүмкіндігі ∆F ТОБЖ-ның негізгі параметрінің бірі болып табылады, ол жиілік сызығын анықтайды, сонымен қатар ақпарат көлемін. Оптикалық кабельдің өткізу мүмкіндігі оптикалық талшық типтерінен тәуелді, олар әр түрлі дисперсиялық параметрге ие.

ТОБЖ-ның қандай да бір бөлімше мүмкіндігін бағалау үшін, белгілі бір сызықтың жиілік енін анықтау үшін төмендегі формуланы қолданамыз:

(2)

Сатылы көпмодты талшыққа қойылған тарату режимінің ұзындығы 5-7км, градиентті талшық үшін 10-15км. Бірмодалы талшық үшін, бір тип толқын таратылу жерінде км деп есептеу қажет. Бірмодты талшық үшін қондырылған режим ұзындығы (немесе мод байланысының ұзындығы) ортогональды – екі мода аумағы болып табылады.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Шектелген өшумен ТОБЖ регенерациондық бөлімшенің ұзындығын табамыз. ОКЛ-01-0,3 кабель типіне сәйкес құрастырылған, 3-ші «мөлдір терезе» жұмыс істейтін, «Сопка-4М» аппаратурасын қолданылған. Күшейткіш бөлімшенің ұзындық тәуелділігін разъемдық емес жалғауды жоғалту өзгеруінен бағалау. Жоғалтудағы разъемдық жалғау - 1,5дБ, разъемдық емес жалғаулар – 0,2; 0,4; 0,6 дБ. Енгізудегі жоғалту (шығару) -1,5дБ. Жүйенің энергетикалық запасы 5 дБ.

2 тапсырма. Шектелген дисперсиямен ТОБЖ регенерациондық бөлімшенің ұзындығын анықтаймыз. ТОБЖ ОМЗГС-10 кабель типіне сәйкес құрастырылған, «Сопка -3» аппаратурасын қолдана отырып құрастырылған. Күшейткіш учаскенің ұзындығына оптикалық талшықтың өткізу сызығының енінің өзгеруінен тәуелділігін бағалау. Оптикалық талшықтың өткізу сызығының ені, кабельде қолданатын: 700 МГц*км және 400 МГц*км.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Иванов С. И., Коршунов В. Н., Ксенофонтов С.Н. Сборник упражнений и задач по волоконно-оптическим линиям связи: Учебное пособие/МЭИС.-М., 1987.

2. Справочник. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под редакцией И. И. Гроднева.-М.: Радио и связь, 1993.

3. Горднев И. И., Верник С. М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

№15 тәжірибелік сабақ. Найзағай разрядтарының әсері

Найзағай разрядтары – молниялар – алып конденсатордың электрлік разрядатры ретінде қарастырылады, бір қоршауы ретінде төменгі жағынан зарядталған (жиі теріс зарядтармен) найзағай бұлттары қызмет ететін, ал басқа жағы – беті оң зарядтар индуцирленетін жер.

Молниялардың соққуына кабельдің найзағайға төзімділік дәрежесі q кабельдің беріктілігімен сипатталады, максималды шекті соққы кернеуінің 1 км ұзындықты кабельдің металдық қабықшасының омдық кедергісіне қатысымен анықталады:

, кА/км (1)

Молнияның әрбір соққысы кезінде бүліну пайда бола бермейді. Кабельдің бір немесе бірнеше нүктесінде тесіп өту кернеуінен амплитуда бойынша асатын кернеу пайда болатын соққыны молнияның қауіпті соққысы деп атайды. Бір және сол қауіпті соққы кезінде кабельдің бірнеше бұзылуының пайда болуы мүмкін.

Молния соққыларынан кабельдің бұзылуы зақымдалу тығыздығымен сипатталады. Зақымдалу тығыздығы ретінде бір, сол сияқты екі кабельді тарату жүйесі кезінде жылына кабельдің 100 км-не жататын бас тартудың жалпы саны қабылданады, яғни:

(2)

мұндағы N- молнияның қауіпті соққы санына тең бұзылулардың жалпы саны; K- N бұзылу болған уақыт бөлігі, жыл; L- трасса ұзындығы, км.

Шлангі бар байланыс кабелінің тығыздығын үстінде қарастырылған әдістеме бойынша анықтауға болады, сондай-ақ жердің үлестік кедергісінің орнына эквивалентті үлес кедергісінің өлшемін алу қажет:

, Ом∙м, (3)

мұндағы С₂- металдық қабықша мен жердің арасындағы сыйымдылық, Ф/км; С₁₂- жиланың бір байламы мен қабықша арасындағы сыйымдылық, Ф/км; R₁- жилалардың бойлық кедергісі, Ом/км; R₂- қабықшаның бойлық кедергісі, Ом/км.

Өзіндік шешуге арналған тапсырмалар

1 тапсырма. Екі кабельді жүйе бойынша байланыс орнату кезінде МКСБ 4×4×1,2 кабелінің молния токтарымен бұзылу тығыздығын анықтау; жердің үйлесімдік кедергісі 800 Ом·м, найзағайдың орташа ұзақтылығы – жылына 45 сағ, изоляцияның электрлік мықтылығы 3800 В.

2 тапсырма. Найзағайдың орташа ұзақтылығы – жылына 60 сағат кезіндегі 400 Ом·м жердің үлес кедергісімен төселген КМБ-4 кабелінің молния токтары әсерінен бұзылу тығыздығын табу керек.

3 тапсырма. Найзағайдың орташа ұзақтылығы – жылына 30 сағат, жердің үлес кедергісі 300 Ом·м, екі кабель жүйесі бойынша байланысты орнату кезінде МКСАБп 4×4×1,2 кабелінің молния токтары әсерінен бұзылу тығыздығын табу керек.

4 тапсырма. Найзағайдың орташа ұзақтылығы – жылына 20 сағат, жердің үлес кедергісі 200 Ом·м, екі кабель жүйесі бойынша байланысты орнату кезінде МКССШп 4×4×1,2 кабелінің молния токтары әсерінен бұзылу тығыздығын табу керек.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Горднев И. И., Верник С. М., Кочановский Л.Н. Линии связи.- М.: Радио и связь, 1995.

2. Михайлов М.И., Разумов Л.Д., Соколов С.А. Электромагнитные влияния на сооружения связи. – М.: Связь, 1979.

3. Михайлов М.И., Разумов Л.Д., Соколов С.А. Защита кабельных линий связи от опасных мешающих влияний. – М.: Связь, 1978.

4. Руководство по защите подземных кабелей связи от ударов молний. – М.: Связь, 1975.

5. Справочник. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. /Под редакцией И.И. Гроднева. – М.: Радио и связь, 1978.

6. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. – Радио и связь, 1987.

7. Руководство по защите оптических кабелей от ударов молний. – М., 1996.

8. Руководство по защите металлических кабелей от ударов молний. – М., 1996; проект.

9. Справочник строителя сооружений связи / Д.А. Барон, И.И.Гроднев, В.Н. Евдокимов и др. - М.: Радио и связь, 1988.

10. Справочник. Аппаратура систем передачи по линиям связи /Э.С.Воклер и др. - М.: Радио и связь, 1970.