лекции по НСТК Мищенко

и равны сопротивлению постоянного тока R0 . С ростом частоты сопротивление Zпр вследствие поверхностного эффекта возрастает.

Рис. 8.18. Частотная зависимость тока помех (а) и напряженность Еz во внешнем между коаксиальными (1) и симметричными (2) проводнике коаксиального кабеля.

Рис. 8.19. Частотные зависимости сопротивления связи Z12 и полного сопротивления Zп внешнего проводника коаксиального кабеля (а), переходных

затуханий между коаксиальными и симметричными цепями на ближнем и дальнем концах линии, зависимости AOKK и AiKK от длины линии (в).

В результате аналогичных описанным в 6.1.4 преобразований получим, Ом/км,

внешний радиусы внешнего проводника, мм; t — толщина внешнего

131

Таблица 8.2

На основании (8.57) можно получить уравнение для первичного параметра влияния между коаксиальными цепями:

создаваемой магнитным полем между внешними проводниками коаксиальных цепей.

Заметим, что если коаксиальные цепи соприкасаются, то внешняя

индуктивность равна нулю и

132

стремится к 0.

Переходное затухание на дальнем конце с увеличением t уменьшается по гиперболическому закону.

8.6. НОРМЫ НА ПАРАМЕТРЫ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ

Как указывалось выше, ЛС должны обеспечивать заданное качество

передачи информационных сигналов как по уровню допустимых искажений в линиях и трактах передачи, так и по допустимому уровню взаимных помех.

Нормирование параметров взаимных влияний осуществляется по технологическим и сдаточным параметрам. В число технологических параметров входят параметры, с помощью которых контролируются электрические параметры исходных компонент (диаметры проводов и геометрические размеры изолирующих покровов; диэлектрическая проницаемость изоляции; неоднородность цепей по длине; магнитная проницаемость стальных экранирующих лент коаксиальных пар и т. д.), а также первичные параметры влияний (коэффициенты связи k1,k2 , k3 , e1,e2 ,e3

скрученных четверок симметричного кабеля, значения профильных и элементных неоднородностей воздушных ЛС и др.).

Нормы на сдаточные параметры определяют результирующие значения уровня взаимных помех на строительных длинах кабельных ЛС на ретрансляционных (усилительных или регенерационных) участках кабельной или воздушной ЛС и на раличных отрезках линии. Основными сдаточными

параметрами взаимных влияний являются требуемые значения переходных затуханий на ближнем и дальнем концах линии. В аналоговых системах передачи помехи, наводимые на усилительных участках, суммируются на длине линии переприемный пункт — переприемный пункт (ПП—ПП). Поэтому уровень шума обычно нормируется для этой длины линии. Далее допустимое значение шума распределяется между различными источниками шумов (термическими, нелинейными, внешними и взаимными). Затем по допустимому уровню взаимных помех на участке ПП—ПП определяют, пользуясь известными законами сложения шумов, требования к параметрам взаимных влияний на усилительных участках. Например, для коаксиальных магистралей длина участка ПП—ПП принимается равной 2500 км. Требуемая защищенность от взаимных помех на этом участке должна быть не менее 58,2 дБ для 90 % комбинаций влияния и не менее 54,7 дБ для 100 %. Защищенность между цветными цепями воздушных ЛС должна быть не менее 50,4 дБ, а между стальными 46,9 дБ.

Соответственно этим величинам нормируются значения защищенности и переходных затуханий на усилительных участках линии и на строительных длинах кабеля. Поскольку токи помех с усилительных участков линии складываются, как случайные векторы, норма на защищенность между цепями

134

на усилительном участке определяется из уравнения

защищенность между цепями эталонной линии (ПП—ПП).

Нормы переходных затуханий на дальнем и ближнем концах симметричных кабельных ЛС для различных систем связи приведены в табл. 8.3.

В этой же таблице указаны нормы переходных затуханий между коаксиальными парами строительных длин кабеля К.М-4, КМ-8/6 и МКТ-4. Последнее обстоятельство вызвано тем, что в процессе строительства, монтажа и

эксплуатации коаксиальных кабелей никаких дополнительных мер по защите трактов от взаимных влияний не принимают.

*В числителе для двухпроводной системы связи, в знаменателе — для четырехпроводной.

**В числителе для двухкабельной системы связи, в знаменателе — для однокабельной.

Нормирование взаимных влияний для цифровых систем передачи

осуществляется на длине регенерационного участка (РУ) на полутактовой частоте. За основу принимается требуемое значение защищенности, характеризующее отношение сигнал-шум на полутактовой частоте, которое обеспечивает заданную вероятность ошибки ре для квазитроичного кода. Эта величина в зависимости от типа ЦСП принимается равной 23 ... 26 дБ.

135

Требуемое значение переходного затухания, дБ, между трактами ЦСП на длине регенерационного участка двухкабельной магистрали:

ЦСП.

Вслучае однокабельной системы передачи переходное затухание на ближнем конце AOPтрУ (ωпт ) +α(ωпт )

Впроцессе проектирования и реконструкции КМ часто возникает необходимость априорной оценки возможности установки той или иной аппаратуры ЦСП по известным статистическим параметрам взаимных влияний на частоте 250 кГц, являющейся верхней границей АСП типа К-60П.

На основании статистических исследований доказывается возможность подобной оценки не только по длинам регенерационных участков, но и по

нормируемым значениям переходных затуханий между цепями на строительных длинах высокочастотных симметричных кабелей связи.

В табл. 8.4 приведены определенные требуемые минимальные значения переходных затуханий на дальнем конце РУ и между цепями на частоте 250 кГц.

8.7. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ЦЕПЕЙ И ТРАКТОВ ЛИНИИ СВЯЗИ ОТ

ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИИ

Различают следующие основные меры защиты цепей и трактов линий связи от взаимных влияний:

Применение систем передачи и типов линий связи, обеспечивающих малые значения взаимных влияний. Этот способ реализуется на практике в очень широких масштабах. Так, применение коаксиальных кабелей или волоконно-

136

оптических линий практически полностью решает проблему защиты цепей и трактов линий связи от взаимных влияний. К этому способу можно отнести также мероприятия, связанные с повышением однородности линий связи, улучшением качества строительства линий, рациональным выбором цепей для различных систем передачи. Взаимная компенсация помех между цепями симметричных линий связи, наводимых на различных участках линии. Этот способ используется в воздушных (ВЛС) и симметричных кабельных (КЛС)

линиях связи путем скрещивания цепей ВЛС и соответствующего подбора шагов скрутки цепей симметричного кабеля. В процессе монтажа кабеля в

симметрирующих муфтах производят скрещивание цепей по критерию максимального ослабления взаимных влияний. Способы сосредоточенной компенсации взаимных помех реализуются на усилительных участках линии, а также на участках ОУП—ОУП. Принцип этого способа основан на включении специальных компенсирующих схем, называемых противосвязями. Противосвязи синтезируются таким образом, чтобы токи (напряжения), проходящие через них в цепь, подверженную влиянию, ослабляли токи (напряжения) помехи.

Данные методы применяются при строительстве низкочастотных и высокочастотных линий связи.

Экранирование цепей кабельных линий связи используется в коаксиальных, симметричных и оптических кабелях и осуществляется в процессе их изготовления (на заводах). Защита от взаимных влияний в этом случае

достигается путем ослабления интенсивности влияющего электромагнитного поля в экране. Отбор цепей многопарных телефонных кабелей, взаимная

защищенность между которыми равна или превышает требуемые нормами значения. Этот метод применяется на кабельных линиях ГТС при уплотнении цепей кабелей цифровыми или аналоговыми системами передачи.

Каждый из перечисленных способов защиты цепей от взаимных влияний характеризуется своей технологией реализации, эффективностью защиты от взаимных помех, стабильностью, стоимостью, надежностью, рабочим диапазоном частот, эксплуатационными характеристиками — ремонтоспособностью, эксплуатационными расходами, технологией эксплуатации, методикой контроля исправности и стабильностью значения эффективности" подавления помех. В зависимости от типа линии связи и

системы передачи в широких пределах изменяются эффективность каждого из указанных выше способов защиты от взаимных влияний, а также конструктивная и технологическая его реализация. В связи с этим рассмотрение методов защиты от взаимных влияний осуществляется раздельно для каждого типа линии связи.

Взаимное влияние между кабельными цепями и величины электромагнитной связи обусловлены расположением токопроводящих жил, зависящим от способа их скрутки и от неоднородностей в кабеле (отклонение диаметров жил, неоднородная изоляция и т. д.), практически не поддающихся предварительному учету. Кабельная скрутка уменьшает электромагнитные связи и взаимное влияние между кабельными цепями.

В кабельных цепях различают связи: внутригрупповые (между цепями

137

одной и той же группы) и межгрупповые (между цепями различных групп).

Емкостная и индуктивная связи выражаются через расстояния между

Рис. 8.20. Расположение влияющей и подверженной влиянию цепей в кабеле: а - общий случай; б - звездная скрутка.

Достаточно также, чтобы соблюдалось равенство

Эти условия, выполняются при звездной скрутке, когда влияющая цепь (жилы 1-2) и цепь, подверженная влиянию (жилы 3-4), расположены на взаимно перпендикулярных осях. При этой скрутке связи внутри группы

обусловливаются лишь допусками и неоднородностями производственного характера. Внутригрупповые связи зависят также от шага скрутки. Это обусловлено тем, что частичные связи между жилами зависят не только от расстояний между ними, но и от расстояний этих жил от свинцовой оболочки жил других четверок. Связи между звездными четверками зависят главным образом от соотношения шагов скрутки четверок. При всех других типах скрутки (ДП, ДЗ и П) расстояния между жилами цепей влияющей и подверженной влиянию непрерывно меняются вдоль кабеля. Чтобы влияние как внутри групп, так и между группами было минимальным, необходимо специальное согласование шагов скрутки. Принципиально кабельная скрутка аналогична скрещиванию цепей воздушных линий, но скрутка представляет собой равномерно распределенное скрещивание проводов по длине кабеля.

138

Каждая кабельная цепь скручивается с различным шагом скрутки. Под шагом скрутки h понимается длина, на которой изолированная жила цепи или группа описывает полный круг по оси скручивания. При малых шагах скрутки удлиняются жилы, возрастает диаметр кабеля и увеличиваются расходы материалов. При больших шагах скрутки получается неустойчивая, «рыхлая» конструкция кабеля. Наиболее приемлемым для групп является шаг скрутки порядка 100...300 мм, а повива - 400...600 мм. Каждый последующий повив скручивается в обратную сторону по сравнению с предыдущим повивом (рис. 7.21). Подбор и согласование шагов скрутки различных цепей и кабельных групп производятся по участкам, называемым секциями симметрии.

наибольший делитель D=10 и ls = 40 ×5010 = 200 мм. Для исключения действия

неуравновешенной длины и обеспечения требуемой компенсации связей необходимо, чтобы ns = (h1 + h2 )D было нечетным числом. В нашем случае

ls =(40+50)/10=9.

Необходимо также соблюдать условие, по которому секция симметрии не должна превышать 1/8 длины волны высшей передаваемой частоты тока

(ls <1/8).

На рис. 8.22 показано, как совершается полный цикл защиты от помех (симметрии) между двумя рассмотренными цепями на участке длиной ls =200

мм. В пределах этой длины кабеля положение жил в парах по отношению друг к другу, а вместе с тем и расстояния между жилами а14 , а13 , а24 , а23 постоянно

меняются, причем в конце отрезка кабеля получается такое же положение жил, как и в его начале. На втором и всех последующих отрезках кабеля длиной ls

повторяются все положения жил. Поэтому достаточно рассмотреть один лишь цикл симметрии.

Из рис. 8.23, где показан характер изменения расстояний между жилами двух цепей на отрезке кабеля длиной ls видно, что эти расстояния являются

функцией длины кабеля l причем функция a14 (l) взятая на отрезке l′ обнаруживает такие же изменения, как функция a24 (l) на отрезке l′′ . Функция a23 (l) в интервале l′ равна функции a23 (l) в интервале l′′ . В середине секции

139

защиты ls в точке А, происходит взаимное изменение расстояний между жилами. Следовательно, на участке кабеля длиной ls , выполняется

соотношение между функциями a14 (l) a23 (l) = a24 (l) a13 (l) , т. е. ln[a14 a23 a24 a13 ]= 0 , отсутствуют емкостные k и индуктивные т связи, а мешающее влияние между цепями I и II сводится к минимуму.

Влияние магнитного поля проникает в отдаленные группы кабеля.

Влияние электрического характера существует лишь между близлежащими группами, так как электрическая связь более отдаленных групп в силу электрического экранирования ничтожно мала. Поэтому в низкочастотных кабелях, в которых взаимовлияние между цепями обусловлено практически емкостными связями, можно согласовывать шаги скрутки лишь у соседних групп кабеля. В этом случае достаточно принять два различных, согласованных между собой шага скрутки и чередовать их. Так, в повиве с десятью группами пять групп с нечетными номерами скручиваются с шагом h1 , а остальные с

четными номерами - с шагом h2 . В случае нечетного числа групп в повиве

необходимо иметь еще третий согласованный шаг скрутки (для последней группы) .

В кабелях дальней связи, предназначенных для высокочастотной передачи, большое значение имеет магнитное влияние, поэтому необходимо производить согласование каждой группы кабеля с каждой.

Расчет согласованных шагов скрутки производится по формуле

Для групп, находящихся в одном повиве, выражение для парной скрутки

групп запишется в виде

а для звездной - в виде

140