Основные требования к линиям связи

Использование линий связи в широком спектре частот предъ­являет особые требования к их конструкции и исходным мате­риалам. Выбор типа и конструкции линии связи определяется не только процессом распространения энергии вдоль линии, но и не­обходимостью защитить расположенные рядом высокочастотные цепи от взаимных мешающих влияний. Кабельные диэлектрики выбирают исходя из требования обеспечения наибольшей даль­ности связи в каналах ВЧ при минимальных потерях.

При использовании частотных систем определяющими явля­ются характеристики цепей по затуханию, а импульсных си­стем — фазовые характеристики.

В общем виде требования, предъявляемые высокоразвитой современной техникой электросвязи к линиям связи, могут быть сформулированы следующим образом:

осуществление связи на практически необходимые расстояния порядка до 12 500 км и в дальнейшем до 25 000 км;

пригодность линии для передачи широкого диапазона частот и цифровой информации;

защищенность цепей от взаимных и внешних помех, а также
от грозы и коррозии;

стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи;

экономичность системы связи в целом.

В соответствии с этими требованиями кабельная техника раз­вивается в следующих направлениях:

1. Преимущественное развитие коаксиальных систем связи и постепенное сокращение симметричных систем. Достоинством ко­аксиальных кабелей является возможность организации мощных пучков связи и передачи программ телевидения на большие рас­стояния по однокабельной системе связи. Эти кабели экономичны и перспективны.

2. Широкое внедрение в кабельную технику пластмасс (поли­этилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих хоро­шими электрическими и механическими характеристиками и поз­воляющих автоматизировать производство. Бумага в качестве изоляционного материала вытесняется из конструкции кабелей.

3. Внедрение алюминиевых, стальных и пластмассовых оболо­чек вместо свинцовых.

4. Разработка и внедрение в производство экономичных кон­струкций кабелей внутризоновой связи (однокоаксиальных, одно-четверочных, безбронных).

5. Создание экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных влияний и грозы, в частности кабелей в двухслойных оболочках типа алюминий—сталь и алюминий—свинец.

Повышение электрической прочности изоляции кабелей свя­зи. Современный кабель должен обладать одновременно свойствами как высокочастотного кабеля, так и силового электрического кабеля. Он должен позволять передачу токов высокого на­пряжения для дистанционного электропитания необслуживаемых усилительных пунктов на большие расстояния.

Разновидности направляющих систем

Направляющая система (НС) – это устройство непрерывной конструкции, способное передавать электромагнитную энергию в заданном направлении. Таким канализирующим свойством обладают проводник, диэлектрик и любая граница раздела сред с различными электрическими свойствами (металл – диэлектрик, диэлектрик – воздух и др.). Поэтому роль НС могут выполнять металлическая линия (кабель, волновод), диэлектрическая линия из материала с ε > 1 (диэлектрический волновод, волоконный световод), а также металлодиэлектрическая линия (линия поверхностной волны).

Для передачи информации электрическими сигналами (за исключением радиорелейной и спутниковой связи) применяют НС, канализирующие электромагнитную энергию в заданном направлении.

НС являются цепи воздушных и кабельных проводных линий, металлические и диэлектрические волноводы. НС является также любая линия передачи в энергетических системах.

При рассмотрении процесса передачи электромагнитной энергии по различным НС разбивают на две основные группы:

1. Это системы, подчиняющиеся рассмотренным в теории цепей уравнениям линии. Поэтому НС этой группы называют также цепями связи. К их числу принадлежат: симметричная цепь и различные ее модификации, а также коаксиальная цепь.

Рассмотрим кратко каждую группу.

Общий признак систем первой группы – это наличие не менее чем двух проводов.

Симметричная двухпроводная цепь (рисунок 1.9). Эта система распространена на воздушных и кабельных линиях.

Рисунок 1.9 – Симметричная двухпроводная цепь

Несимметричная цепь (рисунок 1.10). Вторым проводом здесь часто служит земля.

Рисунок 1.10 – Несимметричная цепь

Искусственные (фантомные) или наложенные цепи (рисунок 1.11 а, б).

Рисунок 1.11 – Искусственные цепи

На рисунке 1.11 (а,б) цепи 1 и 2 – это основные цепи, цепь 3 – искусственная, образованная двумя проводами, роль которых играют цепи 1 и 2. На рисунке 1.11 (б) цепь 1 – основная, 2 – искусственная двухпроводная цепь в качестве проводов используется цепь 1 и земля.

Несимметричная полосковая линия (рисунок 1.12 (а)) и симметричная полосковая линия (рисунок 1.12 (б)).

Рисунок 1.12 – Несимметричная полосковая линия

Ширина внешних полос должна быть не менее, чем в 2,5-3 раза больше внутренней, поскольку, только в этом случае поле будет сосредоточено внутри структуры.

Коаксиальная линия (рисунок 1.13). Эта линия может быть получена из симметричной полосковой (рисунок 1.12 (б)), если замкнуть внешние полоски.

Рисунок 1.13 – Коаксиальная цепь

Трехфазные цепи, воздушные и кабельные (рисунок 1.14).

Рисунок 1.14 – Трехфазные цепи

Эти устройства часто используются, как линии электропередач.

2. Это НС, содержащие всего один конструктивный направляющий элемент.

Металлические волноводы (рисунок 1.15 (а, б)). Эти системы представляют из себя полые трубы различного поперечного сечения.

Рисунок 1.15 – Металлические волноводы

Диэлектрические волноводы (рисунок 1.16).

Рисунок 1.16 – Диэлектрические волноводы

Эти устройства, представляющие из себя длинные стержни, выполненные из диэлектрика с ε_а >0, ε_а – диэлектрическая проницаемость.

Линии поверхностной волны (рисунок 1.17).

Рисунок 1.17 – Линия поверхностной волны

Данная система представляет из себя металлический провод, покрытый слоем диэлектрика, она носит название линии Губо.

Оптические волноводы или световоды (рисунок 1.18).

Рисунок 1.18 – Оптические волноводы

Оптические волноводы (ОВ) представляют из себя конструкцию, состоящую из двух диэлектриков, часто цилиндрической формы с различными диэлектрическими проницаемостями. На рисунке 1.18 центральный цилиндр – сердцевина, имеет ε_а1, внешний цилиндр – оболочка, имеет ε_а2, при этом обязательно выполняется условие ε_а1>ε_а2.

Существуют основные области применения НС. Симметричные двухпроводные цепи широко используются на воздушных линиях и в кабелях АТС. Однопроводные несимметричные цепи на ж.д. транспорте практически не находят применения, т.к. очень чувствительны к индуктивным помехам и к токам, блуждающим в земле. Полосковые линии используют в радиотехнических и других СВЧ устройствах; особенно они удобны при монтаже на печатных платах. Коаксиальные цепи позволяют создавать большие пучки каналов и применяются в магистральных кабелях. Металлические и диэлектрические волноводы удобно применять в радио- и других СВЧ приборах для соединения отдельных блоков и в качестве фидеров, соединяющих аппаратуру с антеннами. Световоды предназначены для передачи больших объемов информации как на большие расстояния, как и для дальней связи.

Частотные диапазоны, в которых работают различные направляю­щие системы, приведены на рисунке 1.19.

Рисунок 1.7 – Частотные диапазоны

Контрольные вопросы

1. Что такое линия передачи и типовая физическая цепь?

2. Первичная и вторичная сеть связи ж.д.

3. Виды ОТС.

4. Классификация линий связи.

5. Области применения линий связи.

6. Принципы построения магистральной, зоновой, городской и сельской связи.

7. Основные требования к линиям связи.

8. Что такое направляющие системы?

9. Типы направляющих систем и их рабочий диапазон частот?

Литература

1. Виноградов В.В., Кустышев С.Е., Прокофьев В.А. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М.: Маршрут, 2002, 416с.

2. Гроднев И.И., Курбатов Н.Д. Линии связи. М.: Связь, 1980, 440с.

3. Липская М.А. Линии связи. Алматы, КазАТК, 2007, 167с.

Дата добавления: 2015-05-26