Виды линий передачи и их основные свойства

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Эффективность работы систем связи определяется во многом качеством работы линии связи.

Различают два основных типа линий связи: линии в атмосфере (радиолинии) и направляющие линии передачи (линии связи).

а) Линии в атмосфере (радиолинии).

Отличительная особенность - наличие пространства распространения (космос, воздух, земля, вода и т.д.). Дальность от нескольких сотен метров до сотен миллионов километров - расстояний между автоматическими КА и земными станциями. Особенность направляющих линий связи то, что распространение электромагнитной энергии происходит по специально созданным цепям и трактам линий связи.

В зависимости от длины волны сигналы по радиолиниям распространяются следующим образом:

Рис. 1

оптический сигнал радиолиния световод

СВ, ДВ - поверхностный луч.

КВ - пространственный луч.

УКВ - прямая видимость.

СВ, ДВ, КВ - малый объем информации т.к.

полоса частот узкая, но на дальние расстояния.

Основной недостаток ДВ, СВ и КВ диапазонов - узкополосность. Обычно:

,

где: - ширина полосы частот информационного сигнала, - несущая частота.

Чтобы уменьшить этот недостаток стали осваивать более высокие частоты (ДМ, СМ, ММ и оптические диапазоны), что позволило резко расширить, повысить пропускную способность радиоканала, создать узконаправленные системы радиосвязи на базе направленных оптических систем и лазерных устройств. Это обстоятельство привело к резкому уменьшению помех и улучшению показателей ЭМС.

Линии радиосвязи, работающие на СВ, ДВ и КВ имеют низкую пропускную способность (1-2 канала ТЧ) и подвержены помехам.

Радиорелейные линии (РРЛ).

Работают на ДМ, ММ - волнах в пределах прямой видимости.

=50 км (70 - 100) км; h = (50 - 70) Число каналов (300…1920).

Спутниковые линии связи (СЛ). Как и РРЛ используют СМ диапазон длин волн.

Они действуют на принципе ретрансляции сигналов, осуществляемой аппаратурой, расположенной на ИС3.

СЛС позволяют осуществить многоканальную связь на очень большие расстояния.

3 геостанционных спутника позволяют охватить связью весь земной шар.

б) Линии связи на основе направляющих систем.

Достоинства - обеспечивает требуемое качество передачи сигналов.

высокая скорость передачи.

большая защищенность от влияния сторонних полей.

хорошие показатели характеристик ЭМС.

простота оконечных устройств.

а) и б) не противостоят друг другу, а дополняют друг друга и способствуют созданию ЕАСС.

Различают три основных типа линий связи:

кабельные (КЛ).

воздушные (ВЛ).

волоконно-оптические (оптические кабели ВОКЛ) (ВОЛС).

1 и 2 создаются на основе системы проводник - диэлектрик

3 - представляют собой радио электрические волноводы, направляющая система которых состоит из диэлектриков с различными показателями преломления.

1 и 2 работают в Кгц и МГц диапазонах и части ГГц.

3 - работают в диапазоне длин волн = (0.8…1,6) мкм.

Этот вид линий связи рассматривается как наиболее перспективный

Достоинства:

- низкие потери.

большая пропускная способность.

малые масса и габариты.

экономия цветных металлов.

Высокая степень защищенности от внешних и внутренних помех.

Направляющие системы передачи.

Направляющая система (НС) - это устройство, предназначенные для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении.

Таким канализированным свойством обладает проводник, диэлектрик и любая граница раздела двух сред с различными диэлектрическими свойствами (металл-диэлектрик, диэлектрик-воздух, диэлектрик-диэлектрик).

Роль направляющей системы могут выполнять метал. линия (кабель, волновод) диэлектрическая линия из материала с >1 (диэлектрический волновод, волоконный световод) а также металлодиэлектрическая линия (линия поверхности волн).

Современные направляющие системы делятся на:

- воздушные линии связи (ВЛС),

симметричные кабели (СК),

коаксиальные кабели (КК),

сверхпроводные кабели (СПК),

волноводы (В),

световоды (С),

оптические кабели (ОК),

линии поверхностной волны (ЛПВ),

диэлектрические волн (ДВ),

ленточные кабели (ЛК),

полосковые линии (ПЛ),

радиочастотные кабели (РЧК).

Оптический кабель - скрутка из оптических волокон-световодов, объединенных в единую конструкцию. Сверхпроводящий кабель - имеет коаксиальную конструкцию весьма малых габаритов, помещенную в условия низких отрицательных температур (-2690С).

Электрические параметры цепей передачи (кабелей связи).

Первичные параметры цепи. Их четыре. Они определяют величину силы тока и напряжения в каждой точке цепи:

активное сопротивление R.

индуктивность L.

емкость C.

проводимость изоляции G.

Эти параметры равномерно распределены по всей длине цепи.

В технике связи принято определять все параметры на 1 км. длины цепи. Активное сопротивление складывается из сопротивлений двух токопроводящих жил и потерь обусловленных влиянием электромагнитного поля рассматриваемой цепи на соседние проводники и другие металлические части конструкции кабеля. Активное сопротивление цепи состоит из двух сопротивлений: сопротивление постоянного тока и сопротивление обусловленное изменением электромагнитного поля переменного тока.

,

- удельное сопротивление.

Сu = 0.0175

Al = 0.0291

- длина, км. S - площадь (мм2). d - диаметр.

L каб. цепи складывается Lвн.пров. + Lвнеш. (обуслов. внешним магнитным полем). С кабельной цепи аналогична С конденсатора, обкладки которого легкопроводящие жилы, а диэлектрик - изолирующий материал кабеля.

Вторичные параметры.

При распространении электромагнитной энергии вдоль линии амплитуда и фаза волны не остается постоянной, она меняется по абсолютному значению и по фазе.

Отношения между напряжением и током в любой точке цепи и напряжением и током в начале зависят от двух параметров:

Волнового сопротивления zв.

Коэффициента распространения .

zв опр. в любой точке цепи.

Ом.

R - Ом/км., L - Гн/км., С - ф/км., G - Ом/км.

-компл. величина. В общем случае для всех однородных линий R/L > G/C поэтому фаза отрицательна. При Rи G т.е. для частот > 10 Кгц.

.

Коэффициент распространения - характеризует изменение мощности при распространении ее вдоль линии и изменении фазы напряжения и тока вдоль линии.

,

-изменение амплитуды вдоль линии, - фаза вдоль линии.

Комплексная величина.

- дБ/км (1Нп = 8.69 дБ), - рад/км.

коэффициент затухания коэффициент фазы.

Они зависят от частоты и T0C.

Для высоких частот

. .

V - скорость распространения [км/с].

. (от чего зависят).

Волновое сопротивление.

Вторичный параметр.

Волновое сопротивление - сопротивление, которое встречает эл. маг. Волна при распространении вдоль однородной линии без отражения,

Zв не зависит от длинны волны и постоянно в любой точке цепи - комплексная величина.

Коэффициент распределения.

;

Где A=el - характеризует уменьшение абсолютного значения I или U при прохождении по длинной линии l.

Угол =l характеризует уменьшение угла векторов I и U на этом же участке длинной линии.

;

;

Затухание цепи связи (a=l) принято описывать в дБ (Беллах) и неперах.

Для дБ используется десятичная система логарифмов, а для неперов - натуральная.

Затухание в 1 Белл соответствует уменьшению мощности в 10 раз, а I и U в 3.17раза.

;

;

;

;

Децибел = 0.1 Белла.

1 Дб характеризует понижение мощности в 1.26(1.12), a по I и U затухание в 1 Непер (Нп) соответствует уменьшение мощности в e2 = 7.4 раза, а тока или напряжения в e = 2.718 раза.

 или

1 Нп = 8.7Дб 1Дб = 0.115 Нп

Коэффициент фазы измеряется в радианах или градусах на 1 км.

Рис. 2

Скорость распространения электромагнитной энергии по цепям связи.

Э.м.э. по линии распространяется с определённой скоростью V=/ V=y( и ),

- определяет качество и дальность связи,

- обуславливает скорость распространения э.м.э.

На ВЧ сказать не зависит от частоты и определяется лишь параметрами кабеля.

,

при постоянном токе:

.

При - токе V = 10000 км/с. При ВЧ 250000 км/с стремясь к С.

Размещено на Allbest.ru