Электрические свойства проводных цепей определяются их первичными и вторичными параметрами. К первичным параметрам, рассчитываемым на 1 км двухпроводной цепи, относят: активное сопротивление Я, индуктивность емкость С и проводимость изоляции в. Если эти параметры не изменяются на всем протяжении цепи, то эту цепь называют однородной.

Первичные параметры зависят от материала провода (медь или сталь), расстояния между проводами, материала изоляции между ними, диаметра проводов и других факторов. Например, активное сопротивление медного провода значительно меньше, чем стального, а с увеличением расстояния между проводами емкость уменьшается.

Для снижения взаимного влияния между двухпроводными цепями одной линии связи, а также уменьшения воздействия на них внешних электромагнитных полей оба провода каждой цепи должны иметь одинаковые продольные комплексные сопротивления и проводимости по отношению к земле, т. ег должны обладать продольной и поперечной симметриями.

Вторичными (волновыми) параметрами цепей связи являются волновое сопротивление, коэффициент распространения и его составляющие - коэффициент затухания и фазы.

Сопротивление, которое встречает в цепи электромагнитная волна тока или напряжения, называют волновым сопротивлением ._

2В = У (Л + + /шС)

Если цепь имеет на концах согласованные нагрузки (их сопротивления равны волновому сопротивлению цепи), то между напряжениями цепи и„ и 1/к, токами /н и /к и -мощностями Р„ и Рк в начале и конце цепи длиной /, км, существуют соотношения:

где у - постоянная распространения цепи, или коэффициент распространения

V = а + /Р

Составляющая а характеризует уменьшение амплитуд напряжения, тока и мощности на 1 км цепи и называется километр и-ческим затуханием, или коэффициентом затухания цепи. Величина а= аI представляет собой затухание цепи при согласованных нагрузках, ее называют собственным затуханием. Составляющая р характеризует фазовый сдвиг векторов напряжения или тока на 1 км цепи, ее называют километрическим фазовым сдвигом, или фазовым коэффициентом.

Коэффициент распространения можно определить, зная первичные параметры цепи,

Проводные цепи соединяют с нагрузками (устройствами связи), сопротивления которых равны волновым сопротивлениям цепи, потерь энергии при этом не происходит. Если же сопротивление нагрузки отличается от волнового сопротивления, то в точках включения нагрузки вследствие отражения электромагнитных волн происходят потери энергии.

В процессе передачи электрических сигналов по проводам имеют место потери энергии на нагревание проводов и потери в диэлектрике, обусловленные ее первичными параметрами.

Вследствие потерь не вся энергия переменного тока, посылаемая в линию с передающего телефонного аппарата, достигает приемного телефонного аппарата, поэтому напряжение между проводами линии постепенно уменьшается. Поскольку линия имеет проводимость изоляции и емкость, часть тока, не достигая приемного аппарата, возвращается к ее началу.

Явление постепенного уменьшения напряжения и тока при передаче электрических сигналов по линии называют затуханием. Единицей измерения затухания является децибел (дБ).

Затухание линии, дБ,

где ин, 11к - соответственно напряжения в начале и конце линии,

/„, /к - токи в начале и конце линии,

Рн, Рк - мощности в начале и конце линии

По приведенным выше формулам определяют затухание или усиление не только линии, но и любой другой электрической системы, например, трансформатора, фильтра, усилителя и т. п. Километрическое затухание:

Так как величины Р и /. зависят от частоты, то и а также не является постоянной величиной, а возрастает с увеличением частоты тока.

В технике связи пользуются понятием уровня затухания, дБ, и различают абсолютные, относительные и измерительные уровни. Если значения мощности, напряжения или тока, действующие в какой-либо точке цепи, сравнивают с эталонными значениями одноименных величин, то уровень называют абсолютным. Согласно рекомендациям МККТТ принят абсолютный нулевой уровень, когда в качестве эталона берется мощность 1 мВт. Относительный уровень мощности, напряжения или тока в какой-либо точке цепи определяется отношением значения рассматриваемой величины к значению одноименной величины, действующей в начале цепи. Измерительный уровень в какой-либо точке цепи представляет собой значение абсолютного уровня мощности, напряжения или тока при подаче на вход цепи нулевого уровня

Входное сопротивление цепи определяется отношением напряжения к току в данной точке 1 к= 11/1.

Скорость распространения электромагнитной волны по медным воздушным проводам, км/с, и = 1/д/ТС = 288 000, т. е. почти равна скорости света. По стальным воздушным линиям скорость примерно вдвое меньше

Длиной волны называют расстояние между двумя точками линии, в которых в данный момент времени фазы напряжения или тока сдвинуты на угол 2л, т е. |}Я,= 2л, откуда Х=2л/р.

Для симметричных кабельных линий с увеличением частоты тока до 3000 рад/с скорость распространения по кабелю возрастает прямо пропорциональна корню квадратному из частоты.

Телефонный аппарат при передаче речи развивает мощность Р 1=1* 10~~3 Вт, а вполне удовлетворительная по громкости слышимость принимаемой речи достигается при подаче на вход телефонного аппарата мощности Рг= 1- 10”6 Вт. Отсюда легко определить допустимое затухание телефонной цепи, соединяющей два аппарата,

а = 10 Ю1е {;-}^Ь- = 30 дБ.

В качестве нормы допустимого затухания принимается несколько меньшая величина, а именно: 27,5 дБ на частоте 800 Гц. На долю междугородной цепи или канала отводится затухание 10,43 дБ, на городской участок - по. 8,69 дБ. Последняя величина складывается из затухания абонентской линии 4,35 дБ, центральной телефонной станции связи ЦТС 1,3 дБ, соединительной линии (СЛ) 2,17 дБ и междугородной телефонной станции МТС 0,87 дБ.

Расчеты показывают, что дальность непосредственного телефонирования токами тональной частоты по медным воздушным цепям с проводами диаметром 3-4 мм от 70 до 90 км и по симметричным кабельным цепям с жилами диаметром 0,9-1,2 мм от 15 до 25 км. Дальность телефонирования по кабельным цепям увеличивают искусственным повыщением их индуктивности, т. е. уменьшают а. Из формулы (14.1) видно, что с увеличением Т уменьшается ее первое слагаемое и увеличивается второе. Однако для кабельных цепей величина а определяется в основном первым слагаемым, так как й по сравнению с # представляет собой малую величину.

При искусственном увеличении индуктивности в провода последовательно включают катушки индуктивности, что называют пупи-низ а ци ей. Пупинизация позволяет увеличить дальность передачи по кабельным цепям с жилами диаметром 0,9-1,2 мм до 70-140 км. Наиболее эффективно дальность телефонирования можно увеличить включением в воздушные и кабельные цепи усилителей. Этот способ получил широкое распространение.

Принцип телефонной передачи и ее качественные показатели | Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте | Устройство электроакустических преобразователей

Рекомендуемый контент: