МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет «Львівська Політехніка»
Кафедра «Телекомунікацій»
/
Лабораторна робота №6
Тема: «Експериментальні дослідження та теоретичні розрахунки взаємних впливів і завадозахищеності в довгих лініях»
Львів – 2014
Тема: Експериментальні дослідження та теоретичні розрахунки взаємних впливів і завадозахищеності в довгих лініях.
Мета роботи: Провести експеримент по вимірюванню взаємних впливів і завадозахищеності в узгоджених симетричних довгих лініях.
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
Кола і тракти ліній зв’язку постійно знаходяться під впливом електромагнітних полів різного походження. Розрізняють два типи джерел сторонніх електромагнітних полів: зовнішні і внутрішні. Зовнішні діляться на природні (грозові розради, сонячна радіація космічне випромінювання, магнітні бурі) і створені людиною (високовольтні лінії електропередачі, радіостанції різного призначення електрифіковані залізні дороги, трамваї, метро електричні мережі промислових підприємств). Внутрішні це сусідні фізичні і штучні кола даної лінії зв’язку.
Ця проблема є загальною для всіх систем і пристроїв зв’язаних з генерацією, передачею, прийомом і обробкою електричних сигналів і називається проблемою електромагнітної сумісності. Суть її полягає в тому що під час проектування будівництва і експлуатації вище згаданих пристроїв і систем необхідно враховувати, з одної сторони дію на них сторонніх електромагнітних полів певного характеру і забезпечити достатній для їх нормальної роботи рівень захисту від цих впливів, а з іншого боку передбачити заходи по обмеженню рівнів впливу електромагнітних полів на інші пристрої допустимими значеннями.
/
В теорії взаємних впливів між колами ліній зв’язку існують такі основні визначення:
Впливаюче коло – коло, що створює первинне впливаюче електромагнітне поле (див. Рис. 1).
Коло, що перебуває під впливом – коло, на яке діє впливаюче електромагнітне поле і в якому визначаються завади.
Ближній кінець лінії (кабеля, кола, тракту) - кінець лінії до, якого підключений генератор впливаючиго кола.
Дальній кінець лінії (кабеля, кола, тракту) - кінець лінії, до якого підключене навантаження впливаючого кола.
Залежно від структури електромагнітного поля, що впливає, і конструкції кола, що перебуває під впливом, розрізняють систематичні й випадкові впливи. До систематичних (регулярні) або детермінованих впливам відносять взаємні завади, законі збудження яких по всій довжині лінії відомі. До випадкових або нерегулярних впливів відносяться взаємні завади, що виникають між колами внаслідок безліч випадкових причин і тому що не піддаються точної апріорній оцінці. Результуючі впливи між реальнимиланками, визначаються як систематичними, так і випадковими складовими. При цьому після реалізації заходів по захисту, кіл від взаємних впливів питома ваги систематичних складових звичайно зменшується й залишаються взаємні впливи, що мають, як правило, випадковий характер (табл. 1).
Таблиця1
Тип лінії
Характер збудження поля
Переважні впливи до реалізації мір захисту
Міри захисту від взаємних впливів
Повітряні лінії зв'язку
Відкрите
Систематичний вплив, відносно великий рівень взаємних завад, що зростає зі збільшенням частоти
Систематичне схрещування кіл, оптимальне розташування кіл, зменшення конструктивних неоднорідностей
Коаксіальний кабель
Закрите
Систематичний вплив через треті кола, з підвищенням частоти завади від взаємних впливів убувають внаслідок поверхневого ефекту
Екранування коаксіальних пар й обмеження діапазону робочих частот знизу
Симетричний кабель
Відкрите
Систематичні та випадкові впливи, що зростають із частотою
Оптимізація кроків скрутки й конструкцій кабелю, просторовий поділ кіл, екранування, симетруваня при будівництві, послаблення завад на ділянках ОУП- ОУП, оптимізація систем передачі
Оптичний кабель
Закрите
Систематичні та випадкові впливи, від частоти сигналу практично не залежать при fc≤30 ГГц
Екранування оптичних волокон, раціональна конструкція оптичних кабелів, просторовий поділ ОВ
а) симетричні лінії
Взаємні впливи між симетричними ланками обумовлені взаємодією електромагнітних полів цих кіл, яку можна представити у вигляді сумарного впливу електричного й магнітного полів. Вплив від електричного поля називають електричним, а від магнітного поля магнітним. Значення електричного й магнітного впливів можна визначити експериментально й у деяких випадках шляхом розрахунку.
Симметрування — це комплекс заходів та електричних вимірів, проведених у процесі будівництва та монтажу кабельних ліній зв'язку. На практиці використовують наступні основні методи симметрування: метод схрещування, конденсаторний метод і метод концентрованого включення контурів протизв’язку.
Симметрування схрещуванням засновано на компенсації електромагнітних зв'язків одного відрізка кабелю зв'язками іншого відрізка шляхом схрещування жил кіл.
Конденсаторне симметрування засновано на компенсації електричних зв'язків шляхом включення конденсаторів між жилами взаємовпливаючих кіл.
Симметрування включенням контурів протизв’язку полягає на компенсації електромагнітних зв'язків шляхом включений між жилами взаємовпливаючих кіл контурів протизв’язку, що містить резистори та конденсатори.
Конденсаторне симметрування компенсує тільки електричні зв'язки, тому воно застосовується в основному для низькочастотних кабелів, у яких ці зв'язки є визначальними. Симметрування схрещуванням застосовується як для низькочастотних, так і для високочастотних кабелів. Концентроване симметрування контурами протизв’язку в основному застосовується для ВЧ кабелів.
Взаємні впливи між ланками повітряних ліній зв’язку в найбільшій мірі наближаються до закономірностей для симетричних ліній зв’язку.
б) коаксіальні лінії
Розташовані поряд коаксіальні кола впливають одна на одну і піддаються стороннім впливам (від ліній електропередач, радіостанцій, електрифікованих залізниць тощо). Причиною такого впливу є поздовжня складова електричного поля, спрямована вздовж коаксіального кола. На відміну від симетричних кіл, тут із зростанням частоти взаємний вплив зменшується і поліпшується захищеність від зовнішніх завад, що зумовлено діями поверхневого ефекту.
в) ВОЛС
Волоконні світловоди, які знаходяться в загальному сердечнику оптичного кабеля, мають вплив на сусідні волокна. Процеси випромінювання і взаємні завади між волоконними світловодами зумовлені такими факторами, як:
просочування енергії через оболонку волокна;
наявністю неоднорідностей у волокні, в результаті чого енергія розсіюється в місцях цих неодорідностей і випромінюється у навколишній простір;
порушенням закону повного внутрішнього відбивання на границі сердечник - оболонка, у зв'язку з чим відбувається випромінювання поля.
Для зменшення ефекту випромінювання енергії і зниження взаємних завад в оптичних кабелях вживають такі заходи:
збільшують товщину оболонки двошарових волокон;
використовують тришарові волокна, в яких ззовні розташовують пластмасову оболонку з високими поглинаючими властивостями;
досягають максимальної однорідності світлового тракту.
Існують декілька різних параметрів, що характеризують стійкість кабелів до наводок. Перехресні наводки на ближній кінець (NEXT, Near End Cross Talk) визначає стійкість кабеля, коли наведення утворюються в результаті дії сигналу на передавачі до одного з сусідніх пар на тому ж кінці кабеля, на якому працює тестовий передавач. Перехресні наводки на дальній кінець (FEXT, Far End Cross Talk) визначає стійкість кабеля, коли наведення утворюються в результаті дії сигналу на передавачі до одного з сусідніх пар на протилежному кінці кабеля відносно якого працює тестовий передавач. Перехресні наводки рівного рівня на дальній кінець (FEXT, Equal-Level Far-End Cross Talk) визначається відношення виміряного значення FEXT і вхідних втрат провідної пари, сигнал якого спотворюється при FEXT тестуванні.
В даній лабораторній роботі будуть проводитися вимірювання рівні взаємних впливів в однорідних симетричних навантажених лінниях (внутрішні впливи). див. Рис.2.
/
Будуть проведені вимірювання таких величин:
Перехідне затухання на ближньому кінці:
[дБ].
Перехідне затухання на дальньому кінці:
[дБ].
Захищеність:
[дБ].
де:
Вимірювання будуть проводитися при двох способах включення: коли взаємний вплив максимальний і коли мінімальний. В першому випадку буде проводитися вимірювання взаємних впливів в другому завадозахищеності.
В даній лабораторній роботі тільки на одної з ліній підключається генератор, тому в іншій лінії існують потужності P20, P2L та напруги U20, U2L тільки завад.
Варіанти включення довгих ліній для вимірювань взаємних впливів і завадозахищеності показані на рис. 3 і 4.
ХІД РОБОТИ.
1. Практична частина
1.1. Зібрати вимірювальну установку
Варіанти включення довгих ліній для вимірювань взаємних впливів і завадозахищеності показані на рис. 12 і рис.13.
Потужність на кінцях ліній необхідно визначати згідно формули
/
/
Рис. 13. Включення лінії довжиною 500м, 0.4мм. а) для вимірювання завадозахшценості, б) для вимірювана взаємних впливів