2 Параметры проводных линий связи

Различают первичные и вторичные параметры линий связи. Под первичными параметрами понимаются параметры конструктивного построения. Они слабо зависят от электрического сигнала.

Учитывая, что линии связи – это линии с распределенными параметрами, то ясно, что для расчета используют сосредоточенные параметры в виде длины на километр, называемые километрическими параметрами.

1. Активное сопротивление.

[R] = Ом/км

R=K*R₀ ,

где К – коэффициент, зависящий от частоты

R₀ – активное сопротивление

R₀=ρ

ρ зависит от температуры ( чем выше температура, тем меньше сопротивление).

Сопротивление зависит от частоты из-за эффекта вытеснения токов.

2. Индуктивность.

Гн/км

а – расстояние между центрами проводов;

r – радиус;

μ – относительная магнитная проницаемость материала;

К₂ – коэффициент, учитывающий действие эффекта близости ( чем ближе провода, тем К₂ меньше)

Для воздушных линий связи индуктивность – большая величина, для кабельных – маленькая.

3. Емкость.

,Ф/км - для воздушных линий связи.

Для кабельных линий связи эта величина табулирована.

4. Проводимость.

Величина проводимости зависит от изоляции.

G – проводимость тока;

G=0.01*10^-6 – при сухой погоде (η=0.05)

G=0.5*10^-6 – при сырой погоде (η=1.25)

Для кабельных линий связи:

tgδ=тангенс угла диэлектрических потерь.

Z₁

Z₂

Z₁

Z₁

Z₁

Рис 1.

Симметричный четырехполюсник – четырехполюсник, любые концы которого по отношению к земле имеют одинаковые потенциалы. Однородный четырехполюсник – четырехполюсник, у которого входное и выходное сопротивления равны.

Рис 2. Однородный четырехполюсник Рис 3. Неоднородный четырехполюсник

Вторичные параметры – параметры, которые определяются первичными параметрами и частотой входного сигнала.

К ним относятся:

1) входное сопротивление линии;

2) постоянная распространения сигнала в линии связи.

Рис 4.

Рис 5.

Рассмотрим условия распространения сигнала в линии без потерь :

Электрический сигнал легче рассмотреть как волну тока и волну напряжения. Линия без потерь – это линия у которой активное сопротивление равно нулю, и есть только емкость и индуктивность линии, которые сказываются в момент переходного процесса.

Если к линии связи генератор постоянного тока (при условии, что линия без потерь) на распространении электро-магнитной волны на 1 км, то линия заряжается на

При этом

- колличество энергии.

В линии без потерь

Скорость распространения волны

- характеризует сопротивление линии без потерь.

Рассмотрим отраженные и падающие волны:

Рис 6.

р - коэффициент отражения

р = 1 Z_ПР = 0

р = -1 Z_ПР = ∞

р = 0 Z_ПР = Z₀

Рассмотрим линию без потерь:

Рис 7.

Телеграфное уравнение

Если четырехполюсник симметричный, то A = D

AD – BC = 1, тогда A² – BC = 1

Для такого четырехполюсника

Учитывая, что всегда найдем A,B,C,D.

Входное сопротивление линии с потерями

Есть длинные линии, у которых если затухание превышает 1,5 Нп, то такая линия на зависит от нагрузки и определяется характеристическим сопротивлением.

Рис 8.

Z

Рисунок 9

Рисунок 10

Рисунок 11

- собственное затухание линии, которое определяется длинной линии,

вторая составляющая – затухание от несогласованности генератора входа с линией,

третья составляющая – затухание от несогласованности нагрузки с линией,

четвертая составляющая – затухание от взаимного влияния несогласованноти нагрузки с линией.

Рабочее затухание определяет максимальную дальность передачи.

минимальна, когда вся линия согласованна, т.е. когда .

Бывает, что , тогда возникает понятие вносимого затухания – отношение мощности, отдаваемой источником в нагрузку без линии связи, и мощности в конце линии связи.

Проделаем искусственный прием:

Существует два вида скорости передачи сигналов:

- фазовая,

- групповая.

Фазовая скорость – путь, пройденный точкой гармонического сигнала за время, равное периоду.

,

- путь (длина волны).

В безвоздушном пространстве =3*10⁵ км/с.

В проводниках

- постоянная фазового распределения.

Скорость зависит от диаметра провода: чем больше диаметр, тем меньше скорость.

Наибольшей скоростью распространения обладает медь, затем сталь.

Групповая скорость:

Пусть имеем сигнал

Учитывая, что с увеличением L уменьшается, всегда будет больше ., поэтому

- групповое время задержки передачи информации по линии связи.

нормируется.