книги из ГПНТБ / Грызлов, А. Ф. Линейные сооружения городских телефонных сетей учеб. пособие

ния и источника влияния (мощность, частота и др.). Состояние симметричной цепи определяется омической (\AR) и емкостной (е) асимметрией.

Омическая асимметрия есть разность сопротивлений жил цепи: AR = Ra—Rb, где Ra и Rb — сопротивления жил а и Ь, Ом. Емкост­

ОИвлочка.

-(экран)

метрия обозначается е3. Очевидно, чем больше асимметрия, тем хуже помехозащищенность.

Электромагнитное влияние между цепями может быть представ­ лено как суммарное влияние электрического и магнитного полей. Влияние соответственно может быть определено через электриче­ скую связь К12 и магнитную связь М 12. Коэффициент электрической связи есть отношение величины тока помех в цепи, подверженной влиянию, к разности потенциалов во влияющей цепи: /С12= /2/C-^i, См. Коэффициент магнитной связи есть отношение электродвижущей силы, наведенной в подверженной влиянию цепи и взятой с обрат­ ным знаком, к току во влияющей цепи: М\2 = —Е2Д1, Ом.

Оба коэффициента зависят от частоты влияющего тока и от первичных параметров влияния g, г, k и т: /Ci2= g + i(o& и Afi2=

= r + i аул.

Активная составляющая электрической связи g, См, обуслов­ лена асимметрией потерь энергии в диэлектриках, окружающих каждую жилу; асимметрия возникает за счет неоднородности ма­ териала, его различной толщины и плотности, а также из-за де­ формации. Величина g незначительна, особенно на тональных ча­ стотах (менее б%), на высоких частотах несколько возрастает (до 10%). Активная составляющая магнитной связи г, Ом, обусловле­ на асимметрией потерь энергии в металлах, окружающих каждую

280

жилу, за счет вихревых токов. Вихревые токи возникают в сосед­

Емкостная связь k, Ф, обусловлена асимметрией частичных ем­ костей, которую в четверке можно представить в виде емкостного моста (рис. 18.2). При равенстве частичных емкостей мост будет уравновешен, при этом перехода энергии первой цепи во вторую не будет. В четверках реальных кабелей равенство частичных ем­ костей обеспечить невозможно по технологическим причинам. Усло­ вие равновесия моста нарушается, т. е. имеет место неравенство

циент емкостной связи /гД) характеризует емкостное влияние ме­ жду основными цепями в четверке. Отсутствие влияния между цепями определяется условием ki — О. Из всех параметров коэф­ фициент ki имеет первостепенное значение.

В четверке рассматривается влияние между первой основной и искусственной цепями. Это влияние характеризует коэффициент k% Влияние между второй основной и искусственной цепями ха­ рактеризует коэффициент k3. Для оценки емкостного влияния ме­ жду цепями двух четверок используют коэффициенты £4—kiz- Коэффициенты k2 и kz имеют второстепенное значение. Коэффи­ циенты 64—&12, практически, значения не имеют, так как подбор шагов скруток различных четверок, по существу, исключает взаим­ ное влияние.

бречь. С ростом частоты величина k (так же, как и другие .пара­ метры) возрастает, причем значительно.

Индуктивная связь пг, Г, обусловлена асимметрией частичных индуктивностей, вследствие чего возникает асимметрия взаимной индукции. В четверках реальных кабелей также нарушается рав­ новесие моста индуктивной связи (рис. 18.3). По аналогии с ем­ костной связью коэффициент индуктивной связи m i=(m ac + mbd) —

ной. Величина на низких частотах небольшая, в 6—12 раз мень­ ше k. С ростом частоты т значительно возрастает и на частотах свыше 15—20 кГц становится соизмеримой с k.

Кроме основных непосредственных влияний, имеют место кос­ венные влияния за счет неоднородности цепей и через третьи цепи. Неоднородные цепи, в частности пупинизированные, имеют не-

*) Теоретическая величина емкостной связи k, входящая в формулу коэффици­ ента электрической связи, связана с практически измеряемым коэффициентом ем­ костной связи соотношением k=ki/4.

281

'сколько сниженную помехозащищенность из-за дополнительных влияний отраженных сигналов. Величина влияния через третьи цепи незначительна.

В наилучших условиях находятся коаксиальные пары. Благо­ даря своей конструкции эти пары имеют хорошую помехозащи­ щенность на высоких частотах, однако на низких частотах коак-

Рис. 18.3. Мост индук­ тивной связи

спальная пара утрачивает это преимущество за счет своей несим­ метричности. Вследствие этого коаксиальные пары 1,2/4,6 исполь­ зуют в диапазоне свыше 60 кГц, а пары 2,6/9,4 — свыше 312 кГц. Для увеличения помехозащищенности в нижней части спектра (60—300 кГц) коаксиальные пары экранируют стальными лента­ ми, что оказывается вполне достаточным для обеспечения необ­ ходимой помехозащищенности.

18.2.ОЦЕНКА ВЛИЯНИЙ И НОРМЫ ЗАЩИЩЕННОСТИ

Вобласти тональных частот достаточно учитывать одну емкост­ ную связь. Это дает возможность оценить взаимное влияние по величине коэффициента емкостной связи k, пренебрегая остальны­ ми. В области высоких частот большое значение приобретают все составляющие электромагнитной связи, поэтому необходимо учи­ тывать все первичные параметры влияния. Однако измерить связи

практически затруднительно, а в некоторых случаях вообще невоз­ можно. Общую оценку взаимному влиянию дает вторичный пара­ метр — переходное затухание А. Различают переходное затухание

при переходе его из влияющей цепи в цепь, подверженную влия­ нию. Естественно, чем больше мощность сигнала, тем больше влия­ ние. и чем меньше переходное затухание, тем выше помеха.

Для однородных цепей в одном кабеле и при согласованных нагрузках переходные затухания определяются через уровни

метр — защищенность А3: A 3 = piK—р%к. В этих формулах рщ и ры — уровни сигнала первой цепи соответственно в начале и в конце линии; р2н и р2к — уровни помех во второй соответственно в нача­ ле и в конце линии. Уровень сигнала в начале цепи больше уровня сигнала в конце цепи на величину собственного затухания:

2 8 2

а = рт—pik. Защищенность и переходное затухание на дальнем конце связаны между собой соотношением A3=Ai—а.

Длина линии изменяет переходное затухание. Для коротких ли­ ний (до 5—7 км) на тональной частоте затухания на ближнем и дальнем конце одинаковы. Изменения уровня сигнала и помехи вдоль короткой линии незначительны, поэтому на ближний и даль­ ний конец воздействуют равные мешающие токи и напряжения.

Такое положение имеет место на абонентских и соединительных линиях ГТС. В этом случае влияние оценивается величиной пере­ ходного затухания без указания ближнего и дальнего конца.

Для коротких линий, но на высокой частоте затухания Л0 и Ai будут разными. На ближний конец (к началу цепи, подверженной влиянию) поступает сумма токов влияния через магнитную и элек­ трическую связь. На дальний конец поступает разность токов влия­ ния. Результирующий ток влияния (помеха) на дальнем конце цепи будет меньшим, чем на ближнем.

Для длинных линий связи оценка влияния должна быть дана раздельно на ближний и на дальний конец. Переходное затухание на ближнем конце снижается на сравнительно небольшом участ­ ке, прилегающем к началу линии. В начале линии наблюдается наибольший переход энергии в цепь, подверженную влиянию. С участков, более удаленных от начала, на ближний конец посту­ пают более слабые токи помех. Мощность сигнала и помехи осла­ бевает за счет собственного затухания цепей, и поэтому переход­ ное затухание До стабилизируется на определенной величине

(рис. 18.5).

Переходное затухание на дальнем конце с ростом длины линии снижается. К дальнему концу цепи поступают одинаковые токи влияния со всех элементарных участков. Каждый участок увелш чивает суммарный ток в одинаковой степени. В итоге помеха воз­ растает, переходное затухание Ai снижается (рис. 18.5). Защищен­ ность А3 за счет увеличения собственного затухания снижается, больше, чем Ai.

В технике высокочастотного симметрирования общая оценка влияния по величине переходного затухания недостаточна, так как она характеризует переходные токи, напряжения и мощности толь­ ко по абсолютной величине. Для оценки влияния в этом случае используют векторы комплексных связей, дающие необходимые-

283.

и достаточные данные для вч симметрирования в широком диапа­ зоне частот. Положение векторов на числовой плоскости опреде­ ляют, в первую очередь, коэффициенты электрической связи К и магнитной связи М.

Комплексная электромагнитная связь на ближнем конце N — KZc+M/Zc, на дальнем конце F = KZC—M/Zc. Связи могут быть выражены в размерности проводимости или сопротивления:

На практике используют размерность проводимости мкСм.

Для исследования анализируют частотную зависимость связи. Кривая, описываемая концом вектора при изменении частоты, на­

дБ). Применяется также величина асимметрии переменному току в диапазоне частот или на фиксированной частоте (в дБ).

Для обеспечения качества связи установлены нормы на поме­ хозащищенность цепей. Для выполнения этих норм, т. е. для дости­ жения необходимой защищенности, требуется соответствующее качество кабеля и монтажа. Качество кабеля фиксируется норми­ руемыми величинами параметров влияния по ГОСТ и Техничес­ ким условиям. Некоторые нормы приведены в таблицах элек­ трических характеристик кабелей (табл. 2.7, 2.9 и 2.11). Качество монтажа должно быть таким, чтобы помехозащищенность не сни­ жалась. В частности, при монтаже кабелей ГТС не допускается разбитость пар, что ведет к нарушению скрутки и увеличению влияний как внешних, так и взаимных. В ряде случаев при мон­ таже принимают специальные меры для увеличения защищенно­ сти цепей от помех (симметрирование). Нормы на смонтирован­ ную линию или участок линии установлены в зависимости от си­ стемы связи. Нормируемые величины для некоторых цепей связи даны в табл. 18.1.

284

285

18.3. СИММЕТРИРОВАНИЕ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ

Кабели связи симметрируют в процессе монтажа, чтобы увели­ чить защищенность цепей от влияний, в первую очередь от взаим­ ных. Симметрирование — это, по существу, компенсация токов влияния. Токи могут компенсироваться за счет внутренней связи самого кабеля — метод скрещивания — или специально подобран­ ных противосвязей — методы включения конденсаторов и конту­ ров RC.

Упрощенно принцип симметрирования скрещиванием можно по­ казать на примере с коэффициентом емкостной асимметрии е\ в па­ ре. На рис. 18.7 показаны частичные емкости пары двух соединяе­ мых отрезков кабелей. Разность емкостей в отрезке Л дает асим­

вом случае асимметрия возрастает, что влечет за собой увеличе­

286

Для симметрирования применяют конденсаторы типа iK'1'И. Эффект от включения симметрирующих конденсаторов зависит от точности измерении коэффициентов и подбора величин емкостей конденсаторов.

При окончательном симметрировании, особенно при высоко­ частотном, включение конденсаторов часто оказывается недоста­ точным. Для полного симметрирования с учетом компенсации всех составляющих связей включают контур противосвязи RC. Такое симметрирование называют концентрированным. Принцип концен­ трированного симметрирования заключается в создании компен­ сирующего противотока влияния, равного по величине току влия­ ния и противоположного ему по знаку, т. е. с учетом фазы. Контур противосвязи представляет собой один или два двухполюсника

RC, включенных между жилами а—с или а—d раздельно или одно­ временно (рис. 18.10). Контур RC составляют из симметрирующе­ го конденсатора типа КТИ и резистора типа МЛТ.

По методике выполнения симметрирование можно подразде­ лить на три вида:

—упрощенное симметрирование кабелей с четверочной скрут­ кой цепей местной связи;

—низкочастотное симметрирование кабелей с четверочной скруткой цепей;

—высокочастотное симметрирование в широком диапазоне ча­

стот.

У п р о щ е н н о е с и м м е т р и р о в а н и е осуществляют на ка­ белях протяженностью свыше 4—5 км. Работа выполняется при монтаже муфты в середине участка. При разделке концов кабеля одноцветные жилы соединяются между собой; жилы а :в один пу­ чок, жилы b в другой. Пары при этом не должны разбиваться. К соединенным в пучки жилам подключают генератор с частотой 800 Гд и мощностью 0,5—1,0 Вт (25—30 дБ). Затем берут по одной паре с каждой стороны и временно соединяют жилы напрямую, цвет в щвет (рис. 18.11). К соединенным жилам для контроля под­ ключают телефон. Если генератор не прослушивается (звук в теле­ фоне отсутствует), выполняют соединение в законченном виде .на постоянно. Если при контроле прослушивается генератор, то про­ буют соединить жилы со скрещиванием. П]5и этом жилу а (нату­

288

ральный цвет) с одной стороны соединяют с жилой b (цветная ок­ раска) другой стороны.

Если при контроле генератор не прослушивается, соединение выполняют окончательно, на постоянно. Если генератор прослу­ шивается, с одной из сторон пару заменяют другой. После окон­ чания симметрирования проводят контрольное измерение переход­

этапно. Кабельная линия на усилительном участке разбивается на шаги симметрирования протяженностью до 4 км. Шагом симмет­ рирования пупинизированной линии является шаг пупинизации.

На первом этапе цепи симметрируют скрещиванием внутри шага. Схемы соединения подбирают по измеренным коэффициен­ там k и е. Скрещивание выполняют при монтаже так называемой симметрирующей муфты. В четверке возможны восемь вариантов соединения жил (рис. 18.12). Каждый из восьми вариантов (схем

X # Х

а

b

с

d

соединения) имеет условное обозначение — оператор. Оператор состоит из трех знаков—точек и крестов. Точка обозначает соеди­ нение напрямую, крест—со скрещиванием. Первый знак показы­ вает, как следует соединять жилы первой цепи (пары). Второй знак показывает, как следует соединять жилы второй цепи (пары). Третий знак — как соединять цепи (пары) в четверке. При соеди­ нении напрямую первую пару конца А соединяют с первой парой конца Б. При соединении со скрещиванием первую пару конца А соединяют со второй парой конца Б. При выборе схем1) предпочте-

*) Методика выбора подробно изложена в «Руководстве по симметрированию кабелей связи». М., Связьиздат, 1950.

289