Воздушные линии, они сильно подвержены влиянию внешних условий и помех и
в последние годы их все чаще заменяют более надежными кабельными линями
связи.
В качестве проводов используют медные, биметаллические стальные, покрытие слоем меди и стальные. Медные провода практически не применяют вследствие высокой стоимости и дефицита меди. Для магистральных линий используют биметаллические провода, в которых на высоких частотах вследствие поверхностного эффекта затухания сигнала почти такое как и в медных. Линии со стальными проводниками имеют худшие характеристики больше затухание и меньше ширина спектра рабочих частот. Однако стоимость их значительно ниже, поэтому их широко применяют в телефонии, в низовой связи при относительно небольших расстояниях и небольшом числе каналов. Для телемеханики стальные воздушные линии применяют на железнодорожном транспорте, в энергетике, сельском хозяйстве и в других областях.
Кабельные линии, эти линии связи имеют преимущества по сравнению с воздушными, параметры их практически не зависят от внешних условий, они меньше подвержены воздействию помех от внешних источников и более надежны. Каналы связи, организованные по кабельным линиям с использованием современных систем передачи, наиболее надежны и совершены. Дальность передачи с промежуточными усилителями достигает нескольких тысяч километров. Недостатком этих линий являются сравнительно высокая стоимость, а также большой расход дефицитных материалов медь, свинец.
Отдельные жилы кабеля свивают парами, а пары в четверки. Скручивание пар и четверок позволяет обеспечить симметрию жил одинаковые емкости по отношению к оболочке и наименьшее значение рабочих емкостей между парами. В результате этого уменьшается взаимное влияние отдельных пар. Такие кабели называют симметричными. Рабочим диапазон частот в симметричных кабелях может составлять несколько сотен килогерц в зависимости от их конструкции. Известны системы передачи, в которых число каналов достигает 120 и 180 на одну пару проводов. Дальнейшие увеличения используемого спектра частот, а следовательно и числа каналов возможно в несимметричных коаксиальных кабелях. Коаксиальные кабели образуют из отдельных коаксиальных трубок, размещаемых под общей оболочкой вместе сигналами парами, а иногда и с четверками кордельной конструкции. Применение коаксиальных кабелей позволяет расширить рабочий диапазон частот до несколько мегагерц. Так при работе с частотами до 12 МГц в таком кабеле можно образовать до 2700 телефонных каналов или один телевизионный м 1200 телефонных каналов.
Передача электрической энергии по проводным линям связи. Большие протяженности линий связи и сравнительно высокие частоты, применяемые в аппаратуре связи, определяют необходимость учитывать не только сопротивление и индуктивность проводов, но и утечку токов в линии, обусловленную ее проводимостью и емкостью. Поэтому ток в начале линии, создаваемый источником не будет равен току в нагрузке подключенной в конце линии. Будем считать сопротивление, индуктивность, проводимость и емкость равномерно распределенными вдоль линии. Решение этой системы уравнений при определенных начальных и граничных условиях позволяет определить ток и напряжение в функции расстояния от начала линии и времени для произвольных законов измерения тока и напряжения. Так, для реальной линии с потерями в случае, если дизель генератор, включенного на входе линии, изменяется по синусоидальному закону, комплексные напряжение и ток на расстоянии от начала линии.
Напряжение и ток содержат две составляющие первая из которых убывает по экспоненциальному закону по мере увеличения расстояния от начала линии, а вторая, наоборот, экспоненциально увеличивается. В соответствии с этим первые составляющие определяют комплексные напряжения и ток прямой волны, вторые соответственно обратной волны. Наличие обратной волны приводит к тому, что напряжение и ток в отдельных участках линии могут значительно уменьшаться, а при некоторых условиях становиться даже равным нулю. В результате приемов сигналов в этих точках линии невозможен. Наилучшими условия передачи энергии по линии будут при отсутствии отраженной волны, например, бесконечно длинной однородной линии. Если линию конечной длины нагрузить сопротивлением, равным волновому, то вся энергия бегущих волн будет поглощена этим сопротивлением. Такую линию называют согласованно нагруженной. В ней отсутствуют отраженные волны и связанные с этим дополнительные потери энергии сигнала. Амплитуды бегущих волн напряжения и тока убывают затухают по экспоненциальному закону. Для сравнения напряжений, токов и мощностей в различных точках линий принято пользоваться логарифмической шкалой. Логарифм отношения напряжения напряжений или токов в различных точках линии называют затуханием. Затухания, вносимые другими элементами канала, в частности, трансформаторными фильтрами, а также увеличении энергии сигналов усилителями измеряют также в неперах или децибелах.
Параметры и характеристики проводных линий связи.
Свойства линий связи зависит от материала и площади поперечного сечения проводов, расстояния между ними, изоляции и др. Эти свойства описываются первичными и вторичными параметрами линии. К первичным параметрам относятся активное сопротивление, индуктивность, емкость и активная проводимость утечка, приходящиеся на единицу длинны. Активное сопротивление R ОМ/км зависит от материала и площади поперечного сечения провода, а также от частоты протекающего по линии тока. Зависимость активного сопротивления от частоты особенно сильно сказывается при стальных линиях. Индуктивность L Гн/км, мГн/км учитывает индуктивность каждого провода и взаимную индуктивность между ними. Индуктивность L зависит от расстояния между проводами, их диаметра, материала и частоты в основном для стальных проводов. Для воздушных линий с проводами из меди индуктивность примерно 2 мГн/км, а при стальных проводах 15 мГн/км. Индуктивность кабельных линий равна десятым долям миллигенри на 1 км длинны. Емкость С линии мкФ/км зависит от диаметра проводов на расстояния между ними, а также от диэлектрической проницаемости изолирующей среды. Для воздушной двухпроводной линии емкость около 0,006 мкФ/км, емкость кабельной линии значительно больше около 0,03-0,04 мкФ/км. Активная проводимость 1О/м-км определяется качеством и состоянием изоляции, а у воздушных линий зависит от атмосферных условий. Если при сухой погоде она равна 0,1-10-1/Ом-км, то в дождь и туман 0,5-10 1/Ом-км. Проводимость изоляции кабелей 10-9-10-10 1/Ом-км при постоянном токе заметно растет с частотой. К вторичным параметрам линии связи относятся волновое сопротивление и постоянная распространения, которые являются производными от первичных параметров.Для двухпроводной медной воздушной линии скорость распространения волны достигает 280 тыс. км/с, для стальной 190 тыс. км/с, при непупинизированном кабеле 150 тыс. км/с, а при пунинизированом 15 тыч. км/с. К частотным характеристикам линий связи относятся зависимости коэффициента затухания А, углового коэффициента В, волнового сопротивления Z и скорости распространения от частоты. На железных дорогах применяют магистральный кабель типа МКПАБ. На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе еще используют воздушные со стальными проводами. С увеличением частоты коэффициент затухания А быстрее всего растет при кабельной линии, несколько меньше при воздушной стальной линии и незначительно при воздушной медной. Угловой коэффициент В является нелинейной функцией частоты для кабеля и стальной воздушной линии. В реальных условиях, кроме затухания, вызываемого потерями в линии при распространении бегущей волны, приходится учитывать дополнительные затухания вследствие отраженных волн, а также затухания, вносимые присоединяемой к линии аппаратурой.
Более подробную информацию можете получить у наших специалистов по телефону. Остались вопросы, пишите на электронную почту.