2.2. Электрические кабели связи

Основой электрических кабелей являются металлические проводники (жилы), изготавливаемые преимущественно из меди, которая имеет высокую электропро­водность. Поэтому часто электрические кабели именуют медно-жильными или просто медными. Медь - дорогой материал, поэтому кроме меди могут использо­ваться и другие материалы, например алюминий, который имеет худшую электро­проводность.

Большое распространение в технике связи получили симметричные кабели типа «витая пара». Основу этих кабелей составляют витые пары из одножильной медной проволоки с изоляцией из полипропилена или тефлона. Существуют кабели с различным числом пар, но наибольшее распространение имеет кабель с че­тырьмя витыми парами. Шаг скрутки может сильно отличаться у различных про­изводителей и варьируется от 15 до 30 мм. В зависимости от шага скрутки кабели подразделяются на разные категории (табл. 2.2). Существует два основных типа кабелей:

]) неэкранированные (термин UTP в англоязычной литературе);

2) экранированные (термины FТP, STP, SFTP в англоязычной литературе).

Категории кабелей UTP

Полоса частот	Волновые сопротивления	Категория	Затухание на частоте 10 МГц при длине кабеля 100 м
До 0,1 МГц	150 Ом	Категория 1	Более 20 дБ/100 м
До 1 МГц	150Ом	Категория 2	Более 10 дБ/100 м
До 16 МГц	100,150 0м	Категория 3	10 дБ/100 м
До 20 МГц	100,150 0м	Категория 4	7 дБ/100 м
До 100 МГц	100,120,150 0м	Категория 5	6 дБ/100 м
До 200МГц	100, 120, 150Ом	Категория 6	5,5 дБ/100 м
До 600МГц	100, 120, 150Ом	Категория 7	5 дБ/100 м

Неэкранированный кабель более прост по конструкции, хотя в последнее время в связи с разработкой новых стандартов появился UTP кабель, который содержит дополнительный элемент - центральный разделитель. Этот разделитель позволяет зафиксировать витые пары и уменьшить затухание. К настоящему моменту можно выделить три основных типа экранированного кабеля типа «витая пара»:

1. кабель, экранированный фольгой;

2. кабель, экранированный фольгой и оплеткой; 3) кабель с индивидуальным экранированием пар.

В соответствии со стандартом ISO11801 2002 введено обозначение типов кабе­ля, которое позволяет однозначно идентифицировать кабель. Обозначение состо­ит из двух частей - первая часть отвечает за общую оболочку кабеля, вторая за конструкцию витой пары (рис. 2.3).

Наибольшее применение в практике монтажа находит кабель, экранированный фольгой. Фольга либо с нахлестом накручивается на пары, либо сваривается в единую оболочку. В любом случае в таком кабеле присутствует дренажный про­вод, который страхует от разрывов фольги и обеспечивает электрическую непре­рывность экрана. В качестве дренажного провода обычно используется одножиль­ный луженый медный провод диаметром 0,5 мм. Около 90% всех используемых экранированных экранированных кабелей приходится именно на этот тип.

Дополнительно, кроме фольги, может использоваться оплетка из медной луже­ной проволоки. Такая оплетка обеспечивает как электрическую непрерывность

Рис. 2.1. конструкция неэкранированного кабеля (UTP).

Рис.2.2. конструкция кабеля экранированного фольгой (FTP)

Рис. 2.3. Обозначение типов кабеля витая пара (SF / UТР - кабель с общим

экраном из фольги и оплетки, каждая пара без экрана)

экрана, так и дополнительное экранирование кабеля. Дренажный провод в таких случаях, как правило, отсутствует. Такой кабель обладает лучшими характеристи­ками и более надежным подключением в разъем.

Дальнейшее увеличение требований к полосе пропускания привели к разработ­ке 100-омного кабеля типа «витая пара» с индивидуальным экранированием каж­дой пары. Каждая пара заключена в экран из фольги, а все пары вместе находятся в общей оплетке из луженой, медной проволоки. Эти кабели разрабатываются для использования в кабельных системах категории 7. Большого практического при­менения этот кабель в настоящее время не имеет.

Для связи АТС с абонентами используются симметричные низкочастотные ка­бели (рис. 2.6) с количеством витых пар до 2400. По трассе многопарные кабели разветвляются, завершаясь десятипарными, которые заводятся в распределитель­ные коробки. К последним двухжильными проводами (в обиходе «лапша») присо­единяются оконечные абонентские устройства - телефоны, факсы, модемы или офисные А Тс.

Коаксиальные кабели в отличие от витой пары ~ несимметричные (рис. 2.7).

Один проводник (центральная жила) размещается внутри другого (оплетка или трубка). Главным достоинством коаксиальных кабелей является их высокая поме­хозащищенность, которая тем больше, чем выше частота передаваемых сигналов. Это объясняется тем, что центральная жила такого кабеля находится в окружении диэлектрика, а оплетка служит для нее экраном. Поэтому коаксиальный кабель способен передавать в десятки раз больше телефонных разговоров, чем симметричный. Правда для этого сопротивление генератора сигнала и сопротивление на­грузки должны быть равны волновому сопротивлению кабеля. Данное условие на­зывают согласованием. Волновые сопротивления кабелей находятся в пределах от 50 до 300 Ом

Рис. 2.4. Конструкция кабеля, экранированного фольгой и оплеткой (SFTP)

Рис. 2.5. Кабель с индивидуальным экранированием пар (SSTP)

Рис. 2.6.Конструкция многожильного симметричного кабеля: 1 -жилы; 2 -бумага; 3 -свинцовая оболочка

Рис. 2.7.Конструкция коаксиального телефонного кабеля: а -внутренний проводник; б -баллонно-полиэтиленовая изоляция; в -внешний проводник; г -экран; д -полиэтиленовая изоляция

Волновое сопротивление коаксиальной линии вычисляется по формуле ZЛ = ~ЦC, где L и С - погонные (на единицу длины) индуктивность и емкость линии. Погонное время задержки линии 1[ = -J LC. При отсутствии согласования в линиях наблюдаются отражения сигнала как на входе, так и на выходе, что сильно искажает форму сигнала. Именно поэтому согласование необходимо и должно обеспечиваться достаточно точно.

Наибольшее применение имеют коаксиальные кабели среднего (2,6/9,5 мм) и малогабаритного (1,2/4,6 мм) типов. В ряде случаев используют комбинированные конструкции кабелей, состоящие из 4, 6, 8 коаксиальных пар среднего типа и 4, 6 малогабаритных пар. Средние коаксиальные пары предназначены для организа­ции многоканальной связи и телевидения на большие расстояния между оконеч­ными пунктами и крупными узлами связи, а по малогабаритным парам организу­ются распределительные каналы между промежуточными пунктами и городскими, расположенными по трассе магистрали. В России применяются коаксиальные ка­бели среднего типа КМ-4, малогабаритные МКТ-4 и комбинированные КМ-8/6 (в числителе указано число коаксиальных пар среднего типа, в знаменателе _ число малогабаритных пар). Оболочки изготовляются из свинца и алюминия. Для удобства пользования и классификации кабелей используется специальная марки­ровка (рис. 2.8).

Известны также конструкции микрокоаксиальных кабелей, которые содержат 4,7, 19 и более тонких коаксиальных пар (0,7/2,9 мм) и используются для организации 300 аналоговых каналов до 1,3 МГц или 30-120 цифровых каналов в диапа­зонах 2 ... 8,5 Мбит/с. Микрокабели предназначены для городской и пригородной связи.

Большие коаксиальные пары представляют собой, как правило, одну пару бо­льшого размера (7/27, 11/40 и др.). Они предназначаются для организации боль­шого числа каналов на главных направлениях связи. Кабели предполагается испо­льзовать для систем передачи на 50 000 или 100 000 телефонных каналов в диапа­зоне 300 и 600 МГц соответственно.

Магистральный коаксиальный кабель КМ-4 типа 2,6/9,5 содержит четыре ко­аксиальные пары и пять звездных четверок (рис. 2.9). Каждая коаксиальная пара состоит из внутреннего медного проводника диаметром 2,6 мм и внешнего про­водника в виде медной трубки диаметром 9,5 мм с одним продольным швом. Ко­аксиальная пара имеет изоляцию из полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм. Поверх внешнего проводника расположен допол­нительный экран в виде двух мягких стальных лент толщиной 0,15 ... 0,2 мм, кото­рый покрывается одним-двумя слоями кабельной бумаги. Кабель имеет свинцо­вую оболочку И обычные броневые покровы и маркируется КМБ, КМГ, КМК. Кабель типа 2,6/9,4 используется в основном по однокабельной системе.

Основные электрические характеристики коаксиальной пары 2,6/9,4: номина­льное волновое сопротивление - 75 Ом; переходное затухание 122 дБ при частоте 300 кГц; коэффициент затухания на частоте 1 МГц равен 2,48 дБ/км; испытатель­ное напряжение 3,7 кВ постоянного тока.

Рис. 2.9. Коаксиальный кабель типа КМ-4: а - поперечный разрез: 1 - свинцовая оболочка; 2 - поясная изоляция; 3 - бронепроволока; 4 - наружный покров (джут); 5 - подушка; 6 - две бронеленты; б - коаксиальная пара 2,6/9,5:

1 - внутренний проводник; 2 - шайба; 3 - внешний nроводник; 4 - экран;

5 - бумажные ленты

Коаксиальные кабели в алюминиевых оболочках КМА-4 и КМЭ-4 отличаются от кабелей КМ-4 только типом оболочки. В кабелях КМА-4 применяется алюми­ниевая оболочка толщиной 1,5 мм, а в кабелях КМЭ-4 - комбинированная двой­ная оболочка, состоящая из алюминиевой толщиной 1 мм и свинцовой толщиной 1,3 мм, наложенной непосредственно поверх алюминиевой оболочки. Эти кабели имеют повышенные экранирующие свойства и предназначены для прокладки в районах высокой грозодеятельности и на участках сближения с лэп. Коэффици­ент защитного действия этих кабелей составляет 0,1 ... 0,14 мм.

Малогабаритные коаксиальные кабели 1,2/4,6 предназначены для строительст­ва кабельных магистралей ограниченной протяженности, рокадных линий между магистралями, устройства глубоких вводов радиорелейных линий и обеспечения областных связей. Достоинствами этих кабелей являются простота конструкции,

дешевизна и технологичность их изготовления. Наибольшее применение получил четырехкоаксиальный малогабаритный кабель. Он может изготавливаться в свин­цовой (МКТС-4) и алюминиевой (МКТА-4) оболочках. Сердечник кабеля во всех случаях идентичный.

На рис. 2.10 показан малогабаритный кабель типа МКТС-4. Внутренний про­водник этого кабеля - медный, диаметром 1,2 мм. Изоляция - воздушно-поли­этиленовая, баллонного типа. Внешний проводник - медный, с продольным швом, толщиной 0,1 мм. Экран выполнен из двух стальных лент толщиной по 0,1 мм. Четыре коаксиальные пары скручивают вместе с пятью сигнальными па­рамидиаметром 0,5 мм и покрывают поясной изоляцией. Снаружи располагаются свинцовая оболочка и соответствующий броневой покров. Строительная длина 500 м. Волновое сопротивление кабеля 75 Ом. Коэффициент затухания на частоте 1 МГц равен 5,33 дБ/км.

Рис. 2.10. Малогабаритный коаксиальный кабель МКТС-4 (поперечный разрез): 1 - свинцовая оболочка; 2 - поясная изоляция; 3 - бронепроволока;

4 - подушка; 5 - две бронеленты

Переходное затухание на ближнем и дальнем концах строительной длины на частоте 60 кГц не менее 104 дБ. Электрическая прочность изоляции переменному току 2000 В. Кабель МКТ-4 при меняется для 300-канальной системы высокочас­тотной связи (К-300) в диапазоне 60 ... 1300 кГц. Система связи - четырехпровод­ная, однополосная. Известны конструкции малогабаритных коаксиальных кабе­лей, имеющих 1, 4, 6, 8, 12 пар.

Комбинированные коаксиальные кабели содержат средние пары 2,6/9,5 мм, малогабаритные коаксиальные пары 1,2/4,6 мм и симметричные группы. Комби­нированные кабели позволяют:

-организовывать мощные пучки телефонных каналов и телевизионную пере­дачу на большие расстояния по коаксиальным парам 2,6/9,5 мм;

-обеспечивать распределительные каналы для связи между городами и про­межуточными пунктами, расположенными по магистрали, по коаксиальным парам 1,2/4,6 мм;

-организовывать служебную связь и телесигнализацию по симметричным па­рам и четверкам.

Кабель КМ-8/6 содержит: восемь коаксиальных пар 2,6/9,5 мм; шесть коаксиа­льных пар 1,2/4,6 мм; одну четверку; восемь симметричных пар и шесть отдель­ных жил. Сечение кабеля КМ -8/6 показано на рис. 2.11. Все симметричные пары, четверки и отдельные проводники имеют медные жилы диаметром 0,9 мм с труб

трубчато-полиэтиленовой изоляцией. Строительные длины комбинированных коакси­альных кабелей 490 м.

Электрические характеристики коаксиальных пар комбинированных кабелей аналогичны характеристикам кабеля КМБ-4для пар 2,6/9,5 и кабеля МКТ-4 для пар 1,2/4,6. На рис. 2.12 показана конструкция коаксиального кабеля КМ-12.

Рис. 2.11 Комбинированный коаксиальный кабель КМ-8/ 6: 1 - свинцовая оболочка; 2 - поясная изоляция; 3 - бронеnроволока; 4 - наружный покров (джут); 5 - подушка

Рис. 2.12. Комбинированный коаксиальный кабель КМ-12

Для связи АТС между собой, а также в междугородной связи широко использу­ются как высокочастотные симметричные кабели, так и коаксиальные.