• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

КОНСТРУКЦІЇ І ЕЛЕКТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ, НАПРЯМНИХ ДРОТЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОЗВ'ЯЗКУ

Конструкції систем, напрямних дротяних ліній електрозв'язку. Основу дротяних ліній електрозв'язку складають системи (НС) напрямних, по яких розповсюджується електромагнітна енергія передаваних електросигналів.

Функції НС виконують конструкції, що містять межі розділу середовищ з різними значеннями магнітної (ju) і діелектричної (?) проніцаємостей або питомої провідності (а). При цьому одне середовище є середовищем розповсюдження електромагнітної енергії, а інша створює межу, уздовж якої відбувається цей процес. Тому як системи, напрямних, можуть використовуватися металеві ізольовані провідники або вироби з діелектриків певної конструкції. Їх сукупність створює ланцюги, по яких передаються електромагнітні сигнали.

Системи, напрямних, класифікуються по ряду ознак: по конструкції, спектру передаваних частот, умовам прокладки і експлуатації, області застосування.

Залежно від конструкції використовуваних ланцюгів НС підрозділяються на симетричні і коаксіальні, металеві і діелектричні хвилеводні.

Симетричні НС використовують ланцюги, що складаються з двох ізольованих провідників з однаковими конструктивними параметрами і електричними властивостями. При цьому вони можуть бути повітряними і кабельними.

Повітряні є металеві провідники, підвішені на опорах за допомогою ізоляторів і спеціальної арматури.

Симетричні кабельні НС містять одну або безліч симетричних ланцюгів, ув'язнених в металеву (або неметалічну) вологозахисну оболонку. Поверх неї залежно від умов прокладки і експлуатації накладаються відповідні захисні покриви.

Кабельні НС називаються коаксіальними, якщо їх ланцюги виконані у вигляді коаксіальних пар, у яких один провідник (внутрішній) концентрично розташований усередині іншого (зовнішнього), порожнистого циліндра, що має форму. При цьому внутрішній провідник відокремлений від зовнішнього різними ізоляційними прокладками — шайбами, балонами, корделямі (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Типи ізоляції коаксіальних пар:

а — шайбова; б — суцільна поліетиленова; у — колпачковая; г — втулкова

Системи, напрямних, називають кабельними волоконно-оптичними, якщо як ланцюги використовуються оптичні волокна (ОВ) — тонкі багатошарові нитки круглого перетину з діелектрика з різними діелектричними проніцаємостямі в кожному шарі.

Хвилеводні НС є конструкції круглій, прямокутній або іншої форми з металу (порожнисті) або діелектрика.

На рис. 3.2. зображені системи, напрямних різних конструкцій.

Рис. 3.2. Конструкції систем, напрямних зв'язку:

а~ симетричний ланцюг: 6 - коаксіальний каоєльная ланцюг; г — хвилеводи; d_ волоконний световод; «• - діелектричні хвилеводи; ж —ленточный кабель; з — полоськовая лінія; і — лінія поверхневої хвилі

По спектру передаваних частот НС підрозділяються умовно на низькочастотні (до 10 кГц) і високочастотні (понад 10 кГц). На рис. 3.3. приведені діапазони частот і типи конструкцій НС, використовуваних в цих діапазонах.

Рис. 3.3. Частотні діапазони різних систем напрямних зв'язку

Залежно від умов прокладки і експлуатації кабельні НС підрозділяються на повітряні (підвісні), підземні, підводні і для прокладки в трубах каналізації.

З урахуванням області застосування розрізняють НС: магістральні, зонові (внутріобласні), місцеві (міські і сільські) і станційні (внутрішньооб'єктні).

На магістральних лініях електрозв'язку в основному (75 %) використовуються кабельні НС. Те ж відноситься і до ліній міських телефонних мереж ( > 90 %). Тільки на внутрішньозонових мережах і мережах сільських адміністративних районів (САР) в даний час разом з кабельними НС використовуються повітряні НС. Вони складають близько 30% загальної кількості НС цих мереж.

Надалі їх відносна кількість зменшуватиметься за рахунок розширення використання кабельних НС. Тому детальніше розглянемо питання конструкції кабельних НС і їх елементів.

Як наголошувалося вище, конструктивно електричний кабель зв'язку складається з сердечника і захисного покриву. Сердечник — це скручені в певному порядку ізольовані провідники (токо-провідні жили), створюючі електричні ланцюги. Захисний покрив — це вологонепроникна оболонка (металева, пластмасова, металлопластмассовая) і зовнішній покрив (джут, броня, шланг).

Струмопровідні жили виготовляють з міді, алюмінію або стали. Для високочастотних електричних кабелів зв'язку найчастіше застосовують жили діаметром 0,9 і 1,2 мм. У кабелях, використовуваних на ГТС, застосовують мідні жили діаметрами 0,32 і 0,4 мм. На окремих ділянках тих, що існують ГТС прокладені кабелі з мідними жилами діаметром 0,5 і 0,7 мм.

У коаксіальних кабелях зовнішні провідники коаксіальних пар виготовляються циліндрової форми (з міді) з подовжнім швом, гофровані або обплітальні, а також у вигляді алюмінієвих трубок.

Для ізоляції електричних провідників кабельних ланцюгів використовуються спеціальний (кабельна) папір, пластмаси, полімеризацій, — полістирол (стірофлекс), поліетилен, полівініл хлорид, фторопласт. Якнайкращим діелектриком є повітря, для якого: діелектрична проникність, що характеризує ступінь зсуву зарядів (поляризацію) в діелектриці при дії на нього електричного поля, г -> 1, тангенс кута діелектричних втрат, що характеризує втрати високочастотної енергії в діелектриці tg5 -» 0; питомий електричний опір, що визначає значення струму витоку в діелектриці, р -* оо. Тому конструкцію кабельної ізоляції прагнуть зробити такий, щоб кількість твердого діелектрика була мінімальною, такою, що забезпечує стійкість ізоляції і необхідну жорсткість конструкції кабелю, а кількість повітря максимальним.

У електричних кабелях зв'язку в основному використовуються наступні конструкції суцільної і повітряної комбінованої ізоляції (рис. 3.4):

трубчаста — виконана з паперової або пластмасової стрічки, накладеної у вигляді трубки (рис. 3.4,а);

кордельная — що складається з нитки корделя, розташованого відкритою спіраллю на провіднику, і стрічки, накладеної поверх корделя (рис. 3.4,6);

суцільна — виконана з суцільного шару пластмаси (рис. 3.1,6);

балонна — що є тонкостінну пластмасову трубку, усередині якої вільно розташовується провідник; трубка періодично в крапках або по спіралі обжимається гарячим інструментом і після твердіння надійно утримує провідник в центрі ізоляції (рис. 3.4,в,г):

пориста — сформована з шару пінопласту (рис. 3.4,<Э);

шайбова — виконана у вигляді шайб з твердого діелектрика, що насаджуються на провідник через певні проміжки (див. рис. 3.1,а);

спіральна (гелікоїдальная) — що є рівномірно розподілену по довжині провідника пластмасову спіраль, що має прямокутний перетин.

Рис. 3.4. Типи ізоляції жив симетричних кабелів

Найбільше застосування в кабелях СТС і ГТС одержали трубчаста паперова, суцільна поліетиленова, пористі паперова і поліетиленова, в симетричних кабелях міжміського зв'язку — кордельно-паперова, кордельно-полістирол (стірофлексная), балонний, кордельно-трубчастий або пористий з поліетилену.

У коаксіальних кабелях — шайбова, балонна, гелікоїдальная і пориста ізоляція (при цьому у всіх випадках діелектриком є поліетилен).

У підводних коаксіальних кабелях використовується суцільна поліетиленова ізоляція.

Ізольовані провідники (у симетричних кабелях звані ізольованими жилами, в коаксіальних — коаксіальними парами) систематизують по певному закону і об'єднують в загальний кабельний сердечник. У симетричних кабелях сердечник формується з груп скручених ізольованих жив, дякуючи чому жилам ланцюгів ставляться в однакові умови по відношенню один до одного. При цьому слабшають електромагнітні зв'язки між ланцюгами і підвищується захищеність їх від взаємних і' зовнішніх перешкод. (Ці питання детальніше будуть розглянуті нижче.)

Крім того, скручування полегшує взаємне переміщення жив при вигинах кабелю і забезпечує йому стійкішу круглу форму.

Застосовуються наступні способи скручування жив в групи:

парне скручування (П) — дві ізольовані жили скручують в пару з певним кроком ськрутки—до 300 мм (рис. 3.5,а);

четвіркова, або зоряна (3) — чотири ізольовані жили, розташовані по кутах квадрата, скручують з кроком скручування 150—300 мм, при цьому жили одного ланцюга (пари) розташовуються в протилежних кутках квадрата (рис. 3.5,6);

подвійна парна (ДП) — дві заздалегідь окремо звиті пари скручують між собою в четвірку, при цьому кроки скручування пар повинні бути відмінні як один від одного, так і від кроку скручування в четвірку (рис. 3.5,в);

подвійна зоряна (ДЗ) — чотири заздалегідь окремо з індивідуальним кроком звиті пари скручують разом (кожна з своїм кроком) за способом зірки, утворюючи вісімку (рис. 3.5,г);

восьмерочная (В) — вісім ізольованих жив групи розташовуються концентрично навколо сердечника гз ізоляційного матеріалу, наприклад стірофлексного (поліетиленового) корделя (рис. 3.5(3).

Рис. 3.5. Скручування жив в групу

При об'єднанні груп скручених ланцюгів в сердечник кабелю розрізняють дві системи їх скручування: пучкову і повівную.

Пучкове скручування (рис. 3.6,а) застосовується лише для низькочастотних кабелів ГТС. При цьому скручуванні групи спочатку скручують в пучки, що містять по декілька десяток груп, а потім пучки скручують разом, утворюючи сердечник кабелю. Найбільш поширені пучки по 50 і 100 груп (пара).

Рис. 3.6. Скручування жив в сердечник: а — пучкова; б — повівная

У кабелях міжміського зв'язку основним видом скручування груп при формуванні сердечника кабелю є повівная скручування (рис. 3.6,6). При цьому скручуванні групи маються в своєму розпорядженні послідовними концентричними шарами (повівамі) навколо центрального повіва, що складається з однієї — п'яти груп.

З урахуванням скручування окремих пар і груп при формуванні сердечника кабелю довжина жив кабелю збільшується в порівнянні з довжиною кабелю. Подовження жив кабелю враховується через коефіцієнт скручування X' який рівний 1,02— 1,07.

Для зручності класифікації і використання кабелям зв'язку привласнюється буквено-цифрове позначення — марка кабелю, яка дозволяє визначити його конструкцію і призначення.

При маркіровці електричних кабелів зв'язку перша група букв в марці кабелю позначає область застосування: МК — магістральний кабель (симетричний); КМ — коаксіальний магістральний; ЗК — зоновий кабель (симетричний); ВК — внутрішньозоновий коаксіальний; КС — кабель сільський; Т- телефонний низькочастотний. Марки низькочастотних кабелів відрізняє варта на другому місці буква: З — станційний (ТС), Р — розподільний (ТР), 3 — телекомунікації із зоряним (четвіркової) скручуванням ланцюгів (ТЗ).

Коаксіальні кабелі з малогабаритними коаксіальними парами мають марку МКТ (малогабаритний коаксіальний з трубчасто-поліетиленовою ізоляцією).

Основу маркіровки радіочастотних кабелів складає буква Р (РК).

Подальші дві букви в марці симетричних кабелів позначають відповідно тип ізоляції жив (провідників ланцюгів) і матеріал вологозахисної оболонки. Наприклад, в позначенні типу ізоляції буква З позначає ізоляцію, кордельно-полістиролу, жив (стірофлексную), П — поліетиленову, В — полівінілхлоридну; відсутність букви відповідає ізоляції на основі паперу (суцільної паперової, кордельно-паперової).

У позначенні типу матеріалу оболонки буква А указує, що оболонка алюмінієва, Ст — сталева гофрована, П — поліетиленова, В — полівінілхлоридна; відсутність букви — свинцева.

Остання буква в позначенні марки електричних кабелів зв'язку, який розташовується після букви, що визначає матеріал вологозахисної оболонки, указує тип захисних покривів (це відноситься і до коаксіальних кабелів). Так, буква Г відповідає відсутності захисних покривів, тобто голий (для кабелів з свинцевою оболонкою), Би — броньований сталевими стрічками, До — з бронею з круглих проволікав, Шп — з шланговим покриттям.

Завершує позначення марки кабелю зв'язку група цифр, що характеризує кількість ланцюгів в кабелі, їх геометричні розміри і тип скручування (для симетричних ланцюгів). Наприклад, кабель марки МКСАШпБ 4x4x1,2 — симетричний магістральний кабель із стірофлексной (кордельно-полістиролу) ізоляцією жив, в алюмінієвій оболонці з поліетиленовим шлангом і бронею із сталевих стрічок; містить чотири четвертки жив, діаметр кожної неізольованої жили 1,2 мм. Кабель з таким же сердечником, але в свинцевій оболонці має марку МКСБ 4x4x1,2.

На рис. 3.7 зображені різні модифікації кабелю КМА-4, що відрізняються зовнішніми захисними покривами. Наприклад, КМАКпШп-4 — коаксіальний магістральний в алюмінієвій оболонці, броньований круглими проволокамі, із зовнішнім поліетиленовим шлангом, з чотирма коаксіальними парами.

Рис. 3.7. Розріз кабелю КМА-4

Для зонового зв'язку з електричних кабелів використовують в основному одночетвіркові кабелі марок ЗКП 1x4x1,2, що відрізняються захисними покривами залежно від умов їх прокладки.

На магістральній і зоновій мережах разом з симетричними, а також коаксіальними використовуються волоконно-оптичні кабелі (ВОК), маркіровка і конструкції яких будуть розглянуті нижче. На ГТС для організації сполучних ліній між РАТС і міжміськими телефонними станціями (МТС), залежно від схеми організації зв'язку, використовуються високочастотні симетричні кабелі типу МКС, волоконно-оптичні, а також симетричні типу Т або ТП.

На абонентських лініях ГТС в даний час застосовуються, як правило, кабелі типу ТП (реже—Т). Вони відрізняються матеріалом і конструкцією ізоляції жив, а також матеріалом оболонки.

Наприклад: ТГ 50x2x0,4 — кабель в свинцевій оболонці, голої (без захисних покривів) 50 пари, що містить, жило з діаметром провідника 0,4 мм і паперовою трубчастою ізоляцією; ТПП 100x2x0,32 —кабель в поліетиленовій оболонці, 100 пари, що містить, жило з діаметром провідника 0,32 мм і суцільною поліетиленовою ізоляцією. Їх місткість може бути до 2400 пар. При цьому кабелі місткістю до 100 пар виготовляються з гідрофобним заповненням, що оберігає сердечник кабелю від проникнення вологи. У марці кабелю це позначається буквою 3 (ТПЗ).

Кабелі сільського зв'язку підрозділяються на міжстанційні і абонентські. Для міжстанційного зв'язку використовуються високочастотні електричні кабелі типу КСПП (одночетвіркові КСПП-1Х4ХО,9 і двохчетвіркові КСПП-2Х 4x0,9). Вони випускаються з діаметром мідних жив 0,9 і 1,2 мм, покритих поліетиленовою ізоляцією і ув'язнених в поліетиленову оболонку. Конструктивно випускаються із захисними покривами типу Б і До (КСППБ,КСППК), з вбудованим несучим тросом для підвіски до опор (КСППТ), з гідрофобним заповненням, наприклад КСПЗПБ. Останнім часом упроваджуються волоконно-оптичні кабелі (ВОК" Для абонентських ліній застосовують звичайні кабелі ГТС типу ТПП місткістю до 50x2, а в основному 10x2-20x2. Також застосовуються однопарні кабелі типу ПРППМ-1Х2 з мідними жилами діаметром 0,8; 0,9 і 1,2 мм, покриті поліетиленовою ізоляцією і поліетиленовою оболонкою (рис. 3.8).

Рис. 3.8. однопарні кабелі ПРПП (а) і дріт ТРП (б): 1 - токоведущие жили; 2 - ізоляція; 3 — оболонка

Крім того, знаходять застосування однопарні кабелі з алюмінієвими (ПРППА-1Х2) і сталевими жилами (ПТПС-1Х2). Для абонентських проводок і підключення телефонних апаратів до крайових пристроїв телефонної розподільної мережі використовують однопарні дроти марок ТРП і ТРВ (телефонний розподільний з мідними жилами діаметром 0,5 мм (відповідно з поліетиленовою і полівінілхлоридною ізоляцією).

Для дротяного віщання на селі застосовуються однопарні кабелі посиленої конструкції типу МРМ-1Х2 і звичайних кабелів ПРППМ-1x2. Кабель МРМ має мідні провідника діаметром 1,2 мм, ізоляцію з пористого поліетилену значно більшої товщини, ніж у кабелю ПРППМ; при цьому перші — для фідерних ліній, другі — для розподільних проводок.

Особливе місце займають станційні кабелі і кроссировочниє дроти із-за специфіки вимог, що пред'являються до них (підвищена гнучкість, наявність екранів при використанні високочастотних ланцюгів, малі габарити, підвищена пожароустойчивость і т.д.).

Високочастотні станційні кабелі призначені для внутрістоєчного монтажу високочастотної апаратури зв'язку і ЕОМ, підключення апаратури до лінійних кабелів в обслуговуваних і не обслуговуючих підсилювальних або регенераціях пунктах (відповідно В ОУП І НУП або ОРП і НРП).

Найбільше поширення для цих цілей набули коаксіальні і так звані радіочастотні кабелі (коаксіальні і симетричні). Коаксіальні марок: КМС — монтажний станційний; КГК (О) —гибкий екранований (полегшений).

Радіочастотні кабелі бувають таких марок: РК — радіочастотний коаксіальний, РД — радіочастотний симетричний двожильний або з двох коаксіальних пар (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Радіочастотні кабелі: а — коаксіальний; 6 — симетричний з скрученими дротами; у — симетричний з паралельними дротами; г — симетричний з двох коаксіальних пар

Стрічкові кабелі служать для міжблочного монтажу в апаратурі і в ЕОМ і є багатожильні кабелі, ізольовані жили яких розміщені в одній площині.

Для здійснення кросування (перемикань) в розподільних шафах ГТС, на промислових щитах і в кросі станцій використовуються кроссировочниє дроти з полівінілхлоридною ізоляцією.

У розподільних шафах використовують двожильний дріт марки ПКСВ-2, а для станційного розподілу — ПКСВ-3 або ПКСВ-4 (відповідно трьох- або чотирижильний).

Найбільш перспективними системами напрямних для подальшого розвитку дротяних мереж зв'язку є во/эконно-оптические кабелі (ВОК). По своєму призначенню вони, як і електричні, підрозділяються на магістральні, зонові, міські і сільські, станційні (внутрішньооб'єктні і монтажні).

По конструкції ВОК відрізняються типом і взаємним розташуванням оптичних волокон, способом їх укладання, а також розташуванням силових елементів, типом оболонки і захисних покривів.

Висока чутливість оптичних волокон (ОВ) до механічних дій і інших чинників навколишнього середовища визначає специфічні особливості конструкції ВОК. Перш за все — це наявність силового елементу, завданням якого є обмеження відносної подовжньої деформації ВОК при одночасному забезпеченні невеликих радіусів вигину. Розміщення силових елементів може бути центральним (ЦСЭ) і периферійним (ПСЭ). У разі конструкції ВОК з ЦСЭ він розташовується в центрі конструкції, а навколо нього виробляється скручування ОВ.

У конструкціях ВОК з ПСЭ силові елементи розміщені навколо сердечника кабелю, в якому знаходяться оптичні волокна. Такі ВОК краще витримують поперечні роздавлюючі зусилля, але є менш гнучкими.

Силові елементи виготовляються із сталевих тросів, стекло-пластікових стрижнів, пучків синтетичних ниток і інших матеріалів. У кабелях з профільованими сердечниками як ЦСЭ разом із сталевим тросом часто використовують сталевий дріт.

Головним елементом конструкції ВОК є ОВ. Для його виготовлення застосовують кварцеві і полімерні матеріали, що володіють мінімальними втратами і високою прозорістю. Оптичне волокно (рис. 3.10), як правило, має двошарову конструкцію, що складається з серцевини і светоотражающей оболонки з різними оптичними властивостями (показниками заломлення — Mi і пг).

Рис. 3.10. Оптичне волокно: 1 — серцевина; 2 — светоотражающая оболонка; 3 — захисне покриття

По конструкції ОВ бувають двох типів: ступінчасті і градієнтні. У ступінчастих показник заломлення в серцевині (п\) постійний і є різкий перехід від п\ до t\i на межі серцевини і светоотражающей оболонки. При цьому в межах оболонки він також постійний і задовольняє нерівності п2 < П\. У градієнтних ОВ показник заломлення серцевини має безперервну плавну зміну по радіусу від її центру до периферії (зменшується від П\ ДО Пг).

У свою чергу, ступінчасті ОВ підрозділяються на одномодові і багатомодові. У одномодових діаметр серцевини порівняємо з довжиною хвилі випромінювання, передаваного по ОВ (<У~А). У багатомодових ОВ діаметр серцевини набагато більше довжини хвилі передаваного випромінювання (d > > X), і по ньому одночасно розповсюджується велике число типів хвиль.

В даний час застосовують ОВ таких марок: одномодові — ОВ-ЕС01-1 і ОВ-ЕС02-1; многомодовиє— ОВ-МС01-2, ОВ-МС02-2 (багатомодові ступінчасті) і ОВ-МГ01-1, ОВ-МГ02-1 (многомодо-виє градієнтні).

Діаметр серцевини у багатомодових градієнтних ОВ складає 50 мкм, у одномодових ступінчастих — 10 мкм. Зовнішній діаметр светоотражающей оболонки 125 мкм.

В цілому по конструкції ВОК можна підрозділити на три групи: кабелі повівной скручування; кабелі з фігурним сердечником; плоскі кабелі стрічкового типа (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Типові конструкції оптичних кабелів: 1 — оптичне волокно; 2 — центральний силовий елемент: 3,7 — що скріпляють стрічки; 4 — зовнішня захисна оболонка; J) — оболонка силового елементу; 6 — центральний профільований елемент; І — блок стрічкових елементів; 9 — гідрофобне заповнення

Кабелі першої групи мають традиційне повівную скручування сердечника по аналогії з електричними кабелями. У кабелів другої групи в центрі фігурний пластмасовий сердечник з пазами, в яких розміщуються ОВ. Кабель стрічкового типа складається із стовпця плоских ізольованих пластмасових стрічок.

При маркіровці оптичних кабелів перші дві букви, як і у електричних кабелів, указують на область застосування: ОК — лінійний ГТС, ОЗК — зоновий, ОМЗ — магістральний, ВІН — станційний. Групи цифр, наступні після букв, позначають відповідно: діаметр серцевини ОВ; номер розробки; кило-метрічеськоє загасання; дробом — кількість волокон (у чисельнику) і металевих жив (у знаменнику).

Наприклад: ОК-50-2-3-4 відповідає лінійному кабелю для ГТС на основі ОВ з діаметром серцевини 50 мкм, з гідрофобним заповненням сердечника (розробка-2), з километрічеськім загасанням 3 дБ/км і чотирма ОВ; ОМЗ КГ-10-2-0,7-8/4 відповідає лінійному кабелю для магістральних ВОЛС на основі ОВ з діаметром серцевини 10 мкм, з гідрофобним заповненням (розробка-2), з километрічеськім загасанням 0,7 дБ/км, з вісьма ОВ і чотирма мідними жилами для дистанційного живлення; ВІН-50-1-3-2 позначає: станційний кабель на основі ОВ з діаметром серцевини 50 мкм, без гідрофобного заповнення (розробка-1), з километрічеськім загасанням 3 дБ/км і двома ОВ.

Параметри передачі систем, напрямних. Процес розповсюдження електромагнітної енергії по ланцюгах систем, напрямних дротяних ліній електрозв'язку, описується параметрами передачі, які підрозділяються на первинні і вторинні.

Вторинні параметри передачі характеризують ослаблення і спотворення електричних сигналів, що виникають в процесі розповсюдження їх по ланцюгах систем, напрямних. Вони найлегше контролюються в результаті вимірювань. Крім того, значення вторинних параметрів повністю визначаються через первинні параметри передачі і тому зручні для оцінки якості як проектованих, так і ліній дротяного електрозв'язку, що будуються, а також знаходяться в експлуатації.

До вторинних параметрів передачі відносяться коефіцієнти розповсюдження у, загасання а, фази /?, швидкість розповсюдження V і хвилевий опір гв.

Коефіцієнт розповсюдження у характеризує зміну сигналу по амплітуді і по фазі при розповсюдженні його по ланцюгу системи, напрямної, і є комплексною величиною:

(3.1)

Коефіцієнт загасання а враховує ступінь зменшення амплітуди, а коефіцієнт фази /? — зміна фази (гармонійних складових) сигналу в результаті проходження їм ланцюги нормованої довжини. Вони мають такі одиниці вимірювання: а — дБ/км і /5 — рад/км.

З урахуванням цього напруга Ut в кінці ланцюга завдовжки / і напруга на початку ланцюга 1/0 будуть зв'язані співвідношенням

(3.2)

тобто при проходженні сигналу по ланцюгу завдовжки / він зазнаватиме загасання велічиной а/, рівне власному загасанню цього ланцюга А, і фазове зрушення велічиной jil.

Якщо Ua, /в і Рв — відповідно напруга, струм і потужність на початку ланцюга, а fA. L і Л — відповідно напруга, струм і потужність в кінці ланцюга завдовжки /, те загасання цього ланцюга визначатиметься виразом

(3.3)

Якщо fi — 'коефіцієнт фази однорідного ланцюга завдовжки /, то фазове зрушення, що зазнає сигналом при проходженні цього ланцюга, визначатиметься таким виразом:

(3.4)

де <pni, <p>u і (ріц <рки — відповідно фази струмів і напруг на початку ланцюга завдовжки / і на її кінці.

Хвилевий опір ланцюга zB — це опір, який зустрічає електромагнітна хвиля сигналу при розповсюдженні уздовж однорідного ланцюга, що працює на узгоджене навантаження, тобто що має опір навантаження, рівний хвилевому. Опір, який електромагнітна хвиля зустрічає на вході ланцюга при будь-якому навантаженні на її виході, називається вхідним опором zBX. Одиниця вимірювання zB і zBX — Ом.

Номінальне значення хвилевого опору визначається для однорідного ланцюга.

Реальні фізичні ланцюги тих, що існують НС неоднорідні по протяжності в силу рада технологічних і конструктивних чинників. Тому їх хвилевий опір на різних по довжині ділянках ланцюга відрізняється від його номінального значення. Таке відхилення називається неоднорідністю хвилевого опору zB.

Розповсюджуючись уздовж ланцюга, електромагнітна хвиля в місцях неоднородностей буде часткова відображатися, тобто з'являтиметься зворотна (відбита) хвиля, рухома до початку ланцюга. Відбита хвиля в місцях неоднородностей ланцюга буде вторинна відображатися, створюючи хвилю попутного потоку, що розповсюджується в одному напрямі з початковою (основний) хвилею сигналу. Стрічний потік відбитих хвиль змінює значення вхідного опору ланцюга і позначається на значенні її загасання, а попутний — спотворює форму передаваного сигналу.

До вторинних параметрів передачі ланцюгів систем, напрямних, відноситься також величина, що характеризує швидкість розповсюдження електромагнітної енергії v. Вона визначається швидкістю розповсюдження фазового стану хвилі, що незмінюється, і має одиницю вимірювання км/с.

На рис. 3.12 приведена ілюстрація процесу зміни струму сигналу по амплітуді і фазі уздовж ланцюга. При цьому довжина вектора відповідає амплітуді то- i0 но, а його кут — фазі.

Рис. 3.12. Зміна струму по амплітуді і фазі уздовж лінії

Склад параметрів передачі ланцюгів систем, напрямних, залежить від характерних особливостей провідників цих ланцюгів. Так, для ВОК, провідниками ланцюгів якого є ОВ, вторинні параметри передачі, додатково раніше до перерахованих, містять такий параметр, як дисперсія. Дисперсія звужує ефективно передавану по ОВ смугу частот. Це приводить до спотворення форми сигналу на приймальному кінці, зокрема до розширення передаваних імпульсів і, у результаті, до зменшення довжини ділянки, регенерації.

Тому розглянемо окремо параметри передачі ланцюгів, що використовують металеві і діелектричні провідники.

На рис. 3.13 приведена еквівалентна схема ділянки однорідного ланцюга НС, що використовує металеві провідники. У схемі показані елементи ланцюги, що характеризують відповідні первинні параметри.

Рис. 3.13. Еквівалентна схема ланцюга зв'язку

До первинних параметрів передачі ланцюгів НС, що використовують металеві провідники (симетричних і коаксіальних кабельних, а також повітряних НС), відносяться активний опір R, індуктивність L, ємність З і провідність ізоляції G. Все ці параметри, як і вторинні, визначаються для ланцюга нормованої довжини 1 км. Величина R — це активний опір, який долають струми, розповсюджуючись по провідниках ланцюга. Його можна представити у вигляді двох складових:

(3.5)

де Ло — опір провідників ланцюга постійному струму; Л_ — активний опір провідників ланцюга змінному струму.

Відповідно до законів фізики /?о залежить від матеріалу провідників ланцюга, площі їх поперечного перетину і довжини. Для одного провідника

(3.6)

де р — питомий опір матеріалу, Ом мм /м; / — довжина одного провідника ланцюга, км; S — площа поперечного перетину провідника, мм .

З урахуванням того, що ланцюг складається з двох провідників

(3.7)

R~ характеризує додатковий опір, що вноситься провідниками для змінної складової струму, із-за дії поверхневого ефекту, ефекту близькості і ефекту втрат в навколишніх металах (сусідні провідники, екран, оболонка, броня), тобто

(3.8)

Явище поверхневого ефекту полягає в тому, що при проходженні по ланцюгу змінного струму усередині кожного провідника унаслідок перетину його силовими лініями внутрішнього магнітного поля утворюються вихрові струми, замикаюїп сіючи в товщі цього провідника (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Явище поверхневого ефекту:

1 — силові лінії напруженості магнітного поля; 2 — результуючий струм; 3 — вихрові струми; 4 — струм за відсутності поверхневого ефекту

Напрям вихрових струмів в центрі кожного провідника протилежно напряму струму, їх що створив (основного струму), а у поверхні співпадає з останнім. Тому щільність струму усередині провідника зменшується, а ближче до поверхні зростає. Із збільшенням частоти струм все більше витісняється і протікає тільки по поверхні провідника, тому площа поперечного перетину провідника, зайнята струмом, зменшується, а опір збільшується.

Збільшення активного опору за рахунок ефекту близькості також викликане перерозподілом щільності струму унаслідок взаємодії основного струму і вихрових струмів, створених в провіднику під впливом силових ліній зовнішнього магнітного поля сусіднього із струмом провідника (рис. 3.15). При цьому якщо напрями основних струмів в сусідніх провідниках протилежні, то результуючі струми витісняються до довколишніх поверхонь цих провідників. У разі однакових напрямів основних струмів результуючі струми витісняються на протилежні поверхні від центрів цих провідників. Це також приводить до зменшення площі поперечного перетину провідників, займаної струмом, тобто до збільшення активного опору ланцюга. І чим ближче знаходяться провідники один до одного, тим сильніше позначається дія ефекту близькості.

Рис. 3.15. Утворення вихрових струмів при ефекті близькості:

1,2,3 — те ж. що і на рис. 3.14; 4— струму за відсутності ефекту близькості

Збільшення опору ланцюга за рахунок втрат в сусідніх з нею металах пояснюється тим, що силові лінії її зовнішнього магнітного поля створюють вихрові струми в сусідніх металах і нагрівають їх, витрачаючи енергію, передавану по основному ланцюгу.

В цілому активний опір ланцюга залежить від матеріалу провідників, їх геометричних розмірів і конструкції системи, напрямної, і із зростанням частоти збільшується.

Одиниця вимірювання активного опору — Ом/км.

Індуктивність ланцюга L визначається відношенням магнітного потоку до струму

(3.9)

Вона обумовлена появою (індукцією) електрорушійної сили (ЕДС) при зміні магнітного потоку. При цьому індукована ЕДС може бути викликана як зміною магнітного потоку у власному ланцюзі (самоіндукція), так і в сусідньому ланцюзі (взаємоиндукція). Індукована ЕДС, взаємодіючи з основним струмом, передаваним по ланцюгу, створює йому додатковий опір, який називається індуктивним опором.

Індуктивність ланцюга складається з внутрішньої L,,T індуктивності самих провідників і зовнішньої ?вШ (міжпровідникової), обумовленої зовнішнім магнітним потоком:

(3.10)

В цілому індуктивність ланцюга залежить від матеріалу провідників, їх геометричних розмірів, а також від матеріалу і відстані між провідниками. Із зростанням частоти передаваного по ланцюгу струму внутрішня індуктивність LBT зменшується, оскільки зменшується еквівалентна площа поперечного перетину провідників, зайнята струмом, а зовнішня /^ш залишається постійною.

Тому із зростанням частоти значення повної індуктивності L прагне до зовнішньої індуктивності Ь*ш.

Одиниця вимірювання індуктивності — Гн/км.

Відповідно до еквівалентної схеми ланцюга (див. рис. 3.13) активний опір і індуктивність ланцюга включені послідовно, тому повний опір ланцюга Z визначатиметься виразом

(3.11)

де т — кругова частота струму; iwL — реактивний опір індуктивності.

Ємкість З і провідність ізоляції ланцюга G включені паралельно між провідниками і характеризують сумарну провідність ланцюга У, яка визначатиметься виразом

(3.12)

Ємність ланцюга З відповідає місткості конденсатора, у якого обкладаннями служать поверхні провідників цього ланцюга, а діелектриком — їх ізоляційний матеріал. Вона виражається відношенням кількості електрики Q, накопиченої в ній, до створеної на провідниках ланцюга напруги U. Таким чином

(3.13)

і характеризує здібність діелектрика ізоляції ланцюга до поляризації (до зсуву його диполів під впливом змінного електромагнітного поля), тобто до виникнення струмів зсуву.

Місткість ланцюга залежить від діаметру провідників, відстані між ними, діелектричних властивостей ізоляції і близькості сусідніх металевих мас, і не залежить від частоти.

Місткість між провідниками одного ланцюга називають робочою місткістю, а між провідником певного ланцюга і провідником сусіднього з нею ланцюга або оболонкою — частковою місткістю. Робоча і часткові місткості ланцюгів кабельних НС істотно більше, ніж у повітряних, оскільки у перших провідники розташовані близько друг до другу-

Одиниця вимірювання місткості ланцюга — Ф/км.

Провідність ізоляції G характеризує якість ізоляції провідників ланцюга, тобто процес, в результаті якого частина передаваної по ланцюгу енергії розсівається в діелектриці. Із збільшенням частоти провідність ізоляції збільшується, оскільки зростають втрати енергії, що витрачаються на переорієнтацію диполів ізоляції (на створення струмів зсуву).

Провідність ізоляції складається з провідності ізоляції при постійному струмі З і змінному G~.

Вона визначається виразом

(3.14)

де Go — обернено пропорційно до величини опору ізоляції Ліз, тобто

(3.15)

(3.16)

і росте із збільшенням частоти, тобто істотно залежить від якості діелектрика — тангенса кута діелектричних втрат tg6. Що випускаються промисловістю НС мають ланцюги дуже з великим /гнз, тобто Go << G~.

Одиниця вимірювання провідності G — (См/км).

На рис. 3.16, 3.17, 3.18 приведені, відповідно, частотні залежності первинних і вторинних параметрів передачі НС, що використовують металеві провідники.

Рис. 3.16 Частотна залежність первинних параметрів передачі

Рис. 3.17. Частотна залежність хвилевого опору і швидкості розповсюдження

Рис. 3.18. Частотна залежність коефіцієнта загасання і фази

Взаємозв'язок первинних і вторинних параметрів передачі цих ланцюгів визначається співвідношенням:

(3.17)

де речовинна складова є коефіцієнтом загасання а, а уявна — коефіцієнтом фази /3; хвилевий опір в загальному випадку є комплексною величиною, тобто може бути представлено у вигляді

(3.18)

(3.19)

де <p — кут зрушення фаз в ланцюзі між струмом і напругою, що характеризує співвідношення між активною і реактивною складовими .

Швидкість розповсюдження електромагнітної енергії по ланцюгах НС

(3.20)

Для ВОК, провідниками ланцюгів якого є ОВ, первинні параметри передачі включають геометричні розміри серцевини, светоотражающей оболонки (див. рис. 3.10) і числову апертуру NA, а вторинні, як наголошувалося вище, в порівнянні з металевими ланцюгами доповнюються таким параметром, як дисперсія р. Числова апертура NA характеризує умови введення оптичного випромінювання в ОВ і впливає на процес розповсюдження по ньому оптичного сигналу:

(3.21)

де по. п\ і пг — відповідно, показники заломлення зовнішнього середовища, з якого вводиться оптичне випромінювання в серцевину ОВ, серцевини і светоотражающей оболонки; &т — кут між опті чесанням віссю ОВ і однієї із створюючих такого світлового конуса, вершиною того, що упирається в торець ОВ, що всі промені, що потрапили всередину його, вводяться в це ОВ. Іншими словами, NA характеризує той максимальний кут по відношенню до оптичної осі ОВ, під кото рим може подаватися оптичне випромінювання на його торець і при цьому дотримуватимуться умови, необхідні для введення і распро страненія даного випромінювання в ОВ.

Якщо торець ОВ граничить з повітрям, то п0 = 1 і NA = V п\ - п\, тобто числова апертура визначається різницею показників заломлення серцевини і светоотражающей оболонки. І чим більша ця різниця, тим більше за NA, що дозволяє зменшити втрати на введенні випромінювання в ОВ. Проте із збільшенням NA збільшується дисперсія, її модова складова, а це звужує ефективно передавану смугу частот по даному ОВ.

У ОВ в порівнянні з металевими провідниками є свої особливості і в характері зміни коефіцієнта загасання а. Він виражається наступним співвідношенням, що визначає власне загасання:

(3.22)

у якому арр, «пм, аи„ і аОц — відповідно складові коефіцієнта загасання із-за втрат на релєєвськоє розсіяння, на поглинання в матеріалі серцевини волокна, на інфрачервоне поглинання і поглинання на іонах ВІН (гідроксильної групи).

Втрати на релєєвськоє розсіяння визначають нижню межу втрат в ОВ. Він неоднаковий для різних хвиль, і із збільшенням довжини хвилі зменшується. Загасання, викликане поглинанням в матеріалі, що відбувається за рахунок втрат енергії на діелектричну поляризацію, істотно залежить від властивостей діелектрика (tg5).

При цьому в цілому загасання зменшується із зростанням довжини хвилі випромінювання, проте загасання за рахунок релєєвського розсіяння як функція довжини хвилі, змінюється крутіше.

Загасання в інфрачервоній області (при довжині хвилі понад 1,6 — 2 мкм) із зростанням довжини хвилі збільшується.

Помітно зростає загасання із-за наявності в матеріалі серцевини волокна сторонніх домішок, зокрема гідроксильної групи (ВІН). Максимуми загасання, що вноситься ними, доводяться на довжину хвилі 2,7 мкм і на її гармоніки, що приводить до появи резонансних сплесків на кривій залежності загасання від довжини хвилі (рис. 3.19). На ньому видно три вікна прозорості, тобто довжини хвиль з мінімальними загасаннями. Перше — в районі довжини хвилі 0,85 мкм, друге—1,3 мкм і третье— 1,55 мкм.

Рис. 3.19. Залежність коефіцієнта загасання оптичного волокна від довжини хвилі випромінювання:

а - втрати на розсіяння; б - втрати на поглинання

В цілому коефіцієнт загасання ОВ можна представити наступним виразом

(3.23)

де а — повний коефіцієнт загасання, ас і аа — складові коефіцієнта загасання, що враховують відповідно загасання за рахунок власних і додаткових втрат (ая — обумовлена втратами з причин, що виникають в реальному процесі виробництва ОВ і викликаним скручуванням, а також деформацією і вигинами световодов при накладенні покриттів і захисних оболонок кабелю).

Параметри взаємних впливів між ланцюгами систем, напрямних. Дальність і якість передачі інформації за допомогою дротяного електрозв'язку визначається не тільки параметрами передачі НС і досконалістю апаратури системи передачі, але і наявністю перешкод, що створюються як зовнішніми джерелами, так і в результаті переходу енергії з одного ланцюга в інший.

Як основний критерій для оцінки ступеня взаємного переходу енергії між ланцюгами НС використовуються перехідні загасання.

На рис. 3.20 показані два види переходів енергії: на ближньому кінці, на якому у впливаючий ланцюг включений генератор, і на дальньому (приймальному).

Рис. 3.20. Взаємовплив ланцюгів

При цьому розглядають перехідні загасання на ближньому (Л)) і дальньому (А) кінцях, які через відповідні потужності визначаються наступними виразами, дБ:

(3.24)

(3.25)

де /'ю — потужність сигналу на ближньому кінці впливаючого ланцюга; а Р20 і Рі — потужності перешкод взаємних впливі відповідно на ближньому і дальньому кінцях ланцюга; схильної до впливу

Разом з перехідними загасаннями Аї і Аї що характеризують ступінь взаємного впливу між ланцюгами, для оцінки умов передачі сигналів використовується такий параметр, як захищеність А3, який характеризує ступінь перевищення потужності сигналу над потужністю перешкод в заданій точці ланцюга. У загальному випадку

(3.26)

Л = Ю lg

де Рс і Рі — відповідно потужності сигналу і перешкод в одній і тій же крапці. Згідно рис. 3.20 при ідентичності першого і другого ланцюгів (впливаючого ланцюга і ланцюга, схильного до впливу) на дальньому кінці ланцюга схильної до впливу. Аз може бути визначений співвідношенням:

(3.27)

де РЦ відповідає Рс, а Рі — потужності перешкод Р„.

Зіставляючи вирази (3.25) і (3.27), можна показати, що At і Аз зв'язані співвідношенням

(3.28)

де / — довжина ланцюгів; а — їх коефіцієнт загасання.

Вирази (3.25) — (3.28) справедливі для ланцюгів всіх типів НС дротяного електрозв'язку, а визначувані ними величини Ат, А/ і А3 відносяться до вторинних параметрів впливу.

По характерних особливостях механізму впливу між ланцюгами дротяних систем напрямних можна виділити три їх групи: симетричні (повітряні і кабельні), коаксіальні і волоконно-оптичні.

Механізм взаємного впливу між симетричними ланцюгами показаний на рис. 3.21. Якщо по впливаючому ланцюгу, утвореному провідниками / і 2, протікає струм, створений напругою ?Л, то під дією цього струму навколо провідників ланцюга створюється змінне електромагнітне поле. Дане поле може бути представлено у вигляді сумарної дії електричної (рис. 3.21,а) і магнітної (рис. 3.21,6) полів.

Рис. 3.21. Схеми взаємних електричного (з?) і магнітного (б) впливів

Під дією електричного поля впливаючого ланцюга, силові лінії якого перетинають провідники ланцюга, схильного до впливу, виникають електричні заряди різного значення унаслідок відмінності відстані між провідниками J, 2 і провідниками 3, 4.

Індуковані заряди створюють між провідниками 3 і 4 різницю потенціалів, під дією якої в ланцюзі, схильному до впливу, протікатиме струм /г. Цей струм створюватиме те, що заважає вплив на її ближньому і дальньому кінцях. Вплив, обумовлений дією електричного поля, називається електричним впливом. При проходженні змінного -ока /i по провідниках /, 2 впливаючому ланцюгу одночасно з електричним впливом діє і магнітний вплив (рис. 3.21,6). Струм /j створює навколо провідників J і 2 змінне магнітне поле. Силові лінії напруженості цього поля впливають на провідники 3 і 4 ланцюги, схильної до впливу, і наводять в них ЕДС, яка створює на її ближньому і дальньому кінцях струми перешкод. Вплив, обумовлений дією магнітного поля, називають магнітним впливом.

Чим більша частота струму, передаваного по впливаючому ланцюгу, тим швидше протікає процес зміни електричної і магнітної полів і тим більше значення наведених струмів і ЕДС в ланцюгах, схильних до впливу.

Електричний і магнітний впливи між двома ланцюгами У і 2 характеризуються відповідно електричним (Ки) і магнітним (М\2) зв'язками. При цьому електричний зв'язок визначається відношенням струму h (рис. 3.21,а), наведеного в ланцюзі, схильному до впливу, до напруги у впливаючому ланцюзі U\

(3.29)

де g — активна складова електричного зв'язку; до — зв'язок, місткості.

Магнітний зв'язок визначається відношенням наведеної ЕДС — Ег (рис. 3.21,6) в ланцюзі, схильному до впливу, до струму у впливаючому ланцюзі 1\ із зворотним знаком:

(3.30)

де г — активна складова магнітного зв'язку; т — індуктивний зв'язок.

Величини g, до, г і т називають первинними 'параметрами впливу між симетричними ланцюгами НС. Вони мають відповідно наступні одиниці вимірювання: g — См/км; до — Ф/км; г — Ом/км і т — Гн/км.

Як випливає з виразу (3.29) і (3.30), електричний зв'язок К\ г має одиницю вимірювання провідності — См/км, а магнітна — одиницю вимірювання опору — Ом/км. З формул (3.29) і (3.30) також витікає, що електромагнітний вплив між двома ланцюгами. буде, бути відсутнім за умови рівності нулю коефіцієнтів Куг і М|2, тобто коли рівні нулю первинні параметри впливу g, до, r і т. Таке можливо лише при ідеальній однорідності матеріалів і рівних геометричних розмірах провідників і діелектриків ланцюгів, а також при симетричному розташуванні їх щодо один одного по всій довжині. При цьому значення активної складової електричного зв'язку g обумовлюється асиметрією втрат енергії в діелектрику, що оточує провідники ланцюгів. Якщо діелектрик неоднорідний по своїх електричних властивостях або товщина ізоляції провідників різна по їх довжині, то g ^ 0 і створюються умови для взаємного переходу енергії з одного ланцюга в інший.

Значення активної складової магнітноС. зв'язку г обумовлюється асиметрією втрат на вихрові струми в сусідніх провідниках, екрані і оболонці із-за несиметричного розташування провідників ланцюга щодо перерахованих елементів конструкції НС, а також технологічними відхиленнями діаметрів провідників. 242

Зв'язок, місткості, до між двома ланцюгами залежить від зміни по довжині часткових місткостей між їх провідниками, тобто обумовлена в першу чергу неоднорідністю діелектричної проникності ізоляції провідників, її товщини, взаємного розташування провідників.

Індуктивний зв'язок т -между двома ланцюгами, по аналогії із зв'язком, місткості, викликана зміною по довжині ланцюгів часткових індуктівностей.

Таким чином, із-за наявності відповідних видів асиметрії електричного і магнітного зв'язків між ланцюгами виникають струми перешкод взаємних впливів на ближньому і дальньому кінцях ланцюга, схильного до впливу. При цьому струми перешкод, обумовлені електричним зв'язком і магнітним зв'язком на ближньому кінці, складаються, а на дальньому — віднімаються. Значення їх характеризуються відповідно коефіцієнтами електромагнітного зв'язку Nn на ближньому кінці і F\2 на дальньому кінці, які через первинні параметри впливу визначаються наступними виразами:

(3.31)

(3.32)

де ZB — хвилевий опір ланцюгів.

Вторинні параметри впливу AQ, А/ і А3 з первинними пов'язані співвідношеннями:

(3.33)

(3.34)

(3.35)

де / — довжина ланцюгів; а — коефіцієнт загасання, у — коефіцієнт розповсюдження.

Вирази (3.33), (3.34) і (3.35) справедливі для ланцюгів ВЛС, для яких відомі коефіцієнт фази і закон його зміни уздовж лінії.

Для симетричних кабельних ланцюгів, що складаються з будівельних довжин скручених ізольованих проводнігов, фазові співвідношення струмів і перешкод з окремих довжин кабелю випадкові. Тому при визначенні результуючого струму взаємного впливу між симетричними кабельними ланцюгами приймається геометричний закон складання його окремих складових. З урахуванням цього чинника вторинні параметри симетричних кабельних ланцюгів мають вигляд:

(3.36)

(3.37)

(3.38)

Аналізуючи вирази (3.33) — (3.38), бачимо, що із збільшенням частоти передаваних сигналів і довжини ланцюга взаємні впливи між симетричними ланцюгами збільшуються, а перехідні загасання зменшуються.

На рис. 3.22 і 3.23 показаний характер зміни перехідних загасань між симетричними ланцюгами НС відповідно при зміні частоти сигналу і довжини ланцюгів. З цих малюнків виходить, що перехідне загасання на ближньому кінці Ат завжди менше перехідного загасання на дальньому кінці А/ і захищеності Аї оскільки струми перешкод взаємних впливів за рахунок електричного і магнітного зв'язків на ближньому кінці складаються:

а на дальньому — віднімаються:

Рис. 3.22. Частотна залежність перехідних загасань між симетричними ланцюгами

Рис. 3.23. Залежність перехідних загасань між симетричними ланцюгами від їх довжини

На рис. 3.24,а показаний принцип складання струмів взаємних впливів на ближньому кінці з різних ділянок ланцюгів, а на рис. 3.24,6 — на дальньому кінці. Перехідне загасання на ближньому кінці А> із збільшенням довжини ланцюгів спочатку зменшується, а потім стабілізується. З рис. 3.24,а видно, що струми впливу, нач: чаю з певної довжини, приходять на ближній кінець настільки ослабленими в порівнянні із струмами довколишніх до початку ланцюга ділянок, що їх внесок в результуючий струм перешкоди впливу практично не відчувається.

Рис. 3.24. Принцип складанні струмів перешкод впливі з різних ділянок ланцюгів

Захищеність А3 із збільшенням довжини ланцюгів зменшується. Це пояснюється тим, що із збільшенням довжини ланцюгів збільшується кількість ділянок впливу, струми перешкод від яких вносять практично однаковий внесок в сумарний струм перешкод; тому, ніж більше ділянок, тим більше результуючий струм перешкод (рис. 3.24,6).

Відповідно до (3.34) перехідне загасання на дальній кінець Ai визначається виразом А/ = А + а I, тому до деякої довжини ланцюгів At зменшується із-за зменшення А3, а надалі зростає, оскільки збільшується власне загасання ланцюгів al.

Вищенаведені вирази для визначення вторинних параметрів впливу відповідають випадку взаємного впливу двох однорідних однакових симетричних ланцюгів і узгоджених навантажень.

У реальних умовах із-за неузгодженості ланцюгів з навантаженнями і наявність в них різного виду неоднородностей, а також із-за розміщення поряд третіх ланцюгів разом з безпосередніми впливами між двома ланцюгами позначатимуться також непрямі впливи. Перешкоди за рахунок тих і інших впливів складатимуться і збільшуватимуть вплив між ланцюгами.

Процес впливу між коаксіальними ланцюгами істотно відрізняється від розглянутого раніше процесу взаємного впливу між симетричними ланцюгами. Це перш за все обумовлено тим, що коаксіальні ланцюги не мають зовнішніх поперечних електромагнітних полів, а тому вплив між ними ідеально при реалізованій їх конструкції повинно бути відсутнім.

Проте на зовнішній поверхні зовнішнього провідника впливаючого ланцюга виникає подовжня складова електричного поля Ег, обумовлена падінням напруги на цій поверхні, створеним за рахунок протікання впливаючого струму. Вона створює струм в проміжному ланцюзі, що складається із зовнішніх провідників взаїмовліяющих коаксіальних пар. Цей струм в зовнішньому провіднику коаксіальної пари ланцюга, схильного до впливу, через дію поверхневого ефекту протікає в основному по зовнішній його поверхні, а незначна частина — по внутрішній, створюючи перешкоду струму сигналу. Із збільшенням частоти під впливом ефекту близькості струм у впливаючому ланцюзі концентрується на внутрішній поверхні зовнішнього провідника, а на зовнішній — його щільність зменшується. Отже, зменшується і Е2 на зовнішній поверхні зовнішнього провідника, тобто зменшується взаємний вплив. Це явище називають ефектом самоекранування коаксіальних ланцюгів.

В результаті його дії перехідні загасання між коаксіальними ланцюгами із збільшенням частоти зростають (рис. 3.25).

Рис. 3.25. Частотна залежність перехідних загасань між симетричними (СЦ) і коаксіальними (КЦ) ланцюгами

На малюнку видно, що для симетричних ланцюгів на відміну від коаксіальних перехідні загасання із збільшенням частоти зменшуються. Характер зміни перехідних загасань від довжини ланцюгів (як симетричних, так і коаксіальних) не відрізняється.

Необхідно лише відзначити, що у вказаних частотних залежностях значення перехідного загасання на ближньому кінці Ат для симетричних ланцюгів менше, ніж А3, а для коаксіальних ланцюгів — більше.

Наявність взаємних впливів між ланцюгами ВОК пояснюється просочуванням оптичної енергії через светоотражающую оболонку ОВ в навколишній простір і дією її на сусідні световоди.

Цей процес обумовлюється природою дії різних типів хвиль в ОВ. У загальному випадку можна виділити три типу хвиль, що існують в ОВ: що направляються, витікаючі і випромінювані. На рис. 3.26,а зображені вищезгадані типи хвиль у визначенні їх з погляду геометричної оптики (променевої теорії), а на рис. 3.26,6 показані епюри розподілу їх енергії в просторі.

Рис. 3.26. Типи Ы і епюри (б) хвиль в ОВ

Хвилі, що направляються, 1 (хвилі серцевини волокна) — це хвилі, що розповсюджуються по ОВ. Вони є основним типом хвиль, що забезпечує передачу інформації; практично вся їх енергія зосереджена в серцевині ОВ (рис. 3.26,6). Витікаючі хвилі 2 — це хвилі оболонки, енергія яких розповсюджується в серцевині ОВ, а частина її переходить в светоотражающую оболонку і випромінюється в навколишній простір. Випромінювані хвилі 3 (просторові хвилі) — вся їх енергія вже на початку ОВ випромінюється в навколишнє середовище і не розповсюджується уздовж световода.

Існування і переважання того або іншого типу хвиль пов'язано в першу чергу з апертурою ОВ і співвідношенням кута падіння хвилі на межу серцевини і светоотражающей оболонки волокна <р і кута повного внутрішнього її віддзеркалення від цієї межі в.

Хвилі, що направляються, збуджуються в ОВ при введенні випромінювання в межах апертурного кута, тобто коли дотримується співвідношення <р > у і промінь, відповідний цій хвилі, перетинає оптичну вісь ОВ (меридіональний промінь). За вказаних умов введення випромінювання для хвиль, відповідних косим променям, тобто що не перетинає оптичну вісь ОВ, утворюються витікаючі хвилі. У разі невиконання цих умов, тобто при введенні випромінювання поза апертурним кутом виникають випромінювані хвилі.

Витікаючі і випромінювані хвилі діють лише на початковій ділянці ОВ, потім їх енергія різко зменшується. В той же час частина енергії хвиль, що направляються, просочується в светоотражающую оболонку і розповсюджується уздовж межі розділу середовищ. Просачиваємоє через светоотражающую оболонку поле в напрямі від центру оптичної осі волокна зменшується по експоненціальному закону (рис. 3.27).

Рис. 3.27. Схема взаємного впливу між ОВ

Враховуючи природу і характерні особливості розповсюдження хвиль в ОВ, можна виділити два процеси, супутні взаємним впливам між ланцюгами ВОК. Перший пов'язаний з просочуванням енергії передаваних сигналів через светоотражающую оболонку ОВ в оточуючий його простір і обумовлений природою існуючих в ньому типів хвиль. Він характерний для ВОК з однорідними ОВ. Другий пов'язаний з розсіянням енергії на неоднородностях у ВОК. До них відносяться технологічні неоднорідності, а також мікротріщини серцевини і светоотражающей оболонки окремих ОВ по їх довжині і перетину, вигини і скручування ОВ сердечника ВОК, що приводять до розсіяння енергії і її випромінюванню. При цьому поля розсіяння на відміну від полів однорідних ОВ не локалізовані поблизу осі ОВ і тому є основною причиною виникнення взаємних впливів між ними.

На рис. 3.28 приведена частотна залежність перехідних загасань ВОК (ближній кінець, дальній кінець і захищеність). Видно, що із зростанням частоти AQ, А/ і А3 збільшуються. Це пояснюється збільшенням концентрації електромагнітного поля хвиль в серцевині ОВ і зменшенням його проникнення в светоотражающую оболонку, а також навколишній простір. При частоті, менше критична, поле випромінюється в навколишній простір і ефективна передача по ВОК неможлива.

Рис. 3.28. Частотна залежність перехідних загасань в оптичних кабелях

Переглядів: 1134