Направляющие системы передачи и их компоненты

1.

Направляющие системы передачи и их
компоненты
Савин Евгений Зиновьевич
ЛИТЕРАТУРА
Савин Е.З., Линии железнодорожной связи :
учеб. Пособие / Е.З. Савин. – Хабаровск: Изд-во
ДВГУПС, 2017. – 260 с.

2.

Структура дисциплины:
1 раздел. Направляющие системы передачи
2 раздел. Волоконные световоды
3 раздел. Электромагнитная совместимость
4 раздел. Коррозия подземных кабельных
сооружений

3.

ВОПРОСЫ
к зачету по дисциплине "Направляющие системы передачи и
их компоненты»
1. Направляющие системы передачи электромагнитных сигналов связи.
2. Физические процессы в НСП.
3. Типы и классы электромагнитных волн.
4. Уравнение однородной линии.
5. Волновое сопротивление и коэффициент распространения.
Зависимость вторичных параметров от частоты.
6. Поверхностный эффект и эффект близости.
7. Первичные параметры цепей симметричной конструкции.
8. Основные зависимости первичных параметров двухпроводных
цепей линий связи.
9. Принцип действия световодов. Числовая апертура.
10. Типы волоконных световодов.
11. Затухание волоконных световодов.
12. Дисперсия в волоконных световодах.
13. Определение длины регенерационного участка.
14. Магистральные волоконно-оптические кабели.
15. Природа взаимного влияния между цепями связи.
Первичные параметры влияния.
16. Вторичные параметры влияния.

4.

17 Основное уравнение влияния между цепями связи.
18. Зависимость переходного затухания от длины линии и частоты.
19. Косвенные влияния.
20. Симметрирование кабельных цепей.
Емкостные связи и асимметрии.
21. Симметрирование кабельных цепей методом скрещивания.
22. Конденсаторное симметрирование.
23. Концентрированное симметрирование.
24. Электрическое влияние высоковольтных линий и способ его расчета.
25. Магнитное влияние высоковольтных линий и способы его расчета.
26. Опасное влияние ЛЭП на линии связи и меры защиты.
27. Мешающие влияния ЛЭП на линии связи и меры защиты.
28. Опасные влияния ЭлЖД переменного тока на линии связи и меры защиты.
29. Мешающие влияния электрических железных дорог однофазного переменного
тока на линии связи и меры защиты.
30. Механизм образования молнии. Параметры линейной молнии.
31. Влияние грозовых разрядов на воздушные линии связи и меры защиты.
32. Влияние грозовых разрядов на кабельные линии связи и меры защиты.
33. Почвенная коррозия подземных кабельных сооружений и меры защиты.
34. Коррозия блуждающими токами подземных кабельных сооружений и меры
защиты.

5.

Направляющие системы передачи электромагнитных
сигналов связи
Современные направляющие системы передачи (НСП)
подразделяются на следующие виды:
- НСП симметричной конструкции (СК);
- коаксиальные кабели (КК);
- сверхпроводящие кабели (СПК);
- волноводы (В);
- диэлектрические волноводы (ДВ);
- волоконные световоды (ВС);
- линии поверхностной волны (ЛПВ);
- полосковые линии или ленточные кабели (ПЛ или ЛК);
- радиочастотные кабели (РК).

6.

НСП симметричной
конструкции
Е
Н
Волноводы
Коаксиальные кабели
Е
Н
Диэлектрические
волноводы

7.

Волоконные световоды
n2
n1
D=10мм
d=4 мм
Линии поверхностной волны
Полосковые линии или ленточные кабели

8.

λ
φ
Ez
d
cosϕ=λ/d.
Er
1. Для области сверхвысоких частот, когда f→∞, а длина волны λ→0,
λ
тогда ϕ→90˚
φ
d
Ez
Er
2. С уменьшением частоты и приближением ее для конкретной НСП
к критическому значению (f→fкр) длина волны λ→d, тогда ϕ→0
φ
Er
d=λ
d
λ
Ez
3. При соответствии частоты
критической (f=fкр) длина волны
λ=d и угол ϕ=0
Ez = 0

9.

Iпр
Iпр
Iсм
Iсм
Iпр
λ>d
Iсм
λ<d
λ=d
Длина
волны
λ>d
Вид линии связи
Токи
Тип НСП
Двухпроводная
Iпр>Iсм
СК, КК
λ<d
Однопроводная
или
диэлектрическая линия
Iсм>Iпр
В, ДВ, ВС

10.

Типы и классы электромагнитных волн.
- Т- основная, поперечно электромагнитная волна;
- Е – электрическая волна;
- Н – магнитная волна;
- ЕН или НЕ – смешанная (гибридная) волна.
Еz
Н
Н
Е
Т
Нz
Н
Е
Е
Н
Е
Н
Еz
Е
ЕН, НЕ
Нz

11.

Тип волны характеризуется индексами m и n.
Индекс n указывает на число полных изменений поля по
окружности НСП, а индекс m – на число полных
изменений поля по диаметру НСП
m=2
n=6

12.

Уравнение однородной линии
I0
L
G
U0
x
x
Ux Ix
R
Zl
C
dx

13.

Электромагнитные процессы в двухпроводных цепях
связи.
При распространении электромагнитной энергии в
двухпроводных цепях возникают следующие явления и
эффекты:
- поверхностный эффект;
- эффект близости;
- воздействие на параметры цепи окружающих
металлических масс.

14.

1. Поверхностный эффект.
Поверхностный эффект обусловлен действием
внутреннего магнитного поля.
Ток с учетом поверхностного эффекта
Н
Вихревые токи
Основной ток без учета поверхностного эффекта
I

15.

2. Эффект близости.
Эффект близости обусловлен действием внешнего
магнитного поля.
Ток с учетом эффекта близости
Н
Вихревые токи
b
c
Основной ток без учета эффекта близости
а
I
I

16.

Сопротивление двухпроводной кабельной цепи
2
d
pG kr
a
R 2R 0 1 F kr
R
м
2
d
1 H kr
a
, Ом/км
R = R0 + Rпэ + Rэб + Rм

17.

Индуктивность двухпроводной кабельной цепи
a r
4
L 4 ln
Q kr 10
r
, Гн/км
L = Lвнеш + Lвнут
Емкость двухпроводной цепи
6
10
C
a r
36 ln
r
, Ф/км,
Проводимость изоляции кабельных цепей
G Ctg
, См/км,

18.

Вторичными параметрами цепей связи являются
волновое сопротивление и коэффициент
распространения
Zв
R j L
G j C
zв
L
C
R
G
-10
-20
-30
-40
в
800
f

19.

R j L G j C j
R C G L
8,69
2
L
2
C
LC
α
β
f

20.

Зависимость первичных параметров от частоты тока.
R,
L,
C,
G
G
R
Lвнут
C
f
L
Lвнеш
Rо Gо
f
R = R0 + Rпэ + Rэб + Rм
f
L
L = Lвнеш + Lвнут
G Ctg
f

21.

Зависимость первичных параметров от диаметра
проводников
R,
L,
C,
G
G
Lвнут
C
d
L
Lвнеш
R
d
R = R0 + Rпэ + Rэб + Rм
L= Lвнеш + Lвнут
G Ctg
d
L
d

22.

Зависимость первичных параметров от расстояния
между проводниками
L
R,
L,
C,
G
R
G
C
a
R = R0 + Rпэ + Rэб + Rм
L= Lвнеш + Lвнут
G Ctg

23.

Принцип действия световодов.
Показатель преломления (n) прозрачного вещества
представляет собой отношение скорости света в вакууме
(с) к скорости света в данном веществе (v), то есть n=c/v.
2
2=900
2
n2
n1 n2
sin 1 n2
sin 2 n1
Луч 1
Луч 2
1< c
Луч 3
1= c
1> c
sin c
n2
n1
n1

24.

.
ϕ1
ϕm
Оболочка
n2
Сердцевина
n1
,
ϕ1>ϕc
Sin m NA n12 n22
Типы волоконных световодов.
n12 n22 n1 n2
2 n1a
N
2
2n1
n1
- одномодовый
N 1
2
2a ,
2a ,
N 20 - многомодовый
n2
n2
n1
ступенчатый
n2
n1
n2
градиентный

25.

Оптические волокна с несмещенной дисперсией
SF
n1
G.652
n1
n=1,4585
С выровненной оболочкой
С вдавленной оболочкой
Оптические волокна со смещенной дисперсией
DSF
G.653
NZDSF
G.655
n=1,4585
С выровненной оболочкой
С вдавленной оболочкой

26.

Затухание в волоконных световодах
с к , пр ик
с п р
n1
п
tg
C
8
3
р 4 4 n12 1 KT
3
k
ик Ce
0,8 1,6
Для кварцевого стекла С=0,9;
мкм
k=(0,7-0,9) мкм.

27.

Коэффициент затухания пр связан с наличием в
оптическом волокне посторонних примесей, приводящих
к дополнительному поглощению оптической мощности.
На длине волны 2,73 мкм вследствие теплового
движения в этой группе атомов водорода и кислорода
возникают резонансные явления, которые вызывают
максимальное поглощение в стекловолокне.
И если указанный пик поглощения находится вне
рабочего диапазона длин волн кварцевого стекловолокна,
то сопутствующие гармоники оказывают
непосредственное воздействие на волокна в диапазоне
длин волн от 0,8 до 1,6 мкм, и вызывают два пика
поглощения (0,9 и 1,4 мкм).

28.

α, дБ/км
αп, αр
αик
ОН
ОН
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,5
1 окно
0,8 0,9 1,0
2 окно
1,1 1,2 1,3 1,4
3 окно
1,5 1,6
λ, мкм
1 окно λ=0,85 мкм, α=1,8 дБ/км, Lр=30 км
2 окно λ=1,31 мкм, α=0,36 дБ/км, Lр=80 км
3 окно λ=1,55 мкм, α=0,22 дБ/км, Lр=150 км

29.

φ’1
φ1
26 10 3 a
macro
s 2
Δd 1
d
Защитное покрытие
Сердцевина и оболочка
4
k
a
microм 2 10 4 6 3
b
4
6
k
a
microо 2 10 4 6 3 40
b

30.

Дисперсия в волоконных световодах.
Дисперсия представляет собой рассеяние во времени
спектральных и модовых составляющих оптического
сигнала.
2
1
tвх
tвых
tвых
2
2
tвых
tвх
Пер
Пр1
1
1
t
1
1
Пр2
0
0
1
1
1
t
Межимпульсная интерференция
t

31.

Различают следующие виды дисперсии:
Модовую
.
,
Хроматическую: Материальную, n=ϕ(λ)
Волноводную, β=ϕ(ω)
2
рез мод
в м 2
мод
NA
2
l
2n1c
м М l
в B l
м в

32.

М( ), В( )
пс/нм км
150
М( )
100
В( ) со смещенной дисперсией (DSF, G.653; NZDSF, G.655
50
В( ) с несмещенной дисперсией (SF, G.652)
0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
-50
λ=1,31 мкм, SF, G.652
λ=1,55 мкм, DSF, G.653
DWDM,
NZDSF, G.655
1,6
, мкм

33.

Определение длины регенерационного участка.
По затуханию
Р, дБ
Рпер
вх+ рс
нс
нс
...
вых+ рс
Рпр. мин
Lсд
Lсд
Lр
рис. 4
Lр
Pпер - Pпр.мин - вх - 2 рс
1 нс L р вых 0
Lсд

34.

П P пер вх вых Pпр.м ин
Lр
По дисперсии
П 2 рс нс
нс Lсд
Lсд
0 ,25
Lр
B
36 2 0,3 0,02
Lр
4 157
0,02 0,22 4
6
0 ,25 10
Lр
125
622 3,2

35.

Магистральные волоконно-оптические кабели.
ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5)
Внешняя
полиэтиленовая
оболочка
Оптический модуль № 1
NZDSF (G.655)
Арамидные нити
Оптические волокна
Внутренняя
полиэтиленовая
оболочка
Оптический модуль № 2
SF (G.652)
Оптический модуль № 4
SF (G.652)
Связывающие ленты
Стеклопластиковый пруток
Заполняющий модуль
Оптический модуль № 3
SF (G.652)
Гидрофобный
заполнитель
Конструкция волоконно-оптического кабеля ОКМС-А-4/2(2,4)Сп-12(2)/4(5)

36.

ДАУ-012Е04/004Н04-05
Внешняя полиэтиленовая
оболочка
Стальные оцинкованные
проволоки
Внутреняя
полиэтиленовая
оболочка
Оптический модуль №1
NZDSF (G.655)
Оптические волокна
Оптический модуль №2
SF (G.652)
Стеклопластиковый
пруток
Оптический модуль №3
SF (G.652)
Алюмополиэтиленовые
ленты
Заполняющий модуль
Гидрофобный
заполнитель
Оптический модуль №3
SF (G.652)
Конструкция волоконно-оптического кабеля ДАУ 012Е04/004Н04-05

37.

Природа взаимного влияния между цепями связи.
Первичные параметры влияния
1. Электрическое влияние.
+Q
a
c
b
ϕ1
-Q
d
ϕ2
Электрическое влияние характеризуется коэффициентом
электрической связи, который представляет собой
отношение тока, наведенного в цепи подверженной
влиянию, к разности потенциалов во влияющей цепи:

38.

Коэффициент электрической связи через составляющие
параметры выражается следующим образом:
где g – активная составляющая электрической связи,
обусловленная асимметрией потерь энергии в изоляции
на диэлектрическую поляризацию;
g g13 g 24 g14 g 23
k – емкостная связь, обусловленная асимметрией
частичных емкостей.
k C13 C24 C14 C23

39.

C13
C14
1
g13 g14
3
C23
g23 g24
2
4
C24
Эквивалентная схема электрического влияния

40.

2. Магнитное влияние.
a
b
c
E
d
Магнитное влияние характеризуется коэффициентом
магнитной связи, который представляет собой отношение
ЭДС, наведенной в цепи подверженной влиянию, к току во
влияющей цепи с обратным знаком:

41.

Коэффициент магнитной связи через параметры
эквивалентной схемы выражается следующим образом:
где r – активная составляющая магнитной связи,
обусловленная асимметрией потерь энергии в
проводниках на вихревые токи;
r r13 r24 r14 r23
m – индуктивная связь, обусловленная асимметрией
частичных индуктивностей.
m m13 m24 m14 m23

42.

r13
r14
1
m13
4
3
m23
r23
m14
2
m24
r24
Эквивалентная схема магнитного влияния
Параметры g, k, r, m называются первичными
параметрами влияния.
Электрическая связь имеет единицы размерности См, а
магнитная связь – Ом,

43.

Соответствующие коэффициенты при оценке
совместного электромагнитного влияния могут быть
представлены в безразмерных единицах следующим
образом:
где
- волновые сопротивления соответственно
влияющей цепи и цепи, подверженной влиянию.

44.

2. Переходное затухание и защищенность.
Вторичным параметром взаимного влияния является
переходное затухание, которое характеризует затухание
токов влияния при переходе с одной цепи на другую.
Величина переходного затухания должна принимать
возможно большие значения, в то время как значение
собственного затухания цепи должно стремиться к нулю.
В математическом смысле переходное затухание
представляет собой логарифм отношения мощности
генератора во влияющей цепи к мощности помехи в цепи,
подверженной влиянию

45.

Различают два возможных перехода энергии: на
ближний и на дальний конец линии, подверженной
влиянию.
I цепь – влияющая линия
Z в1, 1
P10
A0
P20
Pс
Al
Zв 2 , 2
P1l Pс
Aз
Pс
II цепь – линия, подверженная влиянию
P2l Pп

46.

Переход энергии на тот конец цепи, где расположен
генератор влияющей цепи, определяет собой переходное
затухание на ближнем конце
P10
A0 10 lg
10 lg
P20
2
I10
Z в1
2
I 20
Zв 2
20 lg
I10
I 20
Z в1
Zв2
Переход энергии на противоположный конец второй
цепи определяет собой переходное затухание на дальнем
конце
P10
Al 10 lg
10 lg
P2l
2
I10
Z в1
I 22l Z в 2
20 lg
I10
I 2l
Z в1
Zв 2
Приведенные параметры не учитывают соотношение
полезного сигнала и помехи, и, следовательно, не могут
быть использованы для оценки качества связи.

47.

В электросвязи активно применяется параметр
защищенность цепей, который представляет собой
разность между уровнями полезного сигнала (pc) и
помехи (pп) в рассматриваемой точке цепи
Через мощности защищенность цепей рассчитывается
по формуле:
где Pс – мощность полезного сигнала,
распространяющегося от начала к концу второй цепи;
Pп – мощность помехи, поступающей с первой на
конец второй цепи.

48.

Для цепей, обладающих одинаковыми параметрами ,
защищенность цепей определится
P1l
Aз 10 lg
10 lg
P2l
P1l P10
10 lg
P2l P10
P10
10 lg
P2l
P1l
Al l
P10
Таким образом, защищенность цепей представляет
собой разность между переходным затуханием на
дальнем конце и собственным затуханием линии.

49.

Основное уравнение влияния между цепями.

50.

Переходное затухание на ближнем конце
рассчитывается по формуле
где
Тогда
– электромагнитная связь на ближнем конце.

51.

Переходное затухание на дальнем конце рассчитывается
по формуле
где
Тогда
– электромагнитная связь на дальнем конце.

52.

Для цепей, обладающих одинаковыми параметрами
переходное затухание на ближнем конце
рассчитывается по формуле
Здесь
Для дальнего конца при условии
возникает
неопределенность
В
соответствии
с
теоремой
.
Лопиталя, если
, то отношение
Тогда
Здесь

53.

Для определения защищенности цепей воспользуемся
последним выражением, полагая, что логарифм
произведения равен сумме двух логарифмов.
Учитывая, что
, защищенность цепей
рассчитывается по формуле

54.

Зависимость переходного затухания от частоты тока и
длины линии.
1. Зависимость переходного затухания от частоты.
С увеличением частоты взаимное влияние между
цепями возрастает, а переходное затухание и
защищенность соответственно уменьшаются.

55.

где
2. Зависимость переходного затухания от длины линии.

56.

1
I1
2
I2
3
I3
4
I4
…
n
In
I1 > I2 > I3 > I4 > … > In
Переходное затухание на ближнем конце вначале
уменьшается, а затем стабилизируется.
Это объясняется тем, что, начиная с определенной длины,
токи помех с отдаленных участков приходят настолько
слабыми (
) что фактически не изменяют
взаимное влияние между цепями, и переходное
затухание остается величиной постоянной.

57.

Действительно, если линия короткая (
), то
, тогда
и с увеличением
длины переходное затухание на ближнем конце
уменьшается.
Если линия длинная (
), то
,
тогда
, переходное затухание не зависит от
длины линии и остается величиной постоянной.
Защищенность цепей неуклонно уменьшается, так как с
увеличением длины линии увеличивается количество
участков, с которых поступают равные величины токов
помех (
).
Взаимное влияние между цепями возрастает, а
защищенность становится меньше.

58.

1
I1
2
I2
3
I3
4
I4
…
n
In
I1 = I2 = I3 = I4 = … = In
Такое поведение защищенности цепей подтверждается
и расчетной формулой, в которой длина линии находится
в знаменателе, и увеличение последней неуклонно
приводит к уменьшению защищенности

59.

Переходное затухание на дальнем конце вначале
уменьшается, а затем возрастает.
Переходное затухание на дальнем конце численно
равно сумме защищенности и собственного затухания
цепи.
До определенной длины линии защищенность
преобладает над собственным затуханием, и, поэтому
переходное затухание носит падающий характер.
Начиная с определенной длины линии, собственное
затухание становится больше защищенности, и
переходное затухание на дальнем конце возрастает.

60.

Косвенные влияния.
1. Влияния за счет отражений при несогласованных
нагрузках.
При несогласованных нагрузках
только часть передаваемой энергии поступает в
приемник.
Iп
Zв≠ZL
Iотр
I’2L
I20
I’20
I2L

61.

Дополнительное влияние за счет отражений при
несогласованных нагрузках характеризуется
коэффициентом отражения
Для высокочастотных цепей коэффициент отражения
четко нормируется
где f – частота, кГц.
2. Влияние из-за конструктивных неоднородностей.
Линия связи на всем своем протяжении может отличаться
по конструкции.
В местах неоднородностей появляются встречные и
попутные потоки энергии, которые поступают на ближний
и дальней концы второй цепи, что проявляется в виде
дополнительного влияния

62.

Zв1
≠
Zв2
≠
Zв3
I20
I’20
I’’20
I2L
I’2L
Конструктивные неоднородности строго нормируются.
Асимметрия сопротивлений жил должна находиться в
следующих пределах
Емкостная асимметрия Волновое сопротивление не должно отличаться от
среднего своего значения не более, чем на 3 – 5%/

63.

3. Влияние из-за наличия соседних третьих цепей.
Косвенное влияние из-за наличия соседних третьих цепей
происходит в два этапа
I
III
I’20
II
I20
I’’20
I2L
I’2L
I’’2L

64.

Симметрирование кабельных цепей.
Симметрированием называется комплекс мероприятий,
проводимый в процессе монтажа симметричного кабеля с
целью уменьшения взаимного влияния между цепями и
уменьшения влияния внешних электромагнитных полей
на цепи, расположенные в кабеле.
Существуют три метода симметрирования:
- метод скрещивания;
- конденсаторный метод;
- концентрированное симметрирование.

65.

При симметрировании низкочастотных цепей
применяются метод скрещивания и конденсаторный
метод.
При симметрировании высокочастотных цепей
используются метод скрещивания и концентрированное
симметрирование.
1. Емкостные связи и асимметрии.
Учитывая, что среди всех действующих связей доминирует
емкостная связь, для удобства производства измерений в
процессе монтажа симметричных кабелей используются
емкостные связи и асимметрии.
Различают три коэффициента связей (К1, К2, К3) и три
коэффициента асимметрий (е1, е2, е3) .
Коэффициент связи К1 характеризует связь между
первой и второй основными цепями

66.

Коэффициент связи К2 характеризует связь между
первой основной и искусственной цепями
1
I
2
И
I
И
3
II
4
II

67.

Коэффициент связи К3 характеризует связь между
второй основной и искусственной цепями
Коэффициент асимметрии е1 характеризует связь между
первой основной цепью и землей
Коэффициент асимметрии е2 характеризует связь между
второй основной цепью и землей
Коэффициент асимметрии е3 характеризует связь между
искусственной цепью и землей

68.

2. Симметрирование методом скрещивания.
Симметрирование методом скрещивания заключается в
компенсации связей одного участка кабеля связями другого участка
кабеля путем соединения жил этих участков напрямую и
соединения со скрещиванием.
Результирующий коэффициент связи
АБ определится:
всего участка

69.

Допустим в результате измерений, стало известно, что
коэффициенты связи двух участков кабеля (А, Б) имеют
одинаковые знаки:
А
К1(А) = + 280 пФ
К1(Б) = + 160 пФ
Б
К1(АБ)=К1(А)-К1(Б)
= 280 – 160 = 120

70.

Допустим в результате измерений, стало известно, что
коэффициенты связи двух участков кабеля (А, Б) имеют
разные знаки:
А
К1(А) = + 360 пФ
К1(Б) = - 220 пФ
Б
К1(АБ)=К1(А)+К1(Б)
= 360+ (– 220) = 140
Таким образом, если измеренные связи двух участков
кабеля имеют одинаковые знаки, то для компенсации
взаимного влияния необходимо производить
скрещивание одной из цепей, а если измеренные связи
имеют противоположные знаки, то соединение жил
выполняется напрямую.

71.

С учетом искусственных цепей известны восемь схем
(операторов) скрещивания. I II И
●х
В обозначении операторов скрещивания первая крестик
или точка указывают, скрещена или не скрещена первая
основная цепь.
Вторые крестик или точка указывают, скрещена или не
скрещена вторая основная цепь. Третий крестик или точка
характеризуют искусственную цепь.

72.

73.

3. Конденсаторное симметрирование
Конденсаторное симметрирование заключается в
выравнивании емкостных связей и асимметрий с
помощью дополнительных конденсаторов.
После симметрирования методом скрещивания
анализируются оставшиеся связи и асимметрии с
помощью следующих уравнений.
По результатам анализа составляются таблицы, которые
и позволяют осуществить выбор симметрирующих
конденсаторов.

74.

Оставшиеся значения емкостных связей
К1 = +1
К1 = -1
К2 = +1
К2 = -1
К3 = +1
К3 = -1
Суммарное значение, пФ
Наименьшая вычитаемая емкость, пФ
Емкости симметрирующих конденсаторов, пФ
Оставшиеся значения емкостных асимметрий
е1 = +1
е1 = -1
е2 = +1
е2 = -1
е3 = +1
е3 = -1
Суммарное значение, пФ
Наименьшая вычитаемая емкость, пФ
Емкости симметрирующих конденсаторов, пФ
Емкости симметрирующих конденсаторов, пф,
которые необходимо включить между жилами
1-3
1-4
2-3
2-4
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
-
Емкости симметрирующих конденсаторов, пф,
которые необходимо включить между жилами и
землей
1-0
2-0
3-0
4-0
1
1/2
1/2
1
1/2
1/2
1/2
1/2
1
1/2
1/2
1
1/2
1/2
1/2
1/2
-

75.

4. Концентрированное симметрирование.
Концентрированное симметрирование заключается в
компенсации электромагнитных связей путем включения
между симметрируемыми цепями выравнивающих
контуров, получивших название контуров противосвязи
Iк
F12
FК
I2L
Контур противосвязи создает между цепями
компенсационный ток равный по величине и
противоположный по знаку току помех

76.

Естественная связь имеет комплексный характер,
поэтому в состав контура противосвязи должны входить
реактивные элементы. Известны следующие способы
комплектации контуров противосвязи.
Схема с параллельным включением емкости
распространение не получила, так как такое соединение
увеличивает проводимость изоляции кабельных жил.

77.

Расчетно-графическая работа № 1
Параметры передачи симметричных кабелей
связи.
Задание на РГР.
Произвести расчет первичных и вторичных
параметров магистрального кабеля связи на
максимальной частоте рабочего диапазона
аналоговой аппаратуры или на полутактовой частоте
цифровой аппаратуры уплотнения высокочастотных
четверок.

78.

Последняя цифра шифра
Номер варианта
0
Марка и емкость
кабеля
МКПАБ-7х4х1,2
Аппаратура
уплотнения
К-24т
1
МКБАБ-14х4х1,2
К-12+12
2
МКПАБ-7х4х1,05
К-60п
3
МКБАБ-7х4х1,2
К-24т
4
МКБАБ-14х4х1,2
К-12+12
5
МКСБ-7х4х1,2
К-24т
6
МКБ-7х4х1,2
К-24т
7
МКСБ-7х4х1,2
К-60п
8
МКПАБ-7х4х1,05
ИКМ-120
9
МКСБ-7х4х1,2
ИКМ-120

79.

Сопротивление двухпроводной кабельной цепи
определяется по формуле:
2
d
pG kr
a
R 2R 0 1 F kr
R
м
2
d
1 H kr
a
, Ом/км

80.

Диаметр
Значения коэффициента укрутки
повива, мм До 30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80
Коэф. укрутки
1,010 1,016 1,025 1,037 1,050 1,070

81.

Пересчет потерь в металле (Rм) для частоты,
отличной от 200 кГц, производится по формуле:
Rм Rт
f
200000
Rт = Rт' + Rт" – табличные значения

82.

Число
четверок
в кабеле
4
1+6
1+6+12
Величина дополнительного сопротивления Rт (Ом)
за счет потерь в металлических частях кабеля при
f=200 кГц
Повив смежных Повив внутри
Повив внутри
четверок(Rт')
свинцовой
алюминиевой
оболочки(Rт")
оболочки(Rт")
1
2
3
1
2
3
1
2
3
7,5
14
5,2
8
7,5
1,5 5,5
0,6
2
8
7,5 7,5
0
0
1
0
0
0,4

83.

kr
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
7,0
10,0
>10,0
F(kr)
0
0,000326
0,00519
0,0258
0,0782
0,1756
0,318
0,492
0,678
0,862
1,042
1,743
2,799
G(kr)
(kr)2/64
0,000975
0,01519
0,0691
0,1724
0,295
0,405
0,499
0,584
0,669
0,755
1,109
1,641
H(kr)
0,0417
0,042
0,053
0,092
0,169
0,263
0,348
0,416
0,466
0,503
0,530
0,596
0,643
0,750
Q(kr)
1,0
0,9998
0,997
0,987
0,961
0,913
0,845
0,766
0,686
0,616
0,556
0,400
0,282

84.

Индуктивность двухпроводной кабельной цепи
рассчитывается по формуле:
a r
4
L 4 ln
Q kr 10
r
, Гн/км
Емкость двухпроводной цепи определится
6
10
C
a r
36 ln
r
, Ф/км,

85.

Проводимость изоляции кабельных цепей
определяется по формуле:
G Ctg
Изоляция
, См/км,
Кордельно-бумажная 1,3-1,4
Кордельно1,2-1,3
стирофлексная
1,2-1,3
Кордельнополиэтиленовая
tg 10-4 при частоте, кГц
100
250
550
113
7
6
160
12
8
280
20
12
2500 4500
70
33
120
54

86.

Вторичными параметрами цепей связи являются
волновое
сопротивление
и
коэффициент
распространения
Zв
R j L
G j C
R j L G j C j
R C G L
8,69
2
L
2
C
LC

87.

Расчетно-графическая работа № 2.
Параметры волоконных световодов.
Задание на РГР.
Произвести расчет основных параметров
оптических волокон, а также определить пропускную
их способность и дальность непосредственной связи.
Значения диаметра сердечника оптических волокон
и рабочей длины волны приведены в соответствии с
вариантом в табл. Диаметр светоотражающей
оболочки для всех вариантов соответствует 125 мкм.

88.

Параметр
0
Диаметр
сердечника (2а),
мкм
Рабочая длина
волны ( ), мкм
8,3
Последняя цифра номера зачетной книжки
1
2
3
4
5
6
7
8
50
9,0 62,5 8,7
85
9,0
50
8,3
9
8,7
1,31 0,85 1,55 0,85 1,55 0,85 1,31 1,31 1,55 1,31

89.

Значения ширины спектра излучения и система
передачи приведены в табл.
Последняя цифра
зачетной книжки
номера
Вариант
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Система
STM-1
Сопка-1
Сопка-4м
Соната
Сопка–4м
Соната
Сопка-3
Сопка-2
STM-4
Сопка-4
, нм
0,5
0,3
0,4
0,7
0,8
0,2
0,6
сд,км
4
1
4
1
4
1
2
2
4
2

90.

Соната, Сопка-1
2048 кБит/с
Сопка-2
8448 кБит/с
Сопка-3
36 мБит/с
Сопка-4 , Сопка-4м
140 мБит/с
STM-1
155 мБит/с
STM-4
622 мБит/с

91.

Данные для расчета потерь в оптическом волокне
приведены в табл.
Параметр
Предпоследняя цифра номера
зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
30 12 28 14 26 16 24 18 22 20
Параметр
устойчивости
скрутки
Коэффициент 10 15 14 11 12 13 15 10 12 14
микроизгибов

92.

1. Расчет показателя преломления компонентов
волоконного световода.
n ( ) 1 A i
2
2
3
i 1
2
2
Ii

93.

Тип
Состав стекла
коэффициента
Значение коэффициента при ,
равном
1
2
3
SiO2
0,6961663
0,0684043
0,4079426
0,1162414
0,8974794
9,896161
3,1% G2O2
96,9% SiO2
0,7028554
0,0727723
0,4146307
0,1143085
0,8974540
9,896161

94.

2. Расчет нормированной частоты:
2 a
V
n12 n 22
3. Расчет числа мод в световоде
2
V
N
2
4. Расчет числовой апертуры.
NA
2
n1
2
n2
n12 n 22
2n12
n1 2
n1 n 2
n1

95.

5. Расчет волнового сопротивления и
коэффициента фазы.
6. Расчет коэффициента затухания.
с к
с п р
к macro micro
n110 9
п 8,69
tg
дБ/км

96.

р 4,34
8 3
4
3
n
2
1
1 KT 10 27
дБ/км
3
26 10 a
macro
s 2
Δd 1
d
6
4
ka
4
0
micro 2 10
b 6 3 4
0 a 0,65 1,61V
1,5
micro
2,879V
4
ka
10 4 6 3
b
6
дБ/км
дБ/км
V
12,97a
дБ/км

97.

7. Расчет дисперсии оптического волокна.
мод
NA
2
пс/км,
2n1c
м M( ),
пс/км,
в B( ),
3
M( )
c
i 1
пс/км,
3 l i2
2
2 3
li
A i l i2
2
n1
n
2
10
9
пс/(км нм)

98.

A iIi2
n
3
n1 i 1 2 I2
i
B( )
2
2n1
c
9
10 ,
м в
2
пс/(км нм)
пс/км.

99.

дБм
8. Расчет длины регенерационного участка.
р
0
П нс 2 рс
нс сд
10
сд
100
1000
-30
-35
-40
-45
-50
1
-55
-60
-65
-70
км
2
В, Мбит/с

100.

0,25 106
р
B
км

101.

Рачетно-графическая работа № 3
Симметрирование кабелей связи.
Задание на РГР.
Произвести симметрирование низкочастотных
цепей симметричного кабеля. Значения емкостных
связей и асимметрий двух участков кабеля
приведены в соответствии с вариантом в табл. 1 и 2.

102.

Последняя цифра номера
зачетной книжки
Номера
вариантов
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Значения измеренных емкостных связей (пФ)
Участок кабеля А
Участок кабеля Б
К1
К2
К3
К1
К2
К3
+80
-120
+260
-140
+100
-200
+120
-180
+110
+220
-280
-180
-160
+130
+350
+300
-260
-120
-240
+170
-270
-110
+120
+290
+100
+230
-320
-240
+190
+130
-40
-160
+190
+80
+230
+260
-280
+190
-280
+170
+160
-70
-140
-210
+100
-230
-310
+60
+150
-250
-330
-70
-130
-230
+110
+150
-170
+360
-180
+180

103.

Предпоследняя цифра
номера зачетной книжки
Номера
вариантов
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Значения измеренных емкостных асимметрий
(пФ)
Участок кабеля А
Участок кабеля Б
е1
е2
е3
е1
е2
е3
-70
+150
-200
+240
+140
-80
-90
+130
+80
-180
+230
-190
+120
+80
+130
+160
-260
-180
+110
-60
-240
+210
+180
+160
+40
-170
-180
-260
-120
+130
-80
-140
-120
+200
+270
-170
-140
+70
+90
-180
-170
+230
+50
+160
+220
-90
-210
-110
-60
-190
+70
+170
-90
+280
+160
-50
-210
-100
+180
+70

104.

С10
С13
1
С12
С30
С40
3
4
С32
С24
2
С20

105.

К1 = (С13 + С24) – (С14 + С23)
К2 = (С13 + С14) – (С23 + С24)
К3 = (С13 + С23) – (С14 + С24)
е1 = С10 – С20
е2 = С30 – С40
е3 = (С10 + С20) – (С30 +С40)

106.

●●
Х●
●Х
●●Х
Х●Х
●ХХ
ХХ
ХХХ

107.

Результирующие связи и асимметрии
Оператор
Схема
соединения
К1
К2
К3
е1
II И Участок Участок
А
Б
●
К1А+К1Б К2А+К2Б К3А+К3Б е1А+е1Б
х
К1А-К1Б
К2А-К2Б
К3А+К3Б
е1А-е1Б
е2А+е2Б
е3А+е3Б
х
К1А-К1Б К2А+К2Б
К3А-К3Б
е1А+е1Б
е2А-е2Б
е3А+е3Б
х
х
К1А+К1Б К2А-К2Б
К3А-К3Б
е1А-е1Б
е2А-е2Б
е3А+е3Б
х
К1А+К1Б К2А+К3Б К3А+К2Б е1А+е2Б
е2А+е1Б
е3А-е3Б
х
х
К1А-К1Б
К2А-К3Б
К3А+К2Б
е1А-е2Б
е2А+е1Б
е3А-е3Б
х
х
К1А-К1Б К2А+К3Б
К3А-К2Б
е1А+е2Б
е2А-е1Б
е3А-е3Б
х
х
х
К1А+К1Б К2А-К3Б
К3А-К2Б
е1А-е2Б
е2А-е1Б
е3А-е3Б
I
е2
е3
е2А+е2Б
е3А+е3Б

108.

Оператор
│Кмах│
│емах│
●●
280
360
х●
160
440
●х
430
440
хх
240
270
●●х
460
430
х●х
320
340
●хх
430
460
ххх
340
380

109.

Оператор
│Кмах│
│емах│
●●
280
360
х●
240
440
●х
430
440
хх
240
270
●●х
460
430
х●х
320
340
●хх
430
460
ххх
340
380

110.

120 120
К1 = (С13 + С24) – (С14 + С23) = +240 пФ
80
80
К2 = (С13 + С14) – (С23 + С24) = - 160 пФ
60
60
К3 = (С13 + С23) – (С14 + С24) = +120 пФ

111.

Оставшиеся значения
емкостных связей
К1 = +240
К2 = -160
К3 = +120
Суммарное значение, пФ
Вычитаемая наименьшая
величина емкости, пФ
Величина емкости
включаемых
конденсаторов, пФ
Емкости симметрирующих конденсаторов,
пф, которые необходимо включить между
жилами
1-3
1-4
2-3
2-4
120
120
80
80
60
60
80
260
120
60
60
60
60
60
20
200
60
-

112.

380
е1 = С10 – С20 = - 380 пФ
110 110
220
е2 = С30 – С40 = + 220 пФ
190 190
130
130
е3 = (С10 + С20) – (С30 +С40) = - 260 пФ

113.

Оставшиеся значения
емкостных асимметрий
е1 = - 380
е2 = + 220
е3 = - 260
Суммарное значение, пФ
Вычитаемая наименьшая
величина емкости, пФ
Величина емкости
включаемых
конденсаторов, пФ
Емкости симметрирующих конденсаторов, пф,
которые необходимо включить между жилами
и землей
1-0
2-0
3-0
4-0
380
190
190
110
110
220
130
130
620
240
190
410
190
190
190
190
430
50
-
220

114.

[email protected]