Системи передачі інформації

5.1. Кабельні та повітряні лінії зв'язку на основі металевих провідників

Існуючі типи ліній зв'язку (ЛЗ) в залежності від використовуваного середовища поширення сигналів прийнято ділити на дротові і лінії в атмосфері (радіолінії).

До ліній зв'язку пред'являються наступні основні вимоги:

  • здійснення зв'язку на практично необхідні відстані;
  • широкополосность і придатність для передачі різних видів повідомлень;
  • захищеність ланцюгів від взаємного впливу і зовнішніх перешкод, а також від фізичних впливів (атмосферних явищ, корозії та ін.);
  • стабільність параметрів лінії, стійкість і надійність зв'язку;
  • економічність системи зв'язку в цілому.

У найпростішому випадку провідна ЛЗ - фізична ланцюг, утворена парою металевих провідників. Кабельні ЛЗ (кабелі зв'язку) утворені проводами з ізоляційними покриттями, поміщеними в захисні оболонки. За конструкцією і взаємного розташування провідників розрізняють симетричні (СК) і коаксіальні (КК) кабелі зв'язку (Рис. 5.1).

1)

Мал. 5.1. Типовий вид симетричного (а) і коаксильного (б) кабелю

Симетрична ланцюг складається з двох абсолютно однакових в електричному та конструктивному відносинах ізольованих провідників. У зарубіжних джерелах СК часто називають "вита пара" (TP - twisted pair). Розрізняють екрановані (shielded) і неекрановані (unshielded) СК.

Коаксиальная ланцюг являє собою два циліндри з поєднаною віссю, причому один циліндр - суцільний внутрішній провідник, концентрично розташований всередині іншого полого циліндра (зовнішнього провідника). Провідники ізольовані один від одного діелектричним матеріалом.

Розглянемо основні параметри кабелів з металевими провідниками.

Коефіцієнт загасання a, дБ / км. Залежить від властивостей матеріалів провідників і ізоляційного матеріалу. Найкращими властивостями (малим опором) мають мідь і срібло. Коефіцієнт загасання залежить також від геометричних розмірів провідників. СК з великими діаметрами провідників мають меншим коефіцієнтом загасання. Коефіцієнт загасання КК залежить від співвідношення діаметрів зовнішнього і внутрішнього провідника (Рис. 5.2). Оптимальними співвідношеннями є (матеріал зовнішнього провідника): для міді - 3.6, для алюмінію - 3.9, для свинцю - 5.2.

2

Мал. 5.2. Залежність коефіцієнта загасання КК від співвідношення діаметрів провідників

Дуже важливою характеристикою, фактично визначає широкополосность системи зв'язку, є залежність коефіцієнта загасання від частоти (Рис. 5.3). Якщо визначено граничний коефіцієнт загасання a ГР (зазвичай він визначається можливостями підсилювачів або регенераторів (див. Підрозділ 6.1.4)), то даному коефіцієнту відповідає гранична частота пропускання системи fгр. Смуга пропускання системи не перевищує граничної частоти пропускання.

Мал. 5.3. Частотна залежність коефіцієнта загасання металевого кабелю

Швидкість поширення v, км / мс. Частотна залежність швидкості поширення показана на Рис. 5.4. З ростом частоти швидкість поширення збільшується, наближаючись до швидкості світла у вакуумі VС »300 км / мс. Даний параметр залежить також від властивостей діелектрика, що застосовується в кабелі.

Мал. 5.4. Частотна залежність швидкості поширення електромагнітної хвилі

Хвильовий опір Zв (Ом) - опір, яке зустрічає електромагнітна хвиля при поширенні уздовж однорідної лінії без відображення, тобто за умови, що на процес передачі не впливають неузгодженості на кінцях лінії. Хвильовий опір СК залежить від питомих значень ємності та індуктивності кабелю. Для КК хвильовий опір визначається як Хвильовий опір Zв (Ом) - опір, яке зустрічає електромагнітна хвиля при поширенні уздовж однорідної лінії без відображення, тобто за умови, що на процес передачі не впливають неузгодженості на кінцях лінії , Де ZД - хвильовий опір діелектрика, D і d - відповідно діаметри зовнішнього і внутрішнього провідників.

Основні вимоги до СК визначені в рекомендації МСЕ-Т G.613. Діаметр жили СК зазвичай становить 0.4 ... 1.2 мм. СК зазвичай використовуються в діапазоні частот до 10 МГц. Основні параметри КК наведені в Табл. 5.1.

табл.5.1

Тип КК

Діаметр провідника зовнішній / внутрішній, мм

Рекомендація МСЕ-Т

Робоча смуга частот, МГц

Міні-КК

0.7 / 2.9

G.621

0.2 ... 20

малогабаритний КК

1.2 / 4.4

G.622

0.06 ... 70

нормалізований КК

2.6 / 9.5

G.623

0.06 ... 300

В даний час випускається широка номенклатура кабелів, що відрізняються в залежності від призначення, області застосування, умов прокладання та експлуатації та ін.

На Рис. 5.5 наведено приклад конструкції кабелю для магістральної мережі КМБ-8/7. У конструкції кабелю передбачено кілька коаксіальних ланцюгів різного типу, кілька симетричних пар, а також окремі ізольовані жили. Останні зазвичай використовуються для технологічних цілей.

Мал. 5.5. Приклад конструкції кабелю (кабель КМБ-8/7)

Повітряні ЛЗ (ПЛЗ) не мають ізолюючого покриття між провідниками, роль ізолятора грає шар повітря. Провідники виконуються, в основному, з біметалічною сталемедной (сталеалюміневимі) дроту. Внутрішній діаметр сталевого дроту зазвичай становить 1.2 ... 4 мм, товщина зовнішнього шару міді (алюмінію) - 0.04 ... 0.2 мм. Дріт підвішується на дерев'яних або залізобетонних опорах за допомогою порцелянових ізоляторів. Використовуваний частотний діапазон ПЛЗ не перевищує 150 кГц.

назад зміст вперед

Кунегін С.В.
http://kunegin.com