Лекция 1. Направляющие среды и системы передачи.

1.1. Направляющие системы передачи

В настоящее время наряду с широким применением кабелей получили развитие также другие средства передачи информации, такие как световоды, волноводы, линии поверхностной волны, сверхпроводящие и ленточные кабели и др. Все они объединены под общим названием - направляющие системы.

Направляющая система (НС) - это устройство, предназначенное для пе­редачи электромагнитной энергии в заданном направлении. Таким канализи­рующим свойством обладают проводник, диэлектрик и любая граница раздела сред с различными электрическими свойствами (металл - диэлектрик, диэлек­трик - воздух и д.). Поэтому роль НС могут выполнять металлическая линия (кабель, волновод), диэлектрическая линия с _отн>1 (оптическое волокно, ди­электрический волновод, металлодиэлектрическая линия (линия поверхностной волны) и др.

Современные направляющие системы передачи высокочастотной энергии распадаются на: воздушные линии связи (ВЛС); симметричные кабели (СК); ко­аксиальные кабели (КК); оптические кабели (ОК); волноводы (В); сверхпрово­дящие кабели (СПК); световоды (С); линии поверхностной волны (ЛПВ); ди­электрические волноводы (ДВ); радиочастотные кабели (К); ленточные кабели (Ж) (или полозковые линии (ПЛ)).

Отличительной особенностью ВЛС и СК является наличие двух провод­ников в цепи с одинаковыми свойствами. В ВЛС проводники свободно подве­шены на опорах, в СК они сконцентрированы под общей защитной оболочкой.

В КК один из проводников пары концентрически (соосно) расположен внутри другого проводника, выполненного в виде полого цилиндра (трубки).

Волновод представляет собой полую металлическую трубку круглого или прямоугольного сечения, изготовленного из хорошо проводящего материала.

Современный сверхпроводящий кабель выполняется в виде коаксиальных пар, помещенных в условия очень низких температур порядка 4°К (-269°С). Од­нако открытие так называемой «теплой» сверхпроводимости открывает в буду­щем перспективу принципиально других решений для СПК.

Диэлектрический волновод - это стержень круглого или прямоугольного сечения, выполненный из диэлектрика. Линия поверхностной волны представ­ляет собой одиночный металлический провод, покрытый изоляционным мате­риалом. Полозковая линия состоит из плоских ленточных проводников с распо­ложенной между ними изоляцией. В настоящее время наибольшее распростра­нение получают оптические кабели, состоящие из объединенных под общей оболочкой волокон.

Оптическое волокно - это световод, выполненный из кварцевого, поли­мерного или иного вида стекла, по которому распространяется свет с опреде­ленной длиной волны.

ДВ, ПЛ и В имеют локальное назначение и используются для передачи энергии на короткие расстояния от антенны к аппаратуре; ЛПВ предназначена для устройства телевизионных ответвлений небольшой протяженности.

ВЛС пока еще применяются на линиях сельской связи. Остальные направ­ляющие системы (СК, КК, ОК) широко применяются для организации магист­ральной высокочастотной связи на большие расстояния для передачи всех видов информации.

СПК и В существуют практически лишь в виде опытных линий: СПК из-за технической сложности охлаждения и дороговизны; а получившие вначале рас­пространение волноводы не выдержали конкуренции с оптическими кабелями.

НС классифицируются по длине волны и частотному диапазону их ис­пользования. В таблице 1 приведена частотная классификация направляющих сис­тем, применяемых для магистральной связи.

изоляция

а) Симметричная пара

металлические жилы

б) Коаксиальная пара

наружная жила

внутренняя жила шайбовая изоляция

воздух

в) Волновод - труба круглого или прямоугольного сечения

г) Линия поверхностной волны

м еталл д) Оптическое волокно

изоляция

Слой стекла с коэффициентом преломления n₂

Слой стекла с коэффициентом преломления n₁

Рис. 1.

Табл. 1. Частотная классификация направляющих систем.

Направляющая система	Диапазон частот, Гц		Длина волны	Возможное число телефон-ных кана­лов	Применяемые системы связи
Воздушные ли­нии (ВЛС)	105		км	десятки	В-3; В-12; В-24
Симметричные кабели (СК)	106		100м	сотни	К-60; ИКМ-30
Коаксиальные кабели (КК)				тысячи	К- 1920; К-3600;
	108	м			К- 10800;
					ИКМ-480
Волноводы (В)	109-1011	мм		десятки тысяч
Оптические кабели (ОК)					ИКМ-480;
	1013-1015	мкм		десятки тысяч	ИКМ-1920;
					ИКМ-7680