книги из ГПНТБ / Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи

конструкции

70

Исследование этой зависимости методом частных производных бу­ дет проведено ниже при рассмотрении системы связи в целом. Здесь

не учтена, так как указанные системы рассчитаны для связи на ко­

71

мальный диаметр неизолированной жилы одинаков как при уплотне­

Для сравнения на оси ординат отмечены точки, соответствующие величине Qp" для магистралей с серийно выпускающимися кабелями типа ВТСП-1Х4Хі1,2 (в полиэтиленовой оболочке) и КСПП - 1Х4Х Х0,9. Как видно, худшими технико-экономическими показателями обладает магистраль на кабеле ВТСПЛ Х4Х 1,2 с толщиной изоляции жил 0,8 мм (dі/'do=2,33). Существенная экономия по сравнению с кабелем ВТСП-1Х.4Х1,2 достигается применением кабеля КСПП-1Х Х4Х0.9 толщиной изоляции жил 0,7 мм (di/do=2,56). В то же вре­ мя, как видно из графиков, имеется возможность дальнейшего зна­ чительного уменьшения величины приведенных затрат. Кабель опти­ мальной конструкции имеет следующие размеры: d0 опт =0,55 мм, (di/do)опт =3, 1 (толщина изоляции жил 0,58 мм). Применение кабе­ ля оптимальной конструкции позволит также значительно уменьшить расход меди по сравнению с существующими конструкциями. Однако при этом должны быть рассмотрены вопросы дистанционного пита­ ния промежуточных усилителей (так как ввиду отсутствия ОУП мо­ жет снизиться дальность связи) и коррекции частотной характери­ стики затухания линии предусмотренными в аппаратуре выравнива­ телями.

Для принятых в примере исходных цифровых данных был рас­ считан экономический эффект от применения одночетверочного кабе­ ля сельской связи оптимальной конструкции. Расчет производился по общепринятой методике с калькуляцией всех основных статей за­ трат и расходов только для линейного тракта.

Как показывают результаты расчета, при годовом выпуске и про­

Х4Х0,9, причем порядок величины экономического эффекта одинаков для аппаратуры КНК-6Т и ИКМ-12. При этом экономия меди соста­

Представляет интерес сравнение эффективности применения ап­ паратуры уплотнения КНК-6Т и ИКМ-12 на кабеле оптимальной кон­

72

же время, как было показано, для раоаматриваемопо случая задается полная система ур-ний (3.6), причем в реальных условиях эта сис­ тема может быть дополнена также уравнениями, учитывающими заданные требования к надежности кабеля, накладываемые на от­ дельные элементы конструкции ограничения и т. д.

ляется необходимость выдерживания частотных характеристик, за­ данных в диапазоне частот. Соответствующие аналитические зависи­ мости для симметричных высокочастотных цепей задаются ф-лами (2.41), (2.42), (2.43), (2.46), (2.47).

Наибольший интерес представляет расчет цепей под заданную характеристику коэффициента затухания^ Если рассматривать коэф­ фициент затухания как функцию от Y f, то каждое из выражений (2.41), (2.42), (2.46) представляет собой уравнения прямых, прохо-

74

(ЗЛ2)]. Для их построения достаточно задаться одной точкой, т. а

затухания задается величина волнового сопротивления, то оба эти

Если при конструировании кабеля типа МКПВ-ІІХ4 задаться ус­ ловием получения частотной характеристики коэффициента затуха­ ния и волнового сопротивления, аналогичных кабелю МКС-4х4Х1,2

Таким образом, из различных требований, предъявляемых к ха­ рактеристикам высокочастотных симметричных кабелей связи при за­ данном типе аппаратуры уплотнения, практически можно выполнить только два.

3.4.Особенности выбора параметров цепей коаксиальных кабелей связи

Технико-экономический анализ конструкции коаксиаль­ ных кабелей связи проводится принципиально так же, как и высоко­ частотных симметричных кабелей. Поэтому ниже будут рассмотрены лишь основные особенности выбора параметров коаксиального кабе­ ля, обусловленные специфическими свойствами коаксиальных цепей.

Анализ выражения (2.55) для стоимости коаксиального кабеля

75

показывает, что, так же как и для симметричных кабелей, зависи­ мость стоимости кабеля от соотношения диаметров внутреннего и внешнего проводников при заданной величине коэффициента затуха­ ния (a=const) имеет ясно выраженный минимум. Объяснение этого •явления .аналогично такому же явлению для симметричной цепи, рас­ смотренной выше. Однако специфические свойства коаксиальных це­ пей приводят к ряду существенных особенностей.

Остановимся предварительно на особенностях зависимости коэф­ фициента затухания кабельной цепи от ее основных размеров: внут­

сложной и интересной зависимости затухания. При этом непрерывно

300

Рис. 3.17. Зависимость стоимости однокоаксиального кабеля от соотношения диаметров внешнего и внут­ реннего проводников:

валентны. Однако поскольку при d=const функция а=<р(£>/а!) мо­ нотонна, го там минимума не возникает. Поэтому больший интерес

76

представляет проведение исследований при D — const. Следует отме­ тить, что, задавшись величиной D=const, мы тем самым ограничили снизу область возможных значений коэффициента затухания цепи

Однако поскольку стоимость коаксиальной пары определяется, в первую очередь, суммой стоимости внешнего проводника (с учетом его толщины и экрана) и стоимости внутреннего проводника, сум­ марная стоимость проводников совсем не обязательно должна быть минимальной при D/d = 3,6.

На рис. 3.17 приведено семейство кривых — зависимости стоимо­ сти (x=il,5) однокоаксиального кабеля с пористой полиэтиленовой изоляцией ( е э = 1,5) с медными проводниками. Поверх внешнего проводника толщиной £ « 0 , 2 5 мм наложен экран из двух стальных лент толщиной 2Х0Д5 мм (/?э =0,81 руб./кг), полиэтиленовая лента толщиной 0„4 мм, алюминиевый экран толщиной 0,15 мм и полиэти­ леновая оболочка толщиной 2,2 мм. Удельные характеристики мате­ риалов приняты такими же, как и для рассмотренного выше симмет­ ричного кабеля. Кривые построены для различных величин 9 (в ча­

оптимальной.

Оптимальные величины диаметров проводников и стоимости кабе­ ля в зависимости от 8 приведены на рис. 3.18.

77

Величина оптимального соотношения D/d в коаксиальных кабелях зависит от стоимости внешних проводников и наружных покровов коамоиашыной цепи и всего кабеля в целом.

Расчеты показывают, что чем больше стоимость внешнего провод­ ника, тем меньше величина оптимального соотношения диаметров внешнего и внутреннего проводников.

Как известно, для коаксиального кабеля существенное значение имеет величина волнового сопротивления, которая также определяет­

Рис. 3.19. Зависимость показателя сравнительных при­ веденных затрат на магистраль зоновой связи с однокоаксиальным кабелем, уплотненным аппаратурой К-120, от коэффициента затухания цепи:

О — экономически оптимальная конструкция ка­ беля; О — существующая конструкция — кабель

ВКПП-1Х2,1/9,4

экономической оптимальности, поскольку в общем случае отклонение от D/donr может привести к звачительнам'у .удорожанию кабеля.

Выбор оптимальной величины коэффициента затухания коаксиаль­ ного кабеля может производиться аналогично симметричному путем решения второго уравнения системы (3.11).

На рис. 3.19 приведена кривая зависимости величины пеового сла­ гаемого выражения (3.7) для однокоаксиального кабеля без троса,

78

уплотненного аппаратурой К-120, от коэффициента затухания каОеля

—стоимость кабеля принята согласно рис. 3.17 при Оптимальных соотношениях D/d;

—стоимость комплекта промежуточного усилительного оборудо­ вания на 120 каналов принята 4000 руб.;

—перекрываемое промежуточным усилителем затухание ау на

Как видно из кривых, имеется оптимальная величина коэффициен­ та затухания (диаметров проводников).

Так же, как и при рассмотрении зависимости стоимости кабеля от соотношения диаметров проводников, в этом случае можно допус­ тить некоторое отклонение от оптимальной величины коэффициента

ными для кабеля ВКПП-1 Х2Д/9,4 менее 5%.

Аналогичные расчеты можно провести и для других конструкций кабеля и типов аппаратуры, причем анализ соответствующих выра­ жений производится так же, как и для рассмотренного выше случая симметричного кабеля.

3.5.Выбор основных характеристик аппаратуры уплотнения при заданной конструкции кабеля связи

Если заданы электрические характеристики кабеля связи и емкость организуемого пучка каналов, то при конструировании или выборе аппаратуры уплотнения целесообразно определить соотноше­ ние между мощностью и количеством систем уплотнения, а осталь­ ные характеристики аппаратуры — ширина и расположение спектра, количество цепей кабеля — могут быть найдены из приведенных вы­ ше соотношений. В зависимости от конкретных условий конструиро­ вания и проектирования может быть предложена различная по пол­ ноте раскрытия проблемы постановка этой задачи.

Изложенная в настоящей работе методика принципиально позво­ ляет решать подобные задачи в общем виде. Как и при рассмотре­ нии кабелей связи, исходным для анализа основных характеристик аппаратуры уплотнения является выражение типа (3.7) для приве­ денных затрат на магистраль, составленное, конечно, с учетом специ­ фических особенностей решаемой задачи.

Если заданы способ модуляции, метод образования линейного спектра и полоса частот, отводимая на канал, то параметры, подле­ жащие определению, взаимосвязаны (см. § 2.4).

79