Благодаря чему достигается симметричность расположения жил в кабеле

Симметрирование кабелей связи

Симметрирование − это комплекс мероприятий и электрических измерений, проводимых в процессе строительства и монтажа кабельных линий связи. На ГТС симметрируют в основном кабели межстанционных соединительных линий, большой протяженности. На практике используют следующие основные методы симметрирования: метод скрещивания, конденсаторный метод и метод концентрированного включения контуров противосвязи.

Симметрирование скрещиванием основано на компенсации электромагнитных связей одного отрезка кабеля связями другого отрезка путем скрещивания жил цепей.

Конденсаторное симметрирование основано на компенсации электрических связей путем включения конденсаторов между жилами взаимовлияющих цепей.

Симметрирование включением контуров противосвязи основано на компенсации электромагнитных связей путем включения между жилами взаимовлияющих цепей контуров противосвязи, содержащих резисторы и конденсаторы.

Конденсаторное симметрирование компенсирует только электрические связи, поэтому оно применяется в основном для низкочастотных кабелей, в которых эти связи являются определяющими. Симметрирование скрещиванием применяется как для низкочастотных, так и для высокочастотных кабелей. Концентрированное симметрирование контурами противосвязи в основном применяется для ВЧ кабелей.

Отличительная особенность симметрирования НЧ и ВЧ кабелей заключается в следующем. Рабочее затухание кабаля в области низких частот весьма мало, поэтому симметрирование НЧ кабелей по результатам измерения защищенности на дальнем конце может изменять влияние на ближнем конце, и наоборот. Поэтому НЧ кабели симметрируют на длине шага симметрирования (расстояние между смежными точками симметрирования). Длина шага симметрирования 1,2. 1,7 км. На высоких частотах рабочее затухание велико, поэтому симметрирование по результатам измерения взаимных влияний на дальнем конце не изменяет влияния на ближнем конце. Это позволяет выполнять симметрирование ВЧ кабелей на длине элементарного кабельного участка (ЭКУ).

Рисунок 6.1 − Емкостные связи и асимметрии в кабельной четверке

По одной четверке можно организовать в диапазоне низких частот три цепи: две основные и одну фантомную (искусственную).

Согласно рисунку 6.2, первая основная цепь образована жилами 1 и 2, вторая основная цепь − жилами 3 и 4, а фантомная цепь образована c помощью четырех линейных трансформаторов со средними точками.

Рисунок 6.2 − Схема организации двух основных и фантомной цепей

При подключенном к средним точкам генераторе по полуобмоткам трансформаторов протекают равные, но противоположно направленные токи. Поэтому их магнитные потоки компенсируют друг друга и ток в станционной обмотке равен нулю. Аналогичное явление наблюдается и на противоположном конце линии при подключении к средним точкам нагрузки.

При этом прямым проводом фантомной цепи является первая основная цепь, a обратным проводом − вторая основная цепь. Таким образом, по указанным целям организуются три независимые связи.

Согласно рисунку 6.1, можно записать приближенные выражения для коэффициентов емкостной связи и емкостной асимметрии (без учета влияния соседних четверок):

Источник

Симметрирование кабелей связи

Симметрированием называется комплекс мероприятий, проводимых в процессе монтажа симметричных кабелей связи с целью уменьшения взаимных влияний между цепями в кабеле и помех от внешних источников. Взаимные влияния являются результатом действий электромагнитных связей, имеющихся между цепями. Влияние внешних источников возникает вследствие асимметрии проводников относительно оболочки кабеля. Такие связи обычно называют асимметричными.

Симметрирование НЧ и ВЧ кабелей осуществляется различными методами. Это обусловлено следующим: НЧ связь осуществляется по однокабельной системе, поэтому должна быть обеспечена требуемая защищенность от помех как на ближнем, так и дальнем концах линии. ВЧ связь организуется по двухкабельной системе, поэтому критичным является защищенность от помех на дальнем конце. На ближнем конце достаточно иметь сравнительно невысокие значения переходного затухания, при которых исключилось влияние на дальний конец за счет отражения волн.

Кабели НЧ имеют сравнительно малое затухание, и поэтому при их симметрировании на длине усилительного участка относительно, дальнего конца будет изменяться влияние на ближнем конце, причем это изменение может происходить и в худшую сторону. Длина шага симметрирования обычно не превышает 1,7 – 2,0 км. НЧ кабели симметрируют небольшими участками, называемыми шагами симметрирования.

Симметрирование выполняют в три этапа: внутри шагов симметрирования; при соединении шагов и на смонтированном усилительном участке.

Симметрирование внутри шагов (первый этап) можно выполнять в одной, трех и семи точках, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и от концов шага симметрирования (рисунок 9.11). Муфты, в которых выполняют симметрирование скрещиванием и конденсаторами, называются конденсаторными. Муфты, в которых симметрирование не выполняют и жилы соединяют напрямую, называют прямыми муфтами и обозначают кружочком (рисунок 9.11).

При одноточечной схеме сначала монтируют прямые муфты, а затем конденсаторную (К). В случае трехточечной схемы вначале монтируют прямые муфты, затем симметрирующие и только потом конденсаторные. При симметрировании по семиточечной схеме сначала монтируют симметрирующие муфты А, затем Б и последней – конденсаторную муфту К.

Рисунок 9.11 – Симметрирование НЧ цепей

Кабели ВЧ имеют большое затухание. Поэтому при скрещивании цепей на длине усилительного участка и включении симметрирующих контуров на расстоянии от конца этого участка, соответствующем по затуханию примерно 10 дБ, на верхних частотах диапазона влияние на ближнем конце практически изменяться не будет.

Симметрирование на дальнем конце усилительного участка выполняют в два этапа: на первом – систематическое скрещивание первой цепи четверки при соединении строительных длин кабеля (оператор соединения в муфте жил кабеля х..); на втором – скрещивание цепей в одной, двух или трех точках (муфтах) (рисунок 9.12) с подбором опытным путем наилучшего сочетания операторов скрещивания по результатам измерений защищенности цепей на дальнем конце усилительного участка. Эффективность двухэтапного скрещивания ВЧ-цепей зависит от значений так называемого параметра симметрируемости внутричетверочных комбинаций влияния для строительной длины кабеля. Этот параметр определяется минимальным значением А_l, которого можно достигнуть при компенсации непосредственных влияний. Эффективность двухэтапного скрещивания также зависит от диапазона частот и длины усилительного участка.

Рисунок 9.12 – Симметрирование ВЧ цепей

Под наилучшим сочетанием операторов скрещивания при трехточечной или двухточечной схемах симметрирования понимают такое, при котором достигается требуемая норма по защищенности А_зl во всем диапазоне частот. Если этого достигнуть невозможно, то выбранные операторы скрещивания должны в первую очередь уничтожить эффект перестановки для возможности использования симметрирования с применением контуров противосвязи. В последнем случае симметрирование ВЧ-цепей получается трехэтапным.

Кроме рассмотренных методов уменьшения взаимных влияний между ВЧ-цепями, в отдельных случаях могут потребоваться и другие (дополнительные) меры, например, по уменьшению влияний с выхода промежуточного усилителя (регенератора) на его вход в комбинированных ж.д. кабелях связи и компенсационных метод ослабления взаимных влияний на участках между соседними обслуживаемыми усилительными пунктами (ОУП-ОУП). Этот метод служит для обеспечения помехозащищенности от взаимных влияний при организации связи по кабелю, предназначенному согласно техническим условиям для работы в более узком диапазоне частот, чем этого требует применяемая аппаратура.

Влияние с выхода промежуточного усилителя на его вход необходи­мо учитывать на кабельных линиях при наличии низкочастотных це­пей, проходящих без разрыва через высокочастотный усилительный пункт (УП). В этом случае имеют место указанные влияния через тре­тьи низкочастотные цепи (рисунок 9.13).Устранение этих влияний может быть обеспечено благодаря переходу ВЧ-цепей из одного кабеля в дру­гой в каждом усилительном пункте (рисунок 9.14).Влияния с выхода на вход ВЧ-усилителей через третьи двухпроводные цепи могут быть уменьшены включением в последние низкочастотных фильтров.

Рисунок 9.13 – Влияние через третьи цепи

Рисунок 9.14 – Переход ВЧ-кабелей

Для уменьшения этих влияний на воздушных линиях вводы в уси­лительные пункты устраивают в разных кабелях. Для уменьшения вли­яния через земляной тракт во все цепи на входе и выходе в усилитель­ные пункты включают запирающие катушки (ЗК) (рисунок 9.15).Каждую полуобмотку катушки ЗК включают в один из проводов двухпроводной цепи. В результате магнитные поля токов земляного тракта (имеющих одинаковое направление) складываются, что увеличивает индуктивное сопротивление цепи «провод—земля». Магнитные поля токов, имеющих разные направления в проводах двухпроводной цепи, взаимно компен­сируются, и затухание, вносимое запирающей катушкой для передавае­мых сигналов, невелико. При вводе в оконечные пункты запирающие катушки включаются только в уплотненные цепи.

Рисунок 9.15 – Запирающие катушки

Сущность симметрирования скрещиванием жил заключается в компенсации электромагнитных связей между цепями на одном участке кабельной линии связями другого участка.Компенсация объясняется тем, что при скрещивании связи изменяют свой знак.

При симметрировании конденсаторным методом последние устанавливают в промежуточной муфте, соединяющей два участка кабельной линии, и включают между жилами цепей.

Концентрированное симметрирование контурами противосвязи заключается в том, что токи помех, вызываемые электромагнитными связями между цепями, компенсируются токами влияния противоположной фазы, создаваемыми с помощью контуров, включенных между жилами цепей.

Дата добавления: 2015-05-05 ; просмотров: 9991 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Симметрирования кабелей связи

Кабельные цепи в строительных длинах одного и того же типа кабеля всегда имеют различные электрические характеристики ( в пределах допустимых ТУ), и от того, как они будут соединены, зависит их защищенность от взаимных влияний и влияний внешних источников. Поэтому при выполнении монтажных работ с симметричными кабелями проводят симметрирование.

Симметрированием называют комплекс мероприятий, направленных на уменьшение влияний.

Взаимные влияния возникают в результате наличия между цепями электромагнитных связей. При этом в НЧ (до 4 кГц) кабелях преобладают электрические связи, а в ВЧ ¾ электромагнитные комплексные связи. Исходя из этого в НЧ кабелях достаточно проводить симметрирование емкостных связей; в ВЧ кабелях необходимо симметрировать все составляющие (активные и реактивные) электрических и магнитных связей.

Для симметрирования НЧ кабелей применяют метод скрещивания жил и конденсаторный метод.

Симметрирование ВЧ кабелей производят методами скрещивания жил и концентрированного симметрирования контурами противосвязи.

Скрутка кабельных цепей. Для уменьшения взаимных и внешних влияний изолированные жилы симметричных кабелей скручиваются в группы звездной (четверочной) или парной скруткой.

При звездной скрутке четыре изолированные жилы располагаются по углам квадрата, чем достигается симметричное расположение жил одной цепи относительно жил другой, и, таким образом, снижается влияние вследствие поперечной асимметрии. Однако строго симметричного расположения жил получить невозможно из-за конструктивных неоднородностей. Влияние между цепями различных четверок уменьшается скруткой.

Скрутка жил не только снижает влияние вследствие поперечной симметрии, но и уменьшает продольную асимметрию, так как выравниваются расстояния жил относительно оболочки.

Действие скрутки аналогично скрещиванию проводов на воздушной линии связи. Скрутка представляет собой равномерное, непрерывное вращение жил относительно оси с неизменным шагом по всей длине кабеля.

Шагом скрутки называют длину участка, на котором жилы группы совершают полный оборот вокруг оси скручивания.

С учетом требований к гибкости и устойчивости конструкций кабеля длину шагов скрутки в группы принимают равной 100-300 мм, а повивов ¾ 400-600 мм (кабели дальней связи).

Шаги скрутки различных групп должны быть согласованы. Подбор и согласование шагов производится по участкам, называемым секциями симметрии или секциями защиты.

Длина секции не должна быть больше одной восьмой длины волны высшей передаваемой частоты.

Согласование шагов каждой группы со всеми остальными находится в зависимости от спектра передаваемых частот. Если кабель НЧ, то при четном количестве групп в повиве достаточно взять два согласованных шага I, II и чередовать так, как показано на рис. 1.

При нечетном количестве групп в повиве потребуется 3 различных шага для того, чтобы избежать появления соседних групп, скрещенных с одинаковым шагом.

В ВЧ кабелях шаги скрутки всех групп должны быть неодинаковы и согласованы между собой.

Это объясняется тем, что в НЧ кабелях влияние между цепями обусловлено только одной емкостной связью, для которой промежуточные группы действуют как экран. В ВЧ кабелях необходимо считаться со всеми видами связи.

Для уменьшения влияния между группами, находящимися в соседних повивах, последние скручиваются в разные стороны, и шаги скрутки согласовываются с шагами скрутки групп.

При пучковой скрутке (городские кабели) повивы в пучках скручиваются в одну сторону, что позволяет уменьшить сечение сердечника кабеля. Для обеспечения механической устойчивости при такой скрутке направление скрутки всего сердечника противоположно направлению скрутки его пучков.

Изобразим кабель, содержащий одну четверку, помещенную в оболочку (рис. 2).

Переход энергии на кабельные цепи происходит через землю и защитные металлические оболочки кабеля.

Источник

Основы звукотехники. Несимметричное и симметричное соединения

Электрический кабель — один или несколько изолированных проводников (токопроводящих жил), заключенных в защитную (обычно герметичную) оболочку. Применяется для соединения приборов и источников тока, передачи на расстояние электроэнергии (силовой кабель) и в качестве среды для передачи сигналов.

Несимметричное соединение (Unbalanced)

Это простейшая из всех возможных схема соединения, которую все неоднократно видели в школе на уроках физики – источник тока и прибор соединены друг с другом двумя проводами. Электричество идет к прибору по одному проводу и уходит от него по другому, прибор работает. Все просто. И дешево. Но если брать в расчет нежелательные сигналы (помехи), которые могут возникать в кабеле, все становится не таким простым.

Если рядом с такой простейшей системой начать разговаривать по мобильному телефону или где-то поблизости окажется силовой кабель, электромагнитные волны от телефона и магнитные поля кабеля начнут наводить электрические сигналы в проводах нашей несимметричной схемы. Если при таких обстоятельствах прибором в схеме является, например, микрофон, аудитория будет «порадована» жужжанием и визгом. Поэтому несимметричное соединение – это не всегда лучшее соединение. Чем длиннее несимметричный кабель, тем больше вероятность возникновения помех, поэтому не рекомендуется использовать несимметричный кабель длиной более 3 метров. Такой вид кабеля можно часто увидеть в домашней аудио-аппаратуре (в непрофессиональных комплектах звуковой техники в основном все кабели несимметричные).

Симметричное соединение (Balanced)

Что же делать, если посторонние сигналы возникают в кабелях и проводах? Существует два выхода – либо убрать все источники электромагнитных возмущений от нашей схемы (задача практически невыполнимая), либо использовать для соединения симметричный кабель. Отличие симметричного кабеля – в наличии дополнительного провода (жилы). Т.е. в кабеле имеются положительный, или «горячий» провод (по нему сигнал передается без изменений) и отрицательный, или «холодный» провод (по нему идет тот же сигнал, но в противофазе). Вместе они называются сигнальный провод. При этом становится возможным сравнивать напряжение между положительным и отрицательным проводами. Как только рядом появляется мобильный телефон или силовой кабель (внешние источники помех), они начинают влиять на сигнал в двух проводах симметричного кабеля совершенно одинаково. На входе на принимающее устройство из положительного сигнала вычитается отрицательный, при этом помехи вычитаются сами из себя (компенсируются) и не оказывают влияния на исходный сигнал. Таким образом, сигнал передается без искажений. Стандартным соединением симметричных кабелей является трехконтактный XLR – разъем (положительный, отрицательный и заземляющий провода).

Следует помнить, что симметричный кабель не устраняет исходный уровень шума, он только позволяет избавиться от дополнительных шумов, которые возникают при передаче сигнала. Симметричные кабели стоят значительно дороже и используются главным образом для профессиональной звуковой техники в случае необходимости передачи слабых сигналов и передачи сигнала на большие расстояния.

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Источник

Благодаря чему достигается симметричность расположения жил в кабеле

6.3. Способы симметрирования кабелей связи

Основными мерами защиты кабельных цепей от взаимных влияний являются:

Экранирование цепей также производится на заводе путем наложения на отдельные кабельные группы или общую кабельную скрутку тонких металлических оболочек-экранов.

Симметрирование цепей выполняют, как правило, в процессе монтажа и строительства кабельной линии. Оно включает в себя целый комплекс мероприятий, основной смысл которых заключается в создании дополнительных противосвязей, компенсирующих существующие электромагнитные связи цепей.

В симметричных кабелях используются все три указанных способа защиты от взаимных и внешних помех. В коаксиальных кабелях требуемый эффект защиты достигают за счет электромагнитного экранирования.

Итак, симметрированием называются мероприятия, проводимые при монтаже кабелей связи с целью уменьшения взаимных влияний между их цепями и уровня помех от внешних источников.

В настоящее время используются следующие способы симметрирования кабелей [ 14 ]:

— скрещивание цепей по результатам измерений емкостных связей и асимметрий;

— конденсаторный способ (также по результатам измерений емкостных связей и асимметрий);

— скрещивание по результатам измерений переходных затуханий на ближнем и дальнем концах;

6.3.1. Скрещивание по результатам измерения емкостных связей и асимметрий

Сущность данного способа заключается в том, что емкостные связи и асимметрии цепей одной строительной длины кабеля компенсируются емкостными связями и асимметриями цепей соседней строительной длины путем соответствующего соединения цепей: «на прямое» или «со скрещиванием».

Так, например, если основной цепью кабеля является четверка звездной скрутки, которая содержит две основных и одну искусственную цепь, то в этом случае возможны 8 вариантов или схем соединений жил этих цепей (см. рис.6.5).

Рис. 6.5. Возможные варианты схем соединения жил четверок в кабеле связи

Коэффициенты связи и асимметрий

Отсюда вытекают следующие правила скрещивания по результатам измерений k и e:

6.3.2. Конденсаторный способ

Суть этого способа симметрирования заключается в том, что емкостные связи и асимметрии компенсируются путем подключения дополнительных емкостей (конденсаторов).

Возможность реализации такого варианта уменьшения взаимных влияний связана с тем, что электрические связи являются по существу результатом разбалансировки емкостных мостов:

Рис. 6.5. Схема подключения симметрирующих емкостей

Для того, чтобы не ошибиться в схемах подключения конденсаторов также пользуются заготовками соответствующих таблиц в ведомостях симметрирования.

Указанный способ, также как и предыдущий, позволяет уменьшить только электрические связи, поэтому они оба применяются только для симметрирования НЧ (обычно, абонентских) кабелей.

Случайный характер взаимных влияний дает основание предположить, что в различных строительных длинах кабелей связи их уровни и направления между одинаково расположенными цепями, с достаточно большой вероятностью, будут различны. Поэтому появляется возможность уменьшения взаимных влияний за счет того, что при соединении цепей по-разному расположенных в строительных отрезках кабеля электрические связи между ними, имеющие примерно равные величины, но различные знаки, могут компенсировать друг друга.

На использование именно данного эффекта и рассчитан способ планомерного смешивание четверок, который заключается в том, что четверки, соседние в одном кабеле удаляются друг от друга на одну во втором кабеле (рис.6.7). При этом, отсчет производится от контрольных четверок, которые не перемешиваются.

Рис. 6.7. Условная схема смешивания четверок кабеля

Следует помнить, что их нумерация при выполнении работ должна быть зафиксирована заранее.

Такое смешивание оказывается обычно достаточной мерой для уменьшения емкостных связей между цепями различных четверок в низкочастотных кабелях.

В связи с этим, при симметрировании ВЧ кабелей связи применяются такие способы уменьшения взаимных влияний, которые предполагают непосредственный контроль уровня электрических или электромагнитных связей.

Наиболее простым из них является способ скрещивания цепей по результатам измерения переходных затуханий. Он основан на элементарном переборе возможных вариантов схем соединений одной цепи с одновременным измерением величины помехи в соседней цепи. При этом, по результатам измерений выбирается та схема, которая обеспечивает максимальные переходные затухания.

При симметрировании цепей внутри четверки измеряются переходные затухания между основными цепями и между основными и искусственной. В этом случае рассматриваются только первые четыре схемы без скрещивания искусственной цепи.

В зависимости от назначения линии связи симметрирование может осуществляться по переходным затуханиям на ближнем конце или по защищенности на дальнем.

Рассмотренный способ симметрирования позволяет уменьшать результирующие электромагнитные связи, поэтому одинаково эффективен для уменьшения взаимных влияний как в ВЧ, так и НЧ кабелей связи.

6.3.5. Концентрированное симметрирование

По принципу действия концентрированное симметрирование аналогично конденсаторному способу, так как уменьшение взаимных влияний между цепями в кабелях также реализуется за счет внесения дополнительных электромагнитных связей примерно одного уровня, но с противоположным знаком.

Его практическая реализация заключается в том, что между цепями в одной или 3-х точках смонтированного участка включаются контуры “противосвязи”, которые настраиваются затем по минимальному уровню мешающего сигнала. При этом, токи, создаваемые противосвязями, должны быть равными по величине и обратными по фазе токам влияния.

В качестве элемента противосвязи, обычно, применяются простейшие (двух- или трехполюсные) RC контуры, например такие, как показано на рис.6.8, а различные варианты их включения между жилами цепей и возможность подстройки обеспечивают внесение компенсирующих связей с любыми необходимыми величинами и фазами.

Рис. 6.8. Варианты контуров противосвязи

Выбор схемы противосвязи и значений R и С осуществляется путем их подбора, о правильности которого судят по результатам измерений переходных затуханий (например, методом сравнения). Результаты измерений передаются в точку симметрирования по телефону с помощью вспомогательной цепи.

Рассмотренный способ симметрирования применяется для уменьшения взаимных влияний в ВЧ кабелях связи. Причем, наибольший эффект концентрированное симметрирование дает на дальнем конце цепи, так как пути токов, поступающих на дальний конец, примерно одинаковы. В связи с этим, для их компенсации контур противосвязи может быть включен в любой точке участка.

Компенсация влияния на ближнем конце при использовании данного способа получается неполной, а ее эффект ощущается в достаточно узком диапазоне частот. Для дальнего же конца цепи данный способ дает хорошие результаты в широком диапазоне частот, но при этом необходимо сначала избавиться от косвенных влияний.

Возврат к оглавлению раздела

или к началу параграфа

или переход к другим параграфам главы:

6.1. Параметры и механизм взаимных влияний между цепями в электрических кабелях связи

6.2. Нормирование переходных затуханий между цепями

6.4. Порядок симметрирования кабелей связи

Источник