Тема: Особенности работы линии связи ат и с

Особенности:

1) Значительные электромагнитные влияния на линейные сооружения.

• Близость расположения источников электромагнитного влияния, прежде всего: контактной сети постоянного или переменного тока.

• В полосе отвода построена высоковольтно-сигнальная линия автоблокировки.

• 3-х фазная линия продольного электроснабжения.

• ЛЭП различного класса напряжений.

• Соседние линии связи, радиостанции, которые работают в широком диапазоне частот.

2) Обеспечение высокой надёжности работы линейных сооружений. От надёжной работы зависит устойчивая работа не только системы передачи информации (телефонная связь, многоканальные устройства), но и безопасность движения и интенсивность перевозок, линейные сооружения проектируются с гарантией надёжности работы до 50 лет.

3) Требование по экономичности линейных сооружений, поскольку стоимость магистральной кабельной линии в основном (на 80%) определяется стоимостью линейного сооружения. При проектировании стремятся для по одной линии связи (паре, четвёрке) организовать как можно большее количество каналов. Это достигается широкополостностью линии, т.е. предельной частотой передаваемого спектра, чем больше частотный диапазон, который может передаваться по линии, тем большее число каналов можно передать, а значит систему более экономичной. Поэтому стремятся создать широкую полосу.

Физические основы распространения сигналов по направляющим

системам

Направляющей системой называют линию, способную направлять или канализировать электромагнитную энергию в нужном направлении .

Таким свойством обладает граница раздела двух сред.

Характеристики электромагнитной среды :

1) Проводимость среды:

- Сигма

Направляющие системы за счёт разности проводимостей сред, например, воздушные линии связи.

Спектр передач линии ограничен 150 Кгц, до 12-ти каналов. Симметричный кабель (кабельные четвёрки), до 1 Мгц, до 60-ти каналов, это открытая система, т.е. электромагнитные излучения есть. Коаксиальный кабель ( закрытая система), до 100 МГц -телефонная связь, до 1 ТГц - для радиосвязи.

Можно организовать большее число каналов: К300 - телефон, К1920, К3600. Из-за разных сигм можно создавать воздушные, симметричные, коаксиальные системы.

2)Диэлектрическая проницаемость среды :

Эпсилон [Ф/М] (8.85х10^-12)

Рассмотрим направляющие системы из-за разности диэлектрической проницаемости: основа - диэлектрик (неметаллы), например, оптический кабель, изготовленный из кварцевого стекла или полимерного материала, за счёт раздела сред выполняется полное внутреннее отражение электромагнитных или световых волн, частотный диапазон 100 ТГц - 1000 ТГц. Т.к. в этой системе нет металла, то на неё не оказывают влияния источники электромагнитных волн.

3)Магнитная проницаемость среды:

 [Гн/М] (4*3.14-е7)

Направляющие системы за счёт магнитной проницаемости пока в технике связи не используются.

Математическая модель описания процессов распространения сигналов по направляющим системам в широком диапазоне частот

Для создания математической модели используют законы, которые связывают параметры среды (,  и ) с напряжённостью электромагнитного поля.

Е [В/М] - напряжённость электрического поля ,

Н [А/М] - напряжённость магнитного поля .

Используют законы Максвелла (1-й и 2-й).

В технике информации законы Максвелла записываются в дифференциальной форме, используя оператор «ротор» - это дифференциальный оператор, который отражает степень кривизны векторов электромагнитного поля.

1-й закон Максвелла:

(1)

где:

- ток проводимости;

- ток смещения.

Ток проводимости существует в металлах

Ток смещения существует в диэлектриках , пропорционален частоте, обычно ток смещения учитывается на ВЧ, от 1 МГц.

2-й закон Максвелла:

(2)

Можно создать 5 режимов передачи по направляющим системам:

1. Статический режим - наличие неподвижных зарядов. Правые части 1 и 2 равны 0.

2. Стационарный режим - характерен для проводников т.к. существует ток проводимости , второе слагаемое из 1 и правая часть из 2 равны 0 - характеризует распространение тока по проводникам .

3. Квазистационарный режим -первым слагаемым из 1 существует , токами смещения пренебрегают , но магнитные поля существуют как в проводнике так и в диэлектрике . Этот режим справедлив до 10 МГц

4. Волновой режим передачи - пренебрегаем током проводимости , т.к.. этот режим описывает распространение сигналов по диэлектрику . Для описания распространения электромагнитных волн от антенн , в радиосвязи .

5. Электромагнитный режим передачи - используют полное уравнение Максвелла . Распространение сигналов по волноводам.

Представление направляющей системы в квазистационарном режиме

Создание физической модели направляющей системы и математической системы этой системы в квазистационарном режиме.

Пренебрежение вторым слагаемым из 1 - позволяет использовать законы ТЛЭЦ.

Мы можем представить линию в виде наборов ЧП, причём каждая элементарная длина линии представляется в виде отдельного ЧП, который содержит продольные и поперечные параметры:

Продольные параметры : R [Ом/км]

L [Гн/км]

Поперечные параметры : G [См/км]

C [Ф/км] . Где G и R не связанные величины .

Лекция № 3