Тема: Зависимость параметров электромагнитного влияния от частоты и длины линии

По линиям связи работают системы передачи в широком диапазоне частот, следовательно нам нужно рассматривать частотную зависимость.

Мы рассматриваем зависимость от длины: расстояние между устройствами приёма и передачи полезной информации меняются. От частоты зависит также расстояние между усилителями.

Зависимость от частоты и длины линии.

Рассмотрим 2 цепи:

1-я цепь- влияющая (активная),

2-я цепь- подверженная влиянию (пассивная)

Обозначим мощности возникающие в 1-й и 2-й цепи.

Р₁₀- 1-я цепь, начало;

Р₂₀- 2-я цепь, начало;

Р_2l- 2-я цепь, конец.

Р₁₀, Р₂₀, Р_2l- мощности помех.

Р₂₀, Р_2l- возникают за счет 1-й цепи.

Переход энергии зависти от параметра:

Переходное затухание, различают 3 вида (в общем виде):

1. А₀- переходное затухание на ближнем конце,

2. A_l- переходное затухание на дальнем конце,

3. А_з- защищенность.

A₀- переход мощности, которая выделяется на ближнем конце 1-й цепи Р₁₀ к мощности Р₂₀, которая выделяется на ближнем конце 2-й цепи:

, (дБ)

A_l- отражает переход энергии от ближнего конца 1-й цепи Р₁₀ на дальний конец 2-й цепи Р_2l:

, (дБ)

А_з- отражает переход энергии от 1-й цепи во 2-ю цепь в любой точке этих цепей, но на практике чаще всего этот переход энергии оценивается в приемнике (в нагрузках этих цепей):

, (дБ)

Рассмотрим как зависит величина переходного затухания от частотного диапазона.

Вспомним как меняются токи влияния (токи помех) от частоты.

С ростом частоты параметры электрической и магнитной связи, т.е.

Z₁₂- магнитная связь- увеличивается,

К₁₂- электрическая связь- увеличивается.

Это приводит к тому, что токи помех (во 2-й цепи) за счет роста параметров Z₁₂ и К₁₂ (с ростом частоты) будут увеличиваться, это можно показать графически:

Проанализируем соотношение помех на ближнем конце и ток помех на дальнем конце. Для этого расставим направления токов (см. Вывод основного уравнения влияния).

Из этого соотношения следует, что переходное затухание на дальнем конце (A_l) во всем диапазоне частот будет превосходить переходное затухание на ближнем конце 2-й цепи, т.к. токи помех находятся в знаменателе формулы.

На основании этих рассуждений можно привести зависимость переходного затухания от частоты.

Чем больше переходное затухание, тем меньше токи помех, меньше влияние, т.е. на практике необходимо стремиться к увеличению переходного затухания, необходимо стремиться к уменьшению собственного затухания.

Данные графики справедливы для симметричных кабелей. Для коаксиальных цепей (кабелей) переходное затухание с ростом частоты растет. Этот факт позволяет создать по коаксиальным кабелям значительно большее число каналов.

Вывод: В связи с ростом электромагнитного влияния в симметричных кабелях, особенно на ВЧ, не удается создать большое число каналов, по сравнению с коаксиальными.

Рассмотрим зависимость переходного затухания от длины линии.

1. Зависимость переходного затухания на ближнем конце от длины линии.

Разобьем на участки. Каждый участок создает свое электромагнитное влияние, но в связи с собственным затуханием влияния дальних участков на 2-ю цепь меньше, чем влияние ближних участков. Поэтому с ростом частоты (протяженность линии) переходное затухание на ближнем конце А₀ в начале будет уменьшаться, а затем стабилизироваться.

Рассмотрим как меняется Аз от длины линии, т.к. Аз определяется в любой точки линии, а токи помех будут увеличиваться с ростом длины линии Аз будет постоянно уменьшаться, т.к. помехи будут расти.

2. Рассмотрим зависимость переходного затухания на дальнем конце от длины линии. Для этого приведем зависимость переходного затухания A_l через защищенность: , где - километрический коэффициент затухания, l- длина сближения линии.

Переходное затухание при малых длинах сближения будет отражать график зависимости Аз, т.е. уменьшаться. С ростом длины сближения второе слагаемое будет расти быстрее, чем уменьшаться первое, поэтому при определенных длинах наступит рост на дальнем конце.

Нормы на переходное затухание

Эти нормы сформулированы международным комитетом по телефонии и телеграфии: МККТТ (IEEE).

В международном плане они определяют скорости передачи информации; уровни помех ограничивающих скорости передачи информации.

В МККТТ договорились, что на длине эталонной цепи: l=2500 км допустимый уровень помех не должен превышать 10⁴ пВт (1,1 нВт)

Из этой мощности 25% (2500 пВт) приходится на долю аппаратуры и промежуточных усилителей, оставшаяся часть (7500 пВт) приходится на линейный тракт, т.е. на линию.

Существует нормируемое значение переходного затухания.

Нормы помех: Аз=73,8 дБ

А0=60,8 дБ

Al=73,8+l дБ

Чаще всего в качестве длины линии используется длина усилительного участка. Если при расчете электромагнитной связи Аз получилось меньше нормы, токи помех- больше, то нужны мероприятия по защите.

Защита от влияния взаимных электромагнитных полей.

Меры защиты зависят от типа линии и частотного диапазона работы линии.

Основные мероприятия, которые используют на линейных сооружениях:

1. ВЛ связи и автоматики.

На ВЛ для взаимного влияния используется скрещивание цепей, составляются различные схемы скрещивания цепей. Если ВЛ состоит из нескольких цепей, то каждая цепь скрещивается по своей индивидуальной схеме. Выполняется в процессе монтажа, строительства линии.

2. Кабельные линии.

Мероприятия по симметрированию определяется частотным диапазоном работы цепей.

Разделяют защиту на ВЧ и НЧ.

На кабельных линиях мероприятия по защите от электромагнитного влияния закладываются в процессе производства кабеля, а также в процессе строительства КЛ и при эксплуатации.

Мероприятия по защите на НЧ нельзя использовать в качестве мероприятий по защите на ВЧ.

В качестве мероприятий по защите на НЧ используют емкости, которые уменьшают или устраняют емкостные токи: Iк, см рис. (I₂₀^к, I_2l^к).

Устранение только одного тока на ВЧ приведет к увеличению электромагнитного влияния на дальнем конце 2-й цепи.

Электромагнитные влияния на коаксиальные кабеля уменьшается или устраняется методами экранирования, т.е. наложение экрана, который выполняется только на кабальных заводах, в процессе строительства и эксплуатации мероприятия по защите не применяются.

Мероприятия по защите симметричных КЛ на НЧ

Надо учесть, что частотный диапазон ограничен частотой 4 кГц.

На этих частотах между цепями действуют, в основном, электрические (емкостные) связи. Чтобы рассмотреть мероприятия по защите покажем одну кабельную четверку:

Вводят понятие:

- коэффициент емкостной связи,

- коэффициент емкостной асимметрии.

Эти коэффициенты измеряют специальным прибором: измеритель емкостной асимметрии. Измерения проводят на каждой строительной длине, прибор дает величину с учетом знака. После оценки измерений решается вопрос как соединить строительные длины- прямо или со скрещиванием. Если коэффициент электрической связи и асимметрии будут разного знака, то строительные длины соединяются без скрещивания.

Законченным объектом симметрирования является усилительный участок. На длине усилительного участка составляют 3 схемы симметрирования:

1. Семиточечная- для плохой КЛ,

2. Трехточечная- для хорошей КЛ,

3. Одноточечная- для отличной КЛ.