ПРОВОДНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ.

Направляющая система (НС) – это устройство непрерывной конструкции, способное передавать электромагнитную энергию в заданном направлении. Роль направляющей системы могут выполнять металлические, диэлектрические и полупроводниковые поверхности, трубки, стержни, стеклянные волокна.

Классификация направляющих систем.

Современные направляющие системы, предназначенные для передачи информации, можно разделить на следующие группы, принципиально отличные по конструкции и возможности использования:

- воздушные линии связи (ВЛС);

- симметричные кабели (СК);

- коаксиальные кабели (КК);

- волноводы (В);

- световоды (оптические кабели ОК);

- сверхпроводящие кабели (СПК).

Направляющие системы называют линиями передачи. Все линии передачи удобно представить в виде двух типов:

- открытые (ВЛС), в которых электромагнитное поле распределено во всём окружающем линии пространстве;

- закрытые, в которых вся энергия сосредоточена внутри оболочки определённой формы.

Воздушные линии связи.

Общие сведения. Воздушные линии связи относятся к группе симметричных цепей, отличительной особенностью которых является наличие двух проводников с одинаковыми электрическими свойствами. В зависимости от типа несущей конструкции они делятся на столбовые и стоечные. Столбовыми называются линии, несущими конструкциями которых являются деревянные или железобетонные опоры. Опорами стоечных линий служат металлические стойки, установленные на крышах зданий.

Конструкция ВЛС зависит от климатических условий района её эксплуатации (среднегодовой температуры, количества атмосферных осадков, толщины гололёда, скорости ветра и др.). Естественно, чем тяжелее метеорологические условия, тем выше должна быть механическая прочность линии. Наиболее сильно способствует разрушению линии гололёд, поскольку при этом увеличивается масса проводов и площадь их поверхности, подвергающейся давлению ветра, что создаёт большие механические нагрузки. По механической прочности линии делятся на облегчённые (О), нормальные (Н), усиленные (У) и особенно усиленные (ОУ). Основным критерием оценки является число опор на 1 км.

К достоинствам ВЛС относится :

- продолжительный срок службы,

- относительно высокая механическая прочность,

- простота строительства и низкий уровень капитальных затрат,

- простота обслуживания и устранения повреждения.

Недостатки ВЛС:

- громоздкость;

- слабая помехозащищенность от внешних электромагнитных полей;

- зависимость параметров цепей от внешних условий;

- ограниченный частотный диапазон;

- невозможность передачи широкополосных сигналов.

В силу перечисленных недостатков ВЛС применяются только на внутризоновых и местных сетях связи.

Кабельные линии связи.

Классификация и маркировка кабелей связи. Кабелем связи называют систему изолированных друг от друга проводников расположенных определённым образом и заключённых в общую оболочку. Кабели связи классифицируются по следующим признакам:

назначению – магистральные, зоновые, городские.;

условиям прокладки и эксплуатации – подземные, подводные, подвесные;

спектру передаваемых частот – низкочастотные (тональные) и высокочастотные (от 12 кГц и выше);

материалу и форме изоляции – с воздушно-бумажной, полистирольной, сплошной полиэтиленовой;

виду защитных оболочек (металлические, пластмассовые, металлопластмассовые) и броневых покровов;

конструкции и взаимному расположению проводников – симметричные и коаксиальные.

Симметричная цепь содержит два изоляционных проводника одинаковой конструкции, расположенных симметрично друг другу.

   

 

Рис.1. Кабельные цепи .

Коаксиальная цепь образуется из двух проводников , расположенных один внутри другого и разделённых диэлектриком: внутренний – сплошной, внешний – в виде трубки.

 

 

 

Рис.2. Общий вид кабеля.

Основными конструкциями кабеля являются:

- проводники (токопроводящие жилы);

- диэлектрики (для изоляции проводников друг от друга);

- защитная оболочка;

- броня.

Проводники, предназначенные для кабелей связи , должны иметь малое сопротивление, достаточную гибкость, высокую механическую прочность. Большей частью кабельные жилы выполняются из меди и алюминия.

Диэлектрик (изоляционный материал) предохраняет жилы кабеля от соприкосновения и фиксирует их взаимное расположение по всей длине кабеля. Он должен обладать стабильными электрическими параметрами, быть гибким, прочным и не требовать сложной технологической обработки. Наилучшим диэлектриком является воздух, но поскольку практически невозможно создать изоляцию жил только из воздуха, кабельная изоляция выполняется комбинированной – воздух и твёрдый диэлектрик.

Защитная оболочка предохраняет кабель от влаги, защищает от механических повреждений при прокладке, а также оказывает экранирующее действие. В кабельной промышленности находят применение металлические, пластмассовые и металлопластмассовые оболочки. К металлическим оболочкам относятся свинцовые, алюминиевые и стальные. Наиболее перспективными являются стальные и алюминиевые оболочки, защищённые полиэтиленовым шлангом.

Бронепокровы предназначены для защиты кабеля от механических повреждений и коррозии. В качестве таких покровов применяют стальные ленты или проволоку. Если кабель прокладывают в особо тяжёлых условиях , то применяют усиленную двойную броню, состоящую из комбинаций различных типов брони.

Прокладка кабелей связи включает в себя следующие работы: разбивка трассы, испытание кабеля, подготовка траншей, монтаж и симметрирование кабеля устройство вводов.

Волноводы.

Хотя коаксиальные линии (вместе с радиорелейными) составляют основу всей сети электрической связи страны, они обладают некоторыми существенными недостатками, особенно заметными при передачи волн сантиметровой длинны ( ). Дело в том что с повышение частоты значительно возрастают потери энергии в этих линиях, так как поверхность внутреннего проводника кабеля мала, а следовательно, его сопротивление велико. Кроме того, увеличиваются потери в изоляторах, отделяющих внутренний проводник от внешнего. Если увеличить диаметр внутреннего проводника, т. е. уменьшить расстояние между ним и внешним проводником, то появляется опасность пробоя изоляции, особенно при больших мощностях. Поэтому для передачи электромагнитной энергии в диапазоне сантиметровых и более коротких вон применяются волноводы, представляющие собой полые металлические трубы пряугольного или круглого сечения, изловленные из хорошо проводящего металла.

Рис.3. Волновод прямоугольный и цилиндрический.

Внутренние стенки волновода тщательно шлифуются и покрываются слоем серебра, что позволяет увеличить их проводимость и уменьшить потери, т. е. стенки волновода играют роль экрана, наедающего электромагнитным волнам распространяться в разные стороны и заставляющего их перемещаться только вдоль волновода. Цилиндрические волноводы по сравнению с прямоугольными имеют меньшее затухание, а значит, более приемлемые для передачи информации на большие расстояния.

В электрическом отношении волновод действует как фильтр верхних частот, который пропускает все частоты выше какой-то определённой величины, называемой критической частотой  , а более низкие срезает. Иначе говоря,  представляет собой нижний предел частот, которые могут распространяться по данному волноводу. Критическая частота и соответствующая ей длина волны  находятся в соотношении

,

где   - скорость света, и связаны с конструкцией волновода и , в первую очередь с его поперечными размерами. Так , для прямоугольного волновода , где а – длина широкой стенки волновода . Для цилиндрического волновода  , где D - диаметр волновода.

К достоинствам волновода относятся полная экранировка поля, отсутствие потерь в диэлектрике и на излучении, высокая широкополосность и простота конструкции. Недостатками волноводов являются наличие критической частоты (т.е. невозможность передачи энергии на волнах любой длины) и жёсткие требования к однородности волноводного тракта, поскольку наличие изгибов, деформаций увеличивает затухание передаваемого сигнала.

Оптические кабели.

Оптические кабели (ОК) имеют существенные преимущества по сравнению с металлическими кабелями . Эти преимущества, в основном, заключаются в том, что:

- в конструкции ОК отсутствуют дефицитные и дорогостоящие материалы (например, медь);

- полоса пропускаемых частот очень широка и лежит в диапазоне ;

- практически отсутствует чувствительность к внешним электромагнитным полям;

- затухание сигнала мало (коэффициент затухания 0,5 – 5 дБ/км);

- мала зависимость затухания от частоты;

- малы габариты и масса;

- малая материалоёмкость;

- отсутствие потерь световой энергии на излучение в окружающее пространство;

- ОК могут работать в широком диапазоне температур от весьма низких до ;

- нет необходимости согласования волновых сопротивлений отрезков ОК.

В качестве направляющей системы ОК служет оптическое волокно (ОВ). Дальность передачи и её качество зависят от конструктивных и оптических характеристик ОВ, основные из которых следующие:

- диаметр отражающей оболочки ОВ: 80-400мкм;

- число волокон в жгуте 1-20;

- срок службы – 8-25 лет;

- строительная длина 50 – 1000 м.

Для изготовления ОЛВ используют легированный кварц, многокомпонентные силикатные стёкла или прозрачные полимеры. Наилучшим материалом является кварц.

Передача световой энергии по ОВ происходит также, как и по волноводу за счёт полного внутреннего отражения от границе раздела сред. Таким образом, световод – это волновод для сосредоточения электромагнитной энергии оптического диапазона и передачи её в заданном направлении. Если в волноводе границей между полостью волновода и внешней средой является его непрозрачная стенка , то в ОВ отражение световой волны происходит от границе раздела сред с разным коэффициентом преломления. Границей раздела в ОВ является поверхность волокна покрытая наружной непрозрачной оболочкой. Коэффициент преломления изменяется по диаметру ОВ от его оси к поверхности. Причём закон изменения может быть многомодовым или с равномерным изменением коэффициента преломления (градиентным). Модой называют разновидность (тип) волны, отличающейся структурой. Многомодовый характер поля означает, что электромагнитная волна распространяющаяся по ОВ, образована несколькими волнами разного типа.

 Рис.4. Ступенчатое ОВ.

 

Рис.5. Градиентное ОВ.

 

 

СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ.

Проводные системы передачи представляют собой сложный комплекс технических средств, позволяющий передавать по линии связи все виды современной информации.

К проводным относятся системы передачи по кабельным , воздушным, волноводным, оптическим линиям связи. Характерной особенностью систем передачи является организация каналов для передачи сигналов электросвязи в заданном направлении с помощью различных направляющих систем, т.е. кабелей, проводов, волноводов, световодов.

Система передачи – это совокупность технических средств, состоящих из комплекса аппаратуры и среды распространения, обеспечивающая образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети.

Системы передачи предназначены для соединения сетевых узлов и станций первичной сети и организации типовых каналов и групповых трактов.

Системы передачи характеризуются разнообразием областей применения, видов передаваемых сообщений, принципов построения. Основные признаки , по которым чаще всего осуществляют классификацию:

- место использования на сети (для магистральных, зоновых и местных сетей);

- число организуемых каналов ТЧ, т.е. ёмкость систем передачи;

- способ передачи сигналов электросвязи (частотное и временное разделение каналов);

- среды распространения сигналов электросвязи – непрерывные направляющие среды (цепи, воздушных линий, кабели, волноводы, световоды), открытые среды (радиолинии, радиорелейные линии, линии искусственных спутников Земли).

 

 

Рис.6. Классификация систем передачи.

Система передачи состоит из комплекса оборудования, в состав которого входит аппаратура оконечных (ОП), промежуточных обслуживаемых (ОУП), полуобслуживаемых (ПОУП), необслуживаемых (НУП), питающих (ПНУП) пунктов и непрерывной направляющей среды.

ОП1 НУП          ПНУП        НУП ПОУП        НУП ПНУП        НУП             ОП2

 

Рис. 7. Вариант построения системы передачи.

Обобщенная структурная схема системы передачи приведена на рис.8.

Основными частями системы передачи является каналообразующая аппаратура, аппаратура сопряжения и аппаратура линейного тракта.

 

                                           

                                                  Линейный тракт

 

           Оконечный пункт А                                                 Оконечный пункт Б

 

Рис .8. Структурная схема системы передачи.

Каналообразующая аппаратура (КА) обеспечивает образование типовых групповых трактов и каналов передачи. Аппаратура сопряжения (АС) согласует по определённым параметрам каналообразующую аппаратуру с аппаратурой линейного тракта. В состав линейного тракта входит оконечная приёмопередающая аппаратура линейного тракта (ОАЛТ), аппаратура промежуточных пунктов (АП), непрерывная направляющая среда. Промежуточные пункты необходимы для увеличения дальности связи. В зависимости от системы передачи они называются усилительными или регенерационными пунктами. Длинные линии могут содержать десятки и даже сотни промежуточных пунктов, расположенных на определённом расстоянии друг от друга (расстояние между НУП – 1,5…50 км, а между ОУП – 200…240 км). Дальность действия системы передачи для магистральной связи составляет 12500 км, а для зоновой – 600 км.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: