НС Экзамен, первые билеты
.pdf1. Основные направляющие среды передачи
Направляющая система (НС) - это устройство, предназначенное для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении. Таким канализирующим свойством обладают про-водник, диэлектрик и любая граница раздела сред с различными электрическими свойствами (ме-талл - диэлектрик, диэлектрик - воздух и д.).
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 сконцен трированы 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.
2.Организация связи по линиям связи. Двухпроводные и четырёхпроводные линии. Однокабельные и двухкабельные линии связи.
На междугородных линиях связь организуется по 2-х или 4-х проводной схемам. При двухпроводной схеме передача в прямом и обратном направлении осуществляется по одной паре проводов.
При четырехпроводной схеме по одной паре проводов обеспечивается связь в прямом направлении, а по другой - в обратном направлении.
Обе схемы имеют достоинства и недостатки.
По устойчивости и дальности передачи преимущество имеют четырехпроводные схемы. Спектр передачи ниже, так как передача туда и обратно осуществляется в одной полосе частот, что
значительно упрощает усилительное оборудование.
При двухпроводной системе спектр делится на две части - верхнюю и нижнюю, для передачи в прямом направлении и в обратном. Для предотвращения генерации сигналов на входе и выходе каждого усилителя приходится ставить разделительные фильтры, которые вносят искажения. По помехозащищенности цепей преимущество за двухпроводной системой. При передачи энергии по одной из цепей часть энергии будет переходить в виде помех в соседние цепи, расположенные в общем кабеле. В одном кабеле могут оказаться цепи «туда» и «обратно» (в совпадающем и встречном режимах). В этом случае высокий уровень помех от сигнала в начале цепи попадает на приемник соседней встречной цепи, и помеха может оказаться соизмеримой с сигналом. Поэтому для повышения помехозащищенности цепей в симметричных кабелях применяется двухкабельная система. В этом случае все прямые цепи помещаются в одном кабеле, все обратные в другом.
Большинство существующих систем связи являются четырехпроводными, причем в случае симметричных кабелей — двухкабельными.
На коаксиальных магистралях применяется однокабельная система, так как с ростом частоты экранирующие свойства коаксиальных цепей увеличиваются, поле замыкается внутри коаксиальной трубки, переходное затухание между парами увеличивается, защищенность возрастает. Поэтому ста-
новится возможной передача в прямом и обратном направлениях по одному кабелю. На воздушных линиях четырехпроводные системы не применяются, так как пришлось бы сооружать две параллельные разнесенные друг от друга ВЛС. Поэтому на ВЛС применяются двухпроводная система с разнесенными полосами частот.
ВРоссии существует одна двухпроводная система по коаксиальному кабелю, это К-120 с разнесенными полосами частот (до 1,3 МГц) по однокоаксиальномукабелю ВКПАП-1.
Воптических системах связь организуется по двум волокнам, расположенным в одном кабеле.
По одному волокну связь осуществляется в одном направлении, по другому - в обратном. Однако существуют опытные линии со спектральным разнесением каналов, когда передача туда и обратно происходит в одном оптическом волокне.
3.Телеграфные уравнения и их решение.
4.Низкочастотные симметричные кабели. Конструкции, применение, маркировка.
симметричные кабели представляют собой пучок жил, скрученных в определенном порядке и помещенных под общую оболочку.
Для уменьшения взаимных влияний жилы в симметричном кабеле скручены между собой в пары или в группы. Пары или группы в свою очередь также скручены или меняются местами в кабеле, так что средняя емкость любой жилы по отношению к оболочке постоянна, и между жилами не возникает переходного тока, снижаются электромагнитные связи между цепями. Каждая жила поочередно по длине кабели побывает на месте другой. При таком расположении жил имеется известная симметрия в их расположении, и поэтому кабели называются симметричными. Кроме того скрутка облегчает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля и обеспечивает устойчивую круглую форму сердечника
Материал изоляции жил должен быть гибким, механически прочным и обладать стабильными электрическими характеристиками. К основным электрическим характеристикам относятся:
электрическая прочность на пробой U удельное электрическое сопротивление ρ, диэлектрическая проводимость ε; тангенс угла диэлектрических потерь tg δ. Эти величины характеризуют потери в диэлектрике, токи утечки, величину сопротивления изоляции, величину напряжения пробоя. На рис. 8 показано, как изменяются потери в кабеле с ростом частоты. Видно, что при низких частотах
потери в металле значительно выше потерь в диэлектрике. Однако с ростом частоты потери на поляризацию молекул диэлектрика начинают быстро возрастать и начиная с некоторой частоты (10 8
Гц)
превышают потери в металле жил. Поэтому к изоляции жил высокочастотных кабелей предъявляются более высокие требования по сравнению с низкочастотными.
Наилучшим диэлектриком является воздух (εотн→ 1, ρ→ ∞,tg δ→0),поэтому изоляция высокочастотных кабелей делается как правило комбинированной, содержащей по возможности как можно больше воздушных включений и промежутков. Для высокочастотных симметричных кабелей наибольшее распространение получила кордельно-стирофлексная (кордельно-полистирольная) изоляция жил.
Городские кабели служат для соединения абонентов с АТС и работают обычно в спектре звуковой частоты, т.е. 4 кГц, поэтому требования к изоляции не такие строгие как к изоляции вы-
сокочастотных кабелей. Кроме того, протяженность кабелей ГТС также невелика, что позволяет снизить диаметр жил, поскольку потери в металле также невелики. Для изоляции жил низкочастотных кабелей применяются кабельная бумага, полиэтилен, поливинилхлорид.
Таким образом, по внешнему виду кабеля можно определить, является ли он высокочастотным или низкочастотным
Низкочастотные кабели, соединяющие абонентов или группы абонентов с АТС, имеют большое количество жил (до 600 пар, а за рубежом 2400 пар), в бумажной, полиэтиленовой или поливинилхлоридной изоляции сравнительно низкого качества.
В данную группу входят кабели с кордельно-полистирольной, полиэтиленовой и кордельнобумажной изоляцией для соединения телефонных и телеграфных узлов, устройств кабельных вводов и вставок в воздушные линии связи, устройств соединительных линий между АТС.
Как уже отмечалось, кабели ГТС предназначены в основном для передачи от абонента к АТС низкочастотного телефонного сигнала на сравнительно небольшое расстояние, поэтому к изоляции жил предъявляются не слишком жесткие требования. Линии абонентской проводки объединяются в распределительные кабели различной емкости: ТПП 10x2; ТИП 20x2; ТИП 30x2; ТГШ 50x2; ТПП
100x2.
Буквы означают: Т - телефонный; первое П - полиэтиленовая изоляция жил; второе П - полиэтиленовая оболочка. Цифры означают количество пар в кабеле под одной оболочкой.
От распределительного шкафа до АТС прокладываются магистральные кабели с ёмкостью:
ТПП 100x2; ТГШ 200x2; ТПП 300x2; ТПП 400x2; ТГШ 500x2; ТПП 600x2;
Диаметр жил от 0,32 до 0,7 мм.
Материал жил - обычно медь, иногда алюминий.
В эксплуатации до сих пор применяются старые телефонные кабели большей ёмкости, например, ТГ 1200x2 или ТБ 1200x2, что означает телефонный голый или телефонный бронированный ёмкостью 1200 пар. В зарубежных странах иногда применяются низкочастотные кабели ёмкостью до 2500x2. Иногда встречаются кабели со сложной защитой, например, ТППБ и некоторые другие.
5.Высокочастотные симметричные кабели. Конструкции, применение, маркировка.
Наилучшимдиэлектрикомявляетсявоздух (εотн→ 1, ρ→ ∞,tg δ→0),поэтому изоляция высокочастотных кабелей делается как правило комбинированной, содержащей по возможности как можно больше воздушных включений и промежутков. Для высокочастотных симметричных кабелей
наибольшее распространение получила кордельно-стирофлексная (кордельнополистирольная) изоляция
Высокочастотные кабели дальней связи имеют небольшое количество жил, поскольку применяются системы уплотнения для одновременной передачи большого числа каналов по одной паре, причем жилы имеют высококачественную кордельно-полистирольную изоляцию, в которой большой объем занимает воздух.
В симметричных высокочастотных кабелях дальней связи применяется звездная скрутка, и кабель состоит из одной, четырех или семи (рис. 10) четверок жил. Другие конструкции, состоящие из четверок, практически невозможны. Например, конструкция из 2-х четверок будет иметь неудобную овальную в сечении форму, а при числе четверок больше 7 кабель становится очень толстым.
6.Коаксиальные кабели. Конструкции, применение, маркировка.
Коаксиальные кабели состоят из коаксиальных пар, каждая из которых представляет собой соосную конструкцию, одна изжил выполнена в виде сплошного цилиндра, а вторая представляет полый цилиндр. Обе жилы имеют общую ось, так что одна жила находится внутри другой и удерживается от соприкосновения с помощью изолирующих шайб или баллонной изоляции.
Микрокоаксиальные кабели, содержащие от 4 до 20 коаксиальных пар с диаметром жил 0,7/2,9, предназначены для городской и пригородной связи и могут использоваться для организации 300 аналоговых каналов до 1,3 МГц или 30-120 цифровых в диапазоне до 8,5 Мбит/с, однако широкого распространения не получили в связи с появлением оптических кабелей.
2.5.1. Малогабаритные коаксиальные кабели с диаметром жил 1,2/4,6 предназначены для зоновой связи, рокадных линий между магистралями, отдельных кабельных магистралей длиной до 1000 км и др. Получили распространение малогабаритные коаксиальные кабели типов:
•МКТСБ - 4 - 4 коаксиальные пары 1,2/4,6 в свинцовой оболочке с броней из стальных лент;
•МКТСК - 4 - четыре коаксиальные пары 1,2/4,6 в свинцовой оболочке с броней из проволок;
•МКТАШп - 4 - то же, но в алюминиевой оболочке с шлангом;
•МКТАБп - 4 - в алюминиевой оболочке с броней.
Между коаксиальными парами размещены 5 симметричных пар, используемых для служебной связи и телемеханики. Строительная длина 500 м.
Кабели типа МКТ применяются для организации аналоговой системы К-300 в диапазоне 60-1300 кГц или цифровой системы ИКМ-480
МКТСБ-4
. Магистральные коаксиальные кабели типа КМ с парами нормального размера (2,6/9,5)
Изоляция в коаксиальных парах выполняется в виде полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм, либо в виде баллонной полиэтиленовой изоляции.
По кабелям типа КМ можно организовывать аналоговые системы К-1920, К-3600, К-5400, К-10800, или цифровые системы ИКМ-480, ИКМ-1920.
Обозначение кабелей:
•КМБ-4 - коаксиальный, магистральный, бронированный, 4 пары с диаметром 2,6/9,5.
•КМК-4 - то же, но с броней из круглых проволок. Оба этих кабеля имеют свинцовую оболочку.
•КМА-4 - то же, но с алюминиевой оболочкой.
•КМЭ-4 - специальный грозозащищенный кабель с двумя оболочками из алюминия и свинца. Принцип буквенных обозначений тот же, что и ранее. Например:
КМАШп-4 - означает, что поверх алюминиевой оболочки имеется шланг из полиэтилена. Кабель используется для организации связей по однокабельной системе. Строительная длина
250м