3.6.5 Симметрирование кабелей связи

Симметрированием называется комплекс мероприятий, проводимый в процессе монтажа кабелей связи, а иногда и при производстве их с целью уменьшения взаимных влияний между цепями и помех от внешних источников. Симметрирование является основным способом защиты от помех в кабелях связи, особенно в современных высокочастотных кабельных магистралях большой протяженности. При симметрировании компенсируются в кабеле электромагнитные связи и повышаются защищенность и переходное затухание между цепями.

Методы симметрирования:

1. метод скрещивания

2. конденсаторный метод

3. концентрированное симметрирование

1 и 3 методы снижают влияния электрического и магнитного полей, второй метод уменьшает лишь электрическое влияние.

В низкочастотном диапазоне доминируют емкостные (электрические) связи, а в области высоких частот – комплексные электромагнитные связи. Поэтому в низкочастотных кабелях необходимо симметрировать все составляющие (активные и реактивные) электрических и магнитных связей. Для симметрирования высокочастотных кабелей применяется метод скрещивания жил и конденсаторный метод. Симметрирование высокочастотных кабелей производится путем скрещивания жил и концентрированного симметрирования.

Симметрирование методом перекрещивания.

Метод скрещивания состоит в компенсации электромагнитных связей путем скрещивания жил цепей в муфтах при соединении строительных длин кабеля.

Электрическая связь,

где k₁ – коэффициент емкостной связи (асимметричной) обусловлен емкостной асимметрией между основными цепями в четверке ( между I и II ).

k₁ = (C₁₃ + C₂₄) – (C₁₄ + C₂₃) – между цепями I и II

Коэффициенты асимметрии

L₁ = C₁₀ - C₂₀ – между цепью I и землей ( III )

L₂ = C₃₀ - C₄₀ - между цепью II и землей ( III )

Рис.3.6.17. Метод скрещивания

При прямом соединении жил (смотри Рис.17) электромагнитные связи обоих участков алгебраически складываются ( k_А + k_Б ), а при скрещивании вычитаются ( k_А - k_Б ). Например, если соединенные участки А и Б имеют участки разных знаков, то эти участки следует соединить напрямую, при k_А = -400 пФ, k_Б = 500 пФ, суммарное значение k_А+Б = k_А + k_Б = 100 пФ.

3.7 Взаимные влияния между коаксиальными цепями

Электромагнитное поле коаксиальных цепей является закрытым, т.е. вне коаксиального кабеля оно не существует, что приводит к отсутствию непосредственных влияний между коаксиальными цепями. Взаимные влияния между коаксиальными цепями обусловлены продольной составляющей напряженности электрического поля Ez на внешней поверхности внешнего проводника, влияющей коаксиальной цепи (см. Рис.18).

Рис.3.6.18. Взаимные влияния между коаксиальными цепями

1 – влияющая цепь; 2 – цепь, подверженная влиянию; 3 – промежуточная цепь, состоящая из внешних проводников цепей 1 и 2.

Физическая сущность влияния между двумя коаксиальными парами можно объяснить следующим образом;

Если по внешнему проводнику влияющей цепи 1 течет ток, то на его внешней поверхности создается падение напряжения и действует продольная составляющая электрического поля Ez. Она вызывает ток на поверхности внешнего проводника цепи 2, подверженной влиянию. Следовательно, из двух внешних проводников коаксиальных пар, создается промежуточная цепь тока, в которой действует Э.Д.С., равная Ez на внешней поверхности внешнего проводника влияющего кабеля. Ток, протекающий во внешнем проводнике подверженного влиянию кабеля, вызывает падение напряжения, создающее помехи в его цепи. Таким образом, в коаксиальных кабелях влияющая цепь создает напряжение и ток в цепи 3, которая в свою очередь становится влияющей цепью по отношению к цепи 2 и вызывает в ней ток помех. Интенсивность влияния между цепями обуславливается напряжением продольной составляющей электрического поля Ez на внешней поверхности внешнего проводника, влияющей коаксиальной цепи. Чем больше величина Ez, тем больше напряжение и ток промежуточной цепи 3, и, соответственно, ток помех в цепи, подверженной влиянию.

Рис.3.6.19. Зависимость плотности тока во внешнем проводнике от частоты

Рис.3.6. 21. Зависимость затуханий от частоты

Выше рассматривалось влияние лишь между двумя обособленными коаксиальными парами. В реальных условиях в коаксиальных кабелях под общей свинцовой ( алюминиевой ) оболочкой располагается несколько коаксиальных пар. Наличие свинцовых оболочек уменьшает взаимное влияние между коаксиальными парами. В этом случае для практических целей можно пользоваться раннее приведенными формулами с поправочным коэффициентом n/2; где n - число коаксиальных пар, находящихся под общей оболочкой кабеля: