3.11. Меры защиты от взаимных влияний

3.11. Protective measures from interactions

a48

Важнейшим условием осуществления многоканальной высокочастотной связи на большие расстояния является защита цепей от взаимных и внешних помех. Взаимные помехи обусловлены влиянием рядом расположенных цепей. Источниками внешних помех, воздействующих на линии связи, являются линии электропередачи, электрифицированный транспорт, радиостанции, атмосферное электричество и другие электрические системы, создающие сильное электромагнитное поле. На воздушных линиях связи для защиты от электромагнитных влияний производится скрещивание проводов, которое выполняется в процессе строительства линий.

Основными способами защиты кабельных цепей от влияний являются скрутка, экранирование и симметрирование цепей.

Скрутку цепей в группы и повивы осуществляют промышленные предприятия в процессе изготовления кабеля.

Экранирование цепей также производится на заводе путём наложения на отдельные кабельные группы или общую кабельную структуру тонких металлических оболочек – экранов.

Симметрирование цепей выполняют, как правило, в процессе строительства и монтажа кабельной линии.

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

The major condition for realization of the multichannel high frequency coupling on large distances is the protection of circuits from interactions and external noises. Interactions are stipulated by the influence from adjacent circuits. The sources of external noises which affect to the coupling lines are the transmission facilities, electrified transport, broadcasting stations, atmospheric electricity and other electric systems, creating the strong electromagnetic field. On the airlines coupling for protection from the electromagnetic influences, is produced wire transposition which realized in the process of lines building.

The basic methods for defense of cable circuits from influences are twisting, screening and summarization of the circuits.

Twisting of the circuits to the groups and layers is realized the industrial enterprises in the process of cable production.

Screening of the circuits is also produced at the factory by layup the thin metallic shells (the shiels) on the separate cable groups or general cable structure.

Balancing of the circuits is executed, as a rule, in the process of the cable lines building and installation.

In the symmetric cables all three referred above methods are used for the protection from interactions and external noises. In the coaxial cables the required defense effect is reached by the electromagnetic screening.

Лекция № 11

Lecture # 11

3.12. СИММЕТРИРОВАНИЕ КАБЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ

3.12. THE CABLE CIRCUIT balancING

a49

Симметрирование – это комплекс мероприятий и электрических измерений, проводимых на усилительном участке связи для подавления взаимных влияний между цепями симметричного кабеля, а также влияний от внешних электромагнитных полей.

Задача симметрирования состоит в том, чтобы с помощью методики противосвязей устранить связи, обусловленные технологическими погрешностями при изготовлении кабеля. Трудность симметрирования заключается в том, что связи между цепями носят распределенный и случайный характер, тогда как их компенсация путем создания противосвязей может быть практически произведена только в ограниченном числе мест. Поскольку взаимные влияния между цепями увеличивают­ся с ростом частоты, то и мето­ды симметрирования низкочастотных (НЧ) и высокочастотных (ВЧ) кабе­лей различны. В низкочастотном диа­пазоне доминируют емкостные (элек­трические) связи, а в области высоких частот — комплексные электромагнит­ные связи. Поэтому в НЧ ка­белях достаточно проводить симметри­рование емкостных связей, в ВЧ кабе­лях необходимо симметрировать все составляющие (активные и реактив­ные) электрических и магнитных свя­зей.

Взаимные влияния между коакси­альными цепями уменьшаются с ростом ча­стоты, поэтому никакие мероприятия по уменьшению взаимных влияний в коаксиальных кабелях при их про­кладке и монтаже не применяются.

The balancing is a complex of actions and the electrical measurements, which made on the repeater section for cancellation of the interactions between symmetric cable circuits, and also influences from external electromagnetic fields.

The balancing goal consists in that, with the counter-couplings method to remove the couplings which stipulated by the production defects of the cable manufacturing. The difficulty of balancing point is that couplings between circuits have the distributed and random character whereas their compensation by creation the counter-couplings can be practically made only in the limited number of places. As long interactions between circuits are increased with frequency increase as balancing methods for low-frequency (LF) cables and high-frequency (HF) cables are various. In the low-frequency band dominate the capacity (electrical) couplings, and in the high-frequency band dominate the complex electromagnetic couplings. Therefore in LF cables it is reasonably to made the balancing of the capacitive couplings, in high frequency cables it is necessary to balance all active and reactive components of the electrical and magnetic couplings.

The interactions between coaxial circuits decrease with the frequency increase, therefore when coaxial cables are installed and assembled there are no actions for the interaction reduction.

a50

Для симметрирования НЧ кабе­лей применяются метод скрещивания жил и конденсаторный метод. Сим­метрирование ВЧ кабелей производит­ся путем скрещивания жил и концен­трированного симметрирования.

В симметричных кабелях различают влияние между цепями внутри четверок и между цепями раз­ных четверок. Наибольшее влияние проявляется между цепями внутри четверок. Учитывая, что между электриче­скими (емкостными) и магнитными (индуктивными) связями имеется пол­ное соответствие, достаточно опериро­вать лишь с одной связью. На практике проще из­мерять емкостную связь (между про­водниками) и емкостную асимметрию (между проводниками и оболочкой) (см. рис. 3.22).

Cable shield (ground)

1

3

4

2

C₁₃

C₁₄

C₂₃

C₂₄

C₁₀

C₄₀

C₂₀

C₃₀

Cable shield (ground)

Рис. 3.22. Емкостные связи и емкостная асимметрия в четвёрке.

Figure 3.22 – The capacitive couplings and capacitive asymmetries in the quad.

Связи:

k₁ = (C₁₃+C₂₄) – (C₁₄+C₂₃).....между основными цепями в кабельной четвёрке - I/II; (3.54)

k₂ = (c₁₃+c₁₄) – (c₂₃+c₂₄)….между первой основной цепью и фантомной цепью

(искусственной) – I/phant.; (3.55)

k₃ = (c₁₃+c₂₃) – (c₁₄+c₂₄)…..между второй основной цепью и фантомной цепью –

II/phant. (3.56)

Асимметрии:

e₁ = (c₁₀ – c₂₀).......................между первой парой и экраном кабеля - I/ground; (3.57)

e₂ = (c₃₀ – c₄₀).......................между второй парой и экраном кабеля - II/ground; (3.58)

e₃ = (c₁₀ – c₂₀) – (c₃₀ – c₄₀)...между фантомной цепью и экраном кабеля - Phan./gr.(3.59)

For the balancing of the LF cables are applied the transposition of cores method and condenser method. The balancing of the HF cables made by transposition of cores and concentrated balancing.

In the symmetric cables make distinctions of the influence between circuits inside the quads and between circuits of difference quads. The maximal influence is shown between circuits inside the quads. Considering that between electric (capacity) and magnetic (inductive) couplings is available full correspondence, there is reasonably to operate only with one coupling. In practice is easier to measure the capacitive coupling (between wires) and capacity asymmetry (between wires and cable shield) (look at Fig. 3.22).

Couplings:

k₁ = (C₁₃+C₂₄) – (C₁₄+C₂₃).....between the main circuits in the cable quad - I/II;

k₂ = (c₁₃+c₁₄) – (c₂₃+c₂₄)…..between the first main circuit and the phantom circuit

(artificial circuit) – I/phant.;

k₃ = (c₁₃+c₂₃) – (c₁₄+c₂₄)…..between the second main circuit and the phantom circuit –

II/phant.

Asymmetries:

e₁ = (c₁₀ – c₂₀).......................between the first cable pair and the cable shield (ground)-

I/ground;

e₂ = (c₃₀ – c₄₀).......................between the second pair and the shield - II/ground;

e₃ = (c₁₀ – c₂₀) – (c₃₀ – c₄₀)...between the phantom circuit and the shield – Phan./gr.