Файл: Пименов, В. М. Теория взаимных влияний в комбинированных кабелях связи учебное пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.10.2024

Просмотров: 39

Скачиваний: 0

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

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР

Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи

В.М.Пименов, В.М.Ковриго

УТВЕРЖДЕНО

Советом МЭИС в качестве учебного пособия

ТЕОРИЯ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ

В КОМБИНИРОВАННЫХ КАБЕЛЯХ

СВЯЗИ

Р е д а к ц и о н н о - и з д а т е л ь с к и й

о т д е л В З Э И С

Москва 1974

 

ВВЕДЕНИЕ

При создании материально-технической базы коммунизма в нашей стране важная роль принадлежит средствам связи. В соответствии

с программой

КПСС в ближайшие 10-15 лет произойдет еще большее

развитие всех

средств связи. Все районы страны получат хорошую

и устойчивую

связь.

При огромной территории нашей страны одним из основных путей осуществления надежной и качественной связи является создание разветвленной сети кабельных и радиорелейных линий. В директи­ вах ХХ1У съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на I97I-I975 годы отмечается "увеличить протяжен­ ность каналов междугородной телефонной связи в 1,9 раза за счет развития и улучшения использования сети кабельных и радиорелей­ ных линий связи”.

При этом уже в настоящее время более половины всех магистраль­ ных телефонных каналов организовано по кабельным линиям связи, в которых значительное место принадлежит коаксиальным кабелям. В ближайшем будущем их удельный вес возрастет еще больше. Однако, в ряде случаев, потребность в числе каналов на отдельных направ­ лениях уже сейчас не может быть удовлетворена существовавшими ра­ нее конструкциями коаксиальных кабелей (например КМ-4). В связи с этим были созданы конструкции комбинированных кабелей связи ти­ па КМ-8/6 и КМ-6/4 (см. приложение I ) , которые позволяют, при существующих системах уплотнения, получить пучки каналов до I0000.B комбинированных кабелях применяются стандартизированные коаксиальные пары (2 ,6 /9 ,4 ) в количестве 8 или 6 ,малогабаритные коаксиальные цепи ( I , 2 /4 ,6 ) в количестве б или 4, а также 15 сим­ метричных пар. Стандартизированные коаксиальные пары уплотняются

SSO

3

системой K-I920 и служат для передачи информации на дальние рас­ стояния.

Малогабаритные коаксиальные пары уплотняются системой К-300

ислужат для передачи информации на среднее расстояние. Симмет­ ричные пары,в основном,используются для служебной связи, но две периферийные диаметрально противоположные пары уплотняются сис­ темой К-24-К и служат для распределения каналов между ОУП.

При решении вопроса об уплотнении цепей комбинированного ка­ беля особый интерес представляет исследование взаимных влияний между различными комбинациями его цепей, а также вывод и обосно­ вание норм на взаимные влияния. Из всех комбинаций цепей необхо­ димо рассмотреть взаимные влияния для следующих из них: между коаксиальными цепями; между симметричными цепями и между коакси­ альной и симметричной цепями.

Вопросу разработки теории взаимных влияний между цепями связи

иметодами их снижения были посвящены многие работы как советских,

так и иностранных авторов.

Большие работы по исследованию взаимных влияний между цепями воздушных линий связи, а также влияний линий электропередачи на линии связи были выполнены под руководством П.А.Азбукина, П.К.Акульшина, Н.А.Баева, Е.В.Китаева, И.В.Коптева, И.А.Кощеева, Ы.И.Михайлова, В .0 .Шварцмана и др. Почти одновременно разрабаты­ валась теория взаимных влияний между кабельными цепями связи, ос­ новной вклад в которую был внесен И.И.Гродневым, И.В.Коптевым, И.Е.Ефимовым, В.О.Шварцманом, В.Н.Кулешовым, Н.Д.Курбатовым, И.А.Климовым, С.М.Верником, К.Г.Левиновым и др. .

Значительный вклад в создание теории взаимных влияний внесен работами зарубежных авторов Ланге, Дальцеля, Зиберта, Шлунпа, Купфмюллера , Чепмена, Кадена, Клейна, Щелкунова, Одаренно, Масаюки Миямото, Ф.Хоппе, Куманару.

В итоге многочисленных исследований отечественных и зарубеж­ ных авторов теория взаимных влияний между коаксиальными и между симметричными цепями к настоящему времени разработана достаточ­ но полно и глубоко. Однако из-за специфики конструкции комбиниро­ ванного кабеля как то, так и другое влияние имеет ряд особеннос­ тей. Так например, при исследовании взаимных влияний между сим­ метричными цепями необходимо учитывать действие щелевого экрана,

- 4 -

образованного коаксиальными трубками, а при исследовании взаим­ ных влияний между коаксиальными цепями действие многочисленных коаксиальных цепей как стандартизированных, так и малогабаритных. С другой стороны,в комбинированных кабелях связи необходимо ис­ следовать влияние между левой комбинацией цепей - симметричной и коакональной.

Исследованию взаимных влияний между различными комбинациями цепей о учетом вышеперечисленных особенностей и посвящено данное пособив.

Причем в первой части настоящего пособия изложены вопросы влия­ ний между симметричной и коаксиальной цепями (глава I ) , а также вопросы влияний между симметричными цепями, разделенными щелевы­ ми экранами, образованными коаксиальными трубками (глава П).

Вопросы взаимных влияний между коаксиальными цепями (стандар­ тизованными и малогабаритными, а также между теми и другими) из­ ложены во второй части пособия (глава Ш).

- 5 -

Г Л А В А I

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ МЕЕДУ СИММЕТРИЧНОЙ И КОАКСИАЛЬНОЙ ЦЕПЯМИ

§I . I . Постановка задачи

Вкомбинированных кабелях связи типа КМ-8/6 и КМ-6/4 (см.при­ ложение I) малогабаритные коаксиальные пары в настоящее время

уплотняются системой К-ЗООР в спектре частот от 60 кГц до ГЗООкГц, а две диаметрально противоположные периферийные симметричные це­ пи уплотняются аппаратурой К-24-К в спектре частот от 12 кГц до ПО кГц. Таким образом, спектры частот этих систем уплотнения совпадают в диапазоне частот от 60 кГц до ПО кГц и, следователь­ но, в этом диапазоне частот необходимо рассмотреть взаимные влия­ ния между симметричной и коаксиальной цепями. Необходимость рас­ смотрения этого вопроса впервые возникла именно для конструкции комбинированного кабеля, так как в ранее существующих коаксиаль­ ных кабелях используемые диапазоны частот симметричных и коакси­ альных цепей не совпадали. При исследовании взаимных влияний между симметричными и коаксиальными цепями рассмотрено влияние симметричной цепи на коаксиальную цепь.

Кроме того, исходя из общих норм на защищенность для кабель­ ных магистралей от внятного переходного разговора, установлены нормы на взаимные влияния между симметричной и коаксиальной це­ пями как для усилительного участка, так и для строительной дли­ ны кабеля.

Далее, при установленных нормах на взаимные влияния между симметричной и коаксиальной цепями проверено соответствие шумов, возникающих в симметричной цепи, допустимой норме на шумы от ли­ нейных переходов. При этом учитывалось, что на симметричную цепь оказывают влияние шесть малогабаритных коаксиальных пар и одна симметричная.

После определения норм на взаимные влияния между симметричной

икоаксиальной цепями рекомендуется методика измерения влияний

иих контроля.

6 конце главы представлены результаты экспериментального ис­ следования взаимных влияний между симметричной и коаксиальной

- 6 -

цепями, которые сопоставляются с результатами расчета. На осно­ вании этого делается вывод о возможности совместной работы сим­ метричной и коаксиальной цепей в одном кабеле.

§ 1 .2 . Вывод уравнений для определения коэффициентов связи при влиянии между симметричной и коакси­

альной цепями

Влияние симметричной цепи на коаксиальную цепь обусловлено наличием внешнего электромагнитного поля симметричной цепи. Это поле индуцирует ток помехи во внешнем проводе коаксиальной це­ пи, который соединен с оболочкой по концам кабеля. Величина это­ го тока помехи определяется,в основном,величиной внешнего элект­ ромагнитного поля симметричной цепи ( т .е . частотой влияющего то­ ка и коэффициентами связи между симметричной цепью и несиммет­

ричной цепью "внешний провод коаксиальной цепи -

оболочка ка­

беля". Ток, протекающий во

внешнем проводе коаксиальной цепи,

создает падение напряжения

на внутренней

поверхности внешнего

проводника, что приводит к появлению тока

помех

коаксиальной

цепи. Величина этого тока определяется сопротивлением связи коак­ сиальной цепи. Поэтому затухание переходных токов между симмет­ ричной и коаксиальной цепями целесообразно определить в два эта­ па. Первым этапом является определение переходного затухания между симметричной цепью и цепью "внешний провод коаксиальной пары - оболочка", вторым - определение затухания переходных то­ ков между цепями "внешний провод-обол очка" и коаксиальной цепью.

Для первого этапа расчета необходимо определить коэффициенты связи между двухпроводной цепью и цепью "внешний провод коакси­ альной пары - оболочка", для второго - сопротивление связи коак­ сиальной пары.

Коэффициент связи между двухпроводной цепью симметричной пары и несимметричной "внешний провод-оболочка" могут быть определе­ ны из системы уравнений Максвелла с потенциальными коэффициента­ ми. Система уравнений Максвелла с потенциальными коэффициентами имеет вид:

- 7 -

 

=

 

* ^2 2 ^ 2

 

 

У ,, . 4

 

'2/1

%/1

 

 

^

"

°б2 1 ^ .fу' ^22 ^.2 * °^23 %3 + ■■■ *

°^2 л

% л

)

 

V3

~

 

 

+ °£jz у.2

*°^33 %3 * ■■■ * °^3л % л

( I .I )

 

 

У

 

t i

= * Л 1%1

+ d * 2 t*

+ °tM h

...

+

об.

 

 

 

 

 

/>а

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I ,

2 ,

3 - номера

проводов,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потенциалы

проводов,

 

 

 

 

 

 

 

* и

-

собственный

потенциальный

коэффициент L

-го

 

 

 

провода,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'LK

-

взаимный

потенциальный

коэффициент между

i -ым,

 

 

 

 

К-ым проводами,

 

 

 

 

 

 

 

 

t i

-

заряд

L

-го провода.

 

 

 

 

прово­

Уравнения'

( I . I )

связывают

потенциалы и заряды всех /Ъ

дов системы. Для определения непосредственной связи между прово­ дами I и 2 рассматриваемой симметричной цепи и проводом 3, яв­ ляющимся внешним проводом коаксиальной пары, достаточно исполь­ зовать три первые уравнения. Для приближенного решения в каждом из этих уравнений достаточно учесть только три первых члена ле­ вой части и после определения коэффициентов связи внести уточне­ ние в формулы введением поправочного коэффициента.

При указанном

условии

система

уравнений ( I .I )

может быть заме­

нена

следующей

системой:

 

 

 

 

 

 

^

=

 

*°бз2 % г

* °^23 %3 >

 

 

 

 

 

* °6zz. %2

 

 

 

 

у

(1>2)

Уз

" °бз/

 

 

ф°бзг

 

+<^33 %з

■

 

Потенциальные

коэффициенты

об{к

я °б Ц

ДДя единицы дли­

ны кабеля могут быть определены

по соотношениям:

 

/

_

 

б

р

 

£о

~~

б i

 

(1.3)

 

06“

 

J J £ £

*

 

£ ,

 

*i

 

 

 

 

 

 

 

 

об.

=

—— £ /i

Л а е

— £/e

d A^)

 

 

 

 

 

 

 

1*

 

£ Я £

 

 

 

 

 

 

 

где

с- эквивалентный коэффициент диэлектрической проница­ емости,

£0- внутренний радиус оболочки кабеля,

2^ -

радиус

I -го провода,

 

 

4 и £к

-

расстояние от центра кабеля до центра

/ - г о

и К-го

 

 

проводов,

 

 

 

 

aiK -

расстояние

между электрическими центрами

i

-го и

 

 

К-го проводов,

 

 

 

0-1к— то же, между центром

/ - г о и зеркальным

отображением

 

 

К-го провода от оболочки,

 

 

&/,

-

то же, между центра! К-го и отображением

L

-го

 

 

провода от

оболочки

(рис. I . I ) .

 

 

Рис. I - I . К определению потенциальных коэффициентов

Расстояние от центра кабеля до центра зеркального отображения провода от оболочки определяется из соотношения:

360

- 9 -

 

 

 

 

4

£ оz

 

 

 

(1 .5 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из уравнения

(1 .2)

коэффициент связи между симметричной цепью

(1.2)

и несимметричной

(3) определяется

как

отношение заряда на

внешнем

проводе

коаксиальной

пары

^

к разности потенциалов

проводов

симметричной

цепи <Р4 -

4^

 

 

 

 

 

 

С 123

 

г*

 

(1.6)

 

 

 

 

ъ

-

Ъ

 

Определяя

из

(1 .2)

отношение заряда

£

к разности потенциа­

лов

4^ - Уд

,

получаем выражение для коэффициента электрической

связи

Ст

:

 

 

 

 

 

 

Сш

Собственные потенциальные коэффициенты полностью определяет

формула (1 .3 ), однако

следует иметь в виду, что

пара

жил скруче­

на и асимметрия н ^

и ^ периодически изменяется по следую­

щему закону (см. рис.

I —I ) :

 

 

4 = )/е}г + f ~ ^ ^ a c o s ( ^ i 2 71 Ъ г )

>

(1-8)

4

=

 

+

f

+ £v aCOS

^

'

U -V

где

£

-

расстояние от центра кабеля до середины пары жил,

 

£

-

расстояние между жилами в паре,

 

 

(/■, -

угол между линиями,

соединяющими центр

пары с цент­

 

 

 

рами кабеля и коаксиальной пары,

 

 

1£

- угол

поворота пары

относительно линии,

соединяющей

 

 

 

центры симметричной и коаксиальной пары, отсчиты­

 

 

 

ваемый

в направлении движения

часовой

стрелки.

Расстояние от центров жил симметричной пары до центра коакси­

альной пары а ^}

и

определяется

по формулам:

ауз =

Т '/Ч я ,

- J

c o s

(1 .10)

d ;3=

! (& 4£3

+ J

c o s r f +

(i.ID

.10

Смотрите также файлы