3.17. Симметрирование высокочастотных кабелей

3.17. Balancing of the high-frequency cables

a57

В ВЧ кабелях действуют комплексные электрические и магнитные связи, соизмеримые между собой. Поэтому конденсаторное симметрирование, эффективное для НЧ кабелей, здесь нецелесообразно, а при влиянии на дальний конец даже вредно. На дальнем конце действует раз­ность электрических и магнитных свя­зей и происходит их взаимная компен­сация. Уничтожение только электри­ческих связей увеличивает влияние между цепями. По этой причине при симметрировании ВЧ кабелей приме­няются только скрещивание жил в четверке и включение контуров проти­восвязи, т. е. выполняется концентри­рованное симметрирование в одной-трех точках усилительного участка (18—20 км).

In the HF cables complex electrical and magnetic couplings take action and they are comparable. Therefore, capacitive balancing here is inefficient, and even harmful at the far end. On the far end take action the difference of electrical and magnetic couplings and they are compensating each other. The destruction only electrical part increases influence between circuits. For that reason only transposition of the cable quad cores and insertion of the counter-coupling circuits used in this case. Such concentrated balancing procedure is performed in 1-3 points of repeater section (18-20 km).

3.18. Симметрирование вЧ кабелей по комплексным

связям

3.18. Balancing of the high-frequency cables by complex couplings

а58

В этом случае подбор контуров противосвязи и концентрированное симметрирование производится по результатам измерения годографов (частотной зависимости) комплексных электромагнитных связей взаимовлияющих цепей. Эти электромагнитные связи могут иметь произвольную величину и фазу в пределах от 0 до 360⁰. Вектор связи может находиться в любом из четырёх квадрантов системы прямоугольных координат. Соответственно и контур противосвязи должен обеспечивать возможность получения различных по амплитуде и фазе векторов противосвязи. Комплексная связь между цепями четвёрки (рис. 3.24) может быть представлена выражением:

F = [(a₁₃ + ib₁₃) + (a₂₃ + ib₂₃)] – [(a₁₄+ ib₁₄) + (a₂₃ + ib₂₃)] (3.60)

Рис. 3.24. Комплексная связь между цепями четвёрки.

Fig.3.24. The complex coupling between quad cores.

Как видно из этого выражения, при F ≠ 0 возможны 4 случая, соответствующие расположению вектора противосвязи F_п в четырёх различных квадрантах комплексной плоскости (см. рис. 3.25):

1) F = A + iP (I квадрант), 2) F = -A + iP (III квадрант), (3.61)

3) F = -A – iP (II квадрант), 4) F = A – iP (IV квадрант).

В случае 1) суммы действительных и мнимых составляющих левой квадратной скобки выражения (3.60) больше, чем правой. Для уменьшения комплексной связи F следует увеличить значение действительной и мнимой части составляющих правой квадратной скобки формулы (3.60), т.е. подключить контур противосвязи между жилами 1-4 или 2-3. Тогда вектор противосвязи F_п окажется расположенным в III квадранте противоположно вектору связи F (рис. 3.25 а).

В случае 2) суммы действительных и мнимых составляющих в правой квадратной скобке выражения (3.60) больше, чем в левой. Следовательно, для уменьшения комплексной связи F следует подключить контур противосвязи между жилами 1-3 или 2-4 (рис. 3.25 б).

В случае 3) вектор связи F расположен во II квадранте и, следовательно, для его компенсации необходимо вектор противосвязи расположить в IV квадранте. Так как включение только одного сопротивления без ёмкости привело бы к снижению сопротивления изоляции, то требуемое расположение вектора противосвязи может быть достигнуто путём включения элементов противосвязи согласно рис.3.25 в.

Случай 4) является противоположным случаю 3) и, поэтому включение элементов противосвязи осуществляется в соответствии с рис.3.25 г.

Рис. 3.25. Схема включения контуров противосвязи

Fig. 3.25. The sheme of insertion the counter-coupling circuit

In this case the selection of the counter-coupling circuit and concentrated balancing is performed from the measurement results of the locus (frequency dependence) of the interaction circuit electromagnetic couplings. These electromagnetic couplings can have arbitrary value and phase in a range of 0 to 360 degrees. The coupling vector may be situated in any quadrant of the rectangular coordinate system. Appropriately, counter-coupling circuit must to provide the receiving access of the different on phase and amplitude counter-coupling vectors. The complex coupling between quad circuits (Fig. 3.24) is represented as:

F = [(a₁₃ + ib₁₃) + (a₂₃ + ib₂₃)] – [(a₁₄+ ib₁₄) + (a₂₃ + ib₂₃)] (3.60)

As can be seen from equation (3.60), the four cases are possible providing when F≠0. They correspond of the counter-coupling vector F_п location in the four quadrants of the complex plane (Fig. 3.25):

1) F = A + iP (quadrant I), 2) F = -A + iP (quadrant II), (3.61)

3) F = -A – iP (quadrant III), 4) F = A – iP (quadrant IV)

In the case 1) the sums of real and imaginary component of the equation (3.60) left square bracket is greater then of the right bracket. For increase the value of the complex coupling F it is necessary to decrease Re and Im parts of right square brackets i.e. to insert counter-coupling circuit between cores 1-4 and 2-3. Then the counter-coupling vector F_п will be located in quadrant III and directed reversely to the coupling vector F (Fig. 3.25a).

In case the 2) the sums of real and imaginary component of the equation (3.60) in the right square bracket is greater then of the left bracket. So, for decrease of the complex couplings it is necessary to insert counter-coupling circuit between cores 1-3 and 2-4 (Fig. 3.25 б).

In the case 3) vector F is situated in quadrant II, therefore, for compensation it is necessary the counter-coupling vector to put in the quadrant IV. As the insertion of only one resistance without capacity would reduce the insulation, that the required location of the counter-coupling vector can be reached by the insertion counter-coupling elements according to Figure 3.25 в.

The case 4) is opposite to the case 3, so the insertion of the counter-coupling elements is realized accordingly to Fig. 3.25 г.

а59

Эффективность симметрирования путем применения контуров противосвязи наглядно видна из сравнения го­дографов комплексных связей до (рис. 3.26) и после (рис. 3.27) симметрирования. P, мкСим P, mkS

Рис. 3.26. Годограф связей до симметрирования

Fig. 3.26. The locus of couplings before the balancing

P, мкСим P, mkS

Рис. 3.27. Годограф связей после симметрирования

Fig. 3.27. The locus of couplings after the balancing

Из рис. 3.26 видно, что годограф имеет очень сложную форму и ряд частотных точек (240 кГц, 250, 260, и 300 кГц) – выходит за окружность 60,8 дБ, имея всего лишь около 56,5 дБ. В результате включения контуров противосвязи удалось уменьшить действующие в кабеле электромагнитные связи и поднять защищённость. Как видно из рис. 3.27, почти все значения защищённости укладываются в окружность 65, 1 дБ.

The effectiveness of such type balancing is clearly visible from locus comparing before and after the balancing (fig 3.26 and 3.27).

As can be seen from Figure 3.26 locus has very complex configuration and number of frequency points (240kH, 250, 260 and 300 kHz) – are out of the circumference of 60.8 dB having just about 56.5 dB. After insertion of the counter-coupling elements the interactions are decreased and the protectability is increased. On the Fig. 3.27 almost all values of protectability are placed in the circumference 65.1 dB.