Лекция №14

Рассмотрим эквивалентную схему взаимных влияний в симметричных цепях:

Выводы:

1) на ближнем конце второй цепи токи помех от электрической и магнитной связи суммируются, так как направлены в одну сторону.

2) На дальнем конце второй цепи токи помех от электрической и магнитной связи вычитаются, так как направлены встречно.

3) На дальнем конце второй цепи токи помех взаимно компенсируются в любой симметричной цепи.

Определимся со значением тока в 1й цепи в точке х.

Определим действие ЭДС помех во второй цепи от магнитной связи на участке dx

- ток возникающий от этой ЭДС во 2й цепи

- ток помех действующий во 2й цепи на элементе dx.

Величина тока от элементарного участка dx протекающего к ближнему концу 2й цепи от электрического влияния определяется соотношением:

Рассмотрим совместно действие электрического и магнитного влияния на ближнем и дальнем конце 2й цепи от элемента dx, на котором действуют электромагнитные связи.

Для нахождения полной величины тока помех действующего в начале и в конце 2й цепи от электрического и магнитного влияния, проинтегрируем выражения в формулах зависящих от х, по всей длине линии . Получим суммарный ток помех на ближнем конце 2й цепи:

Используя данное решение, аналогично получим значение тока помех на ближнем конце:

Воспользуемся далее определением вторичных параметров взаимного влияния

Значение токов помех мы нашли. Обозначим через - коэффициент электромагнитной связи на ближнем конце линии.

- на дальнем конце.

С учетом данной записи получаем:

В большинстве кабельных цепей выполняется условие однородности, т.е. все соседние цепи одинаковы. Поэтому можно принять следующее допущение:

Для данных условий формулы упрощаются

Мы учли что

В большинстве кабельных цепей при соединении строительных длин в единую линию известны фазовые соотношения токов помех. Поэтому как было указано раньше рассматривается среднеквадратическое значение токов помех без учета фазы. Для таких цепей вместо коэффициента распространения g рассматривают только коэффициент затухания a.

При этом вторичные параметры имеют вид:

В ряде случаев возникает необходимость исследовать не только АЧХ изменения взаимных влияний, которое определяется параметрами , но и ФЧХ переходных затуханий. Для этого вводится еще один дополнительный параметр называемый передаточной функцией взаимных помех (ПФВП).

ПФВП подразделяется на

- ближнем конце линии

- дальнем конце линии

-аргумент комплексных амплитуд, действующих сигналов и помех 1й и 2й цепи.

Графически ПФВП представляется в комплексной плоскости, при этом графики ПФВП на комплексной плоскости называются годографами. Данные годографы можно получать на эране ЭЛТ специального прибора измерителя комплексных связей ИКС-600.

В результате рассмотрения соответствий для переходных затуханий на ближнем и дальнем конце можно сделать следующие выводы:

1. Переходное затухание на ближнем конце линии при при перемене местами влияющей и подверженной влиянию линий не изменяются. Это непосредственно следует из выражения , в котором присутствует сумма . При перемене местами будет , что не меняет соотношения.

2. Переходное влияние на дальнем конце линии оказывается различным при влиянии . Для выражения , так как

Эффект различия ПФВП на дальнем конце линии при замене I на II называется эффектом перестановки.

Он отрицательно сказывается на повышении защищенности цепей при проведении комплекса мероприятий с симметрированием. Так как проведя симметрирование при влиянии I на II данный эффект теряется при замене местами цепей, что ухудшает условия повышения помехозащищенности.

Графически ПФВП на ближнем конце представляет собой спираль, раскручивающуюся с увеличением частоты.

Чем меньше взаимные влияния тем меньше раскручивается спираль годографа при изменении частоты. При отсутствии взаимных влияний годограф вырождается в точку в центре комплексной плоскости.

Годограф на дальнем конце

Наряду с непосредственными влияниями в цепях существуют косвенные влияния за счет 3-х цепей, стыковых и кольцевых неоднородностей. При этом необходимо рассматривать результирующую защищенность от непосредственных и косвенных влияний.

Наряду с непосредственными влияниями в цепях существуют косвенные влияния за счет 3-х цепей, стыковых и кольцевых неоднородностей. При этом необходимо рассматривать результирующую защищенность от непосредственных и косвенных влияний.

В общем случае будет как минимум 4 составляющих.

Результирующее значение защищенности может существенно отличатся от защищенности при непосредственных влияниях, то есть косвенные влияния могут значительно ухудшить параметры помехозащищенности, И их обязательно необходимо учитывать при оценке помехозащищенности цепи.

КЦ идеальной конструкции не имеют внешнего электромагнитного поля, и находящиеся рядом КЦ идеальной конструкции не влияют друг на друга. В действительности КЦ подвержены взаимному влиянию из-за появления продольной составляющей электрического поля на поверхности внешнего проводника E_Z.=E_C=U_C. Эта составляющая возникает в следствии неидеальной проводимости материала внешнего проводника, т.е. при протекании рабочего тока по внешнему проводнику возникает падение напряжения на внешней поверхности внешнего проводника.

Рассмотрим схему взаимного влияния 2х коаксиальных пар.

Выводы:

1) Между КЦ отсутствуют непосредственные влияния, и действует только косвенное влияние через 3ю цепь образованную внешними проводниками коаксиальных пар.

2) Между КЦ отсутствует электрическая связь, действующая в симметричной цепи, и существует только магнитная связь за счет взаимодействия внешних проводников коаксиальных пар.

3) В следствие отсутствия электрической составляющей взаимных влияний не будет взаимокомпенсации взаимных помех на дальнем конце линии от электрической и магнитной составляющей.

Чем больше действующее напряжение на поверхности внешнего проводника влияющей цепи, тем больше будет I_П. За счет эффекта самоэкранирования, с ростом частоты уменьшается E_Z на поверхности внешнего проводника, следовательно, уменьшается взаимное влияние.

В отличии от симметричных цепей в КЦ с ростом частоты помехозащищенность увеличивается, а взаимное влияние уменьшается.

На очень высоких частотах E_Z на поверхности внешнего проводника стремится к нулю. При этом влияние между цепями зависит от конструкции внешних проводников, их взаимного расположения, а также материала внешних проводников. Чем дальше расположены коаксиальные пары друг от друга, чем толще внешний проводник, и выше его проводимость тем меньше взаимные влияния.

Увеличение диаметра внешнего проводника приводит к повышенному расходу дефицитной меди, а удаление коаксиальных пар друг от друга к увеличению конструктивных размеров КК. Поэтому в реальных конструкциях коаксиальных пар на поверхности внешнего проводника размещают 2 стальные ленты, обладающие повышенной магнитной проницаемостью. В следствие этого возрастает действие вихревых токов к эффекту самоэкранирования и уменьшению составляющей E_Z.

Количественно влияние одной цепи на другую оценивается первичным параметром влияния коаксиальных цепей, который называется сопротивлением связи.

Z_пр(w) – полное продольное сопротивление цепи.

- толщина внешнего проводника.

- коэффициент вихревых токов.

- удельная проводимость внешнего проводника.

Определяя через магнитную связь для тока помех во 2й цепи можно перейти ко вторичным параметрам влияния.

Зависимость вторичных параметров влияния симметричной и коаксиальной цепи от частоты и длины линии.

В симметричной цепи с ростом частоты вторичные параметры уменьшаются, а в коаксиальной цепи наоборот возрастают.

Так как в коаксиальной цепи отсутствует взаимокомпенсации электрических и магнитных помех на дальнем конце, то A_l<A₀.

В СЦ за счет взаимокомпенсации помех на дальнем конце от электрической и магнитной составляющей, то A_l>A₀.

Особенностью частотной зависимости A₀ является колебательно асимптотический характер кривой, особенно на низких частотах.

Это обусловлено тем, что помеха приходит на ближний конец 2й цепи с разными фазами в зависимости от частоты и длины волны, что приводит к волнообразному характеру изменения А₀. Аналогичный характер будет и для длины линии.

В зависимости от длины линии приходящие токи помех будут иметь разную фазу, а значит и A₀ будет иметь волнообразный характер, особенно в начале графика.

Независимо от того СЦ или КЦ графики вторичных параметров от длины линии будут иметь вид:

Защищенность с возрастанием длины линии уменьшается из-за суммирования токов помех с каждого участка лини. Чем длиннее линия, тем больше действуют помехи, тем меньше защищенность.

Взаимные влияния между ОВ ВОК обусловлены следующими причинами:

- за счет взаимодействия электромагнитных полей соседних оптических волокон;

- взаимодействие отраженных от неоднородностей световых сигналов соседних оптических волокон;

- взаимодействие электромагнитных волн излучаемых при макро- и микроизгибах оптических волокон в структуре оптического кабеля.

Конструктивно в оптических волокнах эти факторы учтены, поэтому диаметр сердцевины ОВ намного меньше диаметра оболочки, а свыше 90% всей энергии распространяется по сердцевине, кроме того оптические волокна имеют слабо прозрачные защитные покрытия, препятствующие выходу света за пределы ОВ, причем с возрастанием длины волны, передаваемой по ОВ, а также с уменьшением радиуса сердцевины глубина проникновения света в оболочку возрастает. Существенную роль играет спектральный состав источника излучения. Чем шире спектр излучения, тем большая часть энергии переходит в оболочку и влияет на соседние ОВ, поэтому лазерный диод предпочтительней.

Вторичные параметры влияния в ОК в общем виде записываются как и для электрических кабелей связи, подробные аналитические выражения для ОК в силу сложности процессов взаимодействия ОВ получить не удается, поэтому в основе оценки взаимных влияний лежат экспериментальные исследования с использованием измерительных приборов, позволяющих оценивать уровни сигнала и помехи. Теоретические исследования идут с помощью ЭВМ, это позволило получить приемлемые значения по погрешности. Для практики достаточно пространственного разделения ОВ между собой для получения приемлемых значений по помехозащищенности.

Для электрических кабелей связи (ЭКС) нормирование осуществляется по технологическим и сдаточным параметрам.

Технологические параметры - исходные компоненты линий (диаметры проводников, толщина изоляции, первичные параметры влияний, неоднородности по длине линии).

Сдаточные – результирующее значение уровня взаимных влияний на длине ЭКУ. Основными сдаточными параметрами будут:

- значения переходных затуханий на ближнем и дальнем конце линии.

- защищенность.

Для симметричных цепей в основу нормирования положена длина ЭКУ наиболее распространенной в свое время системы К-60П.Для нее l_эку=20км. На эту длину нормируются сдаточные параметры симметричных цепей. Так как для коаксиальных цепей существуют только технологические меры повышения помехозащищенности (экранирование) в процессе строительства и монтажа коаксиальных линий повысить помехозащищенность за счет строительно-монтажных мер не удается, значит для КЦ сдаточные параметры нормируются на строительную длину 0,5км.

Для ЦСП сдаточные параметры нормируются на полутактовой частоте, так как наибольшая часть энергии передается в области полу тактовых частот на длине ЭКУ (независимо от цепи: СЦ или КЦ). Для большинства ЦСП А₃ нормируется в пределах от 12 до 40 дБ в зависимости от канальности СП.

ИКМ-480 12 дБ

ИКМ-120 27 дБ

ИКМ-30 40 дБ

Нормы на параметры взаимных влияний для СЦ:

А₃^уу=73,8 дБ

А_l^уу=73,8+al

Для двухпроводных схем организации связи нормы линии жесткие:

Нормы на параметры взаимных влияний для КЦ:

- малогабаритные

Если нормы не выполняются, то для КЦ остается лишь один фактор повышения помехозащищенности – изменение рабочей полосы частот.

Для повышения помехозащищенности симметричных кабельных цепей используется комплекс мероприятий называемый симметрированием.

Лекция №15

Основные меры защиты:

1) Применение КК и ВОЛС, имеющих высокую помехозащищенность по сравнению с другими линиями связи.

2) Взаимная компенсация помех между цепями ЛС за счет скрещивания на ВЛС, а также скрутки и симметрирования в СК.

3) Экранирование цепей кабелей связи.

Скрещивание цепей ВЛС выполняется в процессе строительства и делятся на точечное и пролетное. В процессе скрещивания меняются знаки электромагнитных связей соседних участков линий и взаимокомпенсируются, следовательно число секций скрещивания должно быть четным.

Рассмотрим действие электромагнитных связей на ВЛС:

Аналогично будут компенсироваться токи помех на дальнем конце линии:

- компенсация будет полной (из-за равенства токов)

- не полная компенсация.

Нужно учитывать то, что кроме физического шага скрещивания существует электрический шаг скрещивания, зависящий от длины передаваемой волны, когда фаза сигнала в линии периодически изменяется. Необходимо, чтобы физический и электрический шаги скручивания не совпадали, иначе эффекта компенсации не будет.

Дата добавления: 2014-01-06