Междугородные кабельные линии связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

«МЕЖДУГОРОДНЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ»

Салават 2010

1. Характеристика оконечных пунктов

Рязань - город в России, административный центр Рязанской области. Население 515,9 тыс. жителей (2005; в 1975 было 419 тыс., в 1970-350 тыс., в 1959-214 тыс., в 1939 ? 95 тыс.). Город расположен на правом берегу Оки (в 2 км от реки), при впадении в неё реки Трубеж. Крупная пристань на Оке, в 196 км от Москвы. Узел железнодорожных линий на Москву, Рузаевку, Ряжск. Аэропорт Турлатово.

В Советском Союзе Рязань превратилась в крупный промышленный центр. В настоящее время город даёт 60% валовой продукции промышленности области. До Великой Отечественной войны 1941-45 две трети его валовой промышленной продукции давали пищевая, лёгкая и деревообрабатывающая отрасли; после войны Рязань превратилась в важный индустриальный центр с преобладанием отраслей тяжёлой промышленности, главным образом машиностроения. Крупнейшие предприятия: ОАО «Рязанский Станкостроительный завод» (металлорежущие станки), ЗАО «ПРО_САМ» (счетно-аналитических машин), ОАО «Рязанский завод автоагрегатов», ОАО «Тяжпрессмаш», ОАО «Рязанский радиозавод», ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (первичная обработка нефти), ОАО «Рязанский комбайновый завод» (сельхозтехника), ОАО «Теплоприбор», ОАО «Рязцветмет», и другие. Предприятия лёгкой промышленности: швейная, обувная фабрики, ЗАО «Русская кожа» и другие. Пищевая промышленность. Производство стройматериалов, деревообработка. В Рязанском районе выращивают зерновые и кормовые культуры, картофель, овощи, фрукты. Разводят крупный рогатый скот, свиней, птицу.

В Рязани находится Военный автомобильный институт, Высшее военное командное училище связи, Высшее военное командное десантное, Академия МВД, Политехнический институт, 7 коммерческих институтов, сельскохозяйственная академия, радиотехнический университет (РГРТУ), Рязанский государственный университет и медицинский университеты, 11 средних специальных учебных заведений. Высшее Десантное Рязанское училище.

На сегодняшний день Рязань является не только промышленным, но и крупным научным и культурным центром, где бережно хранится богатое наследие прошлого. В 1995 году Рязань отметила 900-летие.

Тула - город в России, административный центр Тульской области, городской округ, расположен в 193 километрах южнее Москвы на реке Упе, город-герой. Население 465 тыс. чел. (2005), в агломерации 650 тыс. чел. (2005). Исторически сложилось так, что Тула была южным форпостом Москвы, на протяжении веков, отражавшим набеги иностранных захватчиков. Ни разу не был взят ими ни Тульский кремль, ни сам город. Издревле оружейное производство было в Туле основным, налагая свой отпечаток на облик и характер города и области. Более четырех веков Тула известна как центр оружейных ремесел и металлообработки. Сегодня Тульская область - это развитый промышленный регион. Металлургия представлена здесь двумя чугунолитейными заводами и 24 предприятиями среднего масштаба. Тульский оружейный завод, Тульский машиностроительный завод, КБП (Конструкторское бюро приборостроения), ОАО «Тульский патронный завод», АО «Комбайновый завод», НПО «Сплав», ОАО «Тулачермет», ОАО «Косогорский металлургический завод». Традиционно развитые машиностроение и металлообработка в общем объеме промышленного производства составляют 21,9%, химия и нефтехимия - 20,8%, металлургия - 17,7%, электроэнергетика - 11,9%, пищевая и перерабатывающая - 13,0%, легкая промышленность - 3,9%.

В регионе действует развитая система профессионального образования - более восьмидесяти профессиональных и средних профессиональных учебных заведений и 9 высших учебных заведений.

Наиболее известными учебными заведениями города являются:

· Тульский государственный университет (ТулГУ)

· Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого (ТГПУ)

· Тульский артиллерийский инженерный институт

Имеются также филиалы ВУЗов из других регионов России:

· Московский Университет МВД России (до 2003 года Юридический институт МВД РФ) (ТФ МосУ МВД)

· Московский Государственный Университет Культуры и Искусства

· Российская Международная Академия Туризма (РМАТ ТФ)

2. Выбор трассы проектируемой кабельной линии связи

Между Тулой и Рязанью возможна прокладка кабельной линии связи по множеству маршрутов. При выборе трассы кабельной магистрали следует исходить из сведения к минимуму материальных затрат. Из экономических соображений (снижение строительных и эксплуатационных расходов) выгоднее прокладка кабельной линии вдоль автомобильных и грунтовых дорог. На основании изучении карты намечаем три возможных варианта трассы между городами:

· 1) Тула - Узловая - Донской - Кимовск - Михайлов - Захарово - Рязань

· 2) Тула - Узловая - Донской - Кимовск - Михайлов - Александро-Невский - Ряжск - Искра - Рязань

· 3) Тула - Богородицк - Ефремов - Воскресенское - Данков - Лев Толстой - Чаплыгин - Александро-Невский - Ряжск - Искра - Рязань

трасса кабельный линия конструктивный

Для определения оптимальной трассы сравним их. Видно, что оптимальный выбор - это трасса 1, т.к. у неё наименьшая протяженность и наименьшее число пересекаемых препятствий.

Таким образом, прокладка кабельной линии связи между городами Тула и Рязань будет осуществляться по трассе, проложенной вдоль магистральной автомобильной дороги и обозначенной на карте желтым цветом.

3. Выбор типа кабеля и системы передач

В индивидуальном задании на курсовой проект заданы: кабель КМАБп-4 и система передачи К-3600.

Коаксиальные магистральные кабели типа КМ-4 содержат четыре коаксиальные пары типа 2.6/9.4 и пять симметричных четверок. Коаксиальная пара типа 2.6/9.4 имеет внутренний медный проводник диаметром 2.58 мм, внешний проводник в виде медной трубки с продольным швом, толщиной стенок 0.26 мм, изоляцию из полиэтиленовых шайб, экран из двух стальных лент, изоляцию из двух слоев бумажных лент.

Кабель КМАБп-4 - это магистральный коаксиальный кабель в алюминиевой оболочке с защитным покровом типа Бп (броня из двух стальных лент, с полиэтиленовым шлангом и наружным покровом из кабельной пряжи).

Область применения кабеля - грунты всех категорий, кроме грунтов, агрессивных по отношению к стальной броне.

Система К-3600 предназначена для получения пучков емкостью до 7200 каналов по кабелю КМ-4. По кабелю КМ-4 могут работать две коаксиальные системы передачи и одна распределительная, использующая симметричные пары. Линейный спектр системы К-3600: 812-17596 кГц.

4. Конструктивный расчет кабеля

Кабель КМАБп-4 - это магистральный коаксиальный кабель в алюминиевой оболочке с защитным покровом типа Бп (броня из двух стальных лент, с полиэтиленовым шлангом и наружным покровом из кабельной пряжи).

Основные конструктивные размеры кабеля КМАБп-4 [2]:

Поясная изоляция: tпи = 0.7 мм.

Диаметр сердечника по поясной изоляции: 28.6 мм.

Толщина алюминиевой оболочки: tоб = 1.45 мм.

Подклеивающий слой и п/э покрытие: 2.5 мм.

Подушка под броню: tпод = 1.5 мм.

Броня из двух стальных лент по 0.5 мм.: tбр = 1 мм.

Наружный покров: tпок = 2 мм.

Для коаксиальной пары:

Диаметр жил симметричных медных четверок: 0.9 мм.

Диаметр внутреннего медного проводника: 2.58 мм.

Внутренний диаметр внешнего проводника: dв = 9.4 мм.

Толщина лент внешнего проводника: 0.26 мм.

Толщина внешнего проводника: t = 0.3 мм.

Толщина ленты экрана: 0.15 мм.

Толщина экрана: tэ = 0.3 мм.

Толщина изоляции из двух слоев бумаги: tиз = 0.3 мм.

Определим диаметр коаксиальной пары по формуле[2]:

Dкп = dв + 2*t + 2*tэ + 2*tиз,

Dкп = 9.4 + 2*0.3 + 2*0.3 + 2*0.3 = 11.2 мм.

Найдем диаметр кабельного сердечника[2]:

Dкс = 2.41*Dкп

Dкс = 26.992 мм.

Рассчитаем диаметр кабеля по оболочке и защитным покровам[2]:

Dк = Dкс + 2*tпи + 2*tоб + 2*(tпод + tбр + tпок)

Dк = 26.992 + 2* 0.7+ 2* 1.45 + 2*(1.5 + 1 + 2) = 40.292 мм.

Чертеж кабеля КМАБп-4, выполненный в масштабе по результатам конструктивного расчета кабеля, представлен на рис. 1

Рис. 1. Кабель КМАБп-4 в разрезе

5. Расчет параметров взаимного влияния

Коаксиальная цепь идеальной конструкции принципиально не имеет внешних поперечных электрического и магнитного полей, направленных радиально и тангенциально. Взаимные влияния между коаксиальными цепями обусловлены наличием продольной составляющей электрического поля Ez на внешней поверхности влияющей коаксиальной пары. Причем влияние между коаксиальными парами происходит через третью, промежуточную цепь, образованную их внешними проводниками.

В качестве первичного параметра влияния рассматривается сопротивление связи Z₁₂, называемое также взаимным сопротивлением и представляющее собой отношение продольной составляющей электрического поля Ez на внешней поверхности внешнего проводника к току I, протекающему в коаксиальной цепи.

Вторичными параметрами влияния являются величины переходного затухания на ближнем конце А₀, переходного затухания на дальнем конце А_l и защищенности на дальнем конце А₃. Эти величины позволяют оценить по абсолютной величине соотношения между мощностями, напряжениями и токами во влияющей и подверженной влиянию цепях, что удобно измерять и нормировать на практике.

Расчет параметров взаимного влияния производится на следующих частотах:

f₂-f₄ - заданные частоты для расчета параметров влияния;

f₁, f₅ - граничные частоты линейного спектра системы передачи К-3600.

а) Расчет первичных параметров влияния

Результаты расчетов сопротивления связи на всех исследуемых частотах приведены в таблице:

Приведенное выше выражение для сопротивления связи пригодно лишь для расчета замкнутых однослойных внешних проводников коаксиальной цепи.

Реальная коаксиальная цепь имеет чаще всего внешний провод в виде медной трубки и стального экрана из лент, наложенных спирально, поэтому сопротивление связи с учетом экранных лент рассчитывается по следующей формуле [2]. Приведём пример расчета для частоты fl =5*10^6 Гц:

L_z - продольная индуктивность, обусловленная спиральными стальными лентами[2]

м=150 - относительная магнитная проницаемость стального экрана [6]

h_э=10 мм - шаг наложения экранных лент [2]

r_c=5 мм - внешний радиус внешнего проводника

t_е=0,3 мм - толщина стального экрана

Li - внутренняя индуктивность стальных лент

Результаты расчетов сопротивления связи с учётом экранных лент на всех исследуемых частотах приведены в таблице:

б) Расчет вторичных параметров влияния

Для расчета вторичных параметров влияния в коаксиальных цепях необходимо определить значения полного сопротивления третей промежуточной цепи Z₃, состоящих из собственных сопротивлений двух внешних проводников рассматриваемых коаксиальных цепей (Z_вн) и индуктивного сопротивления промежуточной цепи. Величина полного сопротивления Z₃ зависит от конструкции и состояния внешнего проводника коаксиальных пар. В реальных коаксиальных парах поверх внешнего проводника накладывается экран состоящий из металлических лент, и изоляционный покров (из бумажных или полиэтиленовых лент). В этом случае собственным сопротивлением внешних проводников Z_вн пренебрегаем. Тогда Z₃ вычисляется по формуле[2].

И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц:

щ - круговая частота, щ=2•р•f;

L_s - индуктивность цепи, составленной из двух внешних проводников,

покрытых экранными лентами L₃^Э и изолирующими покровами L₃^Д, Гн/км;

М_э = 150 - относительная магнитная проницаемость экранных лент;

г_с = 5 мм - внешний радиус внешнего проводника;

t_э = 0,3 мм - толщина стального экрана;

а=5,6 - половина расстояния между центрами коаксиальных пар.

Результаты расчетов полного сопротивления третьей промежуточной цепи на всех исследуемых частотах приведены в таблице:

На строительной длине коаксиального кабеля переходное затухание на ближнем конце А₀^СД и защищенность на дальнем конце А₃^СД приблизительно равны и могут быть рассчитаны по следующим соотношениям[2].

И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц:

Z_в - волновое сопротивление коаксиальной цепи, Ом;

Z₃ - полное сопротивление третьей промежуточной цепи, Ом/км;

Z²₁₂ - сопротивление связи с учетом экранных лент, Ом/км;

S = 0,5 км - строительная длина кабеля.

Результаты расчетов переходного затухания на ближнем конце и защищенности на дальнем конце на строительной длине на всех исследуемых частотах приведены в таблице:

Для усилительного участка переходное затухание на ближнем и дальнем концах и защищенность на дальнем конце определяются по следующим формулам [2].

И приведём пример численного расчета для частоты fl =5*10^6 Гц

Zв - волновое сопротивление коаксиальной цепи, Ом;

Zs - полное сопротивление третьей промежуточной цепи, Ом/км;

Z²₁₂ - сопротивление связи с учетом экранных лент, Ом/км.

Результаты расчетов переходного затухания на ближнем и дальнем концах и защищенности на дальнем конце на усилительном участке на всех исследуемых частотах приведены в таблицах:

Построим на одном графике зависимости переходного затухания на ближнем(A0yy), дальнем концах(Alyy) и защищенности на дальнем конце(Aзyy) на усилительном участке от частоты:

в) Сравнение вторичных параметров с существующими нормами

По существующим нормам защищенность на длине усилительного участка в используемом спектре частот должна быть не менее 110 дБ [2]. На графике выше указан требуемый уровень и видно, что защищенность на дальнем конце на усилительном участке удовлетворяет нормам.

Величина переходного затухания на дальнем конце превышает защищенность на величину собственного затухания линии б•l:

Следовательно, параметры взаимного влияния полностью удовлетворяют нормам.

Список литературы

1. Пособие по курсовому проектированию кабельных линий связи (для специальности 0708)/ И.В. Куликова, В.М. Пименов. 1976.

2. Методические указания для курсового проектирования по курсу линии связи. (для специальности 0708). Часть 1 / И.В. Куликова, В.М. Пименов. 1987.

3. Методические указания для факультета МЭС. Проектирование кабельных линий связи. Часть 2 / И.В. Куликова, В А Колесников, В.М. Пименов. 1987.

4. Атлас автодорог России

5. Линии связи. Учебник для высших учебных заведении / И.И. Гроднев, С.М. Верник, Л.Н. Кочановский. 1995.

6. Задачник по курсу линии связи. Часть 2. Коаксиальные кабели связи / С.Н. Ксенофондов, Э.Л. Портов. 1996.

7. Коаксиальные кабели связи / И.И. Гроднев, П.А. Фролов. 1983.

Размещено на Allbest.ru