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: 91
Скачиваний: 0
показывает, что, так же как и для симметричных кабелей, зависи мость стоимости кабеля от соотношения диаметров внутреннего и внешнего проводников при заданной величине коэффициента затуха ния (a=const) имеет ясно выраженный минимум. Объяснение этого •явления .аналогично такому же явлению для симметричной цепи, рас смотренной выше. Однако специфические свойства коаксиальных це пей приводят к ряду существенных особенностей.
Остановимся предварительно на особенностях зависимости коэф фициента затухания кабельной цепи от ее основных размеров: внут
реннего |
диаметра внешнего проводника |
D и диаметра внутреннего |
||||
проводника й. Увеличение D при d = const |
приводит к непрерывному |
|||||
увеличению индуктивности L и уменьшению сопротивления R и ем |
||||||
кости Ср цепи, так что при этом |
величина коэффициента |
затухания |
||||
(а = |
ав) |
непрерывно уменьшается, что видно из выражения |
(2.17). |
|||
В |
то |
же время увеличение |
d при D = const приводит |
к |
более |
сложной и интересной зависимости затухания. При этом непрерывно
уменьшаются R и L цепи, а С р |
увеличивается. |
имеет минимум |
|||
В результате зависимость а от |
d при D = const |
||||
{для медных проводников |
при |
D/d=3fi). |
|
|
|
Пусть требуется сконструировать коаксиальную цепь с заданной |
|||||
велич?шой коэффициента затухания |
(6 = const). В соответствии |
с вы |
|||
шеизложенным заданная |
величина |
коэффициента |
затухания |
может |
|
|
|
|
1 |
|
|
ч! |
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
||
і |
|
|
|
|
|
і |
вкпп--мф, |
V |
|
|
300
і
j
і
-"3*
'V
'7
еD/d
Рис. 3.17. Зависимость стоимости однокоаксиального кабеля от соотношения диаметров внешнего и внут реннего проводников:
|
|
|
|
4 |
|
4 |
|
кривые 1—5 при |
6=2,88-10 |
|
; 3,3-10 |
; 4,38 х |
|
||
Х10 4 |
; 6,14-10 |
4 |
8,77-10—4 |
неп-км |
I-гц —1/2 |
|
|
соответственно; |
с .внешним проводником минимальной |
|
|||||
• |
— кабель |
|
|||||
стоимости; О — |
существующая |
конструкция — кабель |
|
||||
типа |
ВКПП-1х2,1/9,4. |
|
|
|
|
||
быть достигнута путем |
изменения |
Did |
при |
D=eonst, или |
.при |
||
d — const. Вообще говоря, оба эти способа расчета конструкции |
экви |
валентны. Однако поскольку при d=const функция а=<р(£>/а!) мо нотонна, го там минимума не возникает. Поэтому больший интерес
76
представляет проведение исследований при D — const. Следует отме тить, что, задавшись величиной D=const, мы тем самым ограничили снизу область возможных значений коэффициента затухания цепи
величиной |
а М И н , |
которую можно |
определить |
из выражения (2.48) |
при D/d=3fi |
и d=D/3,6. При этом |
размеры и |
стоимость внешнего |
|
проводника |
будут |
минимальны. |
|
|
Однако поскольку стоимость коаксиальной пары определяется, в первую очередь, суммой стоимости внешнего проводника (с учетом его толщины и экрана) и стоимости внутреннего проводника, сум марная стоимость проводников совсем не обязательно должна быть минимальной при D/d = 3,6.
На рис. 3.17 приведено семейство кривых — зависимости стоимо сти (x=il,5) однокоаксиального кабеля с пористой полиэтиленовой изоляцией ( е э = 1,5) с медными проводниками. Поверх внешнего проводника толщиной £ « 0 , 2 5 мм наложен экран из двух стальных лент толщиной 2Х0Д5 мм (/?э =0,81 руб./кг), полиэтиленовая лента толщиной 0„4 мм, алюминиевый экран толщиной 0,15 мм и полиэти леновая оболочка толщиной 2,2 мм. Удельные характеристики мате риалов приняты такими же, как и для рассмотренного выше симмет ричного кабеля. Кривые построены для различных величин 9 (в ча
стности, |
9=3,3-40~4 |
неп• км~1гц |
~'^2 соответствует коэффициенту |
за- |
||||||||
мм |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 4,5- |
|
|
|
|
|
|
|
aw*., |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
Ю |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5-4,0-WO |
|
|
|
|
|
|
|
~KMUH |
|
|
||
0,2 |
OS |
0,4 |
0,5 |
OS |
Q7 |
OS |
0,Осс,%%птМШц |
|
||||
|
|
|
||||||||||
|
|
175-W"12,e8Wv |
4,38-W |
WW'4 0,7710-" |
|
|
|
|||||
Рис. 3.18. Зависимость оптимальных параметров однокоаксиального |
||||||||||||
кабеля от коэффициента затухания 8, |
неп-км 1 -гц '/2 |
|
|
|
||||||||
тухания |
кабеля |
ВКПП-1 Х2,1/9,4, равному |
3,25 |
дб/км |
при частоте |
|||||||
1,3 Мгц). |
При значениях D/d=4-=-5,5 кривые Рк |
имеют |
минимумы, а |
|||||||||
соответствующие |
им отношения D/d |
и будут |
оптимальными |
для рас |
||||||||
сматриваемой конструкции |
кабеля. Как видно из рис. 3.17, |
конструк |
||||||||||
ция выпускающегося |
промышленностью |
кабеля |
ВКПП-1 Х2,1/9,4 |
(в |
||||||||
котором |
выбрано D/d=4,A8 |
с целью |
получения |
2 В = 75 ом) |
близка |
к |
оптимальной.
Оптимальные величины диаметров проводников и стоимости кабе ля в зависимости от 8 приведены на рис. 3.18.
77
Величина оптимального соотношения D/d в коаксиальных кабелях зависит от стоимости внешних проводников и наружных покровов коамоиашыной цепи и всего кабеля в целом.
Расчеты показывают, что чем больше стоимость внешнего провод ника, тем меньше величина оптимального соотношения диаметров внешнего и внутреннего проводников.
Как известно, для коаксиального кабеля существенное значение имеет величина волнового сопротивления, которая также определяет
ся |
соотношением4 D/d |
и, |
как правило, принимается равной |
75 ом. |
||||
Расчеты показывают, |
что |
обычно величина |
D/d, |
найденная |
из |
усло |
||
вия |
Z B = 75 ом, |
незначительно отличается |
от оптимальной. |
Поэтому |
||||
D/d |
чаще всего |
целесообразно выбирать, исходя из заданной |
величи |
|||||
ны |
ZB. Однако |
при этом |
необходимо производить |
проверку |
технико- |
|
0,3 |
Ці/ |
0,5 |
O.Sc(.£fflnpaf-tjM«t |
|
' |
Ф |
2,0 |
1J59 |
1,1 dmm |
' |
' |
Ті |
Js |
7je |
~fib |
s0„m' |
Рис. 3.19. Зависимость показателя сравнительных при веденных затрат на магистраль зоновой связи с однокоаксиальным кабелем, уплотненным аппаратурой К-120, от коэффициента затухания цепи:
О — экономически оптимальная конструкция ка беля; О — существующая конструкция — кабель
ВКПП-1Х2,1/9,4
экономической оптимальности, поскольку в общем случае отклонение от D/donr может привести к звачительнам'у .удорожанию кабеля.
Выбор оптимальной величины коэффициента затухания коаксиаль ного кабеля может производиться аналогично симметричному путем решения второго уравнения системы (3.11).
На рис. 3.19 приведена кривая зависимости величины пеового сла гаемого выражения (3.7) для однокоаксиального кабеля без троса,
78
уплотненного аппаратурой К-120, от коэффициента затухания каОеля
при 1,3 |
Мгц, |
а также |
соответствующих |
ему при |
D/d0ni |
величин |
||||
£>опт и donTВеличина |
Q r ' ' |
отнесена |
к |
1 км |
линии |
и представлена |
||||
в виде |
суммы |
двух |
слагаемых: Q r |/ |
и |
Qr 'K ' |
, определяемых стои |
||||
мостью |
промежуточного |
усилительного |
оборудования |
(НУП) |
и стои |
|||||
мостью кабеля |
соответственно. |
|
|
|
|
|
||||
При |
построении |
графика |
приняты |
следующие |
ориентировочные |
|||||
исходные данные: |
|
|
|
|
|
|
|
|
—стоимость кабеля принята согласно рис. 3.17 при Оптимальных соотношениях D/d;
—стоимость комплекта промежуточного усилительного оборудо вания на 120 каналов принята 4000 руб.;
—перекрываемое промежуточным усилителем затухание ау на
расчетной частоте 1,3 Мгц |
составляет |
32,5 дб; |
— расчет производится |
без учета |
стоимости ОУП. |
Как видно из кривых, имеется оптимальная величина коэффициен та затухания (диаметров проводников).
Так же, как и при рассмотрении зависимости стоимости кабеля от соотношения диаметров проводников, в этом случае можно допус тить некоторое отклонение от оптимальной величины коэффициента
затухания. В качестве примера на оси ординат (рис. |
3.19) |
отмечена |
|
точка, соответствующая |
кабелю ВКПП-1 Х2х2,1/9,4 |
с коэффициен |
|
там вату хания 3,25 дб/км. |
Превышение затрат Q P ''' |
над |
минималь |
ными для кабеля ВКПП-1 Х2Д/9,4 менее 5%.
Аналогичные расчеты можно провести и для других конструкций кабеля и типов аппаратуры, причем анализ соответствующих выра жений производится так же, как и для рассмотренного выше случая симметричного кабеля.
3.5.Выбор основных характеристик аппаратуры уплотнения при заданной конструкции кабеля связи
Если заданы электрические характеристики кабеля связи и емкость организуемого пучка каналов, то при конструировании или выборе аппаратуры уплотнения целесообразно определить соотноше ние между мощностью и количеством систем уплотнения, а осталь ные характеристики аппаратуры — ширина и расположение спектра, количество цепей кабеля — могут быть найдены из приведенных вы ше соотношений. В зависимости от конкретных условий конструиро вания и проектирования может быть предложена различная по пол ноте раскрытия проблемы постановка этой задачи.
Изложенная в настоящей работе методика принципиально позво ляет решать подобные задачи в общем виде. Как и при рассмотре нии кабелей связи, исходным для анализа основных характеристик аппаратуры уплотнения является выражение типа (3.7) для приве денных затрат на магистраль, составленное, конечно, с учетом специ фических особенностей решаемой задачи.
Если заданы способ модуляции, метод образования линейного спектра и полоса частот, отводимая на канал, то параметры, подле жащие определению, взаимосвязаны (см. § 2.4).
79