книги / Междугородные кабельные линии связи

где <7у — допустимый коэффициент попутного потока на усидительном участке 1у , определяемый по формуле

где ц м — допустимый коэффициент попутного потока на всей ка­ бельной магистрали, равный 0,01;

N — число усилительных участков на магистрали.

Найденная по ф-ле (7.9) величина Д2 в сравнивается с табличны­

что бывает очень редко, то группирования строительных длин можно не делать; если Д20< 1,25 ом, то группирование строительных длин 4 обязательно.

Пример 7.2. Рассчитать величину отклонения волнового сопротивления, до­ пустимую на строительной длине коаксиального кабеля при частоте 6 Мгц. Ка­

беля:

строительные длины надо перед прокладкой группировать.

7.6. ИЗМЕРЕНИЕ СТЕПЕНИ НЕОДНОРОДНОСТИ КАБЕЛЯ

Измерение степени неоднородности строительных длин н усилительных участ­ ков коаксиального кабеля может быть осуществлено двумя методами: методом частотного измерения входного сопротивления при (помощи вч моста и импульс­ ным методом, т. е. приборами с визуальным наблюдением за временной харак­ теристикой.

Метод частотного измерения входного сопротивления при помощи вч моста

состоит в полном уравновешивании плеч моста при заданных частотах. Прин­ ципиальная схема моста для измерения входного сопротивления приведена нал рис. 7.6. Для измерения входного сопротивления строительную длину или уси­ лительный участок нагружают на отдалённом конце на сопротивление, равное но­ минальному значению характеристического сопротивления. Схема нагрузочного сопротивления показана на рис. 7.7.

Измерения производят во всём диапазоне «передаваемых частот от 60 до 8500 кгц. Для этого каждый раз на определённой частоте производится настрой-

ка плеч моста. Число точек измерений определяется несколькими сотнями. Вслед­ ствие большого числа измерений этот метод считается весьма трудоёмким. Кроме того» частотная характеристика не даёт полного представления о числе и месте расположения неоднородностей на измеряемом участке. Поэтому данный метод ае -получил широкого распространения.

Индикатор

Импульсный метод определения неоднородностей состоит в применении ви­ зуального прибора типа УИП-5к, который позволяет исследовать строительные длины и смонтированные усилительные участки длиной до 8 км. Блок-схема это­ го прибора показана на .рис. 7.8, где 1 — задающий генератор, который выраба­ тывает пусковые импульсы для синхронизации работы всех узлов схемы, 2—узел,

•вырабатывающий импульсы .развёртки, 3 — делитель частоты, 4 — генератор зон­ дирующих импульсов, 5 — генератор зондирующих импульсов другой частоты, •6 — блок масштабных отметок, 7 — дифференциальная система, 8 — усилитель отражённых сигналов, поступающих с линии от мест неоднородностей, 9 — элек­ тронно-лучевая трубка, на экране которой наблюдаются отражённые импульсы.

В линию посылаются зондирующие импульсы прямоугольной формы с мак­ симальным напряжением около 70 в. Импульсы имеют продолжительность 0,8 мксек и следуют с частотой повторения 1 кгц. Специальное устройство, имею­ щееся (в схеме, позволяет производить сдвиг зондирующего импульса по оси вре­

мени для совмещения его с какой-либо «калибрационной отметкой, от которой и ведётся отсчёт расстояния до места неоднородности. По -высоте выбросов вверх или ,вннз судят о величине неоднородности. Для более точного отсчёта к прибо­ ру (прилагаются градуировочные кривые.

На рис. 7.9 приведена одна из импульсных характеристик, полученная на строительной длине при .помощи прибора УИП-5к.

г , о * '

Рис. 7.9. Импульсная характеристика коаксиальной пары строительной длины

Импульсный метод измерений неоднородностей по сравнению с методом ча­ стотного измерения входного сопротивления имеет ряд преимуществ. Одно из важнейших .преимуществ — это быстрота непосредственного определения откло­ нения волнового сопротивления. Правда, при этих измерениях не получается до­ кументальных данных, требуется ещё ручная или фотографическая съёмка изо­ бражения; но эти операции проще, чем измерения мостом. Второе преимущество— это выявление места расположения неоднородности, что очень важно при иссле­ довании усилительного участка.

7.7. ВЛИЯНИЕ МЕЖДУ КОАКСИАЛЬНЫМИ ПАРАМИ

Для рассмотрения влияния между коаксиальными парами допу­ стим, что внутри кабеля, под свинцовой оболочкой, параллельно расположены только две коаксиальные пары (рис. 7.10), соприка­ сающиеся друг с другом. При точно коаксиальном расположении проводников пары внешнее магнитное поле каждой из них при вы­ соких частотах равно нулю. Это означает, что непосредственная связь между 'парами, обусловленная влиянием тока, отсутствует (М12= 0). Благодаря тому что в каждой паре внешний проводник экранирует внутренний, непосредственная связь между коаксиаль­ ными парами, обусловленная влиянием напряжения, также отсут­ ствует (/(12= 0). Если нет электромагнитной связи между коак­ сиальными парами, то и влияние между ними должно быть равно нулю (Аг12= Е 12= 0). Однако в действительности влияние между ко­ аксиальными нарами наблюдается. Это влияние обусловлено влия­ нием через третью цепь, образующуюся из внешних проводников коаксиальных пар.

Рассмотрим параметры влияния между этой третьей цепью и одной из коаксиальных пар, предполагая, что 'пары имеют одинако­ вую конструкцию.

Благодаря тому что внешний проводник коаксиальной пары эк­ ранирует внутренний проводник, связь, обусловленная влиянием на-

пряжения между любой коаксиальной парой и третьей цепью, отсутствует (/С13= Хз2 = 0).

Внешний проводник в коаксиальных кабелях, как указано, со­ стоит из медной трубки и двух стальных лент, навитых по спирали. Такой двухслойный проводник можно с достаточной степенью точ­ ности рассматривать как биметаллическую трубку (рис. 7.11).

Будем считать, что первый слой с внутренним радиусом г{ этой трубки имеет удельную проводимость ст1 и магнитную проницае­ мость Ц1, а второй слой с внутренним радиусом г2 — соответствен­ но 02 и р2. На всём протяжении эти два слоя частично соприкасают­ ся друг с другом.

Переходное затухание на ближнем конце усилительного участка

где 7 1 — полное сопротивление влияющей цепи, определяемое по

внешних проводников двух взаимовлияющих коаксиаль­ ных пар. Величина этого сопротивления рассчитывается по приближённой формуле

где къ — постоянная вихревых токов стального экрана, равная

—1 к2= у шр2о2, м~

Параметр влияния тока между коаксиальными парами опреде­ ляется по приближённой формуле

Д1= гг—г\ — толщина медной трубки, м.

Защищённость от переходного разговора на дальнем конце уси­ лительного участка определяется также по приближённой формуле

Пример 7.3. Определить переходное затухание между коаксиальными пара­ ми на ближнем конце и защищённость на дальнем конце усилительного участка

экрана 0,24 • 10—3 м, длина магистрали /,, = 1000 /ел.

Р е ш е н и е . Постоянная 'вихревых токов медной трубки

кх = 2*3,14-60 000-4*3,14• 10 7-57- 10е = 5 ,2 - 103 л” 1

Коэффициент вихревых токов

А1Д1 = 5,2.103.0,3 -10 -3 = 1,56,

I зЬ У Т 1,561= 1,61 (из табл. 3.5).

Параметр влияния тока между коаксиальными парами

Постоянная вихревых токов стального экрана

к2 = 1/2-3,14-60000-4-3,14-100- 10_ 7 -7,24-10® ^=18,5-103 лГ 1 ,

|2 Х| = 2 -3 ,1 4 -6 0 000-0,257-10~6 = 0,097 —

м

Переходное затухание «а ближнем конце усилительного участка

„, 4.0,097*0,315

Полученное значение удовлетворяет требованию по переходному затуханию на ближнем конце, которое должно быть

+ 0,ЗУ 0,060 - 8 = 8,8 неп.

Защищённость от переходных разговоров на дальнем конце усилительного участка

2-75.0,315

Л™ = 1п _________о—------ = 7,5 неп. зу 1,85210 6-8* 103

Требование на защищённость

1 1000

Азу = 5 ,8 + — 1п — — = 8,2 неп.

Защищённость на дальнем конце не удовлетворяет требованию. Чтобы маги­ страль работала удовлетворительно, необходимо производить систематическое скрещивание цепей на стороне вторичной обмотки трансформатора при монтаже усилительных пунктов.

7.8. ПОВЫШЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ

Поскольку по коаксиальным парам одновременно с сигналами связи передаётся высокое напряжение дистанционного электропи­ тания, возникают опасения электрического пробоя изоляции меж­ ду внутренним и наружным проводниками. Такая возможность на­ ступает особенно при нарушении идеального расположения провод­ ников, когда на внешнем проводнике есть вмятины или конструк­ тивные неоднородности.

Для коаксиальной пары с шайбовой полиэтиленовой изоляцией величина пробивного напряжения определяется по формуле

Га

где IIд — максимально допустимое напряжение для воздушной изоляции, в/мм,

га— радиус внутреннего проводника, мм, гь — радиус внешнего проводника, мм.

Максимально допустимая величина напряжения для воздуха установлена 2,1 кв/мм. Таким образом, пробивное напряжение для кабеля с шайбовой изоляцией составляет

Для коаксиальной пары с трубчато-полиэтиленовой изоляцией величина пробивного напряжения определяется по формуле

= IV . 1п — 4- —-1-Ш1п.—2 Л

Го. Ег гс )

где ет— диэлектрическая проницаемость трубки,

гс — радиус окружности, разграничивающей слои диэлектри­ ков,

гс= 1,9 мм.

Если подсчитать по этой формуле величину пробивного напря­

Принимая во внимание коэффициент запаса прочности, равный 2,5, рабочее напряжение может быть допущено: для кабеля с шай­ бовой изоляцией — 1000 в эфф., для кабелей с трубчатой изоляцией

— 430 в эфф.

Для повышения пробивного напряжения шайбовой изоляции пробовали в кабель нагнетать другие газы, вытесняя воздух, кото­ рый фактически снижает электрическую прочность, так как имеет относительно низкое собственное пробивное напряжение. Наиболее удачные результаты получались -при нагнетании в кабель таких га­ зов, пробивное напряжение которых значительно выше, чем для воз­ духа. Элегаз (шестифтористая сера 5Р6) имеет пробивное напряже­ ние 4,5 кв/мм. Следовательно, кабель с шайбовой изоляцией, запол­ ненный элегазом, допускает рабочее напряжение до 2000 в. При та­ ком напряжении можно организовать дистанционное электропита­ ние необслуживаемых усилительных пунктов (НУП) на протяжении 12 и более усилительных участков.

Газ фреон имеет пробивное напряжение 3,8 кв/мм: При наполне­ нии кабеля фреоном вместо воздуха пробивное напряжение шайбо­ вой изоляции коаксиальной пары повышается на 80%, т. е. доходит до 1800 в.

Однако применение указанных газов для изоляции коаксиаль­ ных пар ограничено, так как элегаз вреден для здоровья обслужи­ вающего персонала, а фреон, хотя и в слабой форме, но химически воздействует на проводники; кроме того, эти газы пока дорого стоят.

Г л а в а 8

ВОЛНОВОДЫ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ

8.1. ПОНЯТИЕ О ВОЛНОВОДЕ

Волновод — это устройство, предназначенное для создания рез­ кой направленности в передаче ультракоротких радиоволн. Из тео­ рии распространения электромагнитных волн следует, что в откры­ том пространстве энергия волн убывает пропорционально расстоя­ нию в третьей степени. Это значит, что мощность, излучаемая ра­ диостанцией, в значительной своей части рассеивается в разные сто­ роны бесполезно. Поэтому долгое время искали способ сосредото­ чения энергии и распространения радиоволн по определённому на­ правлению. Теоретические исследования показали, что поперечные размеры такой направляющей системы должны быть соизмеримы с длиной волны. Следовательно, на длинных, средних и коротких вол­ нах резко выраженные направляющие системы получить было не­ возможно. После освоения сантиметрового диапазона волн направ­ ляющую систему удалось выполнить в виде четырёхугольной или круглой металлической трубы. В 1936 г. была впервые осуществле­ на передача радиоволн (длиной 9 см) но трубе диаметром 12,5 см на расстояние 260 м. После этого трубы стали применять для ра­ диофидеров.

Четырёхугольные трубы с рупором на конце в настоящее время широко применяются для излучения энергии на радиорелейных ли­ ниях связи. Направленность излучения в таких системах очень большая; однако энергия всё-таки рассеивается и до приёмника до­ ходит незначительная её часть. Кроме того, приёмник, находясь в открытом пространстве, может подвергаться воздействию посторон­ него электромагнитного поля и работать неустойчиво.

Если радиопередатчик и радиоприёмник заключить в металличе­ скую трубу — передатчик на одном конце, а приёмник на другом, то рассеивание энергии и помехи полностью устраняются. Мощность передатчика в этом случае может быть снижена приблизительно в

.10 раз по сравнению с радиостанциями открытого типа.

Для закрытой радиопередачи более удобными оказались круг­ лые трубы. Они удобны в двух отношениях — в механическом и электрическом. В механическом отношении круглые трубы более устойчивы; они оказывают большее сопротивление смятию при про­