Файл: Конспект лекций по учебной дисциплине направляющие системы связи По специальности (направлению подготовки) 11. 03. 02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.pdf

2 2
хр
мм





В одномодовых волокнах модовой дисперсии нет.
Таким образом в силу своих плохих дисперсионных характеристик многомодовые волокна в настоящее время используются только на локальных сетях. На транзитных сетях и сетях доступа используются одномодовые волокна.
Для снижения хроматической дисперсии в одномодовых волокнах используют то, что материальная дисперсия может менять свой знак. Точка в которой она равна нулю называется точкой нулевой материальной дисперсии. Она соответствует длине волны 1,28 мкм для кварца.
1,3 1,5


2
1
3
Точка нулевой дисперсии для ступенчатого одномодового волокна смещается на =1,3мкм. Таким образом, ступенчатые одномодовые волокна можно использовать во втором окне прозрачности.
Меняя профиль показателя преломления смещают точку нулевой хроматической дисперсии в область третьго окна прозрачности, такие волокна называются волокнами со смещенной дисперсией.
Применяя W-образный показатель преломления, получают волокна со сглаженной хроматической дисперсией в пределах окна прозрачности.
1,3 1,5


2
1
3
Затухание и дисперсия являются двумя основными параметрами, определяющими длину регенерационного участка систем передачи.

6.5 Сравнение различных НСЭ
Сравнение НСЭ по качеству:
Т
ип НСЭ
Параметры затухания
В
нешнее
поле
Ч
астотный
диапазон
Кол
ичество
каналов
з атухание в металле з
атухание в диэлектрике з
атухание излучения
С
К
+
+
–
+ д
о 106 до
1000
В
ЛС
+
+
+
+ д
о 105 до
15
К
К
+
+
–
– д
о 109 до
10 4
М
еталл.
волновод
+
+
–
–
1 0101012 до
10 5
В
ОЛП
–
+
–
–
1 0121015 до
10 6
Как по качеству, так и по стоимости наиболее выгодным является ВОЛП.
ВОЛП
КК
СК
ВЛС
С, кан/км

Лекция №7
Взаимные влияния в НСЭ.
7.1 Общие понятия об электромагнитных влияниях
Цепи и тракты НСЭ постоянно находятся под воздействием сторонних ЭМП того, или иного происхождения.
Различают две группы сторонних электромагнитных полей:
Внешние, энергетически не связанные с НСЭ.
Внутренние, это соседние физические или искусственные цепи данной линии создающие взаимные влияния.
Внешние источники подразделяются:
естественные – это грозовые разряды, солнечная радиация, космическое излучение, магнитные бури.
созданные человеком – это высоковольтные ЛП, ЭЖД, городской электротранспорт, а также радиостанции.
Источники сторонних электромагнитных полей воздействуют как на сигнал, передаваемый по ЛС, так зачастую и на человека и оборудование, работающее по ЛС. Поэтому все сторонние электромагнитные поля подразделяются на два вида:
Опасные, создающие возможность повреждения ЛС, оборудования и обслуживающего персонала. Опасными источниками являются также источники наводящие напряжение выше 36В.
Наводящие напряжение ниже 36В называются мешающими. Они могут резко снизить помехозащищенность линии и привести к ухудшению качества передачи.
Типичным источником электромагнитных полей являются разряды молний вблизи от ЛС. Типичными мешающими влияниями являются радиостанции работающие в спектре частот передаваемых по ЛС.
Отличительными особенностями взаимных и внешних влияний являются:
Расстояние от ЛС до внешних источников значительно больше поперечных размеров ЛС.
Интенсивность внешних источников намного больше, чем у источников взаимных влияний.
Внешние источники действуют на ограниченных участках ЛС и, как правило, непродолжительное время.
Взаимные влияния действуют на всем протяжении ЛС в течении всего времени эксплуатации ЛС.

Хотя интенсивность взаимных влияний на много меньше, но в ряде случаев они могут полностью нарушить процесс передачи по ЛС.
7.2 Основные определения и методы исследования взаимных влияний
В теории взаимных влияний между цепями ЛС приняты следующие определения:
1-я цепь (влияющая цепь) – это цепь, создающая первичное влияющее электромагнитное поле.
2-я цепь (цепь подверженная влиянию) – это цепь на которую воздействует влияние электромагнитного поля и в которой определяются помехи.
Различают ближний конец линии кабеля цепи тракта – это конец линии на котором включается генератор влияющих цепей. И дальний конец линии – это конец линии на котором включена нагрузка влияющей цепи.
Соответственно определяют действие тока, напряжения и мощности.
Р
10
– мощность в начале цепи.
Р
1L
- мощность в конце влияющей цепи.
Р
20
-мощность сигнала в начале 2-й цепи.
Р
2L
-мощность сигнала в конце второй цепи.
Р
20П
- помеха на ближнем конце линии.
Р
2LП
- помеха в конце второй цепи.
Рассмотрим действие соответствующих токов, напряжений и мощностей на ст. А и ст. Б для взаимно влияющих цепей.

Помеха может иметь очень широкий спектр частот. Однако, количественно удобнее рассматривать действие помехи на определенной частоте, раскладывая помеху на спектральные составляющие:
Р
10
(w), Р
1L
(w), Р
20
(w), Р
2L
(w), Р
20П
(w), Р
2LП
(w).
Различают непосредственные или прямые влияния – это помехи, индуцируемые непосредственно электромагнитным полем влияющей цепи.
Кроме непосредственных влияний существенную роль могут оказывать косвенные влияния, которые в свою очередь подразделяются на:
 косвенные влияния от отражений
 косвенные влияния через 3-е цепи.
В ряде случаев косвенное влияние может превышать непосредственные влияния между цепями.

Влияние на дальнем конце линии - это влияние определяющееся суммарной мощностью помех непосредственных и косвенных действий на дальнем конце цепи подверженной влиянию.
Взаимные влияния между цепями принято характеризовать не абсолютными, а относительными величинами.
Вводят следующие понятия:
Переходное затухание на частоте w на ближнем конце линии А
0
(

).
Переходное затухание на частоте w на дальнем конце линии А
L
(

).
Защищенность на частоте w на дальнем конце линии А
З
(

).
10 10 0
20 20
( )
( )
1 10lg ln
( )
2
( )
Ï
Ï
P
P
A
P
P





  

10 10 2
2
( )
( )
1 10lg ln
( )
2
( )
l
lÏ
lÏ
P
P
A
P
P





  

2 2
2 2
( )
( )
1 10lg ln
( )
2
( )
l
l
Ç
lÏ
lÏ
P
P
A
P
P





  


Графически переход помех можно представить в виде рисунка:
( )
( )
1 10lg ln
( )
2
( )
Ñ
Ñ
Ç
Ï
Ï
P
P
A
P
P





  

( )
( )
( )
Ç
C
n
A
P
P





( )
( )
( )
e
Ç
A
A
e

  


По характеру влияющего поля и конструкции цепи, подверженной влиянию различают систематические и случайные влияния.
Систематические вызываются помехами, законы распределения которых вдоль линии заранее известны. Эти влияния обусловлены взаимным расположением цепей и систематическими погрешностями технологии изготовления кабеля. Это погрешности отклонения диаметров проводников и изоляции от номинальных размеров в заданных технологических условиях.
Случайные влияния связаны со случайными неоднородностями линии по длине, которые проявляются хаотично и закон изменения которых заранее не известен. Характер изменения таких помех от длины линии при систематических и случайных влияниях имеет вид.
)
(
2
l
I


)
(
1
l
I


l

Результирующее электромагнитное влияние между цепями определяется суммой систематической и случайной составляющей.
Для уменьшения взаимных влияний проводится комплекс мероприятий в технологическом цикле изготовления кабеля. Ожесточаются допуски на разброс диаметров жил и изоляции, применяются дополнительные меры по экранированию цепей и их оптимальному взаимному расположению. На симметричных цепях в процессе строительно-монтажных работ выполняется скрещивание цепей, используются контура противосвязи. Все эти мероприятия в процессе строительно-монтажных работ имеют общее назначение комплекс
симметрирования цепей.
Все указанные меры приводят к уменьшению только систематической составляющей влияния. Случайная составляющая не поддается компенсации, и поэтому является той остаточной составляющей влияния, которая должна поддаваться нормированию после выполнения комплекса симметрирования.
ВЛС - скрещивание цепей, их оптимальное расположение, уменьшение конструктивных неоднородностей.
СК – оптимизация конструкции кабеля, шагов скрутки цепей и повивов, экранирование цепей, симметрирование цепей, скрещивание цепей в муфтах, подборы включения контуров противосвязи.
КК – только технологические меры, связанные с экранированием коаксиальных пар. Возможно так же мера по повышению защищенности за счет увеличения нижней рабочей частоты диапазона, задействованного в системе передачи.
ВОК – меры по пространственному разделению волокон конструкции оптического кабеля и использованием специальных защитных покрытий.
Лекция №8
Взаимные влияния в НСЭ.
8.1 Взаимные влияния в симметричных цепях связи
Природа и характер взаимных влияний ВСК и в ВЛС одинаковы, поэтому их рассматривают совместно, выделяя существенные особенности.
Как известно в СЦ электромагнитное поле существует на большом расстоянии, оказывая мешающее влияние на соседние цепи. Анализировать воздействие электромагнитного поля удобнее по отдельным составляющим, т.е. по действию магнитного и электрического полей.
Рассмотрим действие электромагнитного поля на соседние цепи.

Вводят такие понятия:
Электрической связью между цепями
12
(
, )
k
j
l

называется отношение величины тока помех к величине напряжения в первой цепи, вызывающее этот ток помех.
2 12 12 1
1
( )
(
, )
(
)
( )
Ï
I
k
j
l
g
j k
ñì
U







12
g
– активная составляющая электрической связи, обусловлена асимметрия потерь в изоляции проводников цепей.
1
k
– емкостная реактивная составляющая электрической связи, обусловлена асимметрией частичных емкостей проводников симметричных цепей. Данное соотношение электрической связи справедливо для любых симметричных цепей. Однако для неоднородных цепей вводится понятие коэффициента электрической связи
12 12
(
, )
(
)
,
/
k
j
l
k
j
Ñì
êì
l



Рассмотрим действие магнитного поля

1
2
3
4
E
2П
( )
I
1
( )


Вводится понятие магнитная связь
12
(
, )
M
j
l

– это отношение ЭДС помехи
2
( )
Ï
E

к току в первой цепи, вызывающего эту помеху.
2 12 12 1
1
( )
(
, )
(
)
( )
Ï
E
M
j
l
r
j m
ñì
I







12
r
– активная составляющая магнитной связи обусловленная ассиметрией потерь в проводниках на вихревые токи.
1
m
– реактивная составляющая магнитной связи обусловленная ассиметрией частичных индуктивностей проводов симметричных цепей.
Для однородных цепей вводится понятие коэффициент магнитной связи:
12 12
(
, )
(
)
(
/
)
M
j
l
M
j
Î ì
êì
l



У электрической и магнитной связи разные размерности, поэтому для совместного рассмотрения действия магнитного и электрического полей их приводят к одной размерности умножая и деля на волновые сопротивления цепей.
Вводится понятие
12
( )
k


12 12 1
1 2
( )
(
)
B
B
k
g
j k Z Z
Î ì





12 1
12 1
2
( )
B
B
rL
j m
M
Ñì
Z Z





Наиболее удобным является переход к безразмерным значениям электрической и магнитной связи, которая получится при умножении или делении на
2 1
B
B
Z
Z

12 12 1
1 2
( )
(
)
B
B
k
g
j k
Z Z





12 12 1
1 2
1
( )
(
)
B
B
M
r
j m
Z Z





Рассмотрим эквивалентную схему действия электрической связи. Представим влияющую и подверженную влиянию цепи через мост частичных проводимостей изоляции и частичных емкостей
Условием баланса моста является равенство нулю суммы частичных проводимостей изоляции и емкостей противоположных плеч моста.

 

0 14 23 24 13




C
C
C
C

 

0 14 23 24 13




g
g
g
g

 

14 23 24 13 1
C
C
C
C
k





 

14 23 24 13 12
g
g
g
g
g




Чем больше разбалланс емкостей, тем больше
1
k
. Чем больше разбалланс асимметрии активной составляющей, тем больше g.
С учетом того, что ёмкостные связи существуют не только между проводниками цепи необходимо учитывать не только реактивную составляющую
1
k
, но и
2
k
и
3
k
, которые характеризуют ассиметрию ёмкостей относительно искусственной или фантомной цепи.
I/II

 

14 23 24 13 1
C
C
C
C
k




I/иск

 

24 23 14 13 2
C
C
C
C
k



