2. Пристрій аналізу неоднорідності лінії зв’язку
2.1. Види неоднорідностей та їх вплив на якість зв’язку
Виникаючі по різних причинах неоднорідності й ушкодження негативно позначаються на роботі ліній зв’язку. До найбільш характерних ушкоджень, які зустрічається на кабельних і повітряних лініях зв’язку, відносяться: обрив проводів, коротке замикання між проводами кола, пониження ізоляції між проводами кола або між дротом і землею, замикання дроту на землю і т.д. (рис.1).
Рис. 1. Види ушкоджень у лініях зв’язку: a) ZB=ZH; p=0; б) ZB>ZH; p>0; в) ZB<ZH; p<0.
Такі дефекти, як зміна розмірів і форми кабельних провідників, а також відстаней між ними по довжині лінії, аналогічно, та непостійність електричних властивостей матеріалу провідників та ізоляції одержали назву конструктивних неоднорідностей. Неоднорідності існують як всередині будівельної довжини кабеля, так і у місцях з’єднання двох або більше будівельних довжин (з’єднувальних муфтах). Перші називаються внутрішніми, другі – стиковими неоднорідностями. Стикові неоднорідності, як правило, перевищують внутрішні. Всі зазначені неоднорідності викликають зміну хвильового опору лінії по її довжині.
Будь-яку неоднорідну лінію можна представити як складену з окремих однорідних ділянок. Електромагнітна хвиля, сформована при поширенні по такому колі сигналу з амплітудою U3 (рис. 2,а), частково відбивається від місць стрибкоподібної зміни хвильового опору (зосередженої неоднорідності), повертається до початку кола і фіксується у вигляді відбитого сигналу Uвідб (рис. 2, б, в), а частина, що залишилася, проходить до навантаження. Зазвичай в колі є декілька неоднорідностей, що приводять до багаторазового відбиття хвилі як в сторону генератора, так і в сторону навантаження. Сума всіх хвиль, які поширюються в сторону джерела сигналу, створить зворотній потік енергії. Надходячи на вхід кола, зворотній потік викликає частотні коливання вхідного опору лінії, затрудняючи узгодження його з вихідним опором передавальних апаратур (генератора) і викликаючи додаткові втрати і амплітудно-частотні спотворення сигналу.
Сума всіх хвиль, що відчули парне число відбиттів, утворить попутний потік енергії, що поширюється по колі разом з основним сигналом і спотворює його форму. При цьому істотно спотворюється спектр сигналу і особливо його фазова складова. Особливо страждає від попутного потоку якість телевізійної передачі, для якого відповідність фазових спектрів, переданих по лініях зв’язків і прийнятих на їх кінці сигналів, є визначальним чинником. Для нормальної передачі телевізійних сигналів величина попутного потоку в коаксіальних лініях зв’язку повинна становити не більше 1% від основного, а відхилення вхідного опору від норми, обумовлене відбиттями від неоднорідностей, не повинне перевищувати 0,3%. Амплітудно-частотні спотворення спектра сигналу, обумовлені впливом попутного потоку, позначаються в основному на якості телефонного зв’язку. Однак у симетричних кабелях зв’язку, по яких здійснюється телефонна передача, попутний потік, як правило, не має істотного значення. Зате зворотній потік помітно підсилює перехідну телефонну розмову.
Рис. 2. Характер відбитих імпульсів:
а - форма зондувального імпульсу, б - форма зондувальних і відбитого імпульсів з додатною полярністю, в - форма зондувального імпульсу з додатною полярністю і відбитим імпульсом з від’ємною
Враховуючи сказане вище, на всіх етапах створення кабельної лінії - при виробництві кабелю, при будівництві і експлуатації магістралі - повинен здійснюватися контроль за внутрішніми та стиковими неоднорідностями ВЧ-кабелів зв’язку. З появою ушкоджень у лінії зв’язку визначення характеру та місця цих ушкоджень із метою негайного їх усунення є досить важливим завданням експлуатації кабельних і повітряних ліній зв’язку.
Для дослідження неоднорідностей, а також визначення характеру і місця ушкодження в лініях зв’язку застосовуються різні методи вимірювання, які основані на постійному (наприклад, за допомогою приладів ПКП-3, ПКП-4, ПКП-5) і змінному струмі. Вибір методу вимірювання залежить від характеру ушкодження, від необхідної точності і тривалості вимірювання. Імпульсний метод відноситься до вимірювань на змінному струмі. Хоча він у деяких випадках менш точний, аніж інші методи, однак з його допомогою можна виявити зазначені вище неоднорідності і ушкодження за порівняно короткий час, що має велике значення при експлуатації кабельних магістралей. Зазвичай з появою ушкодження імпульсним методом з’ясовують його характер і місце, а потім за допомогою інших методів уточнюють відстань до місця ушкодження.