Расчет параметров линий связи

 

Коэффициент фазы определяется

В диапазоне низких частот (f <800 Гц) при соотношение параметров R/wL>5

 

В диапазоне низких частот (f =800 Гц) при соотношение параметров R/wL>50

 

В области  высоких  частот (f >40 кГц) когда wL/R>5 и wC/G>5 

 

  

 

 

F,кГц	0,3	10	60	150	250	8448
b,рад	0,065	0,483	1,77	4,93	8,11	237

Волновое сопротивление 

В диапазоне низких частот (f<800 Гц) при соотношение параметров R/wL>5 волновое сопротивление равно

В тональном диапазоне частот (f=800 Гц) при соотношение параметров R/wL>50 величину волнового сопротивления можно рассчитать

В области  высоких частот (f>40) волновое сопротивление

F,кГц	0,3	10	60	150	250	8448
½Z½,Ом	1149	208	121,2	110,6	109,4	98,2
j,0	21,4	5,7	-	-	-	-

Cкорость распространения для разных частот определяется по следующим формулам

F,кГц	0,3	10	60	150	250	8448
V∙10 3 км/с	64,7	68,9	70,8	86,1	96,3	232,6

 

Время распространение  для заданных частот составит:

T=1/V , мс

 

F,кГц	0,3	10	60	150	250	8448
T,мкс/км	14,1	15,4	14,5	11,6	10,4	4,29
Т1, мкс	145,23	158,6	149,35	119,48	107,12	44,187

 

3.5 Оценка качества  передачи и дальность связи.

 

Определяем затухание и время  распространение сигнала применительно  ко всей длине кабеля. Результат  вычислений заносим в таблицу .

Затухание, дБ	Качество слышимости	P0/P1
0,968 7,68 11,42	ОТЛИЧНОЕ	1,2 7,4 11
18,72	ХОРОШЕЕ	54
25,65 27,63 31,35	УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНОЕ	403 735 1069
37,74	НЕДОСТАТОЧНОЕ	2895
43,43	НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНОЕ	21246

 

  Сравнительный анализ полученных  данных с данными таблицы показывает, что на частотах свыше 550 кГц качество слышимости с точки зрения вносимого затухания будет неудовлетворительным.  С точки зрения времени распространения оно ни на одной частоте не удовлетворяет существующим требованиям. Необходимо через несколько километров устанавливать усилительные пункты , на которых будет производиться регенерация  сигнала:  восстановление его амплитуды и формы (выравнивание фазовой характеристики).    

С учетом затухания, перекрываемого одним  усилительным участком (36дБ), длинна такого участка для аппаратуры АСП (исходя из затухания на частоте 550 кГц) будет приблизительно равна 36/8,29=4,6 км. Для ЦСП эта длина еще уменьшится и составит 30/15,72=1,908 км

T=1/V , мс

 

 

 

F,кГц	0,3	10	60	150	250	8448
A,дБ	1,48	2,28	3,27	10,2	16,5	162

 

 

 

 

 

3.6 Расчет параметров  взаимного влияния.

 

Для расчета параметров взаимного  влияния определим  значения критических  частот по формулам

           

f1=232,2/4×9,3=4.47кГц

f2=2×4,47=8,92 кГц

f3=3×4,47=13,41 кГц

f4=4×4,47=17,88 кГц

f5=5×4,47=22,35 кГц

f6=6×4,47=26,82 кГц

f7=7×4,47=31,29 кГц

Из справочных данных находим значение К1=600 пФ/сд.  По формуле К=К1/4

К=600×10^-9/4=125пФ

Определяем значения m,g,r на критических частотах f1…f7:

g=0,15w×k   r=0,4w×m  m=

m=3×10^-9×190²=1,3×10^-3

g=0,15×6,28×4470×5×10^-9=19×10^-6

r=04×6,28×447×1,5×10^-3=16,84

F,кГц	4,47	8,92	13,41	17,88	22,35	31,25
	1,3	0,18	0,18	0,14	0,14	0,137
	19	42	63,1	84,2	105,3	147,3
	16,84	4	6	6,28	7,86	10,76

 

По формулам, используя рассчитанные значения g,r,k и определим значения электромагнитных связей на ближний и дальний концы кабеля для критических частот  f1…f7. Значения для критических частот определяются по графику, построенному по таблице рассчитанных значений

            

F,кГц	4,47	8,9	13,41	17,88	22,35	31,25
	0,135	0,163	0,193	0,227	0,279	0,41
	17,6	22,5	25,2	27,1	30,8	36

 

Из выражений 

определяем значения , , . Значения коэффициента затухания определяем по графику ,построенному по данным , сведениям в таблице пункте 2.4 .

Поскольку значения   , , не приводятся к значениям температуры, то следует использовать график зависимости

F,кГц	4,47	8,9	13,41	17,88	22,35	31,25
,дБ	25,21	23,41	20,49	18,41	16,7	13,97
,дБ	40,4	38,9	38,3	37,4	36,4	34,8
,дБ	41,8	42,3	42,6	47,5	52,9	58,3

Для расчета параметров влияния  на усилительном участке необходимо определить электрическую длину линии   .

F,кГц	4,47	8,9	13,41	17,88	22,35	31,25
,дБ	55,6	58,3	59,6	62,1	63,6	68,3

Исходя из того ,что на любой  частоте  >13дБ , для расчета необходимо воспользоваться упрощенным выражением = + ,

Для расчета остальных вторичных  параметров влияния воспользуемся  выражениями

n=l/s=57,1/0,5=115

  = -     = -

F,кГц	4,47	8,9	13,41	17,88	22,35	31,25
,дБ	38,4	36	33,4	31,4	30	28
,дБ	38,7	36,4	36,1	35,2	34,3	32,5
,дБ	46,3	47,5	48,6	49	55,3	62,4

 

8.  Оценка качества передачи импульсных сигналов по цепям симметричных  кабелей связи.

 

В соответствий с выражением (10)

оценка качества импульсных сигналов на выходе линии связи производится по двум параметрам: амплитуда и длительности. Используя заданные значения амплитуды U₀=2,6B  и длительности t импульса,  поданного на вход линии (118,4 нс ), по первому члену формулы определяем передний фронт импульса на выходе линии, а по второму –задний. Для частоты 8448 кГц и коэффициента затухания a=15,72 дБ рассчитанная зависимость амплитуды выходного импульса U_x от длинны линии l  составляет 7,5×10^-9 ,  что значительно ниже уровня помехи на выходе линии.  Следовательно необходимо определить такой отрезок линии , при котором восстановление импульсного сигнала будет еще возможным.  Исходя из заданного значения максимального затухания регенерационного участка на тактовой частоте а_цсп=36 дБ определяем амплитуду импульсного сигнала, пригодного для восстановления:

a_цсп=20lg(U₀/U_x)  откуда U_x=3/10^36/20=47,55 мВ.

Исходя из этого значения U_x на приеме, определяется по таблице допустимую длину регенерационного участка . Она находится в пределе от 2,3 до 2,4 км , поэтому просчитываем этот участок более детально. Результаты помещаем в правый столбец таблицы. Уточненный расчет показывает , что допустимая длина регенерационного участка l_ру=2,37 км.

t,нс	Ux,B
1	4,83×10-2
3	7,12×10-3
5	1,34×10-2
10	2,27×10-2
20	3,41×10-2
40	3,93×10-2
50	4,87×10-2
70	5,36×10-2
80	5,46×10-2
90	5,53×10-2
110	5,67×10-2
118,4	0,04709
119,4	4,66×10-2
123,4	3,42×10-2
128,4	2,37×10-2
138,4	1,44×10-2
148,4	1,12×10-2
158,4	0,82×10-2
168,4	0,62×10-2
178,4	0,48×10-2
188,4	0,35×10-2
208,4	0,22×10-2
218,4	0,05×10-2
236,4	0,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График показывает , что длительность импульса на уровне половины амплитуды  составляет 119 нс , что является достаточным  для уверенного распознания импульса  регенератором

 

3.9     Оценка результатов расчета

 

                                                  Результаты расчета 

Параметры	Частота , f,fкр кГц
	0,3	10	60	150	250	8448
Kr Rц,Ом С Ц,нФ L ц*10-5Гн/км Gиз,мкСм a,дБ b,рад V,км/с	0,116 54,66 52,1 53,14 0,002 0,65 0,065 64,7	0,672 63,94 52,1 52,69 0,418 2,75 0,483 68,9	1,62 238,28 52,1 51,72 3,238 3,38 0,77 70,8	2,6 514,9 52,1 51,061 12,659 3,98 3,93 86,1	3,36 1838,5 52,1 50,649 33,796 6,74 7,51 96,3	19,53 8208,7 52,1 47,68 18757,1 15,72 237 232,6
Fкр кГц	4,47	8,9	13,41	17,88	22,35	31,25
A0,дБ Al, дБ Аз, дБ	25,21 40,4 41,8	23,41 38,9 42,3	20,49 38,3 42,6	18,41 37,4 47,5	16,7 36,4 52,9	13,97 34,8 58,3

 

                       Сравнение расчетных значений  параметров кабеля с нормой

Параметры	Частота, кГц	Расчет	Норма
Rц,Ом/км	Пост.ток	54,66	55,5
С Ц,нФ/км	250	52,1	50±5
a,дБ/км	250	8,29	9,37
b,рад/км	250	14,15	15,41
ZВ,Ом	250	105,9	109,1
A0,дБ	250	59	67,75
Al, дБ	250	72±2,5	89,75
Аз, дБ	250	72±2,5	87,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Графики зависимости рассчитанных  параметров от частоты и длинны  линий 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выводы:

Большая часть параметров соответствует  нормам . Однако передачу сигналов как  в аналоговом ,  так и в импульсных видах.  Следовательно, всю линию  необходимо разделить на элементарные кабельные участки . Длинна этих участков составляет для АСП  9,496 км и для ЦСП 1,908 км .

Для регенерации сигнала необходимо установить промежуточные усилительные пункты. Как показано на рисунке

 

  

Так как 

 

 

 

 

По заданию данный кабель нужно проложить в телефонной канализации (12км), переход по мосту над рекой (ширина 80 м), Эти выводы носят оценочный характер ,  поскольку расчет длин усилительных участков , как для АСП , так и для ЦСП , производят по специальным трансцендентным уравнениям .  Эти уравнения получены эмпирическим путем на основе математического аппарата , использованного нами в ходе расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              Список используемой литературы:

 

1.Гроднев  И. И . , Верник С.М. Линии связи-М :Радио и связь 1988.-544с

2.Ожигов В.А.  Подрябинкин Л.И. Кабели связи.  Справочное пособие по дисциплине  “Линии связи “–Орел: ВИПС. 1998.-149с.

3.Ожигов В.А.  Сборник задач по дисциплине  “Линии Связи”: –Орел .2000-99с.  

4. Ожигов В.А.  Подрябинкин Л.И.Руководство к лабораторным работампо дисциплине “Линии Связи” –Орел: ВИПС.1997-82с.