Файл: Цалиович А.Б. Методы оптимизации параметров кабельных линий связи.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.07.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 0
При организации проводной связи важную роль играют также вопросы уменьшения взаимных влияний. В этом отношении возмож ности линий связи также существенно зависят от расположения пе редаваемого спектра на шкале частот, причем для симметричных ка белей неблагоприятными являются верхние частоты,, а для коакси альных — нижние.
Поэтому симметричные кабели уплотняются, как правило, в диа
пазоне |
частот не |
ниже 12 кгц и не |
выше 250 |
кгц |
(в |
отдельных си |
|||||
стемах — до 550 |
кгц). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Этот |
вывод относится, |
главным |
образом, |
к частотным |
системам |
||||||
дальней |
связи. В некоторых типах малоканальных систем, а также |
||||||||||
для систем, основанных на других |
технических |
принципах |
(напри |
||||||||
мер, |
на |
ИКМ), могут использоваться частоты за пределами |
указан |
||||||||
ного |
диапазона. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
коаксиальных кабелей |
практически |
ограничивается |
лишь |
|||||||
нижняя |
частота |
линейного |
спектра, |
составляющая, |
как |
правило, |
|||||
60 кгц для малогабаритных |
и 300 кгц для нормальных |
коаксиальных |
|||||||||
пар. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
учетом всех |
отмеченных |
факторов наиболее выгодной |
в |
настоя |
||||||
щее время считается ширина полосы линейного спектра 4—5 октав. Необходимое для передачи в каком-либо направлении количест во каналов определяется объективно существующей потребностью в
связи и для решения рассматриваемых в настоящей |
работе |
задач |
|||||
может быть принято заданным. |
|
|
|
|
|
||
Возникает задача выбора |
соотношения |
между |
количеством и |
||||
мощностью систем уплотнения и связанных с этими |
параметрами: |
||||||
высшей частотой |
линейного |
спектра |
и количеством |
уплотняемых |
|||
цепей. Поскольку удельную стоимость оконечной аппаратуры |
(на ка |
||||||
нал) можно принять независимой от |
мощности |
системы, |
решение |
||||
этой задачи определяется линейным трактом |
и существенно |
зависит |
|||||
от изменения стоимости кабеля и промежуточных |
|
усилителей при |
|||||
изменении количества систем (кабельных цепей) и |
верхней |
частоты |
|||||
линейного спектра. |
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость |
стоимости кабеля от |
числа |
цепей |
|
задается ф-лой |
||
(2.5), причем величины входящих в нее коэффициентов могут быть определены из выражений (2.13) — (2.15).
Определение зависимости стоимости кабеля от частоты и коэф фициента затухания производится из выражений (2.53) — (2.55).
С увеличением верхней частоты и ширины линейного спектра воз
растает стоимость |
и уменьшается усиление транзисторов, повыша |
ются требования |
к другим элементам усилителей, в результате че |
го следует ожидать увеличения стоимости промежуточных усилитель ных станций.
При увеличении верхней частоты передаваемого спектра увеличи вается затухание линий и возрастает количество усилителей на ма гистрали. В этом случае существенное значение имеет источник по мех. Если основные помехи в линейный тракт вносятся усилителями (это имеет место, например, у многоканальных частотных систем уп лотнения коаксиальных кабелей, когда уровень тепловых шумов зна чительно выше других шумов), при возрастании количества усили телей необходимо принимать меры для сохранения необ ходимого соотношения -сигнал/шум, что приводит к удорожанию
усилителей. Кроме |
того, |
при передаче большего количества каналов |
||
для сохранения прежней |
величины уровня |
сигнала в |
каждом кана |
|
ле (при этом сохраняется необходимое соотношение |
сигнал/шум) |
|||
также приходится |
увеличивать мощность |
усилителя. |
Увеличение |
|
44
мощности и усиления возможно лишь до определенных пределов,
связанных как со свойствами применяемых |
активных |
элементов и |
||||
схем, |
так и с |
требованиями |
к линейности |
характеристик |
допусти |
|
мыми |
влияниями и т. п. Детальное теоретическое |
р.ассмотршие |
||||
этого |
вопроса |
чрезвычайно |
затруднительно. |
Практически |
с доста |
|
точной точностью зависимость стоимости НУП может быть принята пропорциональной корню квадратному из верхней частоты линейно
го спектра: |
|
|
м / в ) = |
ин(/в) + » н ( я К / ; . |
(2.61) |
где uH(fB), |
Он(7в) — коэффициенты. |
|
Для существующих систем уплотнения кабельных линий дальней
связи (табл. 2.4) в случае |
размещения |
в контейнере НУП комплек |
|
та усилителей на две системы (4 |
усилителя) |
uH(fB) « 4 5 0 руб. |
|
и н ( / в ) « 1 0 0 руб. Сравнение |
результатов расчета |
по ф-ле (2.&1) со |
|
справочными данными для отечественных систем уплотнения свиде тельствует о достаточно хорошем совпадении, несмотря на значи тельное различие в мощности, конструкции и других характеристи ках систем (рис. 2.6).
Как показывает анализ существующих систем уплотнения, при
увеличении количества усилителей, размещенных |
в контейнере НУП, |
|||
стоимость НУП возраста |
|
|
||
ет |
пропорционально чис |
100 |
10000f,m |
|
лу |
систем: |
|||
|
|
|||
/
Системы уплотнеиияу
Рн (?) = |
"н (?) + |
vH (q) ~ , |
|
|
|
|
г |
|
|
|
(2.62) |
где un(q), |
v„(q) |
— коэф |
|
фициенты; |
ql\i — число |
||
систем, |
выраженное че |
||
рез число жил кабеля q; Ц= 2 либо 4 соответствен но для двухили четырехпроводной схемы свя зи.
Величины коэффици ентов un(q) и vH(q)
определяются типом сис темы, линейным спект-
РОМ И Др. Например, ДЛЯ НУП системы
£0000 |
|
|
•ік-ізго |
|
• |
3000 |
|
|
|
• |
S |
|
|
РОУЛ |
|
|
) |
/ |
|
WOOD |
|
||
А |
/ f |
|
|
|
|
||
|
у |
|
|
2000Вк-еоп-ч / |
• |
|
3000 |
'-2ЧП-М
|
w го зо но so so п во т юоЦюц"*
Рис, . 2.....6. Зависимость |
стоимости |
усилитель- |
ных пунктов аппаратуры |
дальней |
связи — |
одного ОУП и одного НУП—от верхней ча-
К-60П-4 «„(</) = 750 руб, с т о т ы л |
и н е й н о г о с п |
е к т Р а |
|
vn(q)sv500 |
руб. [17]. |
|
|
Выражение (2.62) справедливо как для НУП в целом, так и для |
|||
отдельных |
стоек, совмещающих |
несколько |
усилителей или систем. |
В частности, для универсальных стоек промежуточных усилителей,
выпускаемых на 1, 2, 4 комплекта промежуточных дуплексных |
уси |
|
лителей |
аппаратуры К-24-60, M h ( ? ) = 3 4 0 руб, vs(q)=530 руб. |
|
Аналогичным образом можно рассчитать и стоимость оконечных |
||
малоканальных систем, совмещаемых на одной стойке: |
|
|
Ра (<rt |
«а (?) + fa (?) — • |
2.63) |
45
Например, для аппаратуры КНК.-6Т, |
|
выпускаемой |
в |
комплектах |
||||||
по 1, 2, |
4 |
системы |
»а |
одной |
стойке, |
|
u a ( 9 J « 7 0 0 0 |
руб., |
v&(q)» |
|
ж 2500 руб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
|
Такие |
же |
зависимости |
существуют |
и |
для оборудования ОУи, |
|||||
стоимость которых может быть принята |
пропорциональной |
корню |
||||||||
квадратному |
из верхней частоты (рис. 2.6): |
|
|
|
||||||
( / » ) |
= |
» О У П ( / ) |
К / в . |
|
|
|
|
|
(2-64) |
|
где для существующих отечественных систем дальней |
связи |
величи |
||||||||
на Р О У П |
(/•>) = ЭД0 руб., / в — в |
кгц. |
|
|
|
|
|
|||
Сравнение результатов |
расчетов по |
приведенным |
в |
настоящей |
||||||
главе формулам со справочными данными показывает, что расхож дение результатов, как правило, не превышает 5%.
При решении некоторых задач оптимизации промежуточного уси
лительного |
оборудования |
возникает |
необходимость |
в определении |
зависимое™ |
стоимости усилителя от |
коэффициента |
усиления. Оче |
|
видно, при |
прочих равных |
условиях |
стоимость усилителя тем боль |
|
ше, чем выше его усиление. При заданном типе усилительного эле мента и схеме каскада коэффициент усиления по напряжению К* многокаскадного усилителя равен сумме коэффициентов усиления его каскадов (в дБ) [19].
В усилителях дальней связи зависимость стоимости оказывается более сложной, так как в них используется глубокая отрицательная обратная связь, применяется коррекция отдельных частотных диапа зонов и т. д. Следует отметить, что в промежуточных усилителях систем дальней связи возможные пределы изменения усиления весь ма ограничены допускаемыми величинами входных и выходных уров ней, требованиями к защищенности от влияния других систем и мешающему действию на них.
В результате стоимость усилителя оказывается пропорциональной его усилению:
Pa(K*) |
= uH(K*) |
+ |
vAK*)K*, |
|
(2.65) |
||
где ив(К*) |
и vH(K*) |
— |
коэффициенты. |
параметров |
магистралей |
||
При решении |
ряда |
задач оптимизации |
|||||
связи |
часто |
возникает |
необходимость в |
выражениях, |
отражающих |
||
зависимость стоимости аппаратуры одновременно от нескольких из рассмотренных выше параметров. Эти выражения могут быть полу чены из предложенных формул. Зависимость стоимости промежуточ ных усилительных пунктов одновременно от количества усилителей и верхней частоты усиливаемого спектра может быть получена из ф-лы (2.61) и (2.62), причем ввиду линейности объединяемых формул за висимость от соответствующих переменных в общем выражении так
же будет линейной и может быть определена в виде |
|
|||||||
Л, |
( ? . |
/„) = |
Ua |
(q.fB) \ик |
(?,/в) |
+ VU |
0н(<7./н) + ' |
(2.66) |
где |
ц н |
(?, / в ) |
= |
« н (/в )/у„ |
(/„); va |
(q , / в ) = |
u H (q) lva (q) • UH(q, fB) |
— |
— коэффициент, согласующий результаты расчетов по ф-лам |
(2.66), |
|||||||
(2.61) и |
(2.62). |
|
|
|
|
|
||
46
|
При |
указанных |
выше |
значениях |
коэффициентов |
un(q), |
vH(q), |
||||||
Un(fis), |
|
v,,(fn) |
для современных систем |
дальней |
связи ориентировоч |
||||||||
но |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ря(д. |
|
/ н ) « з о ( 5 |
+ |
YQ(1.5 |
+ |
- ^ |
руб. |
|
|
|
(2.67) |
||
где fs |
— в кгц. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Представляет интерес также выражение стоимости НУП непо |
|||||||||||||
средственно в зависимости от количества каналов в |
системе. Это |
||||||||||||
может |
быть сделано путем подстановки в ф-лу (2.67) |
частоты f„, |
|||||||||||
выраженной |
через |
мощность |
системы |
в |
соответствии |
с |
ф-лами |
||||||
(2.58) |
и |
(2.60). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Например, для систем уплотнения симметричных кабелей, прини |
||||||||||||
мая |
в |
соответствии с вышеизложенными рекомендациями |
(см. |
||||||||||
стр. 45) число октав, равное 5, можно |
записать: |
|
|
||||||||||
А - = |
|
Ь |
= |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
/ В = |
4,12ЛГС, |
кгц. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.68) |
||
В результате из ф-л (2.67) и (2.68) |
получаем |
|
|
|
|||||||||
Рп (q. |
/ B ) « 6 l ( 2 , 4 6 + / i V c ) ( l , 5 + - ^ j , |
руб. |
|
|
(2.69) |
||||||||
С |
помощью |
|
(2.68) |
при |
проведении |
расчетов |
стоимости |
||||||
кабеля также может быть выражена в зависимости от мощности и количества систем уплотнения (числа цепей или жил в кабеле). На пример, для симметричного высокочастотного кабеля из выражения
(2.53) |
получаем |
|
|
|
|
|
|
1,48-10- 3 |
1 + |
|
|
Р с к |
= |
ч я |
|
|
X |
|
|
ІП |
- 1 9 , 0 - Ю - 6 |
(R'x + |
R'9) |
X |
|
Уж Рж + Ун Ри |
|
|
|
|
|
d. |
19-10-6 |
(Rx+K) |
|
|
|
In |
|||
+ F |
ь ~z——• |
|
|
X |
|
|
|
1,4810,-3 |
1 + - |
|
|
|
|
|
21 |
|
|
x |
},у |
І put |
|
|
(2.70) |
При двухполосной системе связи в ф-лы (2.68)—(2.70) |
вместо .Vc |
||||
необходимо подставить 2 Nc. |
|
|
|
||
47
Из выражения (2.55) с учетом ф-л (2.60), (2.67) можно получить аналогичные выражения для стоимости коаксиальных кабелей.
2.5.Зависимость количества промежуточных усилительных пунктов на магистрали от характеристик кабелей и аппаратуры уплотнения
Так как суммарные затраты на промежуточное усили тельное оборудование определяются как стоимостью, так и количест вом усилительных пунктов, частота размещения промежуточных усилителей существенно влияет на экономичность системы связи в целом.
Как известно, длина усилительного участка определяется многи ми факторами: параметрами высокочастотных сигналов и допусти мыми шумами (тепловыми, нелинейными, переходными, от внешних источников), принципами построения аппаратуры (способ модуляции, наличие ограничителей, предыскажений, свойства активных и пас сивных элементов, схемные решения), погрешностями при регулиров ке уровня и коррекции искажений, количеством одновременно ра ботающих систем и каналов, наличием и системой автоматической регулировки уровня, а также свойствами кабеля. Большинство этих характеристик жестко регламентируется МККТТ. Длина усилитель ного участка связана с этими характеристиками сложными зависимо
стями, однако путем |
различного |
рода упрощений |
и |
допущений |
|||
удается представить ее в виде более или менее простых |
выражений. |
||||||
Например, в работе [3] предлагается следующее |
выражение, |
вы |
|||||
веденное |
на основе |
рекомендаций |
МККТТ |
(рекомендация G |
222, |
||
Красная |
и Синяя книги, т. I I I ) для систем |
уплотнения |
коаксиально |
||||
го кабеля на достаточно большое число каналов с промежуточными усилителями на полупроводниках:
h
где /у — максимально допустимая длина усилительного участка, км; Л=11,5-г-2рд —ІП2, неп, ря — уровень передачи наибольшей неиска женной мощности (в работе [3] он принят равным 17,3—20,8 дб в расчете на перспективные типы транзисторов); г — количество ста
тистически |
занятых |
телефонных |
каналов |
системы: |
B=2(cti |
| ^ г Л + |
||||
+ |
oCjZA), |
неп/км; at |
— километрическое |
затухание |
коаксиальной |
па |
||||
ры |
при частоте 1 Мгц; а{ « 1 7 , 3 дб/км; |
Д — ширина полосы |
ча |
|||||||
стот, приходящаяся на один канал, |
Мгц. |
|
|
|
|
|
||||
|
Уравнение (2.71) решается методом итерации. |
|
|
|
||||||
|
На основании анализа существующих отечественых систем уп |
|||||||||
лотнения |
с промежуточными |
усилителями |
на электронных |
лампах |
||||||
для расчета максимально допустимой длины усилительного |
участка |
|||||||||
можно предложить следующее |
выражение: |
|
|
|
|
|||||
|
а у |
8,7 — — |
In ^ c |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h= |
= |
|
. км, |
|
|
|
|
(2.72) |
||
48 |
ав |
ав |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|