8.4. Косвенные влияния между цепями
В предыдущих разделах процесс влияния рассматривался при наличии двух однородных цепей с согласованными нагрузками. В действительных условиях наряду с непосредственным влиянием между двумя цепями действуют косвенные влияния, которые возникают за счет отражений при несогласованных нагрузках, конструктивных неоднородностях цепей по длине, а также из-за наличия соседних, третьих, цепей. Косвенные влияния, суммирующиеся с непосредственными влияниями, снижают помехозащищенность цепей. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что косвенные влияния особенно сказываются на дальнем конце в области высоких частот, а в ряде случаев превышают непосредственное влияние между цепями.
Влияние за счет отражений возникает из-за несогласованности входных сопротивлений аппаратуры с волновым сопротивлением линии, в результате чего возникают отраженные волны, которые приводят к увеличению собственного затухания цепей, появлению искажений передаваемых сигналов и возникновению дополнительного влияния между цепями.
На
рис. 8.15 показана природа возникновения
дополнительных влияний между цепями
за счет несогласованности сопротивлений
нагрузки и линии
.
Как видно из рисунка, в приемник цепи I
поступает лишь некоторая доля
электромагнитной энергии, часть энергии
отражается и распространяется обратно
к началу цепи. Из-за электромагнитной
связи между цепями эта энергия частично
переходит в цепь II и проявляется на
ближнем и дальнем концах в виде тока
помех. Таким образом, кроме тока прямого
влияния появляется дополнительное
влияние за счет отражения энергии при
несогласованности нагрузок. Аналогичный
процесс происходит также и при
несогласованности сопротивлений
аппаратуры и линии в начале и конце цепи
II.
Дополнительное влияние за счет
несогласованности нагрузок выражается
через коэффициент отражения
,
где
— сопротивление нагрузки;
— волновое сопротивление линии. Чем
больше коэффициент отраженияр, тем
больше взаимное влияние между цепями.
По существующим нормам для высокочастотных
цепей коэффициент отражения не должен
превышать
(
— частота, кГц).
Переходное затухание на ближнем конце и защищенность на дальнем конце вследствие отражения выражаются через коэффициент отражения р.
Влияние за счет конструктивных неоднородностей возникает из-за нерегулярности конструкции кабельных и воздушных ЛС по длине.
Рис. 8.15. Влияние между цепями за счет нерегулярности линии.
В
местах нерегулярностей линии
возникают отраженные волны, которые
приводят к появлению обратного
(движущегося к началу) и попутного
(движущегося к концу) потоков энергии
(рис. 8.15). Эти потоки являются источниками
перехода энергии на соседние цепи и
дополнительного влияния между ними.
В кабельных ЛС неоднородности обусловлены неравномерностью наложения изоляции, неточностями в кабельной скрутке и технологическим разбросом параметров строительных длин. В кабелях различают неоднородности внутренние (внутри строительных длин) и стыковые (в местах соединения строительных длин). На воздушных ЛС неоднородности подразделяются на элементные и профильные. Элементные неоднородности, т. е. различие элементов скрещивания по длине, связаны с отклонениями в расположении опор. Профильные неоднородности обусловлены различием стрел провеса проводов и неодинаковыми расстояниями между штырями на траверсах или между крюками на опорах воздушных ЛС.
Конструктивные неоднородности увеличивают взаимные влияния. В ряде случаев весь эффект скрещивания и кабельной скрутки сводится на нет из-за конструктивных неоднородностей цепей, и поэтому не всегда имеет смысл часто скрещивать цепи ЛС или подбирать идеально согласованные шаги скрутки в кабелях. Конструктивные неоднородности строго нормируются.
На воздушных ЛС допускаемое максимальное отклонение на длину элемента составляет 10% (при s=0,l км, ∆s=0,01 км), разница в стрелах провеса проводов не должна превышать 3 см. На кабельных ЛС асимметрия сопротивлений ∆R = 0,1... 0,14 Ом/км; емкостная асимметрия ∆С=1 ... 1,2 нФ/км; отклонение волнового сопротивления ∆ZB порядка 3 … 5% номинального значения.
Рис. 8.16. Влияние между цепями I и II через цепь III: а — на дальнем конце; б — на ближнем конце; 1 — первая схема; 2 — вторая схема.
В реальных условиях на воздушной и кабельной ЛС кроме двух основных цепей (влияющей и подверженной влиянию) имеются однопроводные и двухпроводные третьи цепи, причем может быть не одна, а несколько третьих цепей, часть которых не используется для работы (например, искусственные цепи, экраны и свинцовая оболочка кабеля).
Третьи цепи, находящиеся на общей воздушной или кабельной ЛС с основными цепями, являются причиной дополнительных влияний. На рис. 8.16 цепь I — влияющая, цепь II — подверженная влиянию, через цепь III происходит дополнительное влияние между цепями I и II. Причем это влияние сказывается как на ближнем, так и на дальнем конце. Пути перехода энергии через цепь III показаны на рис. 8.16.
Однако наибольшую опасность при существующих схемах связи представляет помеха, поступающая на дальний конец цепи II (рис. 8.16, а). В этом случае переходные токи по закону влияния на ближний конец направляются сначала из цепи I в цепь III, а затем к левому концу цепи III и также по закону влияния на ближний конец переходят во II цепь и направляются к ее дальнему концу [рис. 8.16, а].
Влияние через третьи цепи, на дальнем конце незначительное, при низких частотах становится весьма заметным в области высоких частот и может превышать непосредственное влияние между цепями. Влияние через третьи цепи на ближний конец существенно меньше, чем непосредственное влияние между цепями.
При расчете воздушных ЛС различают третьи цепи скрещенные и нескрещенные. Расчет влияния через третьи нескрещенные цепи или, иначе, через пучок проводов аналогичен расчету влияния через третьи скрещенные цепи, только пучок рассматривается как нескрещенная цепь.
Фаза отдельных составляющих токов помех косвенных влияний неизвестна, поэтому помехи суммируются по закону
,
(8.54)
где
— результирующий ток помех;
— ток помех за счет отражений;
— ток помех за счет конструктивных
неоднородностей;
— ток помех за счет третьих цепей.
По этому же закону суммируются непосредственные и косвенные влияния.