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

налов с дальностью до 80 км или импульсно-кодовой аппаратурой

0,9 мм или 1,2 мм, изолированные полиэтиленом толщиной 0,7—

Бронированный вариант кабеля имеет марку КСППБ-4Х4Х0.9. Изготовляется также самонесущая конструкция кабеля со сталь­ ным тросом КСППС-4Х4Х0,9 (рис. 2.39).

Электрические характеристики кабелей сельской связи приве­

полиэтилена (см. рис. 2.386). Известны конструкции, в которых внешняя оболочка выполнена из поливинилхлорида (ПРПВМ и ПРПВА).

Кабели пригодны для эксплуатации в температурном диапазо­ не от —40 до +60°С и при рабочем напряжении до1360 В. Сечение

46 кг и кабеля ПРППА-2ХІ.6 — 50 кг. Строительная длина —

.500 м.

— 71 —

Электрические характеристики однопарных кабелей сельской связи приведены в табл. 2.26.

2.19. ПОДВОДНЫЕ КАБЕЛИ

Специфические особенности прокладки и эксплуатации подвод­ ных кабельных магистралей предъявляют особые требования к конструкции и характеристикам подводных кабелей связи.

Важнейшим требованием, предъявляемым к кабелям, которые прокладывают на больших глубинах, является их легкость и в то же время большая прочность на разрыв, позволяющая выдер­ живать напряжение при прокладке кабеля на большой глубине

— 72 —

или при подъеме его во время ремонта. Подводные кабели, про­ ложенные на большой глубине, испытывают большое давление воды, и поэтому необходимо применять сплошную изоляцию без воздушных включений из высокопрочного диэлектрика, позволяю­ щего обходиться без металлической оболочки.

Подводные кабельные магистрали должны быть пригодны для длительного срока службы и обеспечивать высокую стабильность электрических характеристик при длительной эксплуатации в во­ де. Такие кабели должны иметь малое затухание, сводящее к ми­ нимуму число промежуточных усилителей, установка которых свя­ зана с известными трудностями.

Подводные кабели разделяются на речные и морские (океан­ ские). Морские кабели, в свою очередь, подразделяются на глу­ боководные и береговые, которые отличаются в основном конст­ рукцией брони. Особо усиленную броню, состоящую из двух сло­ ев круглой проволоки, имеют береговые кабели. Этот броневой по­ кров должен противостоять воздействию береговых приливов — отливов и выдерживать возможные удары береговых камней, якорей, багров и т. п. Кабели со свинцовой оболочкой и воздуш­ но-бумажной или воздушно-полистирольной изоляцией пригодны лишь для прокладки на глубину до 50 м. Это обусловлено тем, что свинцовая оболочка может выдержать без деформации дав­ ление порядка 0,5 МПа.

При прокладке на больших глубинах могут применяться уси­ ленные конструкции кабелей, включающие предохранительный каркас из стальных или алюминиевых сегментов или лент под свинцовой оболочкой. Такие кабели пригодны для прокладки на глубинах порядка до 500 м.

Кабели без свинцовой оболочки со сплошной изоляцией из гуттаперчи, полиэтилена и других аналогичных материалов могут быть проложены на всех практически доступных глубинах. Про­ ложенные в 1856—1860 гг. через Атлантический океан кабели с гуттаперчевой изоляцией лежат на глубине до 5 км и пригодны для телеграфной связи по сей день.

В настоящее время для прокладки в морях и океанах получил признание коаксиальный кабель с полиэтиленовой изоляцией.

Для речных переходов используются кабели с бумажной (ТЗК, МКК) и кордельно-полистирольной (МКСК) изоляцией с кругло­ проволочной броней.

Рассмотрим конструкции и характеристики некоторых подвод­ ных коаксиальных кабелей.

Отечественный подводный коаксиальный кабель с полиэтиле­ новой изоляцией с круглопроволочной броней марки КПК-5/18 предназначен для подводной прокладки. Кабель КПК-5/18, кон­ струкция котораго показана на рис. 2.40, состоит из внутреннего проводника диаметром 3 мм и іповива из 12 медных проволок диа^-

— 73 —

Межконтинентальный подводный кабель впервые был проло­ жен через Атлантический океан между Англией и Канадой в 1956 г. Протяженность магистрали равна 5000 км, глубина дости­ гает 5 км.

В 1959, 1963, и 1965 гг. были построены новые подводные ма­ гистрали, связывающие США со странами Европы. В 1964 г. ■вступила в строй Тихоокеанская (магистраль между Австралией и США протяженностью 15 000 км. Недавно завершено строитель­ ство трансатлантических линий, связывающих Америку с Италией и Испанией. В настоящее время заканчивается строительство все­ мирной кабельной магистрали через Атлантический и Тихий океа­ ны протяженностью 50 000 км (рис. 2.41).

В качестве основного типа кабеля используется коаксиаль­ ный кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией двух конст­ рукций:

— с броней для прокладки в берегах и местах, подверженных механическому воздействию;

— без брони для глубоководных участков трассы.

На рис. 2.42 показан подводный бронированный коаксиальный кабель типа 4,1/15,7 мм.

Подводный кабель состоит из внутреннего проводника, выпол­ ненного из медной проволоки диаметром 3,36 мм и обвитого мед-

Рис. 2.42. Подводный бронированный кабель

ными лентами толщиной 0,37 мм. Диаметр внутреннего провод­ ника — 4,1 мм. Изоляция кабеля изготовлена из сплошного поли­ этилена с наружным диаметром 15,7 мм. Внешний проводник вы­ полнен из шести медных лент толщиной 0,406 мм и скрепляющей медной лентой толщиной 0,08 мм. На внешний проводник нало­ жены последовательно полиэтиленовая лента, джутовая подуш­ ка, стальная броня и джутовое покрытие. Броня в зависимости от назначения кабеля и глубины прокладки состоит из 12—24

кабель.

На рис. 2.43 показан коаксиальный кабель без брони для глу­ боководной прокладки. Несущий трос, работающий на растяже­ ние, расположен внутри центрального медного проводника кабе­ ля. Трос состоит из нескольких повивов стальных высокопрочных проволок. Диаметр внутреннего биметаллического проводника — 8,4 мм. Внешний проводник выполнен из алюминиевых лент. Диаметр кабеля по полиэтиленовой изоляции (без внешнего про­

— 76 —

водника) — 25,4 мм; общий диаметр — 32 мм. Кабель в 1,5 ра­ за легче бронированного.

На подводных магистралях усилительная аппаратура (усили­ тельные элементы, лампы, контуры и пр.) размещается в жест­ ких или гибких цилиндрических усилителях, встроенных вдоль кабеля примерно через каждые 30—70 км. Конструктивно гибкий

Рис. 2.43. Подводный облег­ ченный кабель без брони:

Рис. 2.44. Гибкий .встроенный усилитель подводной магистрали:

усилитель (рис. 2.44) представляет собой 17 последовательно рас­ положенных пластмассовых секций цилиндрической формы дли­ ной 127 мм с внутренним диаметром 32 мм, сочлененных между собой посредством коротких пружин. В этих секциях смонтиро­ вана вся усилительная аппаратура. Пластмассовые секции защи­

перекрывают стыки между кольцами первого ряда. Собранные таким образом кольца образуют гибкий шарнирный цилиндр дли­ ной 2,5 м и диаметром 75 мм. Цилиндр тщательно герметизирует­

лишь незначительное его утолщение и не препятствуют непрерыв­ ной прокладке кабеля с судна.

Подводный усилитель жесткого типа выполняется в виде ци­ линдра из берилловой меди длиной 1—2 м, диаметром 0,3 м. Гарантированный срок службы усилителей — 20 лет. В усили­ телях содержится резервный комплект ламп. Наряду с ламповы­

— 77 —

ми усилителями 'разрабатываются усилители на полупроводниконых элементах. Электропитание подводных усилителей осуществляет­ ся с обоих кондов магистрали по внутреннему проводнику кабеля при напряжении источников тока на концах кабеля в 3000—5000 В. Прокладка подводных кабелей осуществляется со специальных кабельных судов, вмещающих до 3000 км кабеля.

Основные данные систем высокочастотного уплотнения под­ водных кабелей приведены в табл. 2.28. Наибольшее применение

Т а б л и ц а 2.28

ПОДВОДНЫЕ КАБЕЛИ И СИСТЕМЫ ИХ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО УПЛОТНЕНИЯ

имеют системы на 48 и 80 каналов. Усилительная способность аппаратуры — 524-61 дБ.

Известны также системы уплотнения на 128, 360 и 720 кана­ лов в спектрах до 1,3 и 6 МГц.

В связи с расширением спектра передаваемых частот наряду с кабелем типа 4,1/15,7 применяются более мощные конструкции подводных кабелей с соотношением проводников 8,4/25,4 мм и

8,5/38,1 мм.

2.20. КАБЕЛЬНАЯ АРМАТУРА, ОБОРУДОВАНИЕ И СООРУЖЕНИЯ I

Для монтажа, эксплуатации, прокладки кабельных линий и включения их в станционные и промежуточные устройства наряду с кабелем применяются различная кабельная арматура, оборудо­ вание и сооружаются необходимые линейные устройства.

Кабельная арматура и оборудование предназначены для мон­ тажа строительных длин кабеля, кроссировки цепей, заделки кон­ цов кабеля и включения его в станционные устройства.

Кабельная арматура и оборудование включают следующую но­ менклатуру: соединительные муфты (пластмассовые, свинцовые, чугунные и др.), служащие для сращивания строительных длин кабеля; кабельные боксы, оконечные муфты и перчатки, служащие

— 78 —

Теория распространения электромагнитной энергии по направляющим системам

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НАПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ

3.1. ТИПЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Характер распространения электромагнитных волн в направ­ ляющих системах, структура поля и диапазонные свойства сис­ тем зависят, прежде всего, от типа волны, используемой для ка­ нализации энергии.

Существуют следующие типы волн (рис. 3.1): —■ТЕМ — поперечно-электромагнитная;

— ТМ — поперечно-магнитная, или Е волна; -— ТЕ — поперечно-электрическая, или Я волна.

Вюліна Т Е М — основная волна, содержит только поперечные составляющие поля (продольные составляющие Ег и Hz равны 0), т. е. силовые линии Я и Я целиком лежат в поперечных плоско­ стях и в точности повторяют картину силовых линий поля при ста­ тическом напряжении и постоянном токе. Волна ТЕМ существует лишь в линиях, содержащих не менее двух изолированных прово­ дов, находящихся под разными потенциалами. Она используется при передаче энергии в сравнительно ограниченном диапазоне ча­ стот по проводным системам, где определяющими являются токи проводимости /пр, в частности при передаче по симметричным и коаксиальным цепям и полосковым линиям.

В о л н ы ТМ и ТЕ — волны высшего порядка. Они обяза­

-80 —

силовые линии располагаются как в поперечных, так и в про­ дольных сечениях направляющих систем. Эти волны возбужда­ ются в весьма высоком диапазоне частот, где определяющими яв­ ляются токи смещения / смОни используются при передаче энер­ гии по металлическим и диэлектрическим волноводам и однопро­ водным линиям.

Процесс передачи основных волн ТЕМ связан с потенциаль­ ным июлем, а волн высшего порядка ТЕ и ТМ — с вихревым полем. Для передачи волны ТЕМ требуется разность потенциалов и соответственно двухмерное ноле в сечении. Для этого необходи­ ма двухпроводная система с проводами, имеющими разные потен­ циалы, продольные составляющие Ez и Я- в данном случае не нужны.

Волны ТЕ и ТМ можно передавать по однойроводным направ­ ляющим системам, например волноводам. Но здесь необходима продольная составляющая поля Ez или Hz, которая задает направ­ ление движения энергии вдоль линии. Разность потенциалов со­ здается между полюсами волн, а также между полюсами и стен­ ками волновода. Поэтому по волноводу передаются лишь очень короткие волны. Длина волн должна быть такой, чтобы в сече­ нии волновода уложилось целое число полуволн (рис. 3.2) или хотя бы одна полѵволна.

Рис. 3.2. Число полуволн в сече­ нии волновода:

а) две; б) четыре

Кроме перечисленных типов волн, возможно также существо­ вание так называемых смешанных или дипольных волн, которые представляют собой нераздельную сумму волн £ и Я и содержат все шесть компонентов поля, в том числе обе продольные состав­ ляющие Ег и Hz. К числу таких смешанных волн относятся гТоля в диэлектрических волноводах. Смешанные дипольные волны разделяются на два типа;

—НЕ — с преобладанием в поперечном сечении поля Я;

—ЕН — с преобладанием в поперечном сечении поля Е.

Для удобства классификации волн и учета их конфигурации к буквам ТЕ и ТМ добавляются еще двузначные индексы пт. Индекс п означает, например, в круглых волноводах число пол­ ных изменений поля по окружности волновода, а индекс т — число изменений поля по диаметру.

3.2. ИСХОДНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Рассмотрим физические процессы, происходящие при распро­ странении электромагнитных волн по направляющим системам, и

—81 —