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

каналов по различным направляющим системам дальней связи. Волноводы и световоды, использующие очень высокие частоты, принципиально позволяют образовать огромное число каналов. Од­ нако такие системы пока еще находятся в стадии исследований.

На рис. 1.12 показана частотная зависимость затухания раз­ личных систем передачи. Из рисунка видно, что симметричные ка-

Рис. 1.12. Частотная зависимость затухания различных систем пе­ редачи:

СК — симметричный кабель; К К — коаксиальный кабель; Я — волновод; С — световод

бельные цепи резко увеличивают свое затухание с ростом часто­ ты. В коаксиальных кабелях затухание возрастает более плавно. Волноводные системы, наоборот, не пропуская токов нижних частот (до 5-10° Гц для волновода диаметром 6 см), в области высоких частот (1010ч-1011 Гц) имеют весьма малое затухание. Причем для волновода с волной Ноі с ростом частоты затухание уменьшается. Световоды эффективно пропускают оптический диапазон частот до 10і4-д1015 Гц.

Сравнительная технико-экономическая эффективность различ­ ных линий электропередачи может быть охарактеризована стои­

На магистралях с очень большой потребностью в каналах свя­ зи преимущество сохраняется за волноводами. По сравнению с ко­

— 20 —

аксиальными кабелями волноводы эффективней при передаче свы­ ше примерно 30 000 телефонных каналов, а при меньшем числе каналов эффективней кабель.

1.9. СИСТЕМЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЕРЕДАЧИ

ПО ЛИНИЯМ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ

Для междугородной связи применяются преимущественно ко­ аксиальные и симметричные кабели. Используются также -воздуш­ ные линии связи.

Вмировой практике утвердились два типа коаксиальных кабе­ лей: среднего типа с парами 2,6/9,4 мм и малогабаритные с па­ рами 1,2/4,4 мм. Ведутся разработки микрокоак'сиальных кабелей (0,7/3,0 мм) и коаксиальных кабелей большого размера (5,5/20 или

7/27 мм).

Втабл. І.З приведены основные данные систем передачи по ко­ аксиальным кабелям среднего и малогабаритного типов. Цифра,

указанная в графе «Система», означает число телефонных каналов,

— 21

организуемых по кабелю. Длина усилительных участков соответ­ ствует расстоянию между необслуживаемыми усилительными пунк­ тами (НУП). В эти НУП подается дистанционное электропита­ ние из обслуживаемых усилительных пунктов (ОУП). Расстояние между ОУП принято равным в 120 км при аппаратуре на электрон­ ных лампах и 240 км при транзисторной аппаратуре. Общая даль­ ность действия по коаксиальным магистралям составляет 12 500 км.

Наиболее широкое применение получили по кабелям среднего типа (2,6/9,4) системы передачи К-1920 и К-3600. Система К-10800 находится в стадии опытных исследований. Для малогабаритных кабелей (1,2/4,4) приняты системы К-300 и К-1320.

В качестве симметричных кабелей наиболее широкое примене­ ние для междугородной связи получили четырехчетверочные (4X4) и семичетверочные (7X4) конструкции кабелей с диаметром жил 1,2 мм и стирофлексной, а также полиэтиленовой изоляцией. Для областной и сельской связи широко применяются одночетверочные кабели (1X4).

Основной системой передачи по симметричным кабелям явля­ ется система К-60, работающая в диапазоне до 252 кГц. Извест­ ны также другие системы передачи, основные данные которых при­ ведены в табл. 1.3. Системы К-12 и К-24 имеют в настоящее время ограниченное применение как малоэффективные. Системы К -120 применяются в отдельных странах.

На симметричных кабелях принято дистанционное электропита­ ние из ОУП, располагаемых через 150—250 км. Предельная даль­ ность связи — 12 500 км.

Воздушные линии связи имеют провода из цветных металлов (медные, биметаллические) или стальные провода диаметром пре­ имущественно 4 мм.

Системы передачи по воздушным линиям связи приведены в табл. 1.3.

При всех системах передачи используется в качестве основного телефонный канал шириной 4 кГц. Все другие виды передачи осу­ ществляются путем вторичного уплотнения телефонных каналов.

Ниже приведены системы частот и количество эквивалентных телефонных каналов для различных видов информации:

—радиовещание — 8—12 кГц (2—3 тф канала);

—телевидение — 6000 кГц (1500 тф каналов);

—видеотелефон — 1200 кГц (300 тф каналов);

—передача газет — 240 кГц (60 тф каналов);

—фототелеграф — 4 кГц (1 тф канал);

—передача данных — 4—240 кГц (1—60 тф каналов).

Для телеграфной связи по любому телефонному каналу ши­ риной в 4 кГц можно организовать 18—24 телеграфных канала.

Та или иная система связи, а также тип кабеля выбираются в процессе конкретного проектирования, исходя из общих требо­ ваний и количества каналов между заданными конечными пунк­ тами.

— 22 —

Вышеприведенные системы передачи основаны на частотном принципе образования каналов. Используемая полоса частот де­ лится при помощи электрических фильтров на каналы шириной 4 кГц. Чем шире передаваемая полоса частот, тем большее число каналов можно образовать по кабелю. Последнее время во многих странах мира ведутся работы по созданию временных систем пе­ редачи и внедрению систем связи с импульсно-кодовой модуляци­ ей (ИКМ). При ИКМ системах линия при помощи электронного коммутатора предоставляется различным абонентам в отдельные отрезки времени; причем сигналы одного канала размещаются в паузах другого.

При импульсно-кодовых передачах все виды информации соот­ ветственно преобразуются и по линиям передаются лишь бинар­ ные сигналы — импульсы, определенной последовательности и дли­ тельности. При современных системах ИКМ используются импуль­ сы микросекундной и наносекундной длительности.

Достоинствами цифровых (импульсно-кодовых) систем явля­ ются:

1) большая дальность передачи, так как помехи не накапли­ ваются, а устраняются в каждом регенераторе (усилительном пун­ кте) и восстанавливается передаваемый сигнал;

2)более легкие требования к защищенности (26—35 дБ вме­ сто 60—70 дБ при частотной системе), что позволяет осуществить качественную связь по однокабельной системе;

3)возможность непосредственного ввода и скоростной обра­ ботки импульсной информации при помощи электронно-вычисли­ тельных машин и автоматизации передачи данных.

Недостатком импульсно-кодовой передачи является необходи­ мость более широкой полосы частот •— на телефонный канал в среднем 64 кГц (при частотной системе — 4 кГц).

Втабл. 1.4 указан спектр частот для систем с импульснокодовой модуляцией.

Системы ИКМ еще не получили широкого применения, но они являются весьма перспективными, особенно в связи с появле­ нием таких широкополосных направляющих систем, как волновод,, световод и коаксиальный кабель.

— 23 —

1.10. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЛИНИЯМ СВЯЗИ

Использование линий связи в широком спектре частот предъ­ являет особые требования к их конструкции и исходным материа­ лам. Выбор типа и конструкции линии связи определяется не толь­ ко процессом распространения энергии вдоль линии, но и необхо­ димостью защитить расположенные рядом высокочастотные цепи от взаимных мешающих влияний. Кабельные диэлектрики выбира­ ют, исходя из необходимости обеспечить наибольшую дальность связи в каналах высокой частоты при минимальных потерях.

В последнее время наряду с частотными системами передачи получили развитие импульсные системы с временным делением ка­ налов. На основе импульсных систем осуществляется передача по каналам связи цифровой информации к электронно-вычислитель­ ным и управляющим центрам. Это накладывает особые требования к каналам и линиям связи. Если при частотных системах опреде­ ляющими являются характеристики цепей по затуханию, то при им­ пульсных системах важнейшими параметрами цепей являются фа­ зовые характеристики.

Для передачи скоростной импульсной информации необходимо строго соблюдать, чтобы фазовые характеристики канала были постоянными и разброс характеристик группового времени рас­ пространения был минимальным. Это предъявляет жесткие требо­ вания к однородности кабельной линии и в ряде случаев вызы­ вает необходимость установки специальных фазовыравнивающих контуров.

В общем виде требования к линиям, предъявляемые высоко­ развитой современной техникой электросвязи, могут быть сформи­ рованы следующим образом:

— осуществление связи на практически необходимые расстоя­ ния порядка до 12600 км и в дальнейшем до 25 000 км;

— пригодность линий для передачи широкого диапазона час­ тот и импульсной информации;

-- защищенность цепей от взаимных и внешних помех, от гро­ зы, а также от коррозии;

—стабильность электрических параметров линии, устойчивость

инадежность связи;

—экономичность системы связи в целом.

1.11. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ

Изложенные выше требования диктуют необходимость созда­ ния новых широкополосных кабелей связи с большой дальностью действия. Причем конструкции должны быть экономичными и тре­ бовать минимума расхода цветных металлов1).

*) Достаточно указать, что на 1 км кабельной магистрали расходуется а среднем 0,5 т меди и 1,5—2 т свинца.

— 24 —

Главным условием технического прогресса в производстве ка­ белей связи являются комплексная автоматизация производствен­ ных процессов, обеспечивающая высокое качество, снижение стои­ мости продукции, повышение производительности труда.

Основные направления развития техники и производства ка­ белей связи можно характеризовать следующим образом.

1.Преимущественное развитие коаксиальных систем связи и постепенное сокращение симметричных систем. Достоинством ко­ аксиальных кабелей является возможность организации мощных пучков связи и передачи программ телевидения на большие рас­ стояния с высокой защищенностью от помех, а также экономич­ ность.

2.Широкое внедрение в кабельную технику пластмасс (поли­ этилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих высоки­ ми электрическими и механическими характеристиками и позволя­

ющих автоматизировать производство. Бумага в качестве изоля­ ционного материала будет постепенно вытесняться из конструкций кабелей.

3.Внедрение кабелей связи в алюминиевых, стальных и пласт­ массовых оболочках вместо свинцовых.

4.Разработка и внедрение в производство экономичных кон­

струкций кабелей внутризоновой связи [однокоаксиальных, одночет­ верочных, а также облегченных кабелей (без брони)].

5. Создание экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных ■влияний и грозы, в частности кабелей в двухслойных оболочках типа алюминий — сталь и алюминий—свинец.

6. Повышение электрической прочности кабелей связи. Совре­ менный кабель должен обладать одновременно как свойствами вы­ сокочастотного кабеля, так и силового электрического кабеля. Он должен позволять передавать токи высокого натіряжения для дис­ танционного питания необслуживаемых усилительных пунктов па большие расстояния.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Основные тенденции развития электрической связи.

2.Принципы Единой автоматизированной системы связи.

3.Принципы построения междугородной, городской и сельской

связи.

4.Системы использования воздушных линий связи.

5.Системы использования симметричных и коаксиальных кабелей связи.

6.Направляющие системы передачи электромагнитных сигналов.

7.Частотные диапазоны использования различных направляющих

систем.

8. Основные требования к линиям связи.

— 25 —

Конструкции и характеристики линий связи

ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ с в я з и

2.1. ТИПЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ с в я з и

Воздушные линии связи состоят из металлических проводов, подвешенных на опорах при помощи изоляторов и специальной арматуры. Они обладают относительно большой механической прочностью, имеют сравнительно продолжительный срок службы и по своим электрическим характеристикам позволяют осуществлять связи на значительные расстояния с уплотнением цепей высоко­ частотной аппаратурой.

К недостаткам воздушных линий относятся: громоздкость мате­ риальной части и зависимость электрических характеристик цепей и механической устойчивости линий от атмосферно-климатических условий.

По механической прочности линии делятся на четыре типа: облегченный — О; нормальный — Н; усиленный — У; особо уси­ ленный — ОУ.

Указанная классификация определяется метеорологическими ус­ ловиями района строительства; основным критерием является эк­ вивалентная толщина стенки гололеда, образующегося на прово­ дах, так как при гололеде вследствие увеличения массы проводов и их поверхности, подвергающейся давлению ветра, воздушная линия испытывает наибольшую механическую нагрузку.

Каждый из данных типов линий характеризуется, главным об­

— 26 —

Из таблицы следует, что в районах с интенсивной гололедностью для обеспечения механической прочности линий устанав­ ливается большое число опор на 1 км.

2.2. ОСНОВНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными линейными материалами для устройства воздушных линий связи являются: проволока (линейная и перевязочная), арматура для изоляции и креп­ ления проводов на опорах.

ПРОВОЛОКА. Провода воздушных линий связи подвергаются действию ветра, гололеда, влаги, химических реагентов, находящихся в воздухе, колеба­ ниям температуры.

Линейная проволока, применяемая для проводов воздушных линий связи, должна обладать высокой электрической проводимостью, большой механической прочностью и достаточной эластичностью, устойчивостью против коррозии, эко­ номичностью изготовления.

В соответствии с указанными требованиями наибольшее применение для проводов воздушных линий связи получили медная, биметаллическая и стальная проволока.

Медная проволока изготовляется диаметрами 4; 3,5 и 3 мм. Эта проволока хорошо противостоит атмосферным воздействиям и большинству химических реа­ гентов, находящихся в воздухе. Покрываясь толстым слоем окиси меди, провода хорошо защищены от коррозии (ржавления).

Медная проволока дефицитна и имеет высокую стоимость.

Стальная проволока изготовляется диаметром 5; 4; 3; 2,5; 2 и 1,5 мм. Про­ волока диаметром 5; 4 и 3 мм применяется для линий междугородной связи, а диаметром 2,5 и 1,5 мм — для местных линий.

Стальная проволока имеет сравнительно небольшую стоимость. Однако боль­ шое активное сопротивление стальной проволоки, сильно возрастающее с увели­ чением частоты (вследствие значительного поверхностного эффекта в стали,

защиты от коррозии стальную проволоку покрывают слоем цинка.

Биметаллическая сталемедная проволока состоит из стальной сердцевины и медной оболочки. Применение такой проволоки обеспечивает экономию меди при сохранении примерно той же величины активного сопротивления на высоких ча­ стотах, как и у медной (вследствие поверхностного эффекта на высоких часто­ тах ток распространяется в основном по медной оболочке). Биметаллическая про­ волока изготовляется термическим способом. В зависимости от толщины медного слоя биметаллическая проволока подразделяется на 2 типа: БСМ-1 и БСМ-2.

В табл. 2.2. приведены параметры проволоки и толщины медного слоя в мил­ лиметрах. Биметаллическая проволока диаметром 3 и 4 мм широко применяется

— 27 —

сельских и пригородных сетей. Механическая прочность биметаллической прово­ локи выше медной, а устойчивость против коррозии такая же.

В целях экономии меди применяют сталеалюминиевый биметалл. Биметалли­ ческая сталеалюминиевая проволока представляет собой стальной сердечник, по­ крытый алюминиевой оболочкой, которая наносится методом горячего опрессования. Проволока имеет марку БСА и изготовляется наружным диаметром 5,1 я 4,1 мм с толщиной алюминиевого слоя в 0,55 мм. Коррозионная устойчивость и прочность сталеалюминиевой проволоки БСА хуже, чем сталемедной БСМ.

Применяют также сталеалюминиевый многопроволочный провод марки АС.

Па сердечник из одной или нескольких стальных оцинкованных проволок навиты алюминиевые проволоки. Эти провода изготовляются с номинальным сечением алюминиевой части провода 25, 16 и 10 мм (соответственно АС-25; АС-16 и

АС-10).

При удлиненных пролетах (переходы через.реки, овраги), а также переходах линий связи через электрифицированные железные дороги и контактные трам­ вайные и троллейбусные провода применяются многопроволочные канаты (тро­ сы) высокой механической прочности: для цепей из цветного металла (цепи ЦМ) — бронзовые марок ПАБ-10 и ПАБ-25 (провод антенный бронзовый, сече­ нием 10 и 25 мм2, диаметром соответственно 4,6 и 7,4 мм); для стальных цепей — стальные семипроволочные диаметром 4,2; 5 и 6,6 мм.

Остальные физические и механические свойства линейной проволоки и ка­ натов приведены в табл. 2.3.

Т а б л и ц а 2.3

СВОЙСТВА ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ с в я з и

Линейная проволока

О)

Для крепления проводов на изоляторах применяется перевязочная проволока диаметром 2 и 2,5 мм (соответственно для линейных проводов диаметром 3 и 3,5—4 мм); стальная мягкая оцинкованная — для стальных проводов и медная мягкая — для проводов из цветного металла.

Для соединения концов линейных проводов пайкой используется спаечная проволока: стальная мягкая луженая диаметром 1— 1,2 мм — для стальных про­ водов и медная мягкая диаметром 1 и 1,5 мм — для проводов из цветного ме­ талла (соответственно диаметром 3 и 3,5—4 мм).

АРМАТУРА. Для изоляции проводов воздушных линий связи их укрепляют на изоляторах. В соответствии со своим назначением изоляторы должны обла-

— 28 —

дать большим электрическим сопротивлением, малыми диэлектрическими потеря­ ми и высокой механической прочностью. Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют фарфоровые изоляторы. Употребляются также стеклянные изоля­ торы, изготавливаемые из малощелочного стекла.

Внутри изолятор имеет винтовую нарезку для укрепления его на крюке или шты­ ре. При навертывании изолятора на штырь предварительно наматывается про­

лянные — ТС (телефонный стеклянный). В зависимости от материала и диа­ метра подвешиваемых проводов применяются изоляторы различных типов, отли­ чающихся между собой размерами: ТФ-18 и ТС-2 — для стальных проводов диа­ метром 5 и 4 мм проводов из цветного металла диаметром 4 и 3 мм; ТФ-16 и ТС-3 — для стальных проводов диаметром 3 мм; ТФ-12 и ТС-4 — для местных линий при диаметре проводов 2,5 мм и менее. Нормированные сопротивления

ТФ-18 и ТС-2; КН-16 для изоляторов ТФ-16 и ТС-3; КН-12 — для изоляторов

угловой равнобокой стали. Деревянные траверсы пропитывают противогнилостным составом. Наиболее широко применяются восьмиштырные траверсы. Вид и ос­ новные размеры восьмиштыриой деревянной траверсы показаны на рис. 2.3. Стальные траверсы по сечению имеют следующие размеры: восьмиштырные —

50X 50 X 6 мм и 60X60X6 мм, четырехштырные — 40X40X4 мм и 50X50X6 мм.

На траверсах укрепляются стальные штыри (см. рис. 2.3) с размерами, соответ­ ствующими типу траверс (деревянные или стальные) и изоляторов: ШТ-2Д и ШТ-2С — соответственно для деревянных и стальных траверс под изоляторы ТФ-18 и ТС-2; ШТ-ЗД и ШТ-ЗС — под изоляторы ТФ-16 и ТС-3; ШТ-4Д и ШТ-4С — под изоляторы ТФ-12 и ТС-4.

Кроме рассмотренной основной арматуры, при строительстве воздушных ли­ ний связи применяются кронштейны, подвесные крюки, накладки, а также раз­ личные крепежные материалы (болты, глухари, подкосы и пр.).

ОПОРЫ. Опоры воздушных линий связи должны обладать достаточной ме­ ханической прочностью, сравнительно продолжительным сроком службы, быть относительно легкими, транспортабельными и экономичными. До последнего вре­ мени на воздушных линиях связи применялись опоры из деревянных столбов. Затем начали широко применяться железобетонные опоры.

— 29