3.3.4 Качество передачи и дальность связи по кабельным линиям

Дальность связи по кабельной линии обуславливается затуханием самого кабеля и свойствами аппаратуры.

Если известно усилительная способность передатчика и, в первую очередь, перекрываемое аппаратурой затухание а, то дальность связи l определяется по формуле:

,

где – коэффициент затухания кабельной цепи. По существующим нормам затухание между двумя абонентами не должно превышать 28,7 дБ (3,3 Нп).

Распределение затухания по участкам тракта в случае нахождения абонентов в пределах одного города показано на рис. 3.9.

Рис.3.9. Затухание в случае нахождения абонентов в пределах одного города

Затухание разговорного тракта между абонентами, находящимися в разных городах показано на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Затухание в случае нахождения абонентов в разных городах

Общепринятым методом увеличения дальности связи по кабельным линиям является последовательное включение в линию усилителей, компенсирующих затухание цепи.

Для удешевления связи большую часть усилительных пунктов делают необслуживаемыми (НУП) и лишь часть обслуживаемыми (ОУП) (см. рис. 3.11). Обычно на магистральных линиях между двумя ОУП располагается 10-20 НУП. Расстояние между НУП – 10-20 км.

Рис. 3.11. Линия связи с усилительными пунктами

Наряду с затуханием существенным фактором, влияющим на дальность и качество связи, является время распространения сигнала по линии. По нормам оно не должно быть больше 250 мс.

3.4 Симметричные кабели

Симметричные кабели относятся к открытым направляющим системам: Открытыми называются системы, электромагнитное поле которых выходит за пределы геометрических размеров.

Распространение электромагнитной энергии по кабельной цепи является единым процессом, охватывающим токопроводящие жилы и изоляцию. Часть электромагнитной энергии, проходящей вдоль кабельной цепи, поглощается токопроводящими жалами и рассеивается в виде тепловых потерь на вихревые токи, вызывая затухание в металле . Это явление учитывается двумя первичными параметрами передачи цепи: сопротивлением и индуктивностью .

В изоляции, находящейся в переменном электромагнитном поле, происходит явление поляризации, возникают диэлектрические потери, что обусловливает затухание в диэлектрике . Эти явления характеризуются второй парой первичных параметров передачи цепи: емкостью и проводимостью изоляции .

Распространение электромагнитной энергии по кабельным цепям связи (направляющим системам), подчиняется законам электромагнитного поля, математически выражаемым уравнения Максвелла.

П

Рис 5. ???

I

I

од действием переменного поля происходит перераспределение электромагнитной энергии по сечению жилы, при этом имеют место следующие явления: поверхностный эффект, эффект близости и воздействие на параметры цепи окружающих металлических масс (соседних ТПЖ, экрана, оболочки, брони).

Эти явления вызывают изменение электромагнитного поля и параметров цепей. Активное сопротивление R и проводимость изоляции G возрастают, а индуктивность L уменьшается.

Наиболее существенно возрастает сопротивление цепи:

, (1)

где – сопротивление постоянному току; – сопротивление за счет поверхностного эффекта; – сопротивление за счет эффекта близости; – сопротивление, обусловленное потерями в окружающих металлических элементах конструкции кабеля.

Сопротивление одной токопроводящей жилы постоянному току на единицу длины определится по формуле

, (2)

где – диаметр токопроводящей жилы (см. рис. 3.12);  – удельное сопротивление материала ТПЖ.

Рис 3.12. Для расчета первичных параметров симметричной цепи

Поверхностный эффект обусловлен действием электромагнитной волны, распространяющейся по проводнику. Силовые линии внутреннего магнитного поля (см. рис. 3.13), пересекая толщу жилы, наводят в ней вихревые токи , направленные по закону Ленца. От взаимодействия вихревых токов с основным, распределение плотности тока которого показано на рис. 3.13, происходит перераспределения тока по сечению жилы, в результате чего результирующая плотность тока возрастает к поверхности жилы. Это явление носит название поверхностного эффекта. С увеличением частоты тока, магнитной проницаемости, проводимости и диаметра жилы возрастает поверхностный эффект. При достаточно высокой частоте ток протекает лишь по поверхности жилы. В результате этого снижается эффективное сечение токопроводящей жилы, что вызывает увеличение ее активного сопротивления. Таким образом, благодаря явлению поверхностного эффекта переменный ток проникает в жилу лишь на небольшую глубину называемую эквивалентной глубиной проникновения. При высокой частоте ток вытесняется на поверхность проводника, что вызывает увеличение его активного сопротивления. Таким образом, из-за явление поверхностного эффекта переменный ток проникает в жилу лишь на небольшую глубину, называемую эквивалентной глубиной проникновения.

Рис. 3.13. Явление поверхностного эффекта

Эффект близости связан с взаимодействием внешних полей. Как видно на рис. 3.14 внешнее магнитное поле жилы а, пересекая толщу жилы б, наводит в ней вихревые токи. На поверхности жилы б, обращенной к жиле а, вихревые токи совпадают по направлению с протекающим по ней основным током, распределение плотности тока которого показано на рис. 3.14, а на противоположной поверхности жилы б они направлены навстречу основному току. Аналогичное перераспределение токов происходит и в жиле а. При взаимодействии вихревых токов с основным плотность результирующего тока на обращенных друг к другу поверхностях токопроводящих жил а и б увеличивается, а на отдаленных – уменьшается. Это явление («сближения» токов в жилах а и б) носит название эффекта близости. В результате перераспределения плотности тока в связи с эффектом близости происходит снижение эффективного сечения токопроводящих жил, что приводит к увеличению активного сопротивления. Эффект близости также прямо пропорционален частоте, магнитной проницаемости, проводимости и диаметру жилы, и, кроме того, зависит от расстояния между жилами цепи. С приближением токопроводящих жил друг к другу действие эффекта близости возрастает в квадратичной зависимости.

Рис. 3.14. Эффект близости

Окружающие металлические массы за счет отражения от них электромагнитного поля воздействуют на параметры цепи. Магнитное поле , создаваемое током, проходящим по жилам цепи, наводит вихревые токи , в соседних жилах кабеля, окружающим экране, металлической оболочки, броне и т.п. Вихревые токи нагревают металлические части кабеля и создают дополнительные потери энергии, что выражается как бы в «отсасывании» некоторой доли передаваемой энергии. Кроме того, эти токи создают поле обратного действия, которое воздействует на жилы цепи и изменяет из параметры. Перераспределение электромагнитного поля влечет за собой изменение параметров цепи линий связи.