close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
1
1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине
1.1.Вид деятельности выпускника
Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к проектно-конструкторской
деятельности выпускника.
1.2.Задачи профессиональной деятельности выпускника
В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:
- анализ состояния научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников;
- определение цели, постановка задач проектирования, подготовка технических заданий на разработку проектных решений;
- проектирование радиотехнических устройств, приборов, систем и комплексов с
учетом заданных требований;
- разработка проектно-конструкторской документации в соответствии с методическими и нормативными требованиями;
1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС
Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие профессиональные компетенции (ПК):
способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную
картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных
наук и математики (ПК-1);
способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);
готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования, подготавливать технические задания на выполнение проектных работ (ПК-8);
способностью разрабатывать проектно-конструкторскую документацию в соответствии с методическими и нормативными требованиями (ПК-10).
2
1.4. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС
Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен:
знать: основные методы передачи и приема сигналов, обеспечения основных характеристик, принципы построения усилительно-преобразовательных трактов, физические принципы, используемые для формирования, приема и хранения телевизионных
изображений;
уметь: применять методы экспериментального исследования приемников и их
функциональных узлов; применять методы повышения энергетических и качественных
показателей устройств генерирования и формирования сигналов; применять методы теории оптимальных решений при проектировании систем передачи информации,
владеть: методами проектирования систем и комплексов передачи информации.
2. Цели и задачи освоения программы дисциплины
На современном этапе развития общества в условиях научно-технического прогресса непрерывно возрастает объем информации. В этих условиях особенно велика роль
электросвязи, как основного способа передачи информации. В настоящее время связь
стала основным звеном производственного процесса. Она используется для управления
технологическими процессами, электронно-вычислительными машинами, промышленными предприятиями и т.д.
Линии связи являются одним из основных звеньев системы передачи информации.
Эффективность работы систем связи во многом определяется качеством направляющих
систем, их свойствами и параметрами, а также зависимостью параметров от частоты и
воздействия различных факторов, включая мешающие влияния сторонних электромагнитных полей.
Целью данной дисциплины является изучение характеристик и свойств направляющих систем связи, конструкции различных направляющих систем: симметричных,
коаксиальных, оптических и сверхпроводящих кабелей, волноводов и воздушных линий.
Изучение особенностей структуры и распространения электромагнитного поля в кабелях
различной конструкции, определение основных параметров линий связи и их зависимости от различных факторов. Изучение взаимных и внешних влияний и способов защиты
от них.
Задачей дисциплины является: научить студентов разбираться в физических процессах, определяющих основные свойства и особенности передачи информации по различным типам направляющих систем; правильно выбрать тип кабеля, обеспечивающий
заданное качество передачи сигнала; оценить степень взаимных и внешних влияний и
выбрать метод их ослабления.
3
3. Место дисциплины в структуре ООП
Для изучения дисциплины, необходимо освоение содержания дисциплин:
Основы теории цепей; Электроника; Радиоматериалы и радиокомпоненты; Электродинамика.
Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в профессиональной деятельности радиотехника.
4. Компетенции обучающегося, формируемые после освоения дисциплины
(результаты освоения дисциплины)
Дополнительные компетенции не предусмотрены.
5. Основная структура дисциплины.
Таблица 1 – Структура дисциплины
Вид учебной работы
Трудоемкость, часов
Всего
Семестр
№2
108
108
42
42
14
14
28
28
66
66
Зачет,
Зачет,
курсовой курсовой
проект
проект
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия, в том числе:
лабораторные работы
практические/семинарские занятия
Самостоятельная работа
Вид промежуточной аттестации
6. Содержание дисциплины
6.1. Перечень основных разделов и тем дисциплины
1. Виды линейной связи, их основные свойства.
2. Электрические кабели связи.
3. Электродинамика направляющих систем.
4. Теория передачи по линиям связи.
5. Электрические процессы в цепях.
6. Взаимные влияния в линиях связи. Ослабление взаимных влияний.
7. Внешние влияния и их ослабление.
8. Проектирование линий связи.
6.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины
1. Виды линейной связи, их основные свойства.
Радиолинии и линии связи. Особенности передачи электромагнитной энергии по
радиолиниям, диапазоны частот, передаваемых по радиолиниям. Достоинства радиолиний: возможность установления связи на очень большие расстояния и с труднодоступ4
ными районами; возможность установления связи с движущимися объектами; высокая
скорость установления связи. и недостатки радиолиний: зависимость от состояния среды
распространения радиоволны, сильное влияние внешних полей на качество связи; недостаточно высокая электромагнитная совместимость; сложность аппаратуры передачи и
приема; узкополосность систем передачи.
Направляющие системы передачи, определение и характеристика направляющих
систем. Разновидности направляющих систем: симметричные цепи, коаксиальные кабели, Металлические и диэлектрические волноводы, световоды, линии поверхностной волны, полосковые линии и ленточные кабели, сверхпроводящие и радиочастотные кабели.
Достоинства направляющих систем: обеспечение требуемого качества передачи сигналов; высокая скорость передачи; защищенность от влияния сторонних полей; обеспечение заданной степени электромагнитной совместимости; относительная простота приемников и передатчиков. Недостатки: высокая стоимость капитальных вложений; относительно длительные сроки установления связи.
Основные требования, предъявляемые к линиям связи: Осуществление связи на необходимые расстояния до 12500 км в пределах страны и до 25000 для международной
связи; широкополосность и пригодность для передачи различных видов информации;
защищенность цепей от взаимных и внешних помех; стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи; экономичность системы.
2. Электрические кабели связи.
Определение кабелей связи. Классификация кабелей. В зависимости от области
применения: магистральные, зоновые, сельские, городские, подводные, для соединительных линий и вставок, радиочастотные для фидеров питания антенн.
В зависимости от условий прокладки: подземные, подводные, подвесные, канализационные. По спектру передаваемых частот: низкочастотные (тональные), высокочастотные (от 12 кГц). По конструкции: симметричные и коаксиальные.
По составу элементов: однородные и комбинированные. По материалу изоляции: с
воздушно-бумажной, кордельно-бумажной, кордельно-стирофлексной, сплошной полиэтиленовой, пористой полиэтиленовой и т.д. изоляцией.
По виду скрутки проводников в группы: парной и четверочной (звездной); в сердечник: повивной и пучковой скрутки.
По виду оболочек: металлические, пластмассовые, металлопластмассовые.
По виду защитноброневых покровов: ленточная или проволочная броня, джутовый
или пластмассовый покров.
Проводники. Требования, предъявляемые к проводникам, основные проводниковые материалы, их свойства и сравнительная характеристика.
Изоляция. Изоляция должна предохранять токопроводящие жилы от соприкосновения между собой и строго фиксировать взаимное расположение жил в группе по всей
длине кабеля. Требования, предъявляемые к материалу изоляции кабельных жил: высокие и стабильные во времени электрические характеристики; гибкость; механическая
прочность; простота технологической обработки. Электрические свойства изоляции определяются следующими параметрами: электрическая прочность; удельное сопротивление; диэлектрическая проницаемость; тангенс угла диэлектрических потерь.
Типы скруток в группы: Отдельные жилы скручивают в группы, называемые элементами симметричного кабеля. При этом снижаются электромагнитные связи между
цепями, повышается защищенность от взаимных и внешних помех, кроме того скрутка
5
облегчает взаимное перемещение жил при изгибах кабеля.
Типы скруток:
1. Парная скрутка (П) – две изолированные жилы скручивают вместе в пару с шагом скрутки не более 300 мм.
2. Скрутка четверочная или звездная (З) – четыре изолированные жилы, расположенные по углам квадрата скручиваются с шагом 150...300 мм.
3. Скрутка двойная пара (ДП) – две предварительно свитые разговорные пары
скручиваются в четверку. Шаги скрутки пар должны быть отличны как один от другого,
так и от шага скрутки четверки. Шаги скрутки пар 400...800 мм, шаг скрутки четверки
150...300 мм.
4. Скрутка двойной звездой (ДЗ) – четыре предварительно свитые звездой пары
еще раз скручивают звездой. Шаги скрутки пар 150...250 мм, восьмерок – 200-400 мм.
Направления скрутки пар и восьмерки берутся различными.
5. Восьмерочная скрутка (В) – восемь жил группы располагаются концентрически
вокруг сердечника из изоляционного материала.
Сердечники. Скрученные в группы изолированные жилы объединяют в общий кабельный сердечник. Скрутки бывают повивная и пучковая. При пучковой скрутке группы
сначала скручивают в пучки по 50-100 групп, после чего скручивают пучки. Такая скрутка применяется только для низкочастотных кабелей городских сетей. При повивной
скрутке группы располагаются концентрическими слоями (повивами) вокруг центрального повива, состоящего иг 1-5 групп. Такая скрутка наиболее распространена в современных кабелях дальней связи.
Защитные оболочки. Сердечник кабеля, состоящий из скрученных групп, покрывают поясной изоляцией и заключают в герметичную оболочку, предохраняющую кабель
от влаги и возможных механических воздействий, которые могут возникнуть в процессе
транспортировки и эксплуатации кабеля. Оболочки бывают металлические, пластмассовые и металлопластмассовые. Поверх оболочек располагают бронепокровы, защищающие кабель от механических повреждений. Существуют две разновидности брони: две
стальные ленты (Б); повив из круглых стальных проволок. Кроме того используется усиленная двойная броня, состоящая из комбинации различных типов брони (БК, КК).
3. Электродинамика направляющих систем.
Природа электромагнитного поля, потенциальное и вихревое поля, основные параметры, характеризующие электрическое и магнитное поля. Исходные уравнения электродинамики (уравнения Максвелла), обобщающие два основных закона электродинамики: закон полного тока и закон электромагнитной индукции. Закон полного тока устанавливает количественную связь между напряженностью магнитного поля и током. Закон
электромагнитной индукции устанавливает соотношение между напряженностью электрического поля и магнитным потоком. Уравнения Максвелла в дифференциальной и
комплексной форме. Граничные условия. Для того чтобы решить уравнения Максвелла
необходимо знать, как ведут себя параметры поля на его границе, то есть считаем, что
электромагнитное поле ограничено в пространстве. Чаще всего границей поля считается
граница раздела двух сред с различными свойствами, поскольку в точках раздела параметры электромагнитного поля претерпевают разрыв.
Энергетические соотношения в линиях связи. Процессы, определяющие характер
передачи электромагнитной энергии вдоль направляющих систем. Представление электромагнитной волны в виде двух волн: волны напряжения, соответствующей электри6
ческому полю и волны тока, соответствующей магнитному полю. Теорема УмоваПойнтинга, понятие вектора Пойнтинга. Режимы передачи по направляющим системам:
статический, стационарный, квазистационарный, волновой и квазиоптический, электродинамический. Частотные интервалы существования этих режимов. Электромагнитные
процессы в проводниках и диэлектриках, особенности применения уравнений Максвелла
к каждому из этих классов. Типы и классы электромагнитных волн: поперечноэлектромагнитная, эта волна содержит только поперечные составляющие электрического
и магнитного полей, то есть силовые линии полностью лежат в поперечных плоскостях;
электрическая или поперечно-магнитная волна; магнитная или поперечно-электрическая
волна. Эти волны кроме поперечных содержат по одной продольной составляющей либо
электрического, либо магнитного полей; гибридные или смешанные волны. Уравнения
электродинамики для различных типов волн, скорость распространения электромагнитных волн. Исходящие принципы расчета направляющих систем. Электромагнитное поле
в ближней и дальней зонах.
4. Теория передачи по линиям связи.
Понятие цепей с распределенными параметрами и длинных линий. Особенности
цепей с распределенными параметрами: изменение величины тока и напряжения вдоль
линии, то есть ток и напряжение являются функциями двух переменных: времени и координаты, Схема замещения линии с распределенными параметрами. Первичные параметры линии и их природа. Телеграфные уравнения.
Решение телеграфных уравнений при передаче вдоль линии гармонического сигнала. Вторичные параметры линии: волновое сопротивление – это сопротивление, которое
встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения, оно свойственно данному типу кабеля и зависит только от первичных параметров и частоты передаваемого тока; коэффициент распространения характеризует потери
в цепи передачи, в общем случае это величина комплексная, действительная часть – коэффициент затухания, характеризует уменьшение абсолютного значения тока или напряжения при прохождении вдоль линии и определяет качество и дальность связи, мнимая часть - коэффициент фазы характеризует изменение угла векторов тока или напряжения вдоль линии, характеризует скорость перемещения энергии по линии связи.
Неоднородные линии. Основные свойства неоднородных линий, линии, неоднородные по длине и линии с несогласованной нагрузкой. Возникновение обратного и попутного потоков, их влияние на качество связи.
5. Электрические процессы в цепях.
Электромагнитное поле коаксиального кабеля. Физические процессы, происходящие в коаксиальных цепях: поверхностный эффект и эффект близости. Зависимости напряженности магнитного поля от расстояния от оси кабеля. Основные свойства внешнего
проводника коаксиального кабеля: цилиндрический проводник выполняет две функции:
является обратным проводником цепи передачи; защищает (экранирует) передачу, ведущуюся по кабелю, от мешающих влияний. Чем больше частота, тем больше отдаляются
друг от друга основной ток и ток помех.
Передача энергии идеальной коаксиальной цепи. Решение уравнений максвелла
для коаксиальной пары; вывод выражение для первичных параметров линии через параметры среды распространения. Линия с потерями. Выражения для сопротивления и индуктивности реальной коаксиальной пары. Сопротивление коаксиальной пары постоян7
ному току. Емкость и проводимость коаксиальных цепей. Зависимость первичных параметров от частоты, Вторичные параметры коаксиального кабеля, их зависимость от среды распространения электромагнитной волны. Оптимальное соотношение между диаметрами проводников коаксиальной пары.
Электромагнитное поле симметричной цепи. Основные эффекты, имеющие место в
симметричных цепях: поверхностный эффект, эффект близости соседних проводников,
воздействие на параметры цепи окружающих металлических масс.
Передача энергии в симметричной цепи. Вывод выражение для сопротивления и
индуктивности симметричной цепи с учетом коэффициентов укрутки жилы и скрутки в
группы. Емкость и проводимость изоляции симметричной цепи с учетом с учетом поправочного коэффициента, характеризующего близость металлической оболочки проводников. Зависимость первичных параметров от частоты, диаметра проводников, расстояния между проводниками, температуры. Вторичные параметры симметричной цепи
и их зависимость от параметров среды распространения волны и габаритных размеров.
Способы увеличения дальности связи (уменьшения коэффициента затухания): пупинизация кабелей, биметаллизация, крарупизация, применение магнитодиэлектриков.
5. Взаимные влияния в линиях связи. Ослабление взаимных влияний.
Для полной оценки электрических свойств линий связи и правильного их проектирования, помимо процесса распространения электромагнитной энергии вдоль проводов,
необходимо знать явления перехода энергии с одной цепи на другую и их защищенность
от мешающих влияний. Качество и дальность связи обусловлены не только собственным
затуханием цепи, но большей частью мешающими взаимными влияниями между соседними цепями.
Сторонние электромагнитные поля (электромагнитные влияния) индуцируют в цепях и трактах линий связи помехи, которые не только снижают качество связи, но и могут наводить большие напряжения и токи, способные не только вывести из строя аппаратуру, но и представлять опасность для жизни персонала. Поэтому встает проблема электромагнитной совместимости. Суть ее состоит в том, что при проектировании, строительстве и эксплуатации различных устройств необходимо учитывать воздействие на них
сторонних электромагнитных полей и обеспечить достаточную для нормальной работы
устройства защиту. С другой стороны - предусмотреть мероприятия, ограничивающие
влияние проектируемого устройства на другие устройства.
Основные параметры взаимных влияний в линиях связи: переходное затухание, передаточная функция взаимных помех, защищенность цепей и трактов.
Влияния в однородных симметричных линиях. Понятия электрической и магнитной связей, коэффициенты емкостной и индуктивной связей; приведение электрической
и магнитной связей к одинаковой размерности. Эквивалентные схемы замещения электрических и магнитных связей; причины возникновения асимметрий емкостного и индуктивного мостов, приводящих к появлению взаимных влияний. Процессы взаимного
влияния в цепи с электрическими и магнитными связями. Физическая картина и основное уравнение влияния между цепями. Коэффициенты электромагнитных связей на
ближнем и дальнем концах линии. Выражения для переходных затуханий между однородными цепями на ближнем и дальнем концах линии. Влияния в магистральных линиях
связи, их зависимость от частоты передаваемого сигнала.
Влияния в коаксиальных кабелях. Физические процессы, обуславливающие возникновение влияний в коаксиальных кабелях через третьи цепи. Понятия сопротивления
8
связи и особенности магнитной связи между цепями.
Нормы на параметры взаимных влияний.
Меры защиты цепей и трактов линий связи от взаимных влияний. Применение систем передачи и типов линий связи, обеспечивающих малые значения взаимных влияний,
в частности применение коаксиальных кабелей и волоконно-оптических линий практически полностью решают эту задачу. Кроме того повышают однородность линии, улучшают качество строительства линий. Взаимная компенсация помех между цепями симметричных линий осуществляется путем скрещивания цепей воздушных линий и подбором
шагов скрутки симметричных кабелей. Сосредоточенная компенсация взаимных помех
основана на применении специальных компенсирующих схем, называемых противосвязями. Экранирование цепей кабельных линий связи. Отбор цепей многопарных телефонных кабелей связи, взаимная защищенность между которыми равна или превышает требуемые нормы значений.
8. Внешние влияния и их ослабление.
Внешние влияния, источниками которых являются: грозы, линии электропередач,
линии электрифицированного транспорта, мощные электростанции, индустриальные помехи. Продольное и поперечное электрическое и магнитное поля и их роль в возникновении взаимных и внешних влияний. Основные особенности внешних влияний: разные
длины влияющих, подверженных влиянию и третьих цепей; пренебрежимо малое затухание высоковольтных линий по сравнению с линиями связи, подверженными влиянию;
искажение электромагнитного поля за счет токопроводящих предметов (рельсы, грозоразрядные тросы и т.д.).
Различают следующие виды влияний: электрические, магнитные, гальванические
(за счет блуждающих в земле токов). Опасные и мешающие влияния. Длительные и кратковременные влияния.
Влияние атмосферного электричества, линий электропередач, радиостанций; нормы и расчет внешних влияний.
Основные меры защиты на линиях связи от опасных и мешающих влияний:
применение кабелей связи с оболочками, имеющими повышенный экранирующий
эффект; включение разрядников и предохранителей; включение редукционных трансформаторов; прокладка вдоль кабеля металлических тросов.
8. Проектирование линий связи.
Проект - комплексный технико-экономический документ, в котором техническая и
экономическая стороны строительства неразрывно связаны. Проект должен содержать исследования, обосновывающие что, где и в какой очередности надо строить для сокращения
сроков ввода в эксплуатацию объекта и получения наибольших результатов при наименьших
затратах.
Последовательность проектирования. Сначала решаются вопросы обоснования экономической целесообразности и производственно-хозяйственной необходимости строительства и реконструкции.
Затем принимают основные объемно-планировочные, технологические, конструктивные и другие решения с дальнейшей детализацией.
Оптимизация проектирования. В процессе проектирования с целью нахождения
оптимальных, квазиоптимальных или рациональных проектных решений используется
многовариантность. Использование типовых проектов позволяет уменьшить трудоемкость
9
проектирования, снизить затраты на проектные разработки, повысить их качество.
6.3. Краткое описание лабораторных работ
6.3.1. Перечень рекомендуемых лабораторных работ
Лабораторная работа № 1. Изучение конструкций направляющих систем.
Лабораторная работа № 2. Исследование параметров передачи электрических кабелей связи
Лабораторная работа №3. Исследование комплексных электромагнитных связей.
Лабораторная работа №4. Симметрирование низкочастотных кабелей связи.
Лабораторная работа №5. Измерение переходного затухания в коаксиальных и
симметричных линиях.
Лабораторная работа №6. Исследование экранирующих свойств кабелей связи.
6.3.2. Методические указания по выполнению лабораторных работ
Целью лабораторных занятий является более глубокое усвоение теоретических вопросов путем экспериментальной проверки основных положений курса. Кроме того, эти
занятия способствуют выработке навыков проведения исследований и анализа работы
электрических схем.
В ходе выполнения работы студенты должны снять необходимые измерения, обработать результаты, выполнить теоретические расчеты, построить графики и диаграммы
и защитить лабораторную работу. К следующей работе студент допускается только после защиты предыдущей.
Количество часов, выделенных учебным планом, не позволяет обеспечить выполнение всех работ, приведенных в перечне, поэтому при реализации программы должна
быть выбрана часть лабораторных работ по усмотрению вуза.
В описании каждой работы содержится цель работы, краткие теоретические сведения, рабочее задание, рекомендации по подготовке к выполнению задания и оформлению работы, контрольные вопросы.
Краткие теоретические сведения, которые даются в начале каждой работы, не
ставят целью заменить учебные пособия. Они даны в небольшом объеме и применительно к содержанию данной лабораторной работы. Для полного изучения материала
студент обязан обратиться к учебникам и справочникам, список которых приведен в
конце методических указаний.
Отчет выполняется каждым студентом индивидуально.
Отчет должен содержать следующее:
- название и цель работы,
- электрические схемы всех цепей, исследуемых в данной работе,
- таблицы, графики или другие результаты всех опытов, проведенных в данной работе,
- расчетные формулы и результаты вычислений.
Отчеты выполняются на отдельных тетрадных листах, аккуратно, с использованием чертежных инструментов и соблюдением стандартных обозначений для элементов
электрических схем. Все графики и диаграммы должны быть выполнены в соответствующем масштабе и с обозначением величин.
10
Отчет по выполненной работе должен быть защищен студентом перед началом
следующей работы.
Требования техники безопасности:
При работе от сети переменного тока подключите заземление приборов ΕΤ100T/А
и ET-100T/V к общему заземлителю стенда.
Перед присоединением измерительных приборов к линии проверьте отсутствие напряжения на ней,
В процессе измерений не прикасайтесь к токоведущим элементам приборов и измеряемого объекта.
По окончании измерений установите переключатель питания в положение ОТКЛ.
Лабораторная работа № 1. Изучение конструкций направляющих систем.
Цель работы: Исследовать и описать структуру кабеля связи, ознакомиться с классификацией, маркировкой и конструкциями кабелей связи.
Порядок выполнения работы
1. Произвести разборку образцов кабелей связи, определить геометрические размеры токопроводящей жилы, толщины изоляции, группы повивов или коаксиальной пары,
защитной оболочки.
2. Определить технологические характеристики кабеля: шаг скрутки изолированных жил в группу, шаг наложения лент поясной изоляции, корделя,
хлопчатобумажных лент для скрепления групп и повивов, брони и т.д.
3. По полученным данным, пользуясь справочником, определить марки кабелей.
4. Определить область применения кабеля.
Примечание: при выполнении лабораторного задания следует воспользоваться
справочной литературой к данной лабораторной работе, приведенной в конце методических указаний.
Лабораторная работа № 2 Исследование параметров передачи электрических кабелей связи
Цель работы: Ознакомиться с методикой измерений омической асимметрии на
кабелях связи. Получить практические навыки при измерениях электрического сопротивления изоляции и омической асимметрии на образцах кабелей связи с помощью прибора ПКП-4.
Порядок выполнения работы
1. Измерение электрического сопротивления изоляции с помощью прибора ПКП4.
1.1. Присоедините измеряемую пару № 3 к клеммам 1, 2 прибора, присоедините
к клемме 3 заземление или оболочку кабеля. Изолируйте измеряемую пару на противоположном конце линии.
1.2 Установите ручку «Переключение линий» в положение 1-2.
1.3 Установите переключателем «Род работы» схему измерения Rиз.
1.4 Установите ручкой «Установка ∞» стрелку прибора на отметку «∞» по шкале
МОм.
1.5 Нажмите кнопку «Калибр» и установите ручкой «Калибровка» стрелку на отметку 1 по шкале МОм.
1.6 Возвратите кнопку «Калибр» в исходное положение и проверьте еще раз по11
ложение стрелки прибора на отметке «∞». В случае необходимости
повторите калибровку в соответствии с подпунктами 1.1.- 1.6.
1.7 Установите ручку «Диапазон измер.» в положение Rиз х 0,1.
1.8 Нажмите кнопку «Измер» и проведите по шкале МОм отсчет значения а. Если
стрелка прибора установится в нерабочей части шкалы (левее отметки 10), то установите
последовательно ручку переключателя «Диапазоны измер.» в положение Rиз х 1; Rиз х 10
и т.д. до установки стрелки на рабочую часть шкалы.
1.9 Определите значение сопротивления по формуле Rиз= n·α, где n - множитель,
отсчитанный на переключателе «Диапазоны измер.»; α - отсчет по шкале МОм.
1.10 Установите ручку «Переключение линий поочередно в положение 1-3, 2-3.
Проведите измерения по п.п. 1.8, 1.9.
1.11 Подключите поочередно пары 4, 5, 6, 7, 8, 9 к клеммам 1, 2 прибора. Повторить
измерения
сопротивления
изоляции
для
каждой
пары
по
п.п.
1.7-1.10.
1.12. Данные измерений занести в таблицу 1.
Примечание: при измерении Rиз, вследствие емкостного характера линии, после
нажатия кнопки ИЗМЕР., стрелка прибора уходит вправо за пределы шкалы на несколько
секунд.
2. Измерение омической асимметрии жил
2.1. Подсоедините к клеммам 1 и 2 измеряемую пару 10 (обозначение AR), подсоедините к клемме 3 заземление. Закоротите измеряемую пару на противоположном конце
линии и соедините ее с заземлением.
2.2. Установите ручку ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЛИНИЙ в положение 1-2.
2.3. Установите ручку переключателя ДИАПАЗОН ИЗМЕР в положение Rшл х 1.
2.4. Установите ручку переключателя ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ в положение1.
2.5. Установите переключателем РОД РАБОТЫ схему измерения Ra.
2.6. Установите ручкой УСТАНОВКА ∞ стрелку прибора на отметку «∞» по шкале
МОм.
2.7. Нажмите кнопку ИЗМЕР и уравновесьте схему магазином сопротивлений. По
мере
уравновешивания
схемы
переведите
последовательно
переключатель
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ в положение 2, 3 и т.д.
2.8. Проведите отсчет значения омической асимметрии жил на ручках магазина сопротивлений Ra = Rm
Примечание: Если в процессе измерения схему уравновесить не удается, то установите ручку ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЛИНИЙ в положение 2-1. Данные измерений занесите в
таблицу 1.
Лабораторная работа №3. Исследование комплексных электромагнитных связей.
Цель работы: Ознакомиться с методикой измерений емкостной асимметрии на кабелях связи. Получить практические навыки при измерении емкости и емкостной асимметрии на образцах кабелей связи с помощью прибора ПКП-4.
Порядок выполнения работы
1. Измерение электрической емкости методом вольтметра-амперметра
1.1. Подсоедините к клеммам 1 и 2 прибора измеряемые жилы 1-3 (2-4) кабеля
МКСАШп . Подсоедините к клемме 3 заземление или оболочку кабеля. Изолируйте жилы на противоположном конце линии.
12
1.2. Установите ручку ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЛИНИЙ в положение 1-2 или 1-3 (2-3).
1.3 .Установите переключателем РОД РАБОТЫ схему измерения С.
1.4 .Нажмите кнопку КАЛИБР и установите ручкой КАЛИБРОВКА С
стрелку прибора на отметку 10 по шкале 10 nF.
1.5 .Установите
ручку
переключателя
ДИАПАЗОНЫ
ИЗМЕР.
в
положение С х 100.
1.6 .Нажмите кнопку ИЗМЕР. и по шкале nF проведите отсчет значения а.
1.7 .Если стрелка прибора установится левее отметки 1, установите
переключатель ДИАПАЗОНЫ ИЗМЕР. в положение, при котором обеспечивается удобный отсчет показаний.
1.8 .Определите значение емкости по формуле С = n * α, где α - отсчет по шкале nF
(10 или 30), нФ.
Примечание: Определите значение емкости, измеренной в диапазоне С х 1, по
формуле С = n α - (С0 + Сп), где
С0 - собственная емкость прибора, нФ;
Сп - емкость
соединительных проводов, нФ.
Определите значение емкости (С0 + Сп) непосредственным отсчетом по шкале
прибора или при подключенных соединительных проводах и отключенном объекте измерений.
1.9. Повторите измерения для кабеля ЗКВБ. Данные измерений занесите в таблицу 2.
2. Измерение емкости методом моста
2.1 Подсоедините к клеммам 1 и 2 прибора измеряемые жилы (поочередно 1-2, 34, 1-4, 2-3) кабеля МКСАШп, изолируйте жилы на противоположном конце линии.
2.2. Установите ручку ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЛИНИЙ в положение 1-2.
2.3.
Установите
ручку
переключателя
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
в
положение 1.
2.4. Установите переключателем РОД РАБОТЫ схему измерения См .
2.5. Нажмите кнопку ИЗМЕР. и уравновесьте схему магазином сопротивлений по
минимуму показаний прибора. По мере уравновешивания схемы ручку переключателя
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ последовательно переведите в положение 2, 3 и т.д.
2.6. Выключите переменное сопротивление КОМПЕНСАЦИЯ ТОЧНО.
Определите значение емкости по формуле, CM = n · RM, нФ
Примечание:
1. При нажатии кнопки ИЗМЕР. стрелка прибора зашкаливает. Начните уравновешивание схемы при отпущенной кнопке.
2. Значение емкости, измеренное в диапазонах См х 0,01 и См х 0,1, определите по
формуле CM = n * RM - (C0 + CП), нФ.
Измерьте емкость (С0 + СП) следующим образом:
-отключите соединительные провода от линий, стараясь сохранить их прежнее
положение;
-установите переключатель ДИАПАЗОНЫ ИЗМЕР. в положение См х 0,01;
-нажмите кнопку ИЗМЕР. и уравновесьте схему;
-определите значение емкости (С0 + СП) по формуле См = η · RM .
2.8 Повторите измерения для кабеля ЗКВБ.
2.9 Определите емкостную асимметрию по формуле
К12 = (С14 + С23) - (С12 + С34)
Данные измерений занесите в таблицу 3
13
Лабораторная работа №4. Симметрирование низкочастотных кабелей связи.
Цель работы: Ознакомиться с методикой проведения симметрирования кабелей
связи. Провести симметрирование одночетверочного кабеля марки ЗКВБ при соединении
двух строительных длин.
Порядок выполнения работы
1. Составить таблицу различных схем скрещивания.
2. Выбрать схему для симметрирования.
3. Провести конденсаторное симметрирование.
4. Нарисовать схему подключения конденсаторов при соединении строительных
длин кабеля в муфте.
5. Определить значения коэффициентов связи и асимметрии после симметрирования.
Лабораторная работа №5. Измерение переходного затухания в коаксиальных и
симметричных линиях.
Цель работы: Определение частотной зависимости переходного затухания на
ближнем и дальнем концах на образцах кабелей связи с помощью прибора ЕТ-100.
Порядок выполнения работы
1.1. Подготовить к работе прибор ЕТ-100Т/А .
1.1. Выбрать симметричный выход с помощью переключателя выходов.
1.2. Переключатель сопротивлений Ζ (2) установить в положение, соответствующее частотному диапазону широкополосного трансформатора 2... 1620 кГц; выбираемые
сопротивления 75, 135, 150, 600 Ом.
1.3. Измерительная частота устанавливается с помощью основного осциллятора f l
(3), которым можно проводить плавную настройку между 0...1620 кГц.
1.4. Установить выходной уровень измерительного генератора можно с помощью
делителя (4)-шагами по 10 дБ в интервале +10...-50 дБ, делителя (5)-шагами по 1 дБ в интервале 0... 10 дБ, непрерывным регулятором уровня (6) в интервале +1...-2 дБ.
2. Подготовить к работе прибор ET-100T/V (органы управления приемника показаны на рис. 4):
2.1. Откалибровать прибор ET-100T/V в избирательном режиме:
- с помощью переключателя диапазона частот (1) выбрать фильтр с желаемой шириной полосы пропускания;
- переключатель режима работ (2) установить в положение
;
- установить 60 кГц-вую приемную частоту. В этом случае стрелка прибора отклонится к делению шкалы 0 дБ;
- включить расширитель дуги шкалы (3);
- калибровочным потенциометром (4) с надписью
стрелку шкалы прибора
установить точно на деление расширенной шкалы 0 дБ.
2.2. При симметричном измерении в зависимости от измерительной частоты выбрать соответствующий входной трансформатор (5). В среднем и левостороннем положениях переключателя (5) указаны пределы частот трансформаторов.
2.3. С помощью переключателя режима работы (2) выбрать избирательный режим
работы с малым искажением
low. dist.
2.4. Приемную чувствительность можно изменять шагами в 1 и 10 дБ с помощью
переключателей делителя уровня (6) и (7). Из надписей, находящихся на дисках нажим14
ных кнопок, принимается во внимание та надпись, возле которой горит лампочка.
2.5. Измерительная частота устанавливается с помощью основного осциллятора f l
(8), которым можно проводить плавную настройку между 0... 1620 кГц.
2.6. Для точности измерения затухания провести предварительное измерение затухания соединительных проводов, для этого необходимо подключить один провод к симметричному выходу 7 передатчика, а другой соединительный провод подключить к симметричному входу 9 приемника. Соединить провода между собой. Установить входное
(2) и выходное (10) сопротивление приборов равным 75 Ом и на частоте 100 кГц провести измерение затухания шнуров.
3. Собрать схему измерения переходного затухания на ближнем конце. Для этого
необходимо подключить соединительным шнуром симметричный выход (7) передатчика
(рис. 3) к входу 1-2 и клемме «3» коммутационного поля измеряемого кабеля (например,
линия 1) и симметричный вход (9) приемника (рис.4) к входу 3-4 коммутационного поля.
На выход кабеля подключить в гнезда 1-2 и 3-4 согласующие сопротивления.
4. Установить входное и выходное сопротивления приборов равным 150 Ом.
5. На частотах: 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 1000 кГц провести измерение переходного затухания. Для этого на передатчике установить уровень сигнала 0 дБ и
частоту указанную выше. Приемник настроить на частоту передаваемого сигнала. Измеряемая величина равна сумме показаний делителя уровня и показания прибора.
7. Собрать схему измерения переходного затухания на дальнем конце. Для этого
необходимо подключить соединительным шнуром симметричный выход (7) передатчика
к входу 1-2 и клемме «3» коммутационного поля измеряемого кабеля (например, линия 1)
и симметричный вход (9) приемника к выходу 3-4 и клемме «3» коммутационного поля.
На вход 3-4 и выход 1-2 кабеля подключить согласующие сопротивления.
8. Провести измерения по п.п. 5, 6.
9. Повторить измерения по п.п. 4-8 для линии 2.
10. Из полученных значений переходного затухания вычесть затухание шнуров.
Полученные данные занести в таблицу 1.
11. Построить графики частотной зависимости переходного затухания на ближнем
и дальнем конце.
Лабораторная работа №6. Исследование экранирующих свойств кабелей связи.
Цель работы: Ознакомиться с методикой расчета экранов кабелей связи. Провести
расчет экранирующего действия металлических экранов в диапазоне частот.
Порядок выполнения работы
1. Рассчитать коэффициент вихревых токов и волновое сопротивление кабеля
2 . Рассчитать электромагнитные связи на ближнем и дальнем концах.
3. Рассчитать затухания поглощения и затухание отражения в диапазоне частот.
4. Определить общее затухание цепи.
5. Построить зависимости затуханий поглощения и отражения от частоты.
6.4. Краткое описание практических занятий
6.4.1. Перечень практических занятий (наименования, темы)
Практичекое занятие№1. Семинар: Виды линейной связи; обзор разновидностей
направляющих систем. (Раздел 1. Виды линейной связи, их основные свойства).
15
Практичекое занятие№2. Структура симметричных и коаксиальных кабелей связи.
(Раздел 2. Электрические кабели связи).
Практическое занятие №3. Семинар: Основные уравнения электродинамики. (Раздел 3. Электродинамика направляющих систем).
Практическое занятие №4. Семинар: Теория передачи по линиям связи. (Раздел 4.
Теория передачи по линиям связи).
Практическое занятие №5. Семинар: Электрические процессы в коаксиальных кабелях. (Раздел 5. Электрические процессы в цепях).
Практическое занятие №5. Расчет первичных и вторичных параметров коаксиальных кабелей. (Раздел 5. Электрические процессы в цепях).
Практическое занятие №7. Семинар: Электрические процессы в симметричных кабелях. (Раздел 5. Электрические процессы в цепях).
Практическое занятие №8. Расчет первичных и вторичных параметров симметричных кабелей. (Раздел 5. Электрические процессы в цепях).
Практическое занятие №9. Семинар: Характеристика взаимных влияний в кабелях
связи. (Раздел 5. Электрические процессы в цепях).
Практическое занятие №10. Расчет электрических и магнитных связей. (Раздел 6.
Взаимные влияния в линиях связи. Ослабление взаимных влияний).
Практическое занятие №11. Расчет переходных затуханий на усилительных участках. (Раздел 6. Взаимные влияния в линиях связи. Ослабление взаимных влияний).
Практическое занятие №12. Расчет взаимных влияний в коаксиальных кабелях.
(Раздел 6. Взаимные влияния в линиях связи. Ослабление взаимных влияний).
Практическое занятие №13. Семинар: Симметрирование кабелей связи. (Раздел 6.
Взаимные влияния в линиях связи. Ослабление взаимных влияний).
Практическое занятие №14. Семинар: Характеристика внешних влияний на линии
связи. Меры защиты линий связи от внешних влияний. (Раздел 7. Внешние влияния и их
ослабление).
Практическое занятие №15. Семинар: Проектирование линий связи. (Раздел 8. Проектирование линий связи).
6.4.2. Методические указания по выполнению заданий на практических занятиях
Практические занятия подразделяются на семинарские, на которых проводится обсуждение тем дисциплины, и непосредственно практические, связанные с решением
практических задач.
При подготовке к семинарам, студент должен самостоятельно проработать литературу по теме семинара, выделить основные положения. Занятия проводятся в виде коротких докладов по отдельным вопросам с дальнейшим обсуждением группой каждого вопроса.
Основной вид образовательных технологий, применяемых при проведении семинарских занятий, является направляемая дискуссия. Задачей направляемой дискуссии является активизация мышления студентов и вовлечение их в процесс обучения.
Ключом к обсуждению является умение задавать дискуссионные вопросы. Задача
преподавателя помочь группе выделить определенную проблему, и направить ход обсуждения в сторону прояснения и разрешения этой проблемы. Используя ответы и соображения, высказанные студентами, с тем чтобы сделать акцент на правильном положении,
16
преподаватель привлекает студентов к работе над материалом и повышает их заинтересованность в обсуждаемом вопросе.
Работа в команде. Группе студентов (3-5 человек) выдается задание, которое они
должны выполнить в течение определенного времени (30-45 минут). При этом регламентируется время, отведенное на постановку задачи, выбор методики ее выполнения, непосредственно ее выполнения и представление результатов. Выбирается старший группы,
который распределяет обязанности между членами группы и докладывает конечные результаты.
Практические занятия проводятся в часы, отведенные для аудиторных занятий.
Студентам дается условие задачи и предлагается самостоятельно подумать над ходом ее
решения. В процессе работы студенты получают консультацию преподавателя. После того, как часть группы решила задачу, преподаватель объясняет решение задачи на доске
для не справившихся студентов.
При подготовке к практическим занятиям студент должен самостоятельно проработать теоретический материал, относящийся к теме данного занятия. Для того чтобы
научиться решать задачи, следует внимательно разобраться с решением задач, выполняемых в аудитории, после чего самостоятельно решить задачи домашнего задания. Для
подготовки и лучшего усвоения задач рекомендуется воспользоваться учебными пособиями и справочной литературой.
Практичекое занятие№1. Семинар: Виды линейной связи; обзор разновидностей
направляющих систем.
Цель занятия: Ознакомиться с существующими видами связи между абонентами.
Выяснить достоинства и недостатки проводных и беспроводных линий связи. Изучить
разновидности направляющих систем и частотный диапазон их применения.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Радиолинии, их особенности, основные достоинства и недостатки.
2. Направляющие линии связи, их особенности, основные достоинства и недостатки.
3. Разновидности направляющих систем.
4. Частотные диапазоны применимости различных направляющих систем.
Практическое занятие № 2. Семинар. Структура симметричных и коаксиальных
кабелей связи.
Цель занятия: Изучить строение кабелей связи. Разобраться в особенностях структуры магистральных симметричных и коаксиальных кабелей; кабелей, предназначенных
для городской телефонной связи.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Проводники. Основные проводниковые материалы, применяемые в кабелях связи, их основные свойства. Виды токопроводящих жил симметричных и коаксиальных кабелей. Скрутка жил в группы, виды групп.
2. Изоляция. Требования, предъявляемые к изоляции кабелей. Основные материалы, применяемые в кабелях связи. Разновидности выполнения изоляции в зависимости от
материала.
3. Виды сердечников симметричных кабелей. Бронепокровы и защитные оболочки.
17
4. Устройство симметричного кабеля МКС-4х4.
5. Средние и малые коаксиальные группы. Устройство коаксиального кабеля КМ-42,6/9,5.
6. Устройство городских телефонных кабелей.
Практическое занятие №3. Семинар. Основные уравнения электродинамики.
Цель занятия: Изучить природу электромагнитного поля. Ознакомиться с уравнениями Максвелла, описывающими первый и второй основные законы электродинамики.
Рассмотреть энергетические соотношения при передаче электромагнитной энергии вдоль
линии связи.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Основные понятия и характеристики, относящиеся к электромагнитному полю.
2. Первый (закон полного тока) и второй (закон электромагнитной индук-ции) законы электродинамики. Составляющие полного тока. Система уравнений Максвелла.
3. Особенности передачи электромагнитной энергии по линиям связи, Теорема
Умова-Пойнтинга.
4. Условия на границе раздела двух сред с различными электрическими и магнитными свойствами.
5. Режимы передачи электромагнитной энергии в зависимости от частоты передаваемого сигнала.
6. Типы электромагнитных волн.
Практическое занятие №4. Семинар. Теория передачи по линиям связи.
Цель занятия: Изучить основные понятия и характеристики цепей с распределенными параметрами.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Понятие и особенности цепей с распределенными параметрами.
2. Схема замещения цепи с распределенными параметрами, первичные параметры
линии. Телеграфные уравнения.
3. Решение телеграфных уравнений при передаче вдоль линии гармонического сигнала, вторичные параметры линии.
4. Волновое сопротивление, его физический смысл. Коэффициент распространения, его физический смысл. Составляющие коэффициента распростране-ния: коэффициент затухания и коэффициент фазы, физический смысл и единицы измерения
этих величин.
5. Свойства неоднородных линий. Линии неоднородные по длине и линии с несогласованной нагрузкой. Возникновение обратного и попутного потоков и их влияние на
качество передачи.
Практическое занятие № 5. Семинар. Электрические процессы в коаксиальных кабелях.
Цель занятия: Изучить характер изменения электрического и магнитного полей в
коаксиальном кабеле по мере удаления от оси кабеля.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Электромагнитное поле внутри и за пределами коаксиального кабеля.
18
2. Поверхностный эффект и эффект близости. Самоэкранирующие свойства коаксиальных кабелей.
3. Распространение электромагнитной энергии по коаксиальному кабелю. Волновое
сопротивление и коэффициент распространения, выраженные через параметры среды.
4. Первичные параметры идеализированной линии без потерь, выраженные через
параметры среды и габаритные размеры кабеля.
5. Реальная линия. Первичные и вторичные параметры коаксиального кабеля. Сопротивление постоянному току.
6. Оптимальные соотношения диаметров внешнего и внутреннего провод-ников
коаксиальной пары.
Практическое занятие №6. Расчет первичных и вторичных параметров коаксиальных кабелей.
Цель занятия: Научиться выполнять расчеты размеров деталей коаксиального кабеля. Освоить методику расчета первичных и вторичных параметров коаксиального кабеля по полным и упрощенным формулам.
Задача 1. Во сколько раз отличается толщина повивов, состоящих из двух разных
типов групп проводников, если в первом случае используется парная скрутка, а во втором – звездная. На сколько изменится это соотношение в случае дополнительного обжима бумажной изоляции.
Задача 2.Определить первичные и вторичные параметры стандартизированной коаксиальной пары типа КМ-4-2,6/9,5 с шайбовой полиэтиленовой изоляцией при частоте f
= 220 кГц. Эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции ε = 1,1; tgδ = 0.5•104; температура 20оС. Определить длину волны и фазовую скорость.
Задача 3. При изготовлении коаксиального кабеля КМ-4 был сбой в набивке изоляционных шайб. В результате этого расстояние между шайбами стало 35 мм. Определить
не сколько изменилась емкость коаксиальной пары, если нормированное расстояние 25
мм, толщина шайбы 2,2 мм.
Задача 4. Для коаксиальной пары в кабеле МКТ-4-1,2/4,6 определить сопротивление переменному и постоянному току и индуктивность кабеля, если на кабеле работает
система передачи К-300. Расчет проводить по нижней частоте передаваемых сигналов.
Практическое занятие №7. Семинар. Электрические процессы в симметричных кабелях.
Цель занятия: Изучить распределение электромагнитного поля и физиче-ские процессы, имеющие место в симметричных кабелях связи.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Основные эффекты в симметричных кабелях: поверхностный эффект, эффект
близости соседних проводников, воздействие на параметры цепи окружающих металлических масс.
2. Первичные параметры симметричных кабелей. Влияние близлежащих цепей и
укрутки жил на первичные параметры.
3. Зависимость первичных параметров от частоты, расстояния между жи-лами,
диаметра проводников, температуры.
4. Вторичные параметры симметричных кабелей связи, их выражение через параметры среды.
19
5. Меры по ослаблению собственного затухания кабеля (пупинизация, биметаллизация, крарупизация, применение магнитодиэлектриков) и критерии необходимости применения этих мер.
Практическое занятие №8. Расчет первичных и вторичных параметров симметричных кабелей.
Цель занятия: Научиться выполнять расчеты первичных и вторичных параметров
симметричных кабелей связи через первичные параметры и параметры среды.
Задача 1. Найти первичные и вторичные параметры кабеля МКС-4х4, если на нем
работает система передачи ИКМ-480.
Задача 2. Найти первичные и вторичные параметры симметричной кабельной линии при частоте f = 220 кГц. Жилы медные диаметром d = 1,2 мм. Расстояние между проводниками а = 4,15 мм. Скрутка звездная, коэффициент укрутки χ = 1,02. Эквивалентная
диэлектрическая проницаемость изоляции ε = 1,4; tgδ = 160•10-4. Температура среды
20оС. Определить фазовую скорость и длину волны в кабеле.
Практическое занятие №9. Семинар. Характеристика взаимных влияний в кабелях
связи.
Цель занятия: Изучить разновидности взаимных влияний цепей и трактов симметричных кабелей и их воздействие на качество связи.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Общая характеристика влияний в линиях связи. Внутренние и внешние сторонние поля.
2. Основные понятия и определения, относящиеся к внутренним взаимным влияниям.
3. Основные параметры взаимного влияния между цепями линий связи: переходное
затухание, передаточная функция взаимных помех, защищенность.
4. Способы представления переходных затуханий для различных единиц измерения.
5. Электромагнитные влияния в однородных симметричных линиях связи. Понятия
электрической и магнитной связи, способы их выражения для различных единиц измерения.
6. Схематическое представление электрических и магнитных связей: мостовая схема емкостей и мостовая схема индуктивностей.
7. Схематическое представление электромагнитных связей. Основные физические
процессы, происходящие в результате взаимных влияний и их математическая интерпретация. Понятия коэффициентов электромагнитной связи между цепями однородной линии для влияний, индуцируемых по закону ближнего и дальнего конца.
Практическое занятие №10. Расчет электрических и магнитных связей.
Цель занятия: Овладеть методикой расчета электрических и магнитных связей.
Научиться сводить электрические и магнитные связи к одинаковым единицам измерения
для определения электромагнитных связей.
20
Задача 1. Определить электромагнитные связи, индуцированные по за-конам ближнего и дальнего концов первой и второй цепи на воздушной линии с профилем №3. Диаметр медных проводов 4 мм. По воздушной линии работает система передач В-12-2. Расчеты проводить по верхней частоте системы передач.
Задача 2. Определить электромагнитные связи на ближнем и дальнем концах цепей
четверки симметричного кабеля МКСАШп-4х4, на полутактовой частоте системы передач ИКМ-30.
Задача 3. Измеренное значение емкостной связи к12 =2,5 пФ/с.д. для кабеля МКС4х4. Определить электрическую и магнитную связи между цепями четверки и электромагнитные связи на ближнем и дальнем концах линии, если по кабелю работает система
передач К-60. Расчеты вести по верхней частоте.
Практическое занятие №11. Расчет переходных затуханий на усилительных участках.
Цель занятия: Научиться выполнять расчеты переходных затуханий в линиях связи
и оценивать их влияние на качество связи в соответствии с нормативными положениями.
Задача.1. Определить в цепях кабеля типа МКСАШп-4х4 переходное затухание на
ближнем конце и защищенность на полутактовой частоте системы передачи ИКМ-120.
Задача 2. По кабелю работает система передачи ИКМ-480. Определить переходное
затухание на ближнем и дальнем конце усилительного участка и защищенность, если измеренное значение емкостных связей 10 пФ/с.д. Расчет вести на полутактовой частоте.
Руководствуясь нормами на переходные затухания, оценить соответствие кабеля требованиям к качеству передачи информации.
Практическое занятие №12. Расчет взаимных влияний в коаксиальных кабелях.
Цель занятия: Освоить методику расчета взаимных влияний в коакси-альных кабелях
Задача 1. Рассчитать переходное затухание на ближнем и дальнем конце линии и
защищенность между коаксиальными цепями 2,6/9,4 в кабеле КМ-8/6, если по технической необходимости к данным цепям произвели подключение аппаратуры К-300. Длина
линии 3 км. Имеется контакт между экранами коаксиальных пар. Расчеты проводить на
нижней частоте системы передач.
Задача 2. Определить, как изменится сопротивление связи и переходное затухание
на ближнем конце между коаксиальными парами 2,6/9,4 кабеля КМ-4, если передаваемый по ним сигнал вырастет с 60 до 300 кГц. Имеется контакт между экранами коаксиальных пар. Длина линии 3 км.
Практическое занятие №13. Семинар. Меры защиты цепей и трактов линий связи
от взаимных влияний.
Цель занятия: Ознакомиться с мерами, направленными на ослабление взаимных
влияний в линиях связи.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Общие требования, предъявляемые к кабельным линиям в отношении защищенности от взаимных влияний.
2. Методика скрещивания цепей воздушных линий связи.
21
3. Метод скрутки и методика подбора оптимальных шагов скрутки.
4. Симметрирование низкочастотных кабелей связи. Скрещивание групп в соединительных муфтах, применение компенсирующих конденсаторов, применение контуров
противосвязи.
5. Симметрирование высокочастотных магистральных кабелей. Использование метода подбора строительных длин со значениями переходных затуханий выше требуемых.
Использование концентрированного симметрирования.
Практическое занятие №14. Семинар. Характеристика внешних влияний на линии
связи. Меры защиты линий связи от внешних влияний.
Цель занятия: Ознакомится с разновидностями внешних влияний на линии связи,
охарактеризовать особенности их воздействия и методику оценки влияния внешних электромагнитных полей на линии связи.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Общая характеристика внешних влияний: опасные и мешающие вли-яния; электрические, магнитные, гальванические. Особенности внешних вли-яний.
2. Влияние атмосферного электричества на линии связи. Способы защиты кабельных линий от грозовых разрядов.
3. Влияние линий электропередач на качество сигнала, передаваемого по линиям
связи. Методика расчета электрических и магнитных влияний в условиях, когда линия
связи идет параллельно ЛЭП или сближается с линией электропередач.
4. Влияние радиостанций на линии связи. Условия, при которых радиостанции оказывают мешающее влияние и количественная оценка этих влияний.
5. Применение скрещивания цепей и симметрирования для защиты линий связи от
внешних влияний.
6. Применение разрядников и предохранителей для защиты линий связи от внешних влияний. Их устройство и способы подключения.
7. Использование редукционных трансформаторов для защиты линий связи от воздействия высоковольтных линий и железных дорог. Способ включения и принцип действия редукционного трансформатора.
8. Экранирование кабелей связи. Особенности плоской волны и методика определения коэффициента экранирования для магнитного и электрического полей.
Практическое занятие №15. Семинар. Проектирование линий связи.
Цель занятия: Ознакомиться с основными этапами проектирования линий связи и
требованиями, предъявляемыми к проекту.
Вопросы, выносимые на обсуждение:
1. Технико-экономические обоснования.
Примерный состав и содержание ТЭО проектирования строительства кабельной
линии связи:
- Введение. Цель строительства и основные положения задания на раз-работку
ТЭО.
- Исходные данные. Анализ состояния существующей первичной сети связи, численность населения.
22
- Обоснование пропycкнoй способности и систем передачи проектируемой магистрали. Обоснование числа каналов для передачи различных видов информации (телефонная связь, передача данных, Интернет, видеоконференцсвязь, аренда и т.п.); анализ технической и экономической целесообразности реконструкции существующих средств связи или строительство новой кабельной магистрали.
- Выбор трассы магистрали и схема организации связи. Анализ вариантов прохождения трассы, мест размещения ОРП и НРП, сетевых узлов; схема организации связи с
учетом обеспечения связью населенных пунктов, расположенных в районе прохождения
трассы. Условия строительства и эксплуатации, приведенные затраты.
- Основные технологические решения. Ситуационная схема трассы и ее обоснование; графические, метеорологические и геологические особенности трассы, наличие
ЛЭП, электрифицированных железных дорог; рекомендуемые методы строительства линий связи; анализ условий эксплуатации; реконструкция и строительство станционных
сооружений.
- Основные строительные решения. Объемы и типы зданий ОРП, вспомогательные
технические здания, объем жилищного строительства, возможности использования типовых проектов.
- Cpoки строительства. Сроки поставки основного оборудования и кабеля, рекомендации по очередности введения пусковых комплексов.
- Себестоимость строительства, основные технико-экономические показатели.
Стоимость строительства по различным конкурирующим вариантам, основные техникоэкономические показатели.
- Выводы и предложения. Общая оценка вариантов, рекомендации по стадийности
проектирования, основные требования по проведению ОКТ и НИР.
2. Выбор и утверждение трассы (площадки) строительства.
Выбор трассы производится при подготовке задания на проектирование или разработке ТЭО. В процессе выбора трассы учитываются следующие условия:
- полоса (ширина) трассы кабельной магистрали не должна превышать 6 м, а для
станционных сооружений площадки определяются действующими нормами и соответствующими расчетами;
- должны соблюдаться законодательные акты по охране природы и использованию
природных ресурсов, санитарные нормы по загрязнению окружающей среды;
- согласование с соответствующими органами намеченных проектных решений в
части размеров полосы и прохождения трассы кабельной магистрали, использования местных материальных и трудовых ресурсов, применения строительных материалов и конструкций, способов и средств механизации строительно-монтажных работ.
Документы обо всех согласованиях прилагаются к заданию на проектирование.
3. Задание на проектирование. Задание на проектирование линейных сооружений,
зданий, ОРП, НРП и других объектов составляется заказчиком проекта в соответствии с
решениями и ТЭП, принятыми в ТЭО.
4.Технорабочий проект. На основании проведенных экономических и технических
изысканий, а также изучения топографических, геологических, гидрологических, метеорологических, социальных и других условий в зонах строительства решаются следующие
вопросы:
- определяется схема организации связи проектируемогo объекта и его взаимосвязь
с другими объектами общегосударственной сети связи и объектами связи министерств и
ведомств;
23
- обосновывается и выбирается основное технологическое оборудование, тип кабеля, системы передачи кабельной магистрали с учетом последних достижений науки и
техники;
- разрабатывается оптимальный вариант трассы линии связи оконечных и промежуточных пунктов;
- составляются проекты основных зданий и сооружений, а также планы размещения оборудования;
- разрабатывается АСУ, мероприятия по повышению экономической эффективности кабельных магистралей;
- решаются вопросы: обеспечение предприятий и линейных сооружений связи
электроэнергией, водой и другими ресурсами; организация дистанционного питания и
служебной связи; защиты сооружений связи от электромагнитных влияний и коррозии;
обеспечение предприятий кадрами, транспортным и складским хозяйством; организации
строительства, сроки его осуществления и стоимость;
- технико-экономическое обоснование проекта (по базовому варианту).
- технорабочий проект представляется на рассмотрение и утверждение заказчику.
6.5. Краткое описание видов самостоятельной работы
6.5.1. Общий перечень видов самостоятельной работы
1. Подготовка к семинарским занятиям.
2. Подготовка к практическим занятиям.
3. Составление отчета по лабораторным работам.
4. Подготовка к зачету.
6.5.2. Методические рекомендации для выполнения
стоятельной работы
каждого задания само-
1. Подготовка к семинарским занятиям.
Цель работы: Целью внеаудиторной самостоятельной работы является овладение
фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками по профилю
изучаемой дисциплины, закрепление и систематизация знаний, формирование умений и
навыков и овладение опытом творческой, ис-следовательской деятельности.
Семинарские занятия предполагают выступления студентов с докладами по тематике текущего семинара и обсуждение докладов аудиторией.
Подготовка к семинару состоит в изучении материала по теме, вынесенной на обсуждение на занятии. Начинать подготовку следует с чтения учебника или учебного пособия. Для лучшего усвоения материала рекомендуется составить конспект, выделив основные моменты рассматриваемого вопроса. На основе составленного конспекта подготовить небольшой доклад примерно на 5 минут. Для выступления на семинаре докладчику следует подготовить презентацию (слайд-материалы), содержащую иллюстративные материалы. При изучении некоторых вопросов оказывается недостаточно материала,
изложенного в учебных пособиях, в этом случае необходимо привлекать справочную литературу. Важным пунктом самостоятельной работы является работа с интернетресурсами. Поиск в интернете необходимой справочной информации развивает способность к самостоятельному решению проблем.
24
2. Подготовка к практическим занятиям.
Цель работы: формирование умений в решение задач и упражнений по образу и
подобию задач, рассматриваемых на практических занятиях.
При подготовке к практическим занятиям, прежде всего, следует повторить теоретический материал по данной теме, вспомнить формулы, применяемые при расчете различных параметров. Особое внимание следует уделить выполнению домашних заданий,
поскольку именно самостоятельное решение задач позволяет лучше разобраться в изучаемом материале и формирует навыки практического применения полученных знаний.
Прежде чем приступать непосредственно к выполнению домашнего задания следует
внимательно разобрать задачи, которые решались в аудитории. При решении задач следует пользоваться учебной и справочной литературой.
3. Составление отчета по лабораторным работам.
Цель работы: Выполнить и завершить исследования, поставленные перед студентом в указаниях к лабораторной работе.
Подготовка отчета к лабораторной работе начинается с составления протокола, содержащего название и цель работы, схемы экспериментов и таблицы для записи результатов. Измерения, проводимые в ходе работы, выполняются под наблюдением преподавателя. Обработка результатов и выполнение необходимых расчетов производятся студентом самостоятельно. Для того чтобы суметь проанализировать полученные результаты, студенту необходимо владение теоретическим материалом. Кратких теоретических
сведений, которые приводятся в описании лабораторной работы недостаточно для качественной подготовки, поэтому при подготовке к отчету следует обратиться к учебной и
справочной литературе.
4. Подготовка к зачету.
Зачет является конечной оценкой знаний по дисциплине «Линии связи» и представляет собой опрос по всему изученному материалу. При подготовке к зачету рекомендуется пользоваться конспектами, составленными при подготовке к семинарским занятиям. Те вопросы, которые труднее усваиваются, следует готовить с использованием учебников и учебных пособий.
6.5.3. Описание курсового проекта.
Основные задачи курсового проектирования и требования к выполнению проекта.
На современном этапе развития общества в условиях научно-технического прогресса непрерывно возрастает объем информации. В этих условиях особенно велика роль
электросвязи, как основного способа передачи информации. В настоящее время связь
стала основным звеном производственного процесса. Она используется для управления
технологическими процессами, электронно-вычислительными машинами, промышленными предприятиями и т.д. Линии связи являются одним из основных звеньев системы
передачи информации. Эффективность работы систем связи во многом определяется качеством направляющих систем, их свойствами и параметрами, а также зависимостью параметров от частоты и воздействия различных факторов, включая мешающие влияния
сторонних электромагнитных полей.
25
Целью курсового проекта является детальное изучение заданных направляющих
систем и методики расчета их основных параметров.
Задачей курсового проекта является закрепление у студентов знаний, полученных
в учебном процессе, приобретение практических навыков расчета параметров и электрических характеристик направляющих систем связи для различных линий связи.
Курсовой проект по дисциплине «Линии связи» не требует разработки и детального
расчета элементов и устройств, а ставит своей целью освоение расчета характеристик и
параметров линий связи. При выполнении курсового проекта по линиям связи следует
использовать упрощенную методику расчетов, определить наиболее общие параметры
проектируемой линии связи.
В результате выполнения курсовой работы студенты должны:
- знать принципы и порядок расчета параметров направляющих систем связи;
- уметь определять основные характеристики и параметры направляющих систем
связи по заданным техническим параметрам, оценивать степень взаимных влияний в линиях связи.
- иметь представление о существующих типах линий связи, о принципах их построения, взаимных и внешних влияний и способах защиты от них, о принципах монтажа
линий связи.
Содержание курсовой работы
В процессе выполнении курсовой работы студенты на основе анализа исходных
данных произвести расчет:
- погонных первичных параметров (сопротивление, проводимость, индуктивность,
емкость) для заданной направляющей системы связи;
- вторичных параметров (волновое сопротивление, коэффициент распространения,
коэффициент затухания, коэффициент фазы, скорость распространения электромагнитной волны);
- коэффициентов электромагнитной связи между цепями однородной линии для
влияний, индуцируемых по законам ближнего и дальнего конца линии связи;
- переходных затуханий на ближнем и дальнем концах линии.
Задание на курсовую работу и требования к ее защите.
В задании на курсовое проектирование приводятся:
- тема курсовой работы;
- исходные данные для расчета, в которых указывается проектируемая сеть, тип кабеля,
- объем работы;
- сроки сдачи курсового проекта.
К защите допускаются работы, выполненные в соответствии с указанными в настоящем пособии требованиями, после проверки преподавателем.
Во время защиты студенту необходимо показать знания, касающиеся основных
принципов и положений, используемых в курсовой работе.
Составление пояснительной записки.
Курсовая работа состоит из графической части и пояснительной записки.
26
Пояснительная записка содержит:
- титульный лист;
- задание на курсовое проектирование;
- содержание с указанием страниц разделов;
- введение;
- основная часть;
- заключение;
- список используемых литературных источников.
Материал пояснительной записки разбивается на разделы. В каждом разделе должен
содержаться выбор или расчет того или иного параметра линии связи, фактора воздействия.
В курсовой работе приводится обобщенный расчет основных технических и эксплуатационных характеристик и параметров проектируемой линии связи и выбранного
типа и марки кабеля на основе технического задания, его технические характеристики и
параметры.
В заключение пояснительной записки следует подвести итог проделанной работы,
отметить главные результаты проектирования, дать оценку эффективности принятых
технических решений по обеспечению требований задания.
Методика расчета параметров линий связи
Коаксиальные кабели связи.
Общее сопротивление и индуктивность высокочастотного кабеля на один километр
длины определятся по формулам:
2k  1 1 
  ,
R0  R0 a  R0 б 
4  ra rб 
 2 a  1 1 

r
    2 ln ь 10 4  .
L0  L0 a  L0б  L0внеш  
ra
 4k  ra rб 

Для коаксиального кабеля из медных проводников
1 1
R0  R0 a  R0б  4.18 f     10  2 ,
 ra rб 
 6.66  1 1 
r 
    2 ln ь   10  4 .
L0  L0 a  L0б  L0внеш  
ra 
 f  ra rб 
Для коаксиального кабеля из алюминиевых проводников
1 1
R0  R0 a  R0б  5.4 f     10  2 ,
 ra rб 
 86  1 1 
r 
    2 ln ь   10  4 .
L0  L0 a  L0б  L0внеш  
ra 
 f  ra rб 
Здесь ra и rb соответственно радиусы внутреннего и внешнего проводников; f – частота передаваемого сигнала.
Для постоянного тока сопротивление определяется по формуле:
27
4000 
- для внутреннего проводника,
d 2
R R
RПб  м э - сопротивление внешнего проводника поверх которого наложено n
R м  Rэ
экранных лент.
1000  м
- сопротивление проводника,
Rм 
 D   
1000 э
Rэ 
- сопротивление экрана.
 э nD     э 
Здесь d – диаметр проводника мм; ρ – удельное сопротивление металла Ом·мм2/м;
D – внутренний диаметр внешнего проводника мм; Δ – толщина ленты внешнего проводника, мм; Δэ – толщина экранных лент, мм; n – число экранных лент.
Емкость и проводимость коаксиального кабеля вычисляются по формулам
2 a   10 6
2
C0 

;
G0 
 a tg   C0 tg  .
rb
D
rb
18 ln
ln
ln
ra
d
ra
Здесь D – диаметр внешнего проводника; d – диаметр внутреннего проводника; tg
- тангенс угла потерь.
Эффективные значения ε и tg приведены в таблице 2.4.
RПа 
Таблица 2.4
tgδ10-4 при частоте, МГц
ОтноТип изоляции
Полиэтиленовая шайба
Полиэтиленовая спираль
Баллонно-полиэтиленовая Пористо-полиэтиленовая
Кордельно-стирофлексная
ε
1,13
1,1
1,22
1,5
1,19
шение
1
8,8
6
9 50
12
0,5
0,4
1,2 2
0,7
5
0,5
0,4
1,3 3
0,8
10
60
0,7
0,5
1,5 3
1,0
0,8
0,6
-1,2
Вторичные параметры коаксиальных кабелей для частот свыше 60 кГц рассчитываются по формулам
 R L0 G0 L0 
  8,69 дБ,
   м   д   0


2
C
2
C
0
0 

   L0C0 ;
Z B  L0 / C 0 ; v  1 / L0 C0 .
αм – коэффициент затухания вследствие потерь в металле, αд – коэффициент затухания вследствие потерь в диэлектрике.
Целесообразнее вторичные параметры выражать через габаритные размеры кабеля
и параметры изоляции.
Коэффициент затухания для медного кабеля
28
2,6 f  1 1 
3
5
    10  9,08    tg   10 .
lg  D / d   d D 
Коэффициент фазы коаксиальной пары
    а а    / с .
Скорость распространения электромагнитной энергии по коаксиальным парам и
длина волны в кабеле

c
2 v
c
. k 
 
.
v 

f

f 

Волновое сопротивление коаксиальной пары
a
L
1 a D
1
D
ZB 

ln
или Z B 
Z Д ln , где Z Д 
- волновое сопроC 2  a
d
2
d
a
тивление диэлектрика.
   м  д 
Симметричные кабели связи.
Расчет первичных параметров симметричных кабелей выполняется с использованием следующих формул.
Для идеальной цепи (R0=0); первичные параметры определяются по формулам:
 a
1 ar

L0 внеш   a ln
; G0 
;
C0 
,
ar
ar

r
ln
ln
r
r
где r - радиус неизолированного проводника, а – расстояние между осями проводов; а абсолютная магнитная проницаемость;  - удельная проводимость; εа – абсолютная диэлектрическая проницаемость.
Для реальной цепи сопротивление и внутреннюю индуктивность линии можно определить по формулам

рG (kr )(d / a ) 2 
R0  2 RП 1  F kr  
  Rм ;
1  H (kr )(d / a ) 2 

ar


L0   4 ln
   Q (kr )  10 4 .
r


Здесь d – диаметр неизолированных проводников, а – расстояние между их осями, 
- коэффициент укрутки;  - относительная магнитная проницаемость; р – коэффициент,
учитывающий вид скрутки (для парной скрутки р = 1, для двойной пары р = 2, для звездной р = 5). Коэффициенты F(kr), G(kr), H(kr), Q(kr) обобщают присутствующие в уравнениях параметры при различных значениях kr, где k - коэффициент потерь за счет вихревых токов.
4000 
RП 
- сопротивление постоянному току
d 2
Значение kr можно определить по формуле
 f
kr  7,09
.
10 4 RП
Для медных и алюминиевых проводов  = 1, для стали  = 120.
29
Значения коэффициентов F(kr), G(kr), H(kr), Q(kr) приведены в таблице 2.1.
В диапазоне частот свыше 30 кГц необходимо учитывать дополнительное сопротивление кабельной линии, обусловленное вихревыми токами в соседних проводах и
оболочках
f
R м  Rтабл
.
200000
Rтабл - табличные значения дополнительных потерь на частоте 200000 Гц, приведены в таблице 2.2.
Погонные емкость и проводимость рассчитываются по формулам:
  10 6
1
C0 
;
G0 
 C 0 tg  .
a 
R
из
36 ln
r
Взаимное влияние соседних пар учитывается коэффициентом скрутки χ и поправочным коэффициентом, характеризующим близость металлической оболочки проводников
ψ.
kr
F(kr)
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
7,0
10,0
>10
0
0,000326
0,00519
0,0285
0,0782
0,12756
0,318
0,492
0,678
0,862
1,042
1,743
2,799

G(kr)
0
0,000975
0,01519
0,0691
0,1724
0,295
0,405
0,499
0,584
0,669
0,755
1,109
1,641

2kr  3 / 4

H(kr)

2kr  1 / 8
Таблица 2.1
Q(kr)
0,0417
0,042
0,053
0,092
0,169
0,263
0,348
0,416
0,466
0,503
0,530
0,596
0,643
1
0,9998
0,997
0,937
0,961
0,913
0,945
0,766
0,686
0,616
0,558
0,400
0,286
1  3 2kr  5 2 2 



4  2kr  1
kr 
2 2
kr
Таблица 2.2
Число
четверок в
кабеле
Потери в повивах
смежных четверок
1
1
0
4
7,5
1+6
8
1+6+12 8
2
7,5
7,5
Потери в свинцовой
оболочке
3
7,5
1
22
14
1,5
0
2
Потери в алюминиевой оболочке
3
5,5
0
1
1
8,1
5,2
0,6
0
2
3
2
0
0,4
В зависимости от типа скрутки коэффициент ψ определяется следующим образом:
30
Парная скрутка
Звездная скрутка
Двойная парная

d n  d1  d 2  a 2
п 
;
d n  d1  d 2  a 2

d з  d1  d 2  a 2
п 
;
d з  d1  d 2  a 2

0,65d д.n  d1  d 2  a 2
п 
.
0,65d д.n  d1  d 2  a 2
Здесь dп, dз, dд.п – диаметры скруток, d – диаметр изолированной жилы, d1 – диаметр
металлического провода, а – расстояние между осями проводов.
Вторичные параметры симметричных кабелей рассчитывают по формулам:
Волновое сопротивление:
R0  jL0
ZB 
.
G0  jC0
Коэффициент распространения
   R0  jL0 G0  jC 0  .
На высоких частотах
L
ZB 
C
или через параметры среды и габаритные размеры кабеля
120 a  r
.
ZB 
ln
r

Коэффициент затухания симметричной цепи с медными проводниками через первичные параметры
R С0 G L0
 0

.
2 L0 2 C0
Коэффициент фазы:
   LC    а  а    / с .
Скорость распространения энергии:
1

c
.
v
 
LC 

Расчет взаимных влияний в симметричных кабелях.
Для полной оценки электрических свойств линий связи и правильного их проектирования, помимо процесса распространения электромагнитной энергии вдоль проводов,
необходимо знать явления перехода энергии с одной цепи на другую и их защищенность
от мешающих влияний. Качество и дальность связи обусловлены не только собственным
затуханием цепи, но большей частью мешающими взаимными влияниями между соседними цепями.
Параметрами, оценивающими степень взаимных влияний являются; переходное затухание, передаточная функция и защищенность.
Электрическое и магнитное влияния между двумя цепями характеризуют электрической и магнитной связями.
31
Отношение комплексных амплитуд тока помех, наведенных в цепи, подверженной
влиянию и напряжения влияющей цепи, определенное в режиме холостого хода, называют электрической связью между этими цепями.
I  
K12  j   2 n
 g12  jk1 ,
U 1  
где g12 – активная составляющая электрической связи, k1 – емкостная связь между цепями
1 и 2. Электрическая связь измеряется в Сименсах (См).
Отношение комплексных амплитуд ЭДС, наведенной в цепи, подверженной влиянию длиной l и тока во влияющей цепи в режиме короткого замыкания называют магнитной связью.
E  
M 12  j   2 n
 r12  jm1 ,
I1  
где r12 – активная составляющая связи, m1 – индуктивная составляющая магнитной связи
между цепями 1 и 2. Магнитная связь измеряется в Омах (Ом).
В рабочем режиме цепи при согласованной нагрузке действуют и электрическая и
магнитная связи. При этом возникает необходимость приведения этих связей к одинаковой размерности.
Можно обе величины выразить в безразмерных единицах:
  j   K12  j  Z B1 Z B 2   g12  jk1  Z B1Z B 2 1/км;
K12
  j   M 12  j  Z B1Z B 2  r12  jm1  Z B1Z B 2 1/км.
M 12
Емкостная и индуктивная связи подчиняются соотношению
m1  Z B2  k1 .
На частотах ниже 35 кГц активными составляющими электрической и магнитной
связей пренебрегают. На более высоких частотах их определяют из соотношений:
g
r
 1015% ;
 2040% .
k1
m1
Электромагнитная связь на ближнем и дальнем концах определяется коэффициентами:
M  j 
N12  j   K12  j  Z B1Z B 2  12
- коэффициент электромагнитной связи меZ B1 Z B 2
жду цепями однородной линии для влияний, индуцируемых по закону ближнего конца;
M  j 
F12  j   K12  j  Z B1 Z B 2  12
- коэффициент электромагнитной связи межZ B1Z B 2
ду цепями однородной линии для влияний, индуцируемых по закону дальнего конца.
Переходные затухания на ближнем и дальнем концах строительной длины и защищенности трактов рассчитываются по упрощенным формулам:
2
2
2
А0СД  20 lg
, дБ; АЗСД  20 lg
, дБ; АlСС  20 lg
 lСД , дБ;
N12
F12
F12
где α – коэффициент затухания линии, дБ/км.
Параметры влияния на усилительных участках связаны с параметрами влияния на
строительных длинах соотношениями:
32
А0УУ  А0СД  20 lg
AЗУУ  АЗСД
40    lСД
 4 lСД n
, дБ;
1 е
 20 lg n , дБ;
AlУУ  АЗСД   п  1  lСД , дБ.
Здесь п – число строительных длин на усилительном участке;
lСД - строительная длина кабеля;
Задание на курсовое проектирование
1. Рассчитать первичные и вторичные параметры коаксиального кабеля в соответствии с вариантом (таблица 3.1).
Таблица 3.1
Вариант
Кабель
1
КМ-4
2
МКТ-4
Система
передачи
Частота
К-1920
К-300
верхн.
верхн.
3
КМ-8/6
ср.
ИКМ1920
полутакт.
4
МКТ-4
ИКМ480
полутакт.
5
КМ8/6ср
К-3600
6
КМ8/6ср
К-5400
7
КМ8/6мал.
К-5400
верхн.
нижн.
верх.
8
КМ8/6ср
К10800
верхн.
9
ВКПА1
К-420
10
ВКПА1
К-120
верхн.
верхн.
2. Рассчитать первичные и вторичные параметры симметричного кабеля по упрощенным формулам в соответствии с вариантом (таблица 3.2). Сравнить полученные результаты с рассчитанными по полным формулам.
Таблица 3.2
Вариант
Кабель
Система
передачи
Частота
Шаг
скрутки
1
МКС4х4
К-160
2
МКС4х4
К-1920
верхн.
170 мм
верхн.
175 мм
3
МКС4х4
ИКМ120
полутакт.
180
мм
4
МКС4х4
ИКМ480
полутакт.
185 мм
5
МКС7х4
КАМА
6
ТГ
ИКМ-30
7
ЗКП1х4
К-60
верхн.
190 мм
полутакт.
195 мм
верх.
150мм
8
ЗКП-1х4
ИКМ120
полутакт.
150 мм
9
МКС7х4
ИКМ120
верхн.
210 мм
10
К-120
верхн.
215 мм
3. Для заданного симметричного кабеля рассчитать переходные затухания на
ближнем и дальнем концах усилительного участка и защищенность.
Примечание: Материал и размеры проводников, тип изоляции, количество групп,
строительную длину найти в справочниках.
Библиографический список
1. В.А.Андреев, Э.Л.Портнов, Л.Н.Кочановский. Направляющие системы электросвязи. Том 1 теория передачи и влияния. М. : Горячая линия-Телеком, 2009.
2. В.А.Андреев, А.В.Бурдин, Э.Л.Портнов, Л.Н.Кочановский, В.Б.Попов. Направляющие системы электросвязи. Том 2 Проектирование, строительство и техническая
эксплуатация. М. : Горячая линия-Телеком, 2010.
6.5.4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
1. В.А.Андреев, Э.Л.Портнов, Л.Н.Кочановский. Направляющие системы электросвязи. Том 1 теория передачи и влияния. М. : Горячая линия-Телеком, 2009.
2. В.А.Андреев, А.В.Бурдин, Э.Л.Портнов, Л.Н.Кочановский, В.Б.Попов. Направляющие системы электросвязи. Том 2 Проектирование, строительство и техническая
33
эксплуатация. М. : Горячая линия-Телеком, 2010.
3. Лессинг А.А. Линии связи. Методические указания к выполнению курсовой работы для магистров. Направление подготовки: 210400 «Радиотехника». Иркутск 2011.
7. Применяемые образовательные технологии
8.
При реализации данной программы применяются образовательные технологии, описанные в табл. 2.
Таблица 2 - Применяемые образовательные технологии
Технологии
Лекции
Слайд - материалы
Семинары
Компьютерная
симуляция
Разбор конкретных
ситуаций
Групповая
дискуссия
13
2
1
Лаб.
Практ./Сем СРС Куросовой
работы
.
проект
13
13
8
да
13
4
8
8
да
2
10
4
да
4
4
да
7. Контрольно-измерительные материалы и оценочные средства для текущего
контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
7.1. Краткое описание применяемых контрольно-измерительных технологий и
средств для оценки уровня и качества подготовки по дисциплине
Текущий контроль: контроль посещаемости занятий, защита отчётов по лабораторным работам, выступление на семинарах, активность работы на практических занятиях,
ход выполнения домашнего задания.
Неуспевающие студенты приглашаются на консультации в течении которых им
предоставляется возможность ликвидировать задолженности по всем видам занятий.
Промежуточный контроль: Проведение контрольных работ. Контрольные работы
проводятся на практических занятиях и предусматривают самостоятельное решение индивидуальных задач.
Итоговый контроль – зачет, на котором студенты отвечают на два теоретических
вопроса.
7.2. Описание критериев оценки уровня освоения учебной программы
При защите лабораторной работы студент должен быть готов дать полный обоснованный ответ на все контрольные вопросы, предлагаемые в методических указаниях к
лабораторной работе, объяснить ход выполнения экспериментальной части и выполненные расчеты, а также объяснить полученные результаты, основываясь на законах и правилах теории электрических цепей.
34
При проведении практических занятий оценивается выступление студента на семинаре, активность при обсуждении вопросов, освещаемых другими выступающими.
7.3. Контрольно измерительные материалы для итоговой аттестации по дисциплине
Контрольные вопросы.
1. Назовите известные системы передачи по линиям связи и дайте краткую характеристику.
2. Сравните различные типы линий связи.
3. Классификация, частотный диапазон и области использования различных направляющих систем передачи.
4. Типы и конструкции кабелей связи.
5. Конструкции коаксиальных кабелей и системы их использования.
6. Конструкции симметричных кабелей и системы их использования.
7. Виды скрутки кабельных жил в группы и групп в сердечники.
8. Кабельные оболочки и броневые покровы.
9. Природа и свойства электромагнитного поля.
10. Основные уравнения электродинамики.
11. Граничные условия электромагнитного поля.
12. Теорема Умова-Пойнтинга.
13. Режимы передачи по направляющим системам.
14. Уравнения однородной линии связи (телеграфные уравнения).
15. Волновое сопротивление и коэффициент распространения (физический смысл).
16. Особенности линий с несогласованной нагрузкой.
17. Особенности линий, неоднородных по длине.
18. Электрические процессы в коаксиальных кабелях.
19. Передача энергии в идеальной коаксиальной цепи.
20. Первичные параметры реальной коаксиальной цепи.
21. Вторичные параметры реальной коаксиальной цепи.
22. Оптимальное соотношение диаметров проводников коаксиальной цепи.
23. Электрические процессы в симметричных цепях.
24. Параметры идеальной симметричной цепи.
25. Сопротивление и индуктивность симметричной цепи с учетом потерь.
26. Проводимость и емкость реальной симметричной цепи.
27. Охарактеризуйте зависимость первичных параметров от частоты, диаметра, расстояния, температуры.
28. Вторичные параметры реальной симметричной цепи.
29. Оптимальные соотношения параметров линий связи.
30. Достоинства и недостатки пупинизированных кабелей связи.
31. Характеристика влияний в линиях связи.
32. Основные параметры взаимных влияний.
33. Понятия электрической и магнитной связи.
34. Схема замещения электрической связи и коэффициент емкостной связи.
35. Схема замещения магнитной связи и коэффициент индуктивной связи.
36. Основные выводы о параметрах электромагнитной связи.
35
37. Влияния между цепями симметричных кабельных линий.
38. Нормы на параметры взаимных влияний.
39. Меры защиты линий связи от взаимных влияний.
40. Метод скрещивания.
41. Метод скрутки.
42. Симметрирование.
9. Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины
9.1. Основная учебная литература
1. В.А.Андреев, Э.Л.Портнов, Л.Н.Кочановский. Направляющие системы электросвязи. Том 1 теория передачи и влияния. М. : Горячая линия-Телеком, 2009.
2. В.А.Андреев, А.В.Бурдин, Э.Л.Портнов, Л.Н.Кочановский, В.Б.Попов. Направляющие системы электросвязи. Том 2 Проектирование, строительство и техническая
эксплуатация. М. : Горячая линия-Телеком, 2010.
9.2. Дополнительная учебная и справочная литература.
1. С.Н. Ксенофонтов, Э.П.Портнов. Направляющие системы электросвязи. Сборник задач. М. : Горячая линия-Телеком, 2009.
2. И.И. Алиев, С.Б.Казанский. Кабельные изделия. Справочник. М. : ИП Радио
Софт, 2009.
8.4. Электронные образовательные ресурсы:
36
37
38
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа