0, 25 fт=13 МГц;
0, 5 fт=26 МГц;
0, 75 fт=39 МГц;
fт=52 МГц.
Расчет первичных параметров передачи коаксиальных пар из меди производится по следующим формулам:
активное сопротивление, в Ом/км
, (7. 1)
где D=6, 07 мм - внутренний диаметр внешнего проводника малогабаритной КП; d=1, 53 мм - диаметр внутреннего проводника.
На частоте 0, 1fт
Ом/км.
На частоте 0, 25 fт
Ом/км.
На частоте 0, 5 fт
Ом/км.
На частоте 0, 75 fт
Ом/км.
На частоте fт
Ом/км;
индуктивность, в Гн/км
(7. 2)
На частоте 0, 1fт
Гн/км.
На частоте 0, 25 fт
Гн/км.
На частоте 0, 5 fт
Гн/км.
На частоте 0, 75 fт
Гн/км.
На частоте fт
Гн/км;
рабочая емкость, в Ф/км
, (7. 3)
где, для баллонно-полиэтиленовой изоляции e=1, 22.
Ф/км;
проводимость изоляции, в См/км
, (7. 4)
где, значение tgd возьмем из табл. 5. 3 [1] при частоте 10 МГц. ;
На частоте 0, 1 fт
См/км.
На частоте 0, 25 fт
См/км.
На частоте 0, 5 fт
См/км.
На частоте 0, 75 fт
См/км.
На частоте fт
См/км.
Вторичные параметры передачи следует рассчитать по формулам приведенным в табл. 4. 6 [1] для высоких частот.
Коэффициент затухания, в дБ/км
, (7. 5)
На частоте 0, 1 fт
дБ/км.
На частоте 0, 25 fт
дБ/км.
На частоте 0, 5 fт
дБ/км.
На частоте 0, 75 fт
дБ/км.
На частоте fт
дБ/км.
Коэффициент фазы, в рад/км
, (7. 6)
На частоте 0, 1 fт
рад/км.
На частоте 0, 25 fт
рад/км.
На частоте 0, 5 fт
рад/км.
На частоте 0, 75 fт
рад/км.
На частоте fт
рад/км.
Волновое сопротивление, в Ом.
(7. 7)
На частоте 0, 1 fт
Ом.
На частоте 0, 25 fт
Ом.
На частоте 0, 5 fт
Ом.
На частоте 0, 75 fт
Ом.
На частоте fт
Ом.
Фазовая скорость, в км/с определяется по формуле (4. 42) [1]. (7. 8)
На частоте 0, 1 fт
км/с.
На частоте 0, 25 fт
км/с.
На частоте 0, 5 fт
км/с.
На частоте 0, 75 fт
км/с.
На частоте fт
км/с.
Результаты расчетов параметров передачи поместим в таблицу 1. По результатам расчетов построим графики частотной зависимости параметров передачи коаксиальных пар из меди.
На рис. 7. 1 показана частотная зависимость активного сопротивления коаксиальной цепи. Из рисунка видно, что с ростом частоты активное сопротивление закономерно возрастает за счет поверхностного эффекта и эффекта близости. Причем наибольшее удельное значение имеет сопротивление внутреннего проводника.
Рис. 7. 1. Частотная зависимость активного сопротивления коаксиальной цепи. Индуктивность коаксиальной цепи с увеличением частоты уменьшается. Это обусловлено уменьшением внутренней индуктивности за счет поверхностного эффекта. Зависимость индуктивности от частоты показана на рис. 7. 2.
Рис. 7. 2. Частотная зависимость индуктивности коаксиальной цепи. Емкость коаксиальной цепи от частоты не зависит.
Проводимость изоляции с ростом частоты линейно возрастает. Величина ее зависит в первую очередь от качества диэлектрика, используемого в кабеле и характеризуется величиной угла диэлектрических потерь tgd. Частотная зависимость проводимости изоляции показана на рис. 7. 3.
Рис. 7. 3. Частотная зависимость проводимости изоляции коаксиальной цепи. На рис. 7. 4 показана частотная зависимость коэффициента затухания. С ростом частоты коэффициент затухания возрастает.
Рис. 7. 4. Частотная зависимость коэффициента затухания, a дБ/км. Коэффициент фазы b с ростом частоты возрастает почти по прямолинейному закону.
Рис. 7. 5. Частотная зависимость коэффициента фазы b, рад/км. Частотная зависимость волнового сопротивления коаксиальной цепи иллюстрируется графиком на рис. 7. 6. Модуль волнового сопротивления с увеличением частоты уменьшается.
Рис. 7. 6. Частотная зависимость волнового сопротивления Zв. Скорость распространения электромагнитной энергии по кабельным линиям с ростом частоты существенно возрастает. Скорость распространения электромагнитной энергии по линии при постоянном токе составляет примерно 10000 км/с, а при токах высоких частот имеет величину порядка 250000 км/с, приближаясь к скорости света.
Рис. 7. 7. Частотная зависимость скорости распространения электромагнитной энергииu.
Определение длины регенерационного (усилительного) участка и построение схемы размещения ОРП и НРП на магистрали.
Линейный тракт ЦСП содержит передающее и приемное оборудование линейного тракта, регенерационные участки линии и регенерационные пункты, предназначенные для восстановления первоначальной формы, амплитуды и временных положений импульсов.
Большинство промежуточных регенерационных пунктов являются необслуживаемыми (НРП) и только часть этих пунктов является обслуживаемыми (ОРП). Необслуживаемые пункты питаются по тем же цепям, по которым передаются линейные сигналы.
Размещение ОРП осуществляется по возможности в крупных населенных пунктах, где они могут быть обеспечены электроэнергией, водой, топливом, условиями для обслуживающего персонала.
НРП размещаются на трассе через участки с примерно равным затуханием с таким расчетом, чтобы в любой точке тракта передачи разность между уровнем сигнала и помех не превышала допустимого значения.
Рассчитанный в предыдущем разделе коэффициент затухания цепей кабеля соответствует температуре 20° С (a20). Значение коэффициента затухания при температуре t° C (at) на глубине прокладки кабеля определяется по формуле, в дБ/км (8. 1)
где aa - температурный коэффициент затухания, значение которого для расчетов в курсовом проекте можно принять равным
;
t - среднегодовая температура на глубине прокладки кабеля,
t=7, 5° C.
При работе ЦСП максимум энергии в линии сконцентрирован в области частот, прилегающих к полутактовой частоте цифрового сигнала, поэтому расчет длины регенерационного участка ЦСП производится по формуле, в км
(8. 2)
где S - усилительная способность промежуточного корректирующего усилителя регенератора, численно равная затуханию регенерационного участка. Для ЦСП типа ИКМ-480ґ2 затухание регенерационного участка равно 55 дБ; atп - коэффициент затухания на полутактовой частоте (f=0, 5fт) при среднегодовой температуре на глубине прокладки кабеля; 13дБ затухание станционных устройств.
Коэффициент затухания на полутактовой частоте при температуре 20°С a20=20, 54 дБ/км.
Коэффициент затухания на полутактовой частоте при среднегодовой температуре на глубине прокладки кабеля равен
дБ/км.
Длина регенерационного участка ЦСП
км.
Построим схему размещения РП на магистрали с нумерацией всех РП. Нумерация ОРП ведется: от административного центра высшего назначения к административному центру низшего назначения, на магистралях, соединяющих административные центры одинакового значения, с севера на юг. В нашем случае нумерация ОРП ведется от Владимира к Тамбову.
Размещение регенерационных пунктов на магистрали представлено на рис. 8. 1. Рис. 8. 1. Схема размещения РП на магистрали.
Расчет параметров взаимного влияния между цепями кабеля.
В курсовом проекте необходимо рассчитать переходное затухание на ближнем конце Ао и защищенность на дальнем конце Аз на длине регенерационного участка на тех же пяти частотах, на которых рассчитаны параметры передачи. Взаимные влияния между коаксиальными парами определяется конструкцией внешнего проводника коаксиальных пар.
Сопротивление связи, в Ом/км
, (9. 1)
где N - коэффициент, рассчитываемый как
, (9. 2)
K - коэффициент вихревых токов, для меди, в 1/мм
, (9. 3)
t - толщина внешнего проводника, t=0, 1 мм;
- удельная проводимость материала внешнего проводника, для меди См/мм. Коэффициент вихревых токов на частоте 0, 1fт
1/мм;
на частоте 0, 25fт
1/мм;
на частоте 0, 5fт
1/мм;
на частоте 0, 75fт
1/мм;
на частоте fт
1/мм.
Коэффициент N на частоте 0, 1fт
;
на частоте 0, 25fт
;
на частоте 0, 5fт
;
на частоте 0, 75fт
;
на частоте fт
.
Сопротивление связи на частоте 0, 1fт
Ом/км;
на частоте 0, 25fт
Ом/км;
на частоте 0, 5fт
Ом/км;
на частоте 0, 75fт
Ом/км;
на частоте fт
Ом/км.
Сопротивление связи с учетом экрана, в Ом/км
, (9. 4)
где Lz - продольная индуктивность спиральных стальных лент, в Гн/км , (9. 5)
m - относительная магнитная проницаемость стальных лент
;
tэ - общая толщина экранных стальных лент, мм;
h - шаг наложения спиральных стальных лент (h=10 мм);
Lвн - внутренняя индуктивность стальных лент, в Гн/км
, (9. 6)
Гн/км.
Гн/км.
Сопротивление связи с учетом экрана на частоте 0, 1fт
Ом/км;
на частоте 0, 25fт
Ом/км;
на частоте 0, 5fт
Ом/км;
на частоте 0, 75fт
Ом/км;
на частоте fт
Ом/км.
Индуктивность третьей цепи, составленной из внешних проводников рассматриваемых коаксиальных пар рассчитывается по формуле, в Гн/км
Гн/км (9. 7)
Сопротивление третьей цепи, составленное из внешних проводников рассматриваемых коаксиальных пар рассчитывается по формуле, в Ом/км
, (9. 8).
Сопротивление третьей цепи на частоте 0, 1fт
Ом/км;
на частоте 0, 25fт
Ом/км;
на частоте 0, 5fт
Ом/км;
на частоте 0, 75fт
Ом/км;
на частоте fт
Ом/км.
Переходное затухание на ближнем конце рассчитывается по формуле, в дБ , (9. 9)
где a - подставляется в нп/км.
Переходное затухание на ближнем конце на частоте 0, 1fт
дБ;
на частоте 0, 25fт
дБ;
на частоте 0, 5fт
дБ;
на частоте 0, 75fт
дБ;
на частоте fт
дБ.
Защищенность на дальнем конце на длине регенерационного участка рассчитывается по формуле, в дБ
, (9. 10)
где lру - длина регенерационного участка, lру=2, 7 км.
Защищенность на дальнем конце на частоте 0, 1fт
дБ;
на частоте 0, 25fт
дБ;
на частоте 0, 5fт
дБ;
на частоте 0, 75fт
дБ;
на частоте fт
дБ.
Результаты расчетов поместим в табл. 1. Построим графики частотной зависимости параметров влияния.
На рис. 9. 1 показана частотная зависимость переходного затухания Ао между коаксиальными парами на ближнем конце и частотная зависимость защищенности Аз на дальнем конце на длине регенерационного участка. Из этого рисунка видно, что переходные затухания на ближнем и дальнем концах с ростом частоты возрастают, что определяется:
закрытым характером электромагнитного поля коаксиальных цепей; убыванием интенсивности возбуждающего электромагнитного поля на внешней поверхности внешнего проводника вследствие поверхностного эффекта.
Рис. 9. 1 Частотная зависимость переходного затухания на ближнем конце Ао и защищенности на дальнем конце Аз на длине регенерационного участка. В таблицу 1 сведены все рассчитанные параметры передачи и взаимного влияния цепей коаксиального кабеля.
0, 1 fT
0, 25 fT
0, 5 fT
0, 75 fT
fT
f Гц
5, 20E+06
1, 30E+07
2, 60E+07
3, 90E+07
5, 20E+07
Первичные параметры передачи.
R Ом/км
155, 82
246, 37
348, 42
426, 73
492, 74
L Гн/км
2, 80E-04
2, 79E-04
2, 78E-04
2, 77E-04
2, 77E-04
C Ф/км
4, 92E-08
4, 92E-08
4, 92E-08
4, 92E-08
4, 92E-08
G См/км
2, 41E-04
6, 03E-04
1, 21E-03
1, 81E-03
2, 41E-03
Вторичные параметры передачи.
a дБ/км
9, 05
14, 42
20, 54
25, 28
29, 31
b рад/км
121, 33
302, 38
603, 79
905, 05
1206, 22
Zв Ом
75, 51
75, 27
75, 15
75, 10
75, 06
u км/с
269286
270132
270562
270753
270867
Параметры взаимного влияния.
k 1/мм
47, 89
75, 72
107, 08
131, 14
151, 43
|N|
5, 69E-05
1, 26E-05
1, 93E-06
4, 32E-07
1, 19E-07
Z12 Ом/км
2, 93E+00
6, 48E-01
9, 98E-02
2, 23E-02
6, 13E-03
Lz Гн/км
7, 88E-04
Lвн Гн/км
1, 24E-03
L3э Гн/км
2, 47E-03
Z12э Ом/км
1, 14E+00
2, 52E-01
3, 88E-02
8, 67E-03
2, 39E-03
Z3 Ом/км
8, 08E+04
2, 02E+05
4, 04E+05
6, 06E+05
8, 08E+05
Переходные затухания.
Ao дБ
145, 80
184, 01
225, 59
256, 95
283, 15
A3 дБ
147, 99
182, 15
220, 66
250, 22
275, 13
Таблица 1.
В процессе проектирования КМ часто возникает необходимость априорной оценки возможности установки той или иной аппаратуры ЦСП по известным статистическим параметрам взаимных влияний. В табл. 6. 4 [1] приведены требуемые минимальные значения переходных затуханий на дальнем конце РУ и между цепями на частоте 250 кГц. Как видно из сопоставления данных в таблице требуемых значений переходных затуханий с рассчитанными, все цепи рассчитываемого кабеля можно оборудовать аппаратурой ИКМ-480ґ2, так как требования к защищенности цепей кабеля выполняются. Расчет опасного магнитного влияния ЛЭП на симметричные цепи кабеля. На работу кабельных линий связи оказывает влияние ряд посторонних источников: линии электропередачи (ЛЭП). Контактные сети электрифицированных железных дорог, атмосферное электричество (удары молний), передающие радиостанции. Указанные источники создают в цепях кабельных линий опасные и мешающие влияния.
