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: 97

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В результате из ф-л (2.16), 2.17), (2.30)—(2.32) с учетом выше­ изложенного получаем выражения для расчета коэффициента зату­ хания симметричных высокочастотных кабельных цепей в диапазоне частот ориентировочно 0,14-10 Мгц:

для цепей с медными жилами

а = 9,35-

6

 

 

 

 

Ю ~d,

х У У /

1 +

2 S"

+

In

25-^-гр

 

 

 

do

(2.41)

для цепей с алюминиевыми

жилами

 

9 , 3 5 - l Q - 6 x V^f

{ 100

1 +

+

 

 

 

 

 

In 25-7-Ф

 

2.25 І if

 

(2.42)

На нижних частотах указанного диапазона в (2.41) и (2.42) не­ обходимо учитывать также второе слагаемое из (2.30)

Л Г

Т

120

/

d,

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z ^ v ^ ~ v ^ l n \ 2 l t v -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 2 - 4 3 )

Аналогичным образом могут быть получены аналитические вы­

ражения

для параметров

передачи

симметричных

кабельных

цепей.

С целью оценки точности расчета по предлагаемым формулам на

рис. 2.3

в

качестве примера представлены

результаты

расчета по

ос

 

 

 

 

ф-ле (2.41) частотной

характе­

 

 

 

 

ристики

 

коэффициента

затухания

нел/км

 

 

 

 

кабеля типа МКС - 4Х4ХІ . 2 и

 

 

 

 

 

справочные данные. Как видно из

 

 

 

 

 

графика,

расхождение между .кри­

0,3

 

 

 

 

выми

невелико.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет

параметров

передачи

 

 

 

 

 

 

 

 

низкочастотных

кабелей

значи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельно

проще,

чем

высокочастот­

0,2

 

//

 

 

ных.

В

этом

случае следует

учи­

 

 

 

тывать их специфические особенно­

 

 

// У

 

 

 

 

 

 

сти:

ограниченный

спектр

частот,

 

 

'/

 

 

большое

число цепей,

сравнитель­

0,1

 

 

 

 

но

 

небольшие

диаметры

 

жил.

 

100

 

 

В

дальнейшем

ограничимся

рас­

О

 

 

 

смотрением

только

'неп'упинизи'ро-

Рис. 2.3.

Частотные

характе­

©анных

 

кабелей.

 

 

 

 

 

ристики

коэффициента

 

затуха­

 

Как

 

известно

[10],

затухание

ния кабеля типа МКС-4Х4Х1,21

 

 

(

 

расчетная,

 

-

и волновое сопротивление симмет-

 

 

фактическая)

 

 

РИЧНОЙ

 

ЦЄПИ

В

области

НИЗКИХ

3°*

33


частот могут быть определены из выражений:

 

 

(2.44)

У а С

 

(2.45)

 

 

Формулы (2.44)

и (2.45) обладают погрешностью менее

1% при

#/6*1.3*50 и менее

3% лри #/oxL3s20 Ці2].

 

Для низкочастотных кабелей расчетная частота принимается, как

правило, равной 800 гц. Учитывая, что на низких частотах

активное

сопротивление можно принять равным сопротивлению постоянному

току, из ф-л (2.44),

(2.45), используя выражения

(2.19), (2.31) и

(2.32), получаем:

 

 

 

0,295 - Ю - 3

X

LiiZ.

(2.46)

а =

 

 

 

1>

 

 

г In

d.

 

2400

 

 

(2.47)

 

 

 

При расчете электрических параметров коаксиальных цепей учи­ тывается, что они используются, начиная с достаточно высоких час­ тот.

Для расчета электрических параметров коаксиальных пар с мед­ ными проводниками в зависимости от конструктивных размеров мож­ но воспользоваться выражениями [11]:

8 . з 5 У 7 ^ Л + - ^ \ ю - 3

а = a D = •

 

12dln D

 

 

 

 

(2.48)

 

 

 

 

 

 

 

 

60

D

 

 

 

 

 

(2.49)

 

 

 

 

 

 

 

В выражении

(2.48) не учитывается,

как

малая,

составляющая

затухания,

обусловленная

потерями

в диэлектрике

аа

(см.

стр. 30): при частоте 110 Мгц

величина

а с для нормальной коакси­

альной пары (2,6/9,4) составляет около

0,5%

от а,

для

малогаба­

ритной коаксиальной пары (1,2/4,6) — 0,3% от а.

 

 

 

Определение

взаимозависимости между стоимостью кабелей

свг ,-

зи и коэффициентом затухания может быть произведено путем сов­ местного решения систем ур-ний (2.14) и (2.41) или (2.42) — для высокочастотных симметричных кабелей, (2.14) и (2.46) — для низ­ кочастотных симметричных кабелей, (2.15) и (2.48) — для коакси­ альных кабелей.

Определение взаимозависимости

между стоимостью, затуханием

и волновым сопоставлением кабелей

вводится к решению систем иэ

36


трех уравнений, полученных добавлением к указанным выше систе­ мам уравнений ф-л (2.43), (2.47), (2.49) соответственно.

Аналогичным образом может быть выражена взаимосвязь между стоимостью кабелей и другими параметрами.

Однако для анализа зависимости стоимости кабеля от электри­ ческих характеристик удобней оперировать не с системами уравне­ ний, а с одним уравнением. Можно достичь объединения уравнений указанных систем в одно обобщенное уравнение. Причем с точки зрения упрощения математических выкладок целесообразно выразить через другие параметры диаметр неизолированной жилы симметрич­ ной цепи и внутреннего проводника коаксиальной пары, принимая в

качестве

второго конструктивного

параметра

цепей

величины

di/do и

D/d.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, из выражений (2.41), (2.46), (2.48) получаем для

медных

высокочастотных

симметричных цепей

 

 

 

 

 

0,73-10~3

У " е э /

1 +

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5 т

 

 

 

 

а

1п

d1

- 9 , 3 5

Ю - 6

 

(R'm+R'3)VB3f

 

 

 

«о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.50)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

медных

низкочастотных цепей

 

 

 

 

do

2

0 3 - Ю - 3 '

 

 

 

 

 

 

 

(2.51)

=3-

а

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для медных

коаксиальных

цепей

 

 

 

 

 

 

8.35 У7еэ / 1 + -

 

10~

 

 

 

 

 

 

 

 

12 a In- D

 

 

 

 

 

 

(2.52)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя ф-лы (2.50), (2.51), (2.52)

соответственно

в (2.14) и

(2.15), яолучаем

искомые

выражения,

связывающие стоимость кабе­

ля

с его конструктивными

и электрическими характеристиками:

 

для

высокочастотного

симметричного кабеля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

h

і

2

 

 

 

 

0 , 7 3 - Ю - 3 Vesf

'1 +

d1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d0.

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

In

 

- 9 , 3 5 -

Ю - 6

 

'жэ)УгэГ

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

X

|?ж

Рж + YH РИ (jjj^J

А .

 


 

In

 

 

•9,35- Ю - 6

 

 

(R'x+R'3)Ye3f

 

 

X

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

0 , 7 3 - К Г 3

f&3f

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

V УС Pit і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.53)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

низкочастотного симметричного

кабеля

 

 

 

 

 

2 0 3 - Ю - 3

у.

 

/

' еТТ

 

"~ "

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

dQ

 

X

 

 

 

 

 

 

 

/

In

d,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X { ~

І'уж р ж +

YH Ри ( ( " ^ — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In

 

d.

 

 

 

 

 

d.

 

 

 

 

 

d0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TytPitt

І ;

(2-54)

 

do 2,03-10~3

% f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

коаксиального

кабеля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 a In

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

\2

 

 

 

 

 

 

X \

-7" І їжі Ржі + YH РИ | ( ~J

I — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

12a —

in —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,35

Vfea(l-

 

 

•10"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.55)

38


2.4. Определение зависимости между

стоимостными и эксплуатационнотехническими характеристиками аппаратуры уплотнения и усиления для кабельных линий связи

Укрупненный расчет стоимости аппаратуры связи пред­ ставляет значительные трудности, ввиду разнообразия типов и схем входящих в нее элементов и функциональных узлов, обусловленного назначением, областью применения, техническими характеристиками и методами эксплуатации оборудования. Трудности особенно возраста­ ют при сравнении аппаратуры, основанной па различных техничес­ ких принципах. Однако при сравнительной оценке аппаратуры, ра­ ботающей на одних и тех же технических принципах, можно исследо­ вать все рассматриваемые варианты при одинаковых условиях, что вытекает из требования их сопоставимости. Это обстоятельство явля­ ется основанием для применения методов укрупненных расчетов, так как при указанных условиях для различных систем уплотнения (проектируемых и существующих) требуются сравнимые статьи за­ трат.

Система высокочастотной связи состоит из оконечных станций с оборудованием частотного преобразования и кабельной линии с об­ служиваемым и необслуживаемым усилительным оборудованием.

Оборудование оконечных станций включает аппаратуру многока­ нальных систем передачи, а также вводную, испытательную, измери­ тельную аппаратуру, оборудование контроля и коммутации каналов и групп, служебной связи, дистанционного питания, телеуправления, вспомогательную аппаратуру. Стоимость многоканальных систем пе­ редачи, как правило, значительно превышает затраты на остальное станционное оборудование, причем последние практически не зависят от основных характеристик аппаратуры и кабеля и в большинстве случаев могут быть исключены из рассмотрения при технико-эко­ номическом сравнении различных вариантов организации кабельных линий связи.

По назначению и выполняемым функциям оборудование собствен­ но систем передачи можно подразделить на индивидуальное, груп­

повое и генераторное оборудование. При этом для

многоканальных

систем с числом каналов

более 24 это оборудование

разрабатывает­

ся с учетом унификации

элементов.

 

В общем случае определение стоимости аппаратуры может про­ изводиться согласно выражению (2.2) указанными выше укрупнен­ ными методами (см. § 2.1), причем в качестве основной статьи рас­ чета обычно рекомендуется применять статью затрат на покупные

изделия и полуфабрикаты, удельный вес которых в общей

стоимости

аппаратуры весьма

велик.

 

В качестве

примера в табл. 2.3 приведена структура себестоимо­

сти аппаратуры

вч

уплотнения.

 

С точки зрения

технико-экономической эффективности

системы

связи в целом при рассмотрении аппаратуры уплотнения кабельных линий связи наиболее важными представляются следующие ее па­ раметры: -мощность системы (количество организуемых одной систе­

мой

уплотнения каналов), ширина и расположение линейного

спект­

ра

частот.

 

Поэтому при рассмотрении вопросов технико-экономической

опти­

мизации кабельных магистралей необходимо в первую очередь

опре-