Симметрирование кабелей связи
Симметрированием называется комплекс мероприятий, проводимых в процессе монтажа симметричных кабелей связи с целью уменьшения взаимных влияний между цепями в кабеле и помех от внешних источников. Взаимные влияния являются результатом действий электромагнитных связей, имеющихся между цепями. Влияние внешних источников возникает вследствие асимметрии проводников относительно оболочки кабеля. Такие связи обычно называют асимметричными.
Симметрирование НЧ и ВЧ кабелей осуществляется различными методами. Это обусловлено следующим: НЧ связь осуществляется по однокабельной системе, поэтому должна быть обеспечена требуемая защищенность от помех как на ближнем, так и дальнем концах линии. ВЧ связь организуется по двухкабельной системе, поэтому критичным является защищенность от помех на дальнем конце. На ближнем конце достаточно иметь сравнительно невысокие значения переходного затухания, при которых исключилось влияние на дальний конец за счет отражения волн.
Кабели НЧ имеют сравнительно малое затухание, и поэтому при их симметрировании на длине усилительного участка относительно, дальнего конца будет изменяться влияние на ближнем конце, причем это изменение может происходить и в худшую сторону. Длина шага симметрирования обычно не превышает 1,7 – 2,0 км. НЧ кабели симметрируют небольшими участками, называемыми шагами симметрирования.
Симметрирование выполняют в три этапа: внутри шагов симметрирования; при соединении шагов и на смонтированном усилительном участке.
Симметрирование внутри шагов (первый этап) можно выполнять в одной, трех и семи точках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от концов шага симметрирования (рисунок 9.11). Муфты, в которых выполняют симметрирование скрещиванием и конденсаторами, называются конденсаторными. Муфты, в которых симметрирование не выполняют и жилы соединяют напрямую, называют прямыми муфтами и обозначают кружочком (рисунок 9.11).
При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную (К). В случае трехточечной схемы вначале монтируют прямые муфты, затем симметрирующие и только потом конденсаторные. При симметрировании по семиточечной схеме сначала монтируют симметрирующие муфты А, затем Б и последней – конденсаторную муфту К.
Рисунок 9.11 – Симметрирование НЧ цепей
Кабели ВЧ имеют большое затухание. Поэтому при скрещивании цепей на длине усилительного участка и включении симметрирующих контуров на расстоянии от конца этого участка, соответствующем по затуханию примерно 10 дБ, на верхних частотах диапазона влияние на ближнем конце практически изменяться не будет.
Симметрирование на дальнем конце усилительного участка выполняют в два этапа: на первом – систематическое скрещивание первой цепи четверки при соединении строительных длин кабеля (оператор соединения в муфте жил кабеля х..); на втором – скрещивание цепей в одной, двух или трех точках (муфтах) (рисунок 9.12) с подбором опытным путем наилучшего сочетания операторов скрещивания по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце усилительного участка. Эффективность двухэтапного скрещивания ВЧ-цепей зависит от значений так называемого параметра симметрируемости внутричетверочных комбинаций влияния для строительной длины кабеля. Этот параметр определяется минимальным значением Аl, которого можно достигнуть при компенсации непосредственных влияний. Эффективность двухэтапного скрещивания также зависит от диапазона частот и длины усилительного участка.
Рисунок 9.12 – Симметрирование ВЧ цепей
Под наилучшим сочетанием операторов скрещивания при трехточечной или двухточечной схемах симметрирования понимают такое, при котором достигается требуемая норма по защищенности Азl во всем диапазоне частот. Если этого достигнуть невозможно, то выбранные операторы скрещивания должны в первую очередь уничтожить эффект перестановки для возможности использования симметрирования с применением контуров противосвязи. В последнем случае симметрирование ВЧ-цепей получается трехэтапным.
Кроме рассмотренных методов уменьшения взаимных влияний между ВЧ-цепями, в отдельных случаях могут потребоваться и другие (дополнительные) меры, например, по уменьшению влияний с выхода промежуточного усилителя (регенератора) на его вход в комбинированных ж.д. кабелях связи и компенсационных метод ослабления взаимных влияний на участках между соседними обслуживаемыми усилительными пунктами (ОУП-ОУП). Этот метод служит для обеспечения помехозащищенности от взаимных влияний при организации связи по кабелю, предназначенному согласно техническим условиям для работы в более узком диапазоне частот, чем этого требует применяемая аппаратура.
Влияние с выхода промежуточного усилителя на его вход необходимо учитывать на кабельных линиях при наличии низкочастотных цепей, проходящих без разрыва через высокочастотный усилительный пункт (УП). В этом случае имеют место указанные влияния через третьи низкочастотные цепи (рисунок 9.13).Устранение этих влияний может быть обеспечено благодаря переходу ВЧ-цепей из одного кабеля в другой в каждом усилительном пункте (рисунок 9.14).Влияния с выхода на вход ВЧ-усилителей через третьи двухпроводные цепи могут быть уменьшены включением в последние низкочастотных фильтров.
Рисунок 9.13 – Влияние через третьи цепи
Рисунок 9.14 – Переход ВЧ-кабелей
Для уменьшения этих влияний на воздушных линиях вводы в усилительные пункты устраивают в разных кабелях. Для уменьшения влияния через земляной тракт во все цепи на входе и выходе в усилительные пункты включают запирающие катушки (ЗК) (рисунок 9.15).Каждую полуобмотку катушки ЗК включают в один из проводов двухпроводной цепи. В результате магнитные поля токов земляного тракта (имеющих одинаковое направление) складываются, что увеличивает индуктивное сопротивление цепи «провод—земля». Магнитные поля токов, имеющих разные направления в проводах двухпроводной цепи, взаимно компенсируются, и затухание, вносимое запирающей катушкой для передаваемых сигналов, невелико. При вводе в оконечные пункты запирающие катушки включаются только в уплотненные цепи.
Рисунок 9.15 – Запирающие катушки
Сущность симметрирования скрещиванием жил заключается в компенсации электромагнитных связей между цепями на одном участке кабельной линии связями другого участка.Компенсация объясняется тем, что при скрещивании связи изменяют свой знак.
При симметрировании конденсаторным методом последние устанавливают в промежуточной муфте, соединяющей два участка кабельной линии, и включают между жилами цепей.
Концентрированное симметрирование контурами противосвязи заключается в том, что токи помех, вызываемые электромагнитными связями между цепями, компенсируются токами влияния противоположной фазы, создаваемыми с помощью контуров, включенных между жилами цепей.
Дата добавления: 2015-05-05 ; просмотров: 9900 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Симметрирование кабеля по способу скрещивания жил
6.3. Способы симметрирования кабелей связи
Как уже указывалось в п.6.1, основной причиной взаимных влияний между цепями в кабелях связи является геометрическая и электрическая асимметрия проводников кабеля относительно друг друга, а также — относительно экранов и оболочек. И в целом, уровень непосредственных и косвенных влияний между цепями может быть настолько высок, что шумовая защищенность канала, а, следовательно, и качество связи перестанут удовлетворять соответствующим требованиям.
Основными мерами защиты кабельных цепей от взаимных влияний являются:
Отдельные жилы цепей симметричного кабеля обычно скручивают в группы, из которых, затем, могут составляться целые слои – повивы . В результате жилы цепи ставятся в одинаковые условия по отношению друг к другу (уменьшаются асимметрии) и за счет этого снижаются электромагнитные связи между цепями и повышается защищенность их от взаимных и внешних помех. Кроме того, скрутка облегчает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля и обеспечивает ему более устойчивую и круглую форму. Скрутку цепей в группы и повивы осуществляют промышленные предприятия в процессе изготовления кабеля.
Экранирование цепей также производится на заводе путем наложения на отдельные кабельные группы или общую кабельную скрутку тонких металлических оболочек-экранов.
Симметрирование цепей выполняют, как правило, в процессе монтажа и строительства кабельной линии. Оно включает в себя целый комплекс мероприятий, основной смысл которых заключается в создании дополнительных противосвязей, компенсирующих существующие электромагнитные связи цепей.
В симметричных кабелях используются все три указанных способа защиты от взаимных и внешних помех. В коаксиальных кабелях требуемый эффект защиты достигают за счет электромагнитного экранирования.
Итак, симметрированием называются мероприятия, проводимые при монтаже кабелей связи с целью уменьшения взаимных влияний между их цепями и уровня помех от внешних источников.
В настоящее время используются следующие способы симметрирования кабелей [ 14 ]:
— скрещивание цепей по результатам измерений емкостных связей и асимметрий;
— конденсаторный способ (также по результатам измерений емкостных связей и асимметрий);
— скрещивание по результатам измерений переходных затуханий на ближнем и дальнем концах;
6.3.1. Скрещивание по результатам измерения емкостных связей и асимметрий
Сущность данного способа заключается в том, что емкостные связи и асимметрии цепей одной строительной длины кабеля компенсируются емкостными связями и асимметриями цепей соседней строительной длины путем соответствующего соединения цепей: «на прямое» или «со скрещиванием».
Так, например, если основной цепью кабеля является четверка звездной скрутки, которая содержит две основных и одну искусственную цепь, то в этом случае возможны 8 вариантов или схем соединений жил этих цепей (см. рис.6.5).
Рис. 6.5. Возможные варианты схем соединения жил четверок в кабеле связи
Каждой такой схеме соединения цепей четверок соответствует и определенное сочетание их емкостных связей и асимметрий (см. табл. 6.1). Так, при соединении «на прямое» емкостные связи и асимметрии основных цепей складываются. При скрещивании одной из основных цепей емкостные связи и асимметрии, связанные с данной цепью, вычитаются, а остальные складываются. Скрещивание искусственной цепи означает перемену местами основных цепей и, в соответствии с этим, меняются местами емкостные связи k 2 и k 3 .
Коэффициенты связи и асимметрий
k 1 A +k 1 Б
k 2 A +k 2 Б
k 3 A +k 3 Б
e 1 A +e 1 Б
e 2 A +e 2 Б
e 3 A +e 3 Б
k 1 A -k 1 Б
k 2 A -k 2 Б
k 3 A +k 3 Б
e 1 A -e 1 Б
e 2 A +e 2 Б
e 3 A +e 3 Б
k 1 A -k 1 Б
k 2 A +k 2 Б
k 3 A -k 3 Б
e 1 A +e 1 Б
e 2 A -e 2 Б
e 3 A +e 3 Б
k 1 A +k 1 Б
k 2 A -k 2 Б
k 3 A -k 3 Б
e 1 A -e 1 Б
e 2 A -e 2 Б
e 3 A +e 3 Б
k 1 A +k 1 Б
k 2 A +k 2 Б
k 3 A +k 3 Б
e 1 A +e 1 Б
e 2 A +e 2 Б
e 3 A -e 3 Б
6 – ( ґ · ґ )
k 1 A -k 1 Б
k 2 A -k 2 Б
k 3 A +k 3 Б
e 1 A -e 1 Б
e 2 A +e 2 Б
e 3 A -e 3 Б
7 – ( · ґ ґ )
k 1 A -k 1 Б
k 2 A +k 2 Б
k 3 A -k 3 Б
e 1 A +e 1 Б
e 2 A -e 2 Б
e 3 A -e 3 Б
8 – ( ґ ґ ґ )
k 1 A +k 1 Б
k 2 A -k 2 Б
k 3 A -k 3 Б
e 1 A -e 1 Б
e 2 A -e 2 Б
e 3 A -e 3 Б
Из выражений, приведенных в таблице, видно также, что емкостные связи k 1 , k 2 и k 3 могут быть одновременно уменьшены лишь при условии нечетного числа знаков (+) или (-), а всего их у связей соединяемых четверок — 6. Во всех схемах k либо все положительные, либо два коэффициента имеют знак (-) и один (+). Для емкостных асимметрий возможно любое сочетание знаков, т.е. их всегда можно отсимметрировать.
Отсюда вытекают следующие правила скрещивания по результатам измерений k и e:
1. Все группы и цепи в кабеле нумеруются по единой для всей линии нумерации, отсчет групп — от контрольной, в четверках, обычно, 1-ый провод имеет красный цвет, 2-ой — белый, 3-й — синий, а 4-й — зеленый.
2. Производятся измерения емкостных связей и асимметрий, результаты которых заносятся в ведомость симметрирования. Фрагмент такой ведомости приведен ниже в виде таблицы 6.2 (результаты измерений стороны кабеля А заносятся, обычно, в первые ее графы, стороны Б — в последние).
Сторона А
Сторона Б
Сторона Б
3. Осуществляется подбор четверок для скрещивания. Четверки ранжируются по убыванию величины взаимных связей. При этом основное внимание обращается на коэффициент k 1 , потом рассматриваются k 2 и k 3 . Далее следует учитывать правила сочетания знаков — общее число знаков (+) или (-) у соединяемых четверок должно быть нечетным.
4. Производится выбор схемы скрещивания, исходя из условий: если k 2 A » k 2 Б и k 3 A » k 3 Б , то необходимая схема скрещивания выбирается из первых четырех схем, если же k 3 A » k 2 Б , то — из вторых четырех схем. Выбор конкретной схемы скрещивания определяется сочетаниями знаков емкостных связей.
5. Производится расчет результирующих емкостных связей и асимметрий цепей четверок по выражениям таблицы 6.1, а затем их соединение и контрольное измерение полученных k и e . Результаты вычислений и измерений должны примерно совпадать с точностью до 5 пф.
Ведомости симметрирования исполняются в 2-х экземплярах, один остается в муфте, второй подшивается в паспорт линии связи.
6.3.2. Конденсаторный способ
Суть этого способа симметрирования заключается в том, что емкостные связи и асимметрии компенсируются путем подключения дополнительных емкостей (конденсаторов).
Возможность реализации такого варианта уменьшения взаимных влияний связана с тем, что электрические связи являются по существу результатом разбалансировки емкостных мостов:
k 1 = C 13 + C 24 — C 14 — C 23 ;
k 2 = C 13 + C 14 — C 23 — C 24 ;
k 3 = C 13 + C 23 — C 14 — C 24 .
Поэтому, если, например, при измерениях определено значение емкостной связи между основными цепями в четверке k 1 = -40 пф, то это означает, что сумма емкостей C 14 и C 23 больше на такую величину, чем сумма C 13 и C 24 . Тогда эту разность можно ликвидировать за счет подключения указанной емкости к С 13 или С 24 . Именно так и поступают при монтаже кабельной линии, устанавливая в местах соединения строительных длин целые конденсаторные муфты. В интересах же сохранения соотношений других емкостных связей k 2 и k 3 , эту разность (емкость) разбивают пополам и подключают к обоим плечам емкостного моста (рис.6.5).
Рис. 6.5. Схема подключения симметрирующих емкостей
Аналогичным образом определяются емкости конденсаторов и схемы их подключения при симметрировании емкостных связей k 2 и k 3 , а также — емкостных асимметрий е 1 , е 2 , и е 3 .
Для того, чтобы не ошибиться в схемах подключения конденсаторов также пользуются заготовками соответствующих таблиц в ведомостях симметрирования.
Указанный способ, также как и предыдущий, позволяет уменьшить только электрические связи, поэтому они оба применяются только для симметрирования НЧ (обычно, абонентских) кабелей.
Случайный характер взаимных влияний дает основание предположить, что в различных строительных длинах кабелей связи их уровни и направления между одинаково расположенными цепями, с достаточно большой вероятностью, будут различны. Поэтому появляется возможность уменьшения взаимных влияний за счет того, что при соединении цепей по-разному расположенных в строительных отрезках кабеля электрические связи между ними, имеющие примерно равные величины, но различные знаки, могут компенсировать друг друга.
На использование именно данного эффекта и рассчитан способ планомерного смешивание четверок, который заключается в том, что четверки, соседние в одном кабеле удаляются друг от друга на одну во втором кабеле (рис.6.7). При этом, отсчет производится от контрольных четверок, которые не перемешиваются.
Рис. 6.7. Условная схема смешивания четверок кабеля
Следует помнить, что их нумерация при выполнении работ должна быть зафиксирована заранее.
Такое смешивание оказывается обычно достаточной мерой для уменьшения емкостных связей между цепями различных четверок в низкочастотных кабелях.
В ВЧ кабелях этот способ не уменьшает влияний, так как не уменьшает магнитных связей. Однако он позволяет выровнять характеристические параметры цепей Z с , a и b , что облегчает применение других методов для последующего симметрирования.
Характер взаимных влияний между цепями кабелей связи в области НЧ, как уже отмечалось, определяется достаточно конкретными показателями емкостной связи, которые могут быть легко измерены еще на этапе подготовки строительных длин кабеля к соединению его цепей. На чем, собственно, и основаны рассмотренные выше способы симметрирования. При работе же проводной линии связи в области ВЧ взаимные влияния между цепями могут быть оценены только по конечному результату – величине наводки мешающего сигнала, то есть — по величине переходного затухания между этими цепями.
В связи с этим, при симметрировании ВЧ кабелей связи применяются такие способы уменьшения взаимных влияний, которые предполагают непосредственный контроль уровня электрических или электромагнитных связей.
Наиболее простым из них является способ скрещивания цепей по результатам измерения переходных затуханий. Он основан на элементарном переборе возможных вариантов схем соединений одной цепи с одновременным измерением величины помехи в соседней цепи. При этом, по результатам измерений выбирается та схема, которая обеспечивает максимальные переходные затухания.
При симметрировании цепей внутри четверки измеряются переходные затухания между основными цепями и между основными и искусственной. В этом случае рассматриваются только первые четыре схемы без скрещивания искусственной цепи.
В зависимости от назначения линии связи симметрирование может осуществляться по переходным затуханиям на ближнем конце или по защищенности на дальнем.
Симметрирование производится также с заполнением вспомогательных таблиц в ведомостях симметрирования. Формально необходимо произвести 12 измерений, например — методом сравнения с магазином затуханий. Однако на практике достаточно сделать всего 6 измерений. При этом, минимальные значения переходного затухания для каждой схемы подчеркивают и выбирают ту схему скрещивания, которой соответствует наибольшее из четырех наименьших значений переходного затухания.
Рассмотренный способ симметрирования позволяет уменьшать результирующие электромагнитные связи, поэтому одинаково эффективен для уменьшения взаимных влияний как в ВЧ, так и НЧ кабелей связи.
6.3.5. Концентрированное симметрирование
По принципу действия концентрированное симметрирование аналогично конденсаторному способу, так как уменьшение взаимных влияний между цепями в кабелях также реализуется за счет внесения дополнительных электромагнитных связей примерно одного уровня, но с противоположным знаком.
Его практическая реализация заключается в том, что между цепями в одной или 3-х точках смонтированного участка включаются контуры “противосвязи”, которые настраиваются затем по минимальному уровню мешающего сигнала. При этом, токи, создаваемые противосвязями, должны быть равными по величине и обратными по фазе токам влияния.
В качестве элемента противосвязи, обычно, применяются простейшие (двух- или трехполюсные) RC контуры, например такие, как показано на рис.6.8, а различные варианты их включения между жилами цепей и возможность подстройки обеспечивают внесение компенсирующих связей с любыми необходимыми величинами и фазами.
Рис. 6.8. Варианты контуров противосвязи
Выбор схемы противосвязи и значений R и С осуществляется путем их подбора, о правильности которого судят по результатам измерений переходных затуханий (например, методом сравнения). Результаты измерений передаются в точку симметрирования по телефону с помощью вспомогательной цепи.
Рассмотренный способ симметрирования применяется для уменьшения взаимных влияний в ВЧ кабелях связи. Причем, наибольший эффект концентрированное симметрирование дает на дальнем конце цепи, так как пути токов, поступающих на дальний конец, примерно одинаковы. В связи с этим, для их компенсации контур противосвязи может быть включен в любой точке участка.
Компенсация влияния на ближнем конце при использовании данного способа получается неполной, а ее эффект ощущается в достаточно узком диапазоне частот. Для дальнего же конца цепи данный способ дает хорошие результаты в широком диапазоне частот, но при этом необходимо сначала избавиться от косвенных влияний.
Возврат к оглавлению раздела
или к началу параграфа
или переход к другим параграфам главы:
6.1. Параметры и механизм взаимных влияний между цепями в электрических кабелях связи
6.2. Нормирование переходных затуханий между цепями
6.4. Порядок симметрирования кабелей связи
Источник
