0,04* 0,037 Повреждений на 100 км/год

Расстояние Оренбург-Бузулук 224 км

Вывод:

КМБ 6/4 относится к симметричному одночетверочному и однокоаксиальному типу кабелей. Допустимое расчетное число опасных ударов молнии на 100 км трассы в год 0,1-0,2. Полученное нами значение входит в норму.

1

Определите на сколько изменятся собственные потери в оптическом волокне, если передача сигналов будет осуществляться не в третьем, а во втором окне прозрачности. Параметры оптического волокна: 𝑛2 = 1,495, ∆= 0,011, 𝑡𝑔𝛿 = 10−11

Определите во сколько раз отличается величина нормированной частоты в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50- 01 от нормированной частоты оптического волокна оптического кабеля ОКЛБ-01-0,3 при 𝑛1 = 1,5, ∆= 0,011.

При соединении световодного соединительного шнура в кроссовом оптическом шкафу к линейному оптическому кабелю ОКК50-01 произошло угловое смещение торцов волокна на 3°. Определите возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна: ∆= 0,01; 𝑛1= 1,505.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6-Р

Решение задач Задача №1

Решение: Дано:

𝑛2 = 1,495, ∆= 0,011, 𝑡𝑔𝛿 = 10⁻¹¹

Собственные потери волокна состоят из потерь на поглощении и рассеянии: 𝛼_с = 𝛼_п + 𝛼_р

𝑛 ₁=-1.495/(0.011-1)=1.511

При втором окне:

дБ/км

дБ/км

дБ/км

При третьем окне:

дБ/км

дБ/км

дБ/км

Изменение потерь:

Задача №2 Решение: Дано:

𝑛1 = 1,5, ∆= 0,011

𝑛 2=1.493

Для решения задачи воспользуемся формулой:

– нормированная частота,

где a – радиус сердцевины волокна, мкм

𝜆- длина волны, мкм.

Предварительно определим из документации на кабель конструктивные параметры оптических волокон, используемых в кабелях типа ОКК-50-01 и ОКК-10-01. В кабеле типа ОКК-50-01 используется градиентное оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки = 125 мкм и диаметром сердцевины = 50 мкм. В кабеле типа ОКК-10-01 используется одномодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки = 125 мкм и диаметром сердцевины = 10 мкм. Передачи сигналов осуществляется на длине волны 𝜆=1,3 мкм.

Вначале определим значение коэффициента преломления n2. Для этого воспользуемся формулой:

дБ/км

Величину нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКК-50-01 определим из формулы:

Определим величину нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКЛБ-01-0,3:

Таким образом, нормированная частота оптического волокна кабеля типа ОКК-10-01 меньше нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКК-50-01 в 6,25 раз. Ответ: нормированная частота оптического волокна кабеля типа ОКК-10-01 меньше нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКК-50-01 в 6,25 раз.

Задача №3 Решение:

Определите, во сколько раз изменится величина дисперсии сигнала в ВОЛС на основе кабеля ОМЗКГ, если заменить источник излучения с лазерного на светодиодный ( ). Длина ВОЛС 48 км.

Решение: ОМЗКГ — одномодовый кабель, дисперсия определяется хроматической дисперсией.

Упрощённые формулы:

Результирующая:

1. Исходные данные:

• Лазер: 

• Светодиод: 

• 

2. Для  : Из таблиц: (интерполяция между 0,8 и 1,0: 125 и 40 — неточно, но для 0,87 ~ 110)  (для одномодового на 0,87 мкм профильная мала, в таблице для 1,0 мкм = 0)

3. Лазерный источник:

4. Светодиодный источник:

5. Отношение:

Ответ: Дисперсия увеличится примерно в 20 раз.

Вывод: в процессе выполнения задания были решены три задания соответствующего варианта.

Практическая работа № 7-Р

РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЯ В КОАКСИАЛЬНОЙ КАБЕЛЬНОЙ СБОРКЕ

ЗАДАНИЕ

Рассчитать потери в коаксиальной кабельной сборке с помощью аналитической аппроксимации коэффициента затухания для рабочего частотного диапазона.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 – Исходные данные

Марка кабеля	Последняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	LRM-240	RG-8	LRM-300	LRM-400	LRM-200	5D-FB	RG-8	RG-405	PK 50-3-38	RG-214
Длина кабеля, м	20	15	22	25	35	30	20	10	18	24

Таблица 2 - Исходные данные

Типы разъемов	Последняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	SMA-J240	SMA-J300	SMA-J300	SMA-J400	N-KY5Y-1	SMA-J7.5A	SMA-J240	N-JWB2A	SMA-JW200L	N-J7
	N-J240Y	N-J7	SMA-J300	SMA-J400	N-KF200	SMA-J7.5DN	SMA-J300	SMA-KYB2M	N-KF200	N-J7

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Типовые кабельные сборки изготавливаются на гибких, полужестких (пропаянная оплетка) и жестких кабелях (медная трубка) с использованием любых соединителей, доступных под конкретный типоразмер кабеля [1]. Потери в коаксиальной сборке могут быть рассчитаны как сумма потерь непосредственно в самом коаксиальном кабеле и разъемах.

Рисунок 1 – Типовая кабельная сборка

С коаксиальными кабелями обычно используются радиочастотные разъемы, работающие в диапазоне нескольких мегагерц. Более новые конструкции разъемов обеспечивают меньшие потери мощности. Распространенными типами радиочастотных разъемов являются: N, UHF, TNC, BNC, SVA. В антеннах и устройствах, в зависимости от условий эксплуатации (в помещении или на улице), обычно используются разъемы трех типов:

• Разъем типа N – это среднего размера резьбовой, устойчивый к атмосферным воздействиям, работающий на частотах до 11ГГц, обеспечивает надежное соединение (рисунок 2, а). У хороших разъемов N-типа, как правило, вносимые потери составляют менее 0,3 дБ, а у некоторых более дешевых производителей они могут достигать 0,5 дБ. Как правило, при монтаже рекомендуется учитывать потери в 1 дБ к бюджету подключения на каждые два разъема, например, на обоих концах кабеля.

• Разъемы SMA (SubMiniature version A) представляют собой менее точные коаксиальные радиочастотные разъемы, работающие на частоте до 18 ГГц, хотя имеются и версии, рассчитанные на частоту до 26,5 ГГц (рисунок 2, б). Эти разъемы вносят большие потери, при монтаже рекомендуется увеличивать потери на 2 дБ на каждые два разъема, например, на обоих концах кабеля.

• Разъемы RP-SMA – такие же, как и SMA, только с обратной полярностью, которая относится только с типу контактного штыря разъема, а не к полярности сигнала. Подходит к использованию внутри помещений (рисунок 2, в).

Штекер Штифт с резьбой внутри	Гнездо Розетка с резьбой снаружи	Штекер Штифт с резьбой внутри	Гнездо Розетка с резьбой снаружи	Штекер Штифт с резьбой внутри	Гнездо Розетка с резьбой снаружи
а)		б)		в)

Рисунок 2 – Типы разъемов

а) тип N; б) тип SMA; в) тип RP-SMA

Существуют различные методики оценки потерь в разъемах, при этом сами производители разъемов редко предоставляют информацию о потерях в них. Более полную информацию можно получить у производителей кабельных сборок, иногда предоставляя формулы для расчета потерь в разъемах. Например, Fairview Microwave [3] для расчета потерь в своих сборках приводит следующую формулу:

(1)

где = 1 ГГц.

В описаниях кабельных сборок приводятся коэффициенты затухания для разъема типа N:

дБ – прямой для кабеля LRM-240-UF, кабельная сборка FMC00502-200cm;

дБ - прямой для кабеля LRM-400-UF, кабельная сборка FMC00014.

Для частоты 10 ГГц формула (1) при дБ выдает потери дБ, что очень близко к данным от Tyco Electronics [4]. Для некоторых разъемов, поставляемых «Амитрон электроникс» [5], имеются данные о затухании в них, которое рассчитывалось тоже по формуле (1). В таблицах 3 и 4 приведены коэффициенты затухания для разъемов SMA и N.

Таблица 3 – Коэффициенты затухания для разъемов SMA (Амитрон)

Тип разъема	Название разъема	Кабель	Коэффициент затухания, дБ (не более)
Розетка	SMA-KB2	UT086, RG-405	0,05
Розетка	SMA-KYB2M	UT086, RG-405	0,05
Вилка	SMA-J7.5A	5D-FB	0,1 (до 5 ГГц)
Вилка	SMA-J7.5DN	5D-FB	0,05 (до 5 ГГц)
Вилка	SMA-J240	LRM-240, RG-8	0,05
Вилка	SMA-J300	LRM-300, RG-8	0,05
Вилка	SMA-J400	LRM-400	0,05
Вилка угловая	SMA-JW200L	PK 50-3-38, LRM-200	0,15

Таблица 4 – Коэффициенты затухания для разъемов N (Амитрон)

Тип разъема	Название разъема	Кабель	Коэффициент затухания, дБ (не более)
Вилка	N-J240Y	LRM-240	0,06
Вилка угловая	N-J7	RG-8, RG-214	0,08 (до 4ГГц)
Розетка	N-K3YD	RG-316D	0,25
Розетка с фланцем	N-KF4YM	PK 50-2-22	0,2
Розетка с фланцем	N-KF200	PK 50-3-38, LRM-200	0,25
Розетка с гайкой	N-KY5Y-1	RG-58, LRM-200	0,25
Вилка угловая	N-JWB2A	UT086, RG-405	0,15

Используя формулу (1), можно рассчитать частотную зависимость потерь в разъемах для заданного коэффициента затухания .

Зависимость коэффициента затухания кабеля от частоты [дБ/м] производители обычно приводят в табличном виде. В общем виде коэффициент затухания может быть описан функцией вида:

, (2)

где – частота, Гц; , , – коэффициенты аппроксимации. Для двух кабелей были рассчитаны коэффициенты аппроксимации по данным производителей, результаты приведены в таблице 5. Сопоставление табличных значений затухания сигнала в кабеле, с графиком зависимости коэффициента затухания от частоты, полученного по формуле (2) с учетом коэффициентов аппроксимации для кабеля марки PK 50-3-38 представлено на рисунке 3, а для кабеля марки RG-316D на рисунке 4.

Таблица 5 – Коэффициенты аппроксимации для кабелей

Марка кабеля				Примечание
PK 50-3-38	0,353	0,0173	0,00209
RG-316D	1,12	0,0412	-0,0781	до 6ГГц

Рисунок 3 – График зависимости коэффициента затухания от частоты, полученного по формуле (2) с учетом коэффициентов аппроксимации и табличные значения затухания сигнала от производителя для кабеля марки PK 50-3-38

Рисунок 4 – График зависимости коэффициента затухания от частоты, полученного по формуле (2) с учетом коэффициентов аппроксимации и табличные значения затухания сигнала от производителя для кабеля марки RG-316D

Потери в кабельной сборке с учетом двух разъемов определяются по формуле:

, (3)

где – длина кабеля, м; и – потери в разъемах, дБ/м, которые определяются с помощью выражения (1) по данным из таблиц 3 и 4.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

1. В соответствии с вариантом определите компоненты кабельной сборки (марка коаксиального кабеля, его длина, два разъема).

2. Кабель – LRM-300 Длина кабеля = 22 м Типы разъёмов – SMA-J300 SMA-J300

Механические характеристики
Радиус изгиба: монтаж	22.2 мм
Радиус изгиба: повторный	76.2 мм
Изгибающий момент	0.52 Нм
Вес	0.08 кг/м
Усилие на разрыв	54.5 кг
Раздавливание на плоской плите	0.54 кг/мм
Конструкционные характеристики
Внутренний проводник	чистая медь (1.78 мм)
Диэлектрик	вспененный полиэтилен (4.83 мм)
Внешний проводник	алюминиевая лента (4.98 мм)
Внешняя оплетка	луженая медь (5.72 мм)
Стандартная оболочка	черный полиэтилен (7.62 мм)
Требования к окружающей среде
Диапазон температур для установки	-40/+85 °C
Диапазон температур для хранения	-70/+85 °C
Рабочий диапазон температур, °C	-40/+85
Электрические характеристики
Скорость распространения	85%
Пиковая мощность	10 кВт
Сопротивление по постоянному току внутреннего проводника	7.0 Ом/км
Сопротивление по постоянному току наружного проводника	7.3 Ом/км
Напряжение пробоя оболочки	5000 VRMS
Сопротивление	50 Ом
Фазовая стабильность	<10*10-6/ °C (менее 10 ppm/ °C)
Уровень экранирования	>90 дБ

Таблица 6 – Затухание в кабеле

Частота , ГГц	0,03	0,05	0,15	0,22	0,45	0,9	1,5	1,8	2	2,5	5,8
Затухание , дБ/м	0,035	0,045	0,079	0,096	0,138	0,199	0,26	0,287	0,303	0,342	0,543

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Расчёт для  :

• 

• 

• 

• 

Частота , ГГц	Затухание , дБ/м	Lкабель, дБ	Lразъёмы, дБ	Lc, дБ
0,03	0,035	0,77	0,017	0,787
0,05	0,045	0,99	0,022	1,012
0,15	0,079	1,738	0,039	1,777
0,22	0,096	2,112	0,047	2,159
0,45	0,138	3,036	0,067	3,103
0,9	0,199	4,378	0,095	4,473
1,5	0,26	5,72	0,122	5,842
1,8	0,287	6,314	0,134	6,448
2	0,305	6,666	0,141	6,807
2,5	0,342	7,524	0,158	7,682
5,8	0,543	11,946	0,24	12,186

Результат аппроксимации:

Проверка на  :

Совпадает с табличным 0,303 дБ/м.

Вывод: Потери в кабельной сборке на LRM-300 длиной 22 м с разъёмами SMA-J300 растут с частотой. На низких частотах (30 МГц) потери около 0,78 дБ, на 5800 МГц — 12,02 дБ. Основной вклад даёт кабель, разъёмы добавляют менее 0,08 дБ во всём диапазоне.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8-Р

Решение задач

Электрические кабели связи

Номер варианта	Задача № 1	Задача № 2	Задача № 3
ВАРИАНТ 1 последняя цифра номера студенческого билета 0 - 3	Найдите расстояние между центрами пары проводников, находящихся внутри четверки в кабеле с кордельно-бумажной изоляцией МКГ4х4х1,2, и определите диаметр звездной скрутки	Определите каким должно быть расстояние между полиэтиленовыми шайбами толщиной 2 мм в коаксиальной паре 2,6/9,4 мм с волновым нормированным сопротивлением 75 Ом.	Какое минимальное затухание может быть достигнуто в коаксиальных парах на полутактовой частоте аппаратуры ИКМ-1920, если известно, что диаметр внутреннего проводника равен 2,6 мм, оба проводника медные, а волновое сопротивление равно 75 Ом.

Задача 1

Решение:

Определим диаметр изолированной жилы  Формула:

Из справочных данных для кордельно-бумажной изоляции:

 — диаметр токопроводящей жилы

 — толщина корделя

 — толщина бумажной ленты

Расстояние между центрами жил  В звездной скрутки 4 жилы расположены в углах квадрата. Расстояние между центрами противоположных жил = диагональ квадрата со стороной  :

Диаметр звездной скрутки  Это расстояние между центрами противоположных жил плюс диаметр одной жилы:

Ответ: Расстояние между центрами жил = 4,10 мм Диаметр звездной скрутки = 7,00 мм

Задача 2

Решение:

Определим соотношение диаметров

Найдём эквивалентную диэлектрическую проницаемость  Из Таблицы 4 для   и  :

Расстояние между шайбами  Формула (7):

где:

 (воздух)

 (полиэтилен)

 (толщина шайбы)

(расстояние между шайбами)

Ответ: Расстояние между шайбами = 42 мм

Задача 3

Решение:

Определим диаметр внешнего проводника  Для минимального затухания при медных проводниках:

Эквивалентная диэлектрическая проницаемость  Из Таблицы 4 для   и  :

Полутактовая частота аппаратуры ИКМ-1920 Для ИКМ-1920 скорость передачи = 1920 × 64 кбит/с = 122,88 Мбит/с Полутактовая частота 

Минимальное затухание по формуле (9)

Ответ: Минимальное затухание = 18,62 дБ/км

Вывод: в ходе решения задач были определены геометрические параметры скрутки жил в кабеле МКГ, рассчитано расстояние между шайбами в коаксиальной паре для обеспечения нормированного волнового сопротивления и определено минимальное затухание в коаксиальной паре на полутактовой частоте системы ИКМ-1920. Полученные результаты позволяют оценить влияние конструктивных параметров на электрические характеристики кабелей.