Расчет параметров взаимных влияний между цепями

Общие положения

Электромагнитное влияние между симметричными цепями обусловлено наличием поперечного электромагнитного поля, которое и наводит в рядом расположенной цепи токи помех.

В отличие от симметричной пары, коаксиальная пара не имеет внешнего поперечного поля, а подверженность, коаксиальных пар взаимным и внешним помехам обусловлена наличием продольной составляющей электрического поля Е_z.

Влияние между двумя коаксиальными парами осуществляется через третью промежуточную цепь (образованную из внешних проводников этих пар), в которой действует ЭДС, пропорциональная величине Е_z на внешней поверхности внешнего проводника влияющей коаксиальной пары, причем величина Е_z быстро уменьшается с ростом частоты.

Величина взаимных влияний между цепями выражается и нормируется через переходные затухания на ближнем конце А₀ и дальнем А_l, концах, а также через защищённость А_з.

При выполнении курсового проекта необходимо рассчитать указанные характеристики и сравнить их с нормами. Если нормы на параметры взаимного влияния не выполняются, то необходимо указать меры уменьшения взаимных влияний.

В результате расчёта должны быть построены графики частотной зависимости параметров, поэтому расчёт необходимо провести не менее, чем на пяти фиксированных частотах рабочего диапазона.

При расчёте параметров для систем ИКМ за минимальную частоту целесообразно принимать f=10 кГц, за максимальную - полутактовую частоту, соответствующую половинному значению скорости передачи, бит/с (табл. 4.1).

5.2 Расчёт параметров взаимных влияний между цепями симметричного ЭКС

5.2.1 Расчет первичных параметров влияния между цепями симметричного ЭКС

В симметричных цепях переходное влияние обусловлено электрическими и магнитными связями между цепями, которые выражаются результирующими электромагнитными связями на ближнем конце N₁₂ и дальнем конце F₁

; (5.1)

, (5.2)

где С₁₂ – электрическая связь, См/км;

М₁₂ – магнитная связь, Ом/км;

Z_в – волновое сопротивление цепи, Ом;

g₁₂ - активная составляющая электрической связи;

c₁₂- емкостная связь;

r₁₂ - активная составляющая магнитной связи;

m₁₂ - магнитная (индуктивная) связь.

В области высоких, начиная с 15 - 20 кГц, частот магнитную связь можно определить, пользуясь формулой

(5.3)

Активные составляющие как электрической, так и магнитной связей определяются из соотношений

5.2.2 Расчет вторичных параметров влияния между цепями симметричного ЭКС

К вторичным параметрам влияния относятся переходные затухания на ближнем, дальнем конце и защищенность.

Для сравнения мощности полезного сигнала P₁₀ в начале влияющей цепи с мощностью помех в начале второй цепи Р₂₀ используют понятие переходного затухание на ближнем конце A₀, дБ

Переходное затухание на дальнем конце A_l, дБ характеризует соотношение между мощностями полезного сигнала в начале первой цепи и помех в конце второй цепи и определяется из соотношения

Защищенность кабельных цепей А_з, дБ характеризует соотношение мощностей полезного сигнала и помех в конце цепи и определяется по формуле

Обычно при расчете переходных затуханий используют коэффициенты электромагнитной связи на ближнем - N₁₂ и на дальнем - F₁₂ конце.

Расчет переходных затуханий начинают с расчета для строительной длины l_сд, так как строительная длина является частью как усилительного участка, так и всей магистрали. Строительная длина определяется по справочнику [6].

Для строительной длины (l_сд) переходные затухания, дБ и защищенность, дБ вычисляются по формулам

(5.4)

(5.5)

(5.6)

Для усилительного участка (l_уу) переходные затухания, дБ и защищенность, дБ определяются из соотношений

(5.7)

где α - коэффициент затухания цепи, дБ/км; - число строительных длин.

(5.8)

, (5.9)

где n – число строительных длин.

Для всей магистрали (l_маг) (исходя из того, что для симметричных кабельных цепей применим геометрический закон сложения влияний в отдельных строительных длинах) параметры влияния рассчитываются по формулам

(5.10)

(5.11)

(5.12)

Переходные затухания на ближнем конце А₀ на полутактовой частоте нормируется так: для системы передачи ИКМ-120 на частоте 4,2 МГц дБ; для системы передачи ИКМ-480С на частоте 17,2 МГц дБ.

Защищенность на дальнем конце А_з на полутактовой частоте нормируется: для системы передачи ИКМ-120 на частоте 4,2 МГц дБ (между цепями внутри четверок); для системы передачи ИКМ-480С на частоте 17,2 МГц дБ (между цепями разных четверок) и дБ (между цепями внутри четверок).

5.3 Расчёт параметров взаимных влияний между цепями коаксиальных ЭКС

5.3.1 Расчет первичных параметров влияния между цепями коаксиальных ЭКС

Первичным параметром взаимного влияния между коаксиальными цепями является сопротивление связи Z₁₂, представляющее собой отношение продольной составляющей электрического поля Е_z на внешней поверхности внешнего проводника влияющей цепи к току I₁, протекающему в этой цепи.

Сопротивление связи Z₁₂, Ом/км определяется по формуле

, (5.13)

где k - коэффициент вихревых токов, 1/мм (табл.4.3); r_b - внутренний радиус внешнего проводника, мм; r_c - внешний радиус внешнего проводника, мм; - толщина внешнего проводника, мм; σ - проводимость материала внешнего проводника МСм/м.

Значения коэффициента N в зависимости от частоты и толщины внешнего проводника приведены в табл. 5.1. В случае, если частота лежит выше табличных значений, экстраполируют график N, построенный по известным значениям.

Таблица 5.1 – Значения коэффициента N

f, кГц	Значения |N|, Ом/км, при толщине внешнего проводника
0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3
	Медь	Алюминий
							147,5	117,9	98,2
							196,5		117,3	97,2
							196,4	146,6	116,1	95,2
						293,9	194,3	144,7	111,4	87,5
						293,2	193,2	139,8	104,1	77,7
						292,2	187,5	128,1	87,4	58,6

Рассмотренное сопротивление связи Z₁₂ относится к случаю, когда коаксиальная пара является источником помех. В случае, если коаксиальная пара подвержена влиянию, необходимо оперировать с сопротивлением связи Z₂₁, поскольку влияющий ток расположен вне кабеля. Параметр Z₁₂ характеризует поле помех влияющей пары, а Z₂₁ – восприимчивость пары, подверженной влиянию, к помехам.

При расчете сопротивления связи сначала требуется определить полное продольное сопротивление промежуточной третьей цепи из внешних проводников коаксиальных пар. При равенстве параметров влияющей и подверженной влиянию коаксиальных пар величина этого сопротивления, Ом/км

, (5.14)

где Z_внешн - полное сопротивление внешнего проводника;

- сопротивление третьей цепи, обусловленное внешней индуктивностью L₃, создаваемой магнитным полем между внешними проводниками коаксиальных пар.

Для наиболее распространенного случая, когда коаксиальные пары экранированы стальными лентами, сопротивление промежуточной цепи, Ом/км определяется из выражения

(5.15)

Внешняя индуктивность L₃, создаваемая магнитным полем между внешними проводниками коаксиальных пар, Гн/км

(5.16)

Если внешний проводник выполнен в виде медной трубки и стального экрана из спирально наложенной ленты, то сопротивление связи, Ом/км такой конструкции будет равно

(5.17)

где L_z - продольная индуктивность, обусловленная, спиральными стальными лентами, Гн/км

(5.18)

L_вн - внутренняя индуктивность стальных лент, Гн/км

(5.19)

где r_с – внешний радиус внешнего проводника, мм;

t_л - толщина стальных лент, мм;

h=10-20 мм - шаг наложения стальной ленты;

μ=100-200 – относительная магнитная проницаемость стального экрана.

5.3.2 Расчет вторичных параметров влияния между цепями коаксиальных ЭКС

Расчетные формулы для переходных затуханий и защищенности между одинаковыми по конструкции коаксиальными, согласованно нагруженными цепями, которые справедливы при условии, когда коэффициент распространения третьей цепи γ₃ много больше коэффициента распространения взаимовлияющих цепей γ.

Дата добавления: 2015-08-18