Проектирование междугородной кабельной линии связи (стр. 3 из 6)

6. Расчет конструкции кабеля

Внутренний диаметр внешнего медного проводника коаксиальной пары определяем по формуле:

мм (8)

мм,

где f_макс – наивысшая передаваемая частота выбранной аналоговой аппаратуры уплотнения, рабочая (расчетная) частота цифровых систем передачи, Гц; e_экв – эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость изоляции (e_экв=1,13, изоляция – полиэтиленовая шайба); l_ру – длина регенерационного (усилительного) участка, км; a – максимальное затухание регенерационного участка на рабочей частоте, дБ.

Значения параметров f_макс, l_ру и a берутся из табл.3.

Величина диаметра внутреннего проводника d₁ определяется из условия обеспечения нормируемого значения волнового сопротивления коаксиальной пары Z_в = 75 Ом:

мм (9)

Толщина внешнего проводника t должна учитывать поверхностный эффект и эффект близости, поэтому должна быть больше глубины проникновения на минимальной частоте.

Толщина внешнего проводника составляет 0,2 мм.

Поверх внешнего провода накладываются по спирали две стальные ленты, толщина которых 0,16 мм каждая, изоляция из двух лент бумаги толщиной по 0,12 мм каждая.

Диаметр коаксиальной пары будет равен:

(10)

где t_э=0,15·2=0,30 – общая толщина экрана, мм; t_и=0,12·2=0,24 – толщина изоляционного слоя поверх экрана, мм.

Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией:

(11)

где t_пи=0,48 – толщина поясной изоляции, мм.

Для кабелей со свинцовой оболочкой поясная изоляция выполняется из трех-четырех слоев лент кабельной бумаги, толщиной 0,12 мм каждый слой.

Далее следует рассчитать размеры кабеля с различными типами бронепокровов. Это необходимо сделать, так как в курсовом проекте предусмотрена прокладка кабеля в различных условиях (в канализации, в грунте и прокладки через судоходные и сплавные реки). Для прокладки в канализации используется голый кабель, т.е. без бронепокрова. Для прокладки непосредственно в грунте – броня типа Б. Для прокладки через судоходные реки – броня типа К.

Диаметр кабеля для прокладки в канализации определяется по формуле

(12)

где t_об =1,5 – толщина оболочки голого кабеля, мм;

t_ш – толщина пластмассового шланга для кабелей с алюминиевой и стальной оболочками, мм. Кабели со свинцовой оболочкой шланга не имеют (наш случай).

Диаметр кабеля, бронированного поверх оболочки стальными лентами, и с защитными покровами будет равен

мм (13)

мм

где t_об=1,25 – толщина оболочки для бронированного лентами кабеля, мм;

t_под=1,5 – толщина подушки под броней, выполненной из джута или пластмассового шланга, мм;

t_бр=1 – толщина брони из двух стальных лент, мм;

t_нар=2 – толщина наружного покрытия поверх брони, выполненного из джута или пластмассового шланга, мм.

Диаметр кабеля, бронированного стальными круглыми проволоками, определяется по формуле:

мм (14)

мм

где t_об=2 – толщина оболочки кабеля, бронированного круглыми проволоками, мм;

d_бр=4 – диаметр круглых проволок брони, мм.

7. Расчет параметров передачи кабельной цепи

7.1 Расчет первичных параметров

Активное сопротивление R (Ом/км)

Для коаксиального кабеля из медных проводников:

(15)

где r₁ - радиус внутреннего проводника, мм;

r₂ - радиус внешнего проводника, мм;

f – частота, Гц.

Индуктивность L (Гн/км)

Для коаксиального кабеля из медных проводников:

, Гн/км (16)

Гн/км

Емкость С (Ф/км):

(17)

Проводимость изоляции G (См/км):

(18)

где тангенс диэлектрических потерь

.

7.2 Расчет вторичных параметров

Коэффициент затухания А, дБ/км:

, дБ/км (19)

Коэффициент фазы B, рад/км:

рад/км (20)

Волновое сопротивление Z_B (Ом) цепи определяется по формуле:

(21)

В области высоких частот, когда

>3,5,

Ом(22)

Скорость распространения электромагнитной волны v, км/с при

>3,5:

км/с (23)

Результаты расчета первичных и вторичных параметров сведены в табл. 4 и отражены на графиках частотной зависимости параметров.

Таблица 4 - Зависимость первичных и вторичных параметров от частоты

f, МГц	R, Ом/км	L, Гн/км	C, Ф/км	G, См/км	A, Дб/км	B, Рад/км	Zв, Ом	v, км/с
0,1	18,08204	0,000197832	5,3054E-08	166,6741	44224,14	2,035575	61,06451	308668,9
5	127,8593	0,000173096	5,3054E-08	8333,705	2068304	95,20341	57,1195	329987,4
10	180,8204	0,000171903	5,3054E-08	23334,37	5771240	189,7493	56,92226	331130,8
15	221,4589	0,000171374	5,3054E-08	35101,57	8668230	284,186	56,83467	331641,2
20	255,7187	0,000171059	5,3054E-08	46935,43	11579902	378,5661	56,78238	331946,5
25	285,9022	0,000170844	5,3054E-08	58835,96	14506869	472,9101	56,74668	332155,4
30	313,1901	0,000170685	5,3054E-08	70803,16	17449442	567,2283	56,7203	332309,8
35	338,284	0,000170562	5,3054E-08	82837,03	20407808	661,5271	56,6998	332430
40	361,6408	0,000170462	5,3054E-08	94937,57	23382085	755,8106	56,68326	332527
45	383,578	0,00017038	5,3054E-08	107104,8	26372359	850,0814	56,66956	332607,4
50	404,3267	0,00017031	5,3054E-08	119338,7	29378689	944,3417	56,65797	332675,4
55	424,0615	0,00017025	5,3054E-08	131639,2	32401121	1038,593	56,648	332734
60	442,9178	0,000170198	5,3054E-08	144006,4	35439690	1132,836	56,6393	332785,1
65	461,0034	0,000170152	5,3054E-08	156440,3	38494424	1227,073	56,63162	332830,2
70	478,4058	0,000170111	5,3054E-08	168940,9	41565345	1321,304	56,62478	332870,5
75	495,1971	0,000170074	5,3054E-08	181508,1	44652473	1415,529	56,61863	332906,6
80	511,4374	0,00017004	5,3054E-08	194142	47755823	1509,749	56,61307	332939,3
85	527,1776	0,00017001	5,3054E-08	206842,6	50875407	1603,965	56,60801	332969,1
90	542,4612	0,000169982	5,3054E-08	219459,8	53974345	1698,177	56,60337	332996,3
95	557,3259	0,000169956	5,3054E-08	232127	57085444	1792,385	56,59911	333021,4
100	571,8044	0,000169933	5,3054E-08	244844,3	60208715	1886,59	56,59517	333044,6
110	599,7135	0,00016989	5,3054E-08	270245,4	66446717	2074,99	56,58811	333086,2
115	613,1919	0,000169871	5,3054E-08	282912,6	69557369	2169,186	56,58493	333104,9
120	626,3803	0,000169853	5,3054E-08	295613,2	72676123	2263,379	56,58195	333122,4
130	651,9573	0,000169821	5,3054E-08	321114,3	78937960	2451,758	56,57651	333154,4
135	664,3766	0,000169806	5,3054E-08	333914,9	82081051	2545,945	56,57402	333169,1
140	676,568	0,000169792	5,3054E-08	346748,8	85232261	2640,129	56,57167	333182,9

Рисунок 1 - Зависимость активного сопротивления R от частоты

Рисунок 2 - Зависимость индуктивности L от частоты

Рисунок 3 - Зависимость емкости C от частоты

Рисунок 4 - Зависимость проводимости G от частоты

Рисунок 5 - Зависимость волнового сопротивления Z_B от частоты

Рисунок 6 - Зависимость фазы волнового сопротивления от частоты