книги из ГПНТБ / Гроднев, И. И. Линейные сооружения связи учебник

Теория взаимных влияний между цепями связи и меры защиты

ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ

ИПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ ЦЕПЕЙ ЛИНИЙ СВЯЗИ

4.1.ПРИЧИНЫ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕПЯМИ СВЯЗИ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЛИЯНИЯ

Для полной оценки электрических свойств линий связи и пра­ вильного их проектирования, помимо процесса распространения электромагнитной энергии вдоль проводов, необходимо изучить также явления перехода энергии с одной цепи на другую и их за­ щищенность от мешающих влияний.

Помехозащищенность воздушных и кабельных цепей линий связи является важнейшим условием обеспечения надежной свя­ зи, приобретающим особое значение при высокочастотном теле­ фонировании и телеграфировании на большие расстояния. Каче­ ство и дальность связи в этом случае обусловливаются не столько собственным затуханием цепи, сколько мешающими взаимными влияниями между соседними цепями.

Взаимные влияния проявляются в виде переходного разговора или шума. Переходные разговоры понижают разборчивость речи,

поступает в приемник. Основная часть энергии (734/735) рассеи­ вается в самой линии, главным образом, на тепловые потери и ди­ электрическую поляризацию. Кроме того, энергия переходит на соседние цепи в виде тока помех. В силу этого передача, осущест­ вляемая по какой-либо цепи, в той или иной мере прослушивает­ ся в соседних цепях кабельных или воздушных линий.

Характер и природа влияния между цепями воздушных линий и симметричных кабелей принципиально идентичны. Переход энергии с одной цепи на другую обусловлен электромагнитным взаимодействием между ними и может быть условно представлен

ример 1—2 (рис. 4.1), на проводах этой цепи образуются заряды + Qi и —Q2. Эти заряды создают электрическое поле, силовые ли­ нии которого частично соприкасаются с проводами 3— 4 смежной цепи (подверженной влиянию). Вследствие этого между провода­

—202 —

ми 3—4 образуется разность потенциалов, которая создает в них ток, распространяющийся вдоль цепи. Наведенный ток достигает приемников, включенных на концах цепи, и проявляется в виде мешающего влияния. Влияние, обусловленное действием электри­ ческого поля, называют электрическим влиянием.

Наряду с электрическим влиянием одновременно действует и магнитное влияние (рис. 4.2). При прохождении тока по влияю­ щей цепи 1—2 вокруг проводов этой цепи образуется магнитное поле, силовые линии которого частично воздействуют на прово­ да 3—4. Эти магнитные силовые линии, пересекая провода 3—4, наводят в них эдс, которая создает в цепи 3—4 ток. Этот ток, рас­ пространяясь вдоль цепи, достигает включенных на ее концах при­ емников и создает мешающее действие. Влияние, обусловленное действием магнитного поля, называется магнитным влиянием.

Чем выше частота передаваемого тока, тем быстрее протекает процесс изменения электрического и магнитного полей и тем боль­ ше величина взаимного мешающего влияния между цепями. Элек­ трическое и магнитное влияния между цепями характеризуются соответственно электрической (Къ) и магнитной (Мп) связями.

Электрическая связь определяется отношением тока h, наве­ денного в цепи, подверженной влиянию, к разности потенциалов во влияющей цепи Up

где g — активная составляющая электрической связи; к — емкост­ ная связь.

Магнитная связь определяется отношением наведенной эдс Ег в цепи, подверженной влиянию, к току во влияющей цепи h с об­ ратным знаком:

— 203 —

Электрическая связь (К12) представлена в единицах проводи­

Можно обе величины выразить в безразмерных единицах:

^12 = І8 -р і со к)jZ B1ZB2;

1

М1 2 = (г + і ( 0 т)

4 Zbi zb 2

На рис. 4.3 показана эквивалентная схема электрической и маг­ нитной связей между двумя цепями.

Величины г, g, к и т называются первичными параметрами влияния. Вторичным параметром влияния является величина пере­ ходного затухания А, характеризующая затухание токов влияния при переходе с первой цепи во вторую. В линиях связи обычно стремятся уменьшить собственное затухание цепи а и увеличить переходное затухание А.

Переходное затухание является основной мерой оценки свойств воздушных и кабельных линий по взаимному влиянию между це­ пями и пригодности цепей для высокочастотного уплотнения.

Переходное затухание выражается половиной логарифма отно­ шения мощности генератора, питающего влияющую цепь, к мощ­ ности помех в цепи, подверженной влиянию, и измеряется в деци­ белах (неперах):

204 —

Наряду с величинами Л0 и Л; ів технике связи широко исполъ~ зуется параметр А3 — защищенность цепей, представляющая собой разность между мощностями полезного сигнала Рс и помех Рп в рассматриваемой точке цепи:

где Рс — мощность полезного сигнала, поступающего от начала к концу второй цепи, а РП — мощность помехи, поступающей с первой цепи на конец второй.

Исходя из рис. 4.4, нетрудно представить, что полезный сигнал

рис. 4.4) численно равна разности между переходным затуханием линий на дальнем конце и ее собственным затуханием:

205 —

4.2. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕПЯМИ

Уравнения влияния для двух параллельно расположенных це­ пей, между которыми действуют электрические и магнитные свя­ зи, выводится следующим образом. Предположим, что цепь I (рис. 4 .6)— влияющая, а цепь II подвержена влиянию. Напряжение и

Рис. 4.6. К выводу основяото уравнения влияния между цепями

ток в любой точке цепи I, расположенной на расстоянии х от на­ чала ее, при согласованных нагрузках (Z0= Z i ~ Z b) определяют­ ся выражениями:I

где Zbi и yi — волновое сопротивление и коэффициент распростра­ нения первой цепи.

Определим отдельно величины влияния за счет магнитного и электрического полей на элементарном участке dx. Электродви­ жущая сила, индуктированная в цепи II, подверженной влиянию за счет магнитного поля, равна

dE^x — — І1х/И1 2 dx = — / 1 0 е Ѵі* УИ1а dx.

Под воздействием этой электродвижущей силы возникает ток

За счет электрического влияния в цепи II ток на участке dx равен

d h X — hx Zbi ^ 1 2 dx.

Этот ток разветвляется на две равные части: ток, направляющийся к ближнему концу

dl?x= — у /iAiKi*d*= — у ho^Bi е 7 ,Х 2 dx и

20 7 —

ток, направляющийся к дальнему концу

Суммарный ток влияния во второй цепи за счет электрическо­ го и магнитного полей на участках dx, поступающий к ближнему концу, составит

(4.13)

Суммарный ток электрического и магнитного влияний, посту­ пающий на дальний конец второй цепи:

(4.14)

Полный ток влияния на линии длиной I на ближнем конце ра­

вен

о

Ток влияния на дальнем конце выражается

постоянными по длине линии и зависят от х. Однако здесь приня­ ты значения /С1 2 и Мі2 постоянными в том виде, как они нормиру­ ются в действующих стандартах на изготовление кабелей связи.

Интегрируя выражение (4.15) и имея в виду, что

о

получим

(4.16)

Имея в виду, что переходное затухание между цепями на ближ-

-208 —

нем и дальнем концах определяется уравнениями:

209 —

где

Ми

Указанные уравнения справедливы для расчета переходного затухания между цепями воздушных линий связи.

В воздушных линиях известны фазовый коэффициент цепи и закон его изменения вдоль линии. Кабельные линии состоят из строительных длин со скрученными цепями, при этом неизвест­ на фаза сложения влияний с отдельных длин кабеля. Поэтому при расчете влияния и переходного затухания в кабельных линиях принимается геометрический закон сложения влияний с отдель­ ных строительных длин кабеля:

Переходное затухание равно

В кабельных цепях 0,1 = 0,2 =1 0 . и ZBi= ZB2 = Z B, поэтому можно записать:

—210 —

Соответственно защищенность Л3 =і.4/—al:

2

Л3 = 20 lg . дБ. (4.29)

F12 V I

Для кабельных линий наиболее удобно формулы расчета пере­ ходного затухания выразить через строительные длины кабеля:

Для одной строительной длины кабеля:

'i

А Т = 20 lg

Ni%

—211 —