Междугородные кабельные линии связи (стр. 3 из 5)
R – сопротивление коаксиальной цепи, Ом/км;
G – проводимость коаксиальной цепи, См/км;
L – индуктивность коаксиальной цепи, Гн/км;
C – емкость коаксиальной цепи, Ф/км.
Пример численного расчета коэффициента затухания приведем для частоты f1 = 0.812*10^6 Гц:
Результаты расчетов коэффициента затухания на всех исследуемых частотах приведены в таблице 8:
Таблица 8
| F, Гц | α,дБ/км |
| 0.812*10^6 | 2.16 |
| 4*10^6 | 4.84 |
| 8*10^6 | 6.87 |
| 12*10^6 | 8.431 |
| 17.6*10^6 | 10.23 |
Построим график зависимости коэффициента затухания от частоты αi(fi), а также укажем на нем существующие нормы[5]:
3. Коэффициент фазы находится по формуле [6].
Приведём пример численного расчета для частоты f1=0.812*10^6 Гц
ω- круговая частота, ω=2∙π∙f;
С - емкость коаксиальной цепи, Ф/км;
L - индуктивность коаксиальной цепи, Гн/км.
Результаты расчетов коэффициента фазы на всех исследуемых частотах приведены в таблице:
| f,Гц | β,рад/км |
| 0.812*10^6 | 18.088 |
| 4*10^6 | 88.43 |
| 8*10^6 | 176.522 |
| 12*10^6 | 264.58 |
| 17.6*10^6 | 387.828 |
График позволяет наглядно убедиться, что расчетные значения совпадают с нормами.
4. Скорость распространения энергии в коаксиальной цепи определяется по формуле [6].
И приведём пример численного расчета для частоты fl =0,812*10^6 Гц
С - емкость коаксиальной цепи, Ф/км;
L - индуктивность коаксиальной цепи, Гн/км.
Результаты расчетов скорости распространения энергии на всех исследуемых частотах приведены в таблице:
| f,Гц | v,км/с ×10^5 |
| 0,812*10^6 | 2,821 |
| 4*10^6 | 2,842 |
| 8*10^6 | 2,848 |
| 12*10^6 | 2,85 |
| 17.6*10^6 | 2,851 |
Построим график зависимости скорости распространения энергии в коаксиальной цепи от частоты:
График позволяет наглядно убедиться, что расчетные значения совпадают с нормами.
8. Расчет параметров взаимного влияния
Коаксиальная цепь идеальной конструкции принципиально не имеет внешних поперечных электрического и магнитного полей, направленных радиально и тангенциально. Взаимные влияния между коаксиальными цепями обусловлены наличием продольной составляющей электрического поля Ez на внешней поверхности влияющей коаксиальной пары. Причем влияние между коаксиальными парами происходит через третью, промежуточную цепь, образованную их внешними проводниками.
В качестве первичного параметра влияния рассматривается сопротивление связи Z12, называемое также взаимным сопротивлением и представляющее собой отношение продольной составляющей электрического поля Ez на внешней поверхности внешнего проводника к току I, протекающему в коаксиальной цепи.
Вторичными параметрами влияния являются величины переходного затухания на ближнем конце А0, переходного затухания на дальнем конце Аl и защищенности на дальнем конце А3. Эти величины позволяют оценить по абсолютной величине соотношения между мощностями, напряжениями и токами во влияющей и подверженной влиянию цепях, что удобно измерять и нормировать на практике.
Расчет параметров взаимного влияния производится на следующих частотах:
| № | f, Гц |
| f1 | 0.812*10^6 |
| f2 | 5*10^6 |
| f3 | 8*10^6 |
| f4 | 11*10^6 |
| f5 | 17.6*10^6 |
f2-f4 - заданные частоты для расчета параметров влияния;
f1, f5 -граничные частоты линейного спектра системы передачи К-3600.
а) Расчет первичных параметров влияния
Сопротивление связи определяется по формуле [6].
И приведём пример численного расчета для частоты fl = 5*10^6 Гц:
rb= 4,7 мм - внутренний радиус внешнего провода;
rc= 5 мм - внешний радиус внешнего проводника;
N - параметр, значения для различных частот.
Результаты расчетов сопротивления связи на всех исследуемых частотах приведены в таблице:
| f,Гц | Z12,Ом/км |
| 0,812*10^6 | 0.624 |
| 5*10^6 | 0.624 |
| 8*10^6 | 0.624 |
| 11*10^6 | 0.624 |
| 17.6*10^6 | 0.624 |
Приведенное выше выражение для сопротивления связи пригодно лишь для расчета замкнутых однослойных внешних проводников коаксиальной цепи.
Реальная коаксиальная цепь имеет чаще всего внешний провод в виде медной трубки и стального экрана из лент, наложенных спирально, поэтому сопротивление связи с учетом экранных лент рассчитывается по следующей формуле[2].
И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц:
Lz - продольная индуктивность, обусловленная спиральными стальными лентами[2]
μ=150 – относительная магнитная проницаемость стального экрана [6]
hэ=10мм – шаг наложения экранных лент [2]
rc=5 мм - внешний радиус внешнего проводника
tе=0,3 мм – толщина стального экрана
Li – внутренняя индуктивность стальных лент
Результаты расчетов сопротивления связи с учётом экранных лент на всех исследуемых частотах приведены в таблице:
| f,Гц | Zэ12,Ом/км |
| 0,812*10^6 | 0,386 |
| 5*10^6 | 0,386 |
| 8*10^6 | 0,386 |
| 11*10^6 | 0,386 |
| 17.6*10^6 | 0,386 |
б)Расчет вторичных параметров влияния
Для расчета вторичных параметров влияния в коаксиальных цепях необходимо определить значения полного сопротивления третей промежуточной цепиZ3, состоящих из собственных сопротивлений двух внешних проводников рассматриваемых коаксиальных цепей (Zвн) и индуктивного сопротивления промежуточной цепи. Величина полного сопротивления Z3 зависит от конструкции и состояния внешнего проводника коаксиальных пар. В реальных коаксиальных парах поверх внешнего проводника накладывается экран состоящий из металлических лент, и изоляционный покров (из бумажных или полиэтиленовых лент). В этом случае собственным сопротивлением внешних проводников Zвн пренебрегаем. Тогда Z3 вычисляется по формуле[2].
И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц:
ω- круговая частота, ω=2∙π∙f;
Ls - индуктивность цепи, составленной из двух внешних проводников,
покрытых экранными лентами L3Э и изолирующими покровами L3Д , Гн/км;
Мэ = 150 - относительная магнитная проницаемость экранных лент;
гс = 5 мм - внешний радиус внешнего проводника;
tэ = 0,3 мм - толщина стального экрана;
а=5,6 - половина расстояния между центрами коаксиальных пар.
Результаты расчетов полного сопротивления третьей промежуточной цепи на всех исследуемых частотах приведены в таблице:
| f,Гц | Zз,Ом/км |
| 0,812*10^6 | 1.828i*10^4 |
| 5*10^6 | 1.125i*10^5 |
| 8*10^6 | 1.801i*10^5 |
| 11*10^6 | 2.476i*10^5 |
| 17.6*10^6 | 3.961i*10^5 |
На строительной длине коаксиального кабеля переходное затухание на ближнем конце А0СД и защищенность на дальнем конце А3СД приблизительно равны и могут быть рассчитаны по следующим соотношениям[2].
И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц:
Zв - волновое сопротивление коаксиальной цепи, Ом;
Z3 - полное сопротивление третьей промежуточной цепи, Ом/км;
Z212 - сопротивление связи с учетом экранных лент, Ом/км;
S = 0,5 км - строительная длина кабеля.
Результаты расчетов переходного затухания на ближнем конце и защищенности на дальнем конце на строительной длине на всех исследуемых частотах приведены в таблице:
| f,Гц | А0(з)СД,дБ |
| 0.812*10^6 | 142.974 |
| 5*10^6 | 158.686 |
| 8*10^6 | 162.763 |
| 11*10^6 | 165.522 |
| 17.6*10^6 | 169.596 |
Для усилительного участка переходное затухание на ближнем и дальнем концах и защищенность на дальнем конце определяются по следующим формулам [2].
И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц
Zв - волновое сопротивление коаксиальной цепи, Ом;
Zs - полное сопротивление третьей промежуточной цепи, Ом/км;
Z212 - сопротивление связи с учетом экранных лент, Ом/км;
- коэффициент распространения, 1/км;l = 3 км - длина усилительного участка кабеля [8].
Результаты расчетов переходного затухания на ближнем и дальнем концах и защищенности на дальнем конце на усилительном участке на всех исследуемых частотах приведены в таблицах: