Дослідження взаємних впливів в лініях передачі

5 дослідження взаємних впливів в лініях ПЕРЕДАЧІ

5.1 Мета роботи

Ознайомитись з основними параметрами впливів між симетричними лініями. Дослідити вплив довжини лінії, діапазону частот та хвильового опору на величину захищеності і перехідних впливів.

5.2 Вказівки з організації самостійної роботи

Вивчити тему 3.10 "Причини і параметри взаємного впливу між симетричними колами" за конспектом лекцій та літературою. Ознайомитися з методичними вказівками до лабораторної роботи та відповісти на контрольні запитання.

Якість передачі сигналів зв'язку по колах кабельних ліній багато в чому залежить від величини перешкод у цих колах.

Перешкодами називають сторонні струми і напруги в колі, частотний спектр яких збігається зі спектром переданих по колу корисних сигналів. Перешкоди, що виникають у результаті електромагнітного впливу рівнобіжних кіл, називають лінійними. У випадку передачі по рівнобіжних колах телефонної розмови лінійні перешкоди називають перехідною розмовою.

Якщо в колі, підданому впливу, прослухується і може бути зрозумілий зміст розмови, переданого по колу, що впливає, то таку перехідну розмову називають виразною. Якщо звуки, що прослухуються в колі, підданому впливу, носять характер мови, але зміст її розпізнати не можна, то такий рід впливу називають невиразною перехідною розмовою і його відносять до шумів, що можуть виникати в колі й у результаті впливу інших причин (наприклад, переходів з інших каналів даної системи передачі внаслідок нелінійних елементів у колі). До шумів відносять також струми і напруги, обумовлені впливом зовнішніх електромагнітних полів від лінії сильного струму, радіостанцій, джерел електроживлення, теплових явищ в лампах, опорах і т.д.

Наявність шуму в каналах при телефонній розмові знижує розбірливість мови, а при передачі інших видів сигналів приводить до перекручування переданих по каналу сигналів чи взагалі унеможливлює передачу сигналів з необхідною вірністю.

Слід зазначити, що вухо людини особливо відчутно до виразної перехідної розмови, тому припустиму величину впливу від рівнобіжних кіл у кабелі установлюють виходячи з припустимої величини рівня виразної перехідної розмови.

Взаємні впливи між колами обумовлюються наявністю електричних і магнітних полів навколо проводів кола при передачі по ній електромагнітної енергії.

У загальному виді перешкодозахищеність кіл від взаємних впливів оцінюється відношенням потужності корисного сигналу Р₁ переданого в колі, що впливає 1, до потужності сигналу, що заважає, (перешкоди) Р₂, що перешли в коло 2, піддане впливу (рис. 5.1).

Рис. 5.1. До пояснення понять загасань між колами

Розрізняють два поняття перешкодозахищеності – перехідне загасання (А – на ближньому і далекому кінці) і захищеність А3 (на далекому кінці). Перше визначається відношенням потужності сигналу на початку кола, що впливає, до потужності перешкоди в будь-якій крапці кола, підданого впливу (Р10/ Р2L), а друге – відношенням потужності сигналу в колі, що впливає, до потужності перешкоди в колі, підданому впливу в будь-якій точці, загальної для обох кіл (Р_1х / Р_2x).

Вплив між колами прийнято виражати величиною перехідного загасання в децибелах (дБ).

                         (3.18)

                       (3.19)

 Якщо кола, між якими розглядається вплив, однакові, тобто , то

, 

Захищеність між колами на далекому кінці визначається вираженням:

                                                    

Обидва параметри зв'язані між собою наступним співвідношенням:  , де  – коефіцієнт загасання кола, що впливає, дБ/км, l – довжина лінії (км).

5.3 Опис лабораторної установки

Структурна схема установки, на якій виконують дослідження характеристик кабельної лінії зображена на рис. 5.1. До її складу входять генератор коротких імпульсів Г5-50, лінія зв'язку та осцилограф С1-54 для вимірів величин взаємних впливів.

5.4 Порядок виконання роботи

Запустити файл Project1.exe. Обрати для дослідження внутрішні впливи («Внутренние влияния»).

Частина 1. Дослідження взаємних впливів у симетричних колах.

1.  Дослідження залежностей власного загасання кабельної лінії від частоти сигналу, довжини лінії та матеріалу ізоляції.

6.1  Не змінюючи параметрів натиснути кнопку «РАСЧЕТ» та записати значення коефіцієнта загасання .

6.2  Змінюючи значення частоти від 1 кГц (0,001 МГц) до 10МГц з кроком 250 кГц зняти залежність коефіцієнта загасання від частоти.

6.3  Виставити частоту 100 кГц і змінюючи довжину лінії з 1 км до 9 км з кроком 3 км зняти залежність загасання від довжини лінії.

6.4  Для лінії передачі довжиною 1 км змінити тип ізоляції з «кабельного паперу» на «поліетилен» та повторити п. 1.2.

6.5  Змінити тип ізоляції на «ПВХ» та повторити п. 1.2.

2.  Виставити частоту 100 кГц, довжину лінії 1 км та змінюючи хвильовий опір лінії підданої впливу (ІІ) з 120 Ом до 100 Ом з кроком 5 Ом побудувати графік залежності перехідного загасання на далекому кінці (A_l) від неузгодженості хвильового опору ().

3.  Виставити хвильові опори рівними 120 Ом, довжина лінії 1 км. Змінити радіус провідника на 0,3 мм. Для значень частоти від 100 кГц до 1МГц з кроком 250 кГц побудувати залежність загасання від частоти.

4.  Виставити радіус провідника 0,5 мм. Збільшити відстань між провідниками до 3 мм. Для значень частоти від 100 кГц до 1МГц з кроком 250 кГц побудувати залежність загасання від частоти.

Коментарій: Результатом виконання ч.1 є: 1) графіки п.1.2, 1.4, 1.5 – на одному графіку; 2) графік п.1.3; 3) графіки п.1.2, п.3, п.4 – на одному графіку; 4) графік п.2.

Частина 2. Дослідження взаємних впливів у коаксіальних колах.

5.  Узгодити з викладачем радіус провідників коаксіальної пари (погодитись з заданими значеннями).

6.  Дослідження залежностей власного загасання кабельної лінії від частоти сигналу, довжини лінії та матеріалу ізоляції. Не змінюючи параметрів натиснути кнопку «РАСЧЕТ» та записати значення коефіцієнта загасання .

Змінюючи значення частоти від 10 кГц (0,001 МГц) до 20МГц з кроком 500 кГц зняти залежність коефіцієнта загасання від частоти.

7.  Виставити частоту 1 МГц і змінюючи довжину лінії з 1 км до 100 км зняти залежність перехідних загасань на ближньому (А₀) далекому кінці (A_l) від довжини лінії.

8.  Змінити радіуси провідників:  мм. Для значень частоти від 10 кГц до 20МГц з кроком 500 кГц побудувати залежність загасання від частоти.

9.  Виставити частоту 1 МГц і змінюючи довжину лінії з 1 км до 100 км зняти залежність загасання від довжини лінії.

Коментарій: Результатом виконання ч.2 є: 1) графіки п.6, п.8, – на одному графіку; 2) графіки п.7, п.9 – на одному графіку;

Частина 3. Аналіз впливу неоднорідностей.

10. Запустити вкладку «Анализ влияния неоднородностей». У вікні, що     з’явилося узгодити усі опори в лінії (=120 Ом). Натиснути «РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ». Записати значення власного загасання в лінії.

11. Змінюючи вхідний опір до 100 Ом з кроком 5 Ом, побудувати залежність загасання від неузгодженості лінії.

12. Повторити п.8 одночасно змінюючи опір навантаження та вхідний опір до 100 Ом з кроком 5 Ом, побудувати залежність загасання від неузгодженості лінії.

Коментарій: Результатом виконання ч.3 є: 1) графіки п.11, 12 – на одному графіку;

Частина 4. Аналіз зовнішніх впливів

...

5.5 Зміст звіту

Зміст містить: мету роботи; структурну схему лабораторної установки; результати експериментів: графіки, таблиці; аналіз отриманих результатів та висновки з роботи.

5.6 Контрольні запитання та завдання

1.  Поясніть поняття «перешкода», «перехідна розмова», «захищеність».

2.  Перелічить параметри впливу та наведіть формули для їх розрахунку.

3.  Наведіть види перехідних розмов, поясніть який вид перехідної розмови найбільш впливає на розбірливість мови.

4.  Наведіть схему впливу між двопровідними колами та поясніть її.

5.  Наведіть еквівалентну схему впливу між колами на одиницю довжини лінії та поясніть її.

6.  Поясніть особливості взаємних впливів для кабельних ліній, провідних ліній.

7.  Наведіть види захищеності та поясніть яке її значення вважається нормою.

8.  Наведіть схеми основних шляхів впливу між колами.

9.  Наведіть класифікацію непрямих взаємних впливів.

10.  Роз’ясніть схему впливу через непогодженість навантажувальних опорів на кінцях кіл.

11.  Роз’ясніть схему впливу, обумовленого неоднорідністю хвильових опорів кіл по довжині.

12.  Роз’ясніть схему  непрямого впливу через треті кола.

13.  Наведіть класифікацію мір по захисту кіл та трактів від взаємних впливів.

14.  Поясніть сутність принципу симетрування кабелів.

15.  Наведіть класифікацію екранів та їх основні параметри.