НТС_практика_2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра направляющих телекоммуникационных сред

НАПРАВЛЯЮЩИЕ СРЕДЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Задача №2

«Расчет параметров передачи стандартизованной коаксиальной пары»

Выполнил: ст. гр. БЗС2002

Ломакин А. А.

Проверил:

Иванов. С. И.

Москва 2023

1. Исходные данные

Таблица 1 – исходные данные

Параметр	Значение
Диаметр внутреннего проводника d, мм	2.45
Внутренний диаметр внешнего проводника. D, мм	9.4
Система передачи	ИКМ-1920

Значения частот для расчета:

Скорость передачи: 140 Мбит/с

(0,5; 0,6 ... 1,0) ƒт., где ƒт ~ тактовая частота, МГц, соответствующая скорости передачи, Мбит/с:

0.5*140 = 70 МГц

0.6*140 = 84 МГц

0.7*140 = 98 МГц

0.8*140 = 112 МГц

0.9*140 = 126 МГц

1*140 = 140 МГц

Материал внутреннего и внешнего проводников – медь.

Типовые графики:

Рисунок 1 – типовые графики

2. Выполнение

Активное сопротивление коаксиальной пары с медными проводниками:

(1)

где

d - диаметр внутреннего проводника, мм;

D - диаметр внешнего проводника, мм;

f – заданная частота, Гц;

f, Гц	Активное сопротивление
70*106	359.47
84*106	393.78
98*106	425.33
112*106	454.69
126*106	482.28
140*106	508.36

Индуктивность коаксиальной цепи:

(2)

где

L_а - внутренняя индуктивность внутреннего проводника, Гн/км;

L_б - внутренняя индуктивность внешнего проводника, Гн/км;

L_вн - внешняя индуктивность цепи (или наружная межпроводниковая индуктивность), Гн/км.

f, Гц	Индуктивность
70*106	0.000269744
84*106	0.000269673
98*106	0.000269617
112*106	0.000269572
126*106	0.000269535
140*106	0.000269504

Емкость коаксиальной цепи:

(3)

где

ε_r = 1.1 - диэлектрическая проницаемость изоляции коаксиальной пары

C = 4.545*10^-8 Ф/км

Проводимость изоляции коаксиальной цепи:

G = Ctg , Cм/км (4)

где

 - круговая частота (=2f);

C - ёмкость коаксиальной цепи;

tg - тангенс угла диэлектрических потерь:

70 МГц = 0.62

84 МГц = 0.648

98 МГц = 0.676

112 МГц = 0.704

126 МГц = 0.732

140 МГц = 0.76

f, Гц	Проводимость изоляции
70*106	12.394
84*106	15.544
98*106	18.918
112*106	22.517
126*106	26.339
140*106	30.385

Величина волнового сопротивления коаксиального кабеля на частотах >2 МГц практически не изменяется и может определяться непосредственно через габаритные размеры коаксиальной пары (d и D) и параметры изоляции ():

(5)

В области высоких частот коэффициент затухания целесообразно выражать непосредственно через габаритные размеры (d и D) и параметры изоляции ( и tg):

(6)

f, Гц	Коэффициент затухания
70*106	4153.38
84*106	5205.91
98*106	6332.96
112*106	7534.54
126*106	8810.68
140*106	10161.4

Коэффициент фазы определяет угол сдвига между током (или напряжением) на протяжении одного километра. Для определения коэффициента фазы в областях высоких частот можно пользоваться выражением:

(7)

В области высоких частот, когда скорость не зависит от частоты и определяется только параметрами кабеля, скорость распространения электромагнитной энергии можно выразить через :

(8)

где с -скорость света (300 000 км/с).

3. Сравнение с типовыми графиками

Рисунок 2 – зависимость активного сопротивления от частоты

Рисунок 3 – зависимость индуктивности от частоты

Рисунок 4 – зависимость проводимости от частоты

Рисунок 5 – зависимость диэлектрической проницаемости от частоты

Рисунок 6 – зависимость составляющей коэффициента затухания a_m от частоты

Рисунок 7 – зависимость составляющей коэффициента затухания a_д от частоты

С ростом частоты активное сопротивление закономерно возрастает за счет поверхностного эффекта (рис. 2)

Индуктивность с увеличением частоты уменьшается (рис. 3). Это обусловлено уменьшением внутренней индуктивности проводников La и Lb за счет поверхностного эффекта.

Проводимость изоляции с ростом частоты линейно возрастает (рис. 4).

Ёмкость не зависит от частоты (рис. 4).

С увеличением частоты составляющие коэффициента затухания значительно возрастают (рис. 6, рис. 7).