Причины взаимных влияний.

ПРИРОДА И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕПЯМИ

При прохождении тока по кабелю либо цепи (влияющей), например 2 (рис. 5.1), на проводах этой и образуются заряды +Q₁ и — Q₂. заряды создают электрическое поле, силовые линии которого частично прикасаются с проводами 3—4 смежной цепи (подверженной влиянию Вследствие этого между провод 3—4 образуется разность потенциалов, которая создает в них ток, распространяющийся вдоль цепи. Наведенный ток достигает приемников включенных на концах цепи, и является в виде мешающего влияния Влияние, обусловленное действие электрического поля, называют электрическим влиянием.

Наряду с электрическим влиянием одновременно действует и магнитное влияние (рис. 5.2). При прохождении тока по влияющей цепи 1—2 круг проводов этой цепи образуется магнитное поле, силовые линии которого частично воздействуют на провода 3—4. Эти магнитные силовые линии, пересекая провода 3—4, наводят в них ЭДС, которая создает i пи 3—4 ток. Этот ток, распространяясь вдоль цепи, достигает включенных на ее концах приемников и создает мешающее действие. Влияние, обусловленное действием магнитного поля, называется магнитным влиянием

Чем выше частота передавав тока, тем быстрее протекает пр< изменения электрического и магнитного полей и тем больше величина взаимного мешающего влияния между цепями. Электрическое и магнитное влияние между двумя цепями характеризуется соответственно электрической (К₁₂) и магнитной (М₁₂) связями.

Рис. 5.1. Схема электрического влияния

Рис. 5.2. Схема магнитного влияния

Электрическая связь определяется отношением тока /₂, наведенного в цепи, подверженной влиянию, к разности потенциалов во влияющей цепи U₁

, (5.1)

где g— активная составляющая электрической связи; k — емкостная связь.

Магнитная связь определяется отношением наведенной ЭДС — Е₂ в цепи, подверженной влиянию, к току во влияющей цепи I₁ с обратным знаком:

, (5.2)

где r —- активная составляющая магнитной связи; m — индуктивная связь.

Электрическая связь (К₁₂) представлена в единицах проводимости — Cм, а магнитная (M₁₂) — в единицах сопротивления— Ом. При учете совместного действия связей необходимо перевести их в одинаковые единицы размерности. Имея в виду, что U₁ = I₁ Z_B1и 1₂ = E₂/Z_B2, можно выразить Электрическую связь в единицах сопротивления — Ом:

К₁₂= (g + j?k)Z_B1Z_B2 (5.3)

И магнитную связь в единицах проводимости — См:

M₁₂= (r +j?m)/ Z_B1Z_B2. (5.4)

можно обе величины выразить в безразмерных единицах:

Величины r, g, k и m называются Первичными параметрами влияния.

Величина переходного затухания А, характеризующая затухание токов влияния при переходе с первой цепи вторую, является вторичным параметром влияния. В линиях связи обычно стремятся уменьшить собственное затухание цепи а и увеличить переходное затухание А.

Переходное затухание является основной мерой оценки свойств воздушных и кабельных линий по взаимному влиянию между цепями и пригодности цепей для высокочастотной передачи. Оно выражается логарифмом отношения мощности генератора Р₁, питающего влияющую цепь, к мощности помех Р₂ в цепи, подверженной влиянию, и измеряется в децибелах:

(5.5)

При рассмотрении влияния между цепями связи различают два вида переходов энергии: на ближнем (передающем) и на дальнем (приемном) концах (рис. 5.3). Влияния, проявляющееся на том конце цепи, где расположен генератор первой цепи, называется переходным влиянием на ближнем (передающем) конце А_а. Влияние на противоположный конец цепи называется переходным влиянием на дальнем (приемном) конце A_l.

Переходное затухание по мощности, дБ, на ближнем конце

, (5.6)

на дальнем конце

(5.7)

Наряду с величинами А_о и А_l в технике связи широко используется параметр А_э— защищенность от помех, или просто защищенность, представляющая собой разность уровней полезного сигнала р₀ и помех р_п в рассматриваемом токе:

А₃ = р_с—р_п

Рис. 5.3. Влияние между цепями

Она может быть выражена также через мощности сигнала Р_с и помех Р_и:

Введение данного параметра обусловлено тем, что для обеспечения должного качества связи необходимо, чтобы мощность полезного сигнала превосходила мощность помех на определенную величину. Сама по себе мощность сигнала не гарантирует требуемого качества. Действительно, в малошумящей линии можно обеспечить значительно лучшее качество передачи при условии низкого приемного уровня, чем в линии с высоким уровнем помех при значительно более сильном сигнале.

На рис. 5.4 показаны схемы влияния и уровня полезного сигнала и помех в цепи II. Из рисунка видно, что при уровнях полезного сигнала Рс = —50 дБ и помех р_п = —130 дБ защищенность будет Аз, = —50— -(—130) =80 дБ.

Между параметрами влияния однородных цепей — защищенностью Аз, переходным затуханием на дальнем конце A _l с собственным затуханием линии al — существует соотношение

(5.8)

справедливость которого можно доказать, подставив в (5.14) соответствующие соотношения мощностей. При этом получим

Действительно, как видно из рис. 5.3 и 5.4, мощность полезного сигнала Р_с идентична Р_1l, а мощность помехи Р_п равна Р_2l.

Рис. 5.4. К определению защищенности а) схема влияния; б) уровни в цепи П

Переходное затухание может выражено также через токи и напряжения:

где Z_в1 и Z_b2 — волновые сопротивления первой (влияющей) и второй (подверженной влиянию) цепей.

Электромагнитными связями можно оперировать преимущественно при рассмотрении явлений влияния коротких линиях длиной порядка l< ?/4. Для тональных частот ? ≈5. ..25 км, а для высоких частот ? ≈ 0,3. ..2 км. Следовательно, в первом случае электромагнитные связи позволяют п[ водить измерения на линиях длиной до 1 км, а во втором — до 100 м. основными характеристиками оценки влияния в длинных линиях являются переходное затухание и защищенность цепей.

Электромагнитная связь, а следовательно и переходное затухание и соответственно степень влияния между цепями, обусловливается взаимного расположением проводников влияющей и подверженной влиянию цепей, системой связи, типом скрутки (звездная парная, двойная парная), степенью конструктивной однородности по длине линии, так и по сечению, качеством применяемых материалов. Кроме того, мешающее влияние зависит от длины и частоты передаваемых каналов связи. Чем выше частота даваемого тока и длиннее линия, сильнее взаимное влияние.

Электромагнитные влияния по своему характеру делятся на регулярные и нерегулярные, непосредственные и косвенные.

Регулярные влияния имеют место идеальной (расчетной) симметрии конструкции рассматриваемых групп цепей. Нерегулярные влияния обусловлены отклонениями конструкций от относительно симметричных и неоднородностями цепей.

Кроме того, выделяются Систематические влияния, обусловленные электромагнитными связями, постоянными величине и фазе. Причиной их возникновения в кабелях являются, главным образом, асимметрия во взаимном расположении жил в четверке и систематические погрешности технологии.

Непосредственные влияния — это взаимные влияния между двумя однородными, согласованно нагруженными и цепями. Косвенные влияния — влияния через третьи цепи (соседние цепи, экраны, оболочки кабелей

искусственные цепи и т. д.), а также вследствие отражении за счет неоднородностей цепей и несогласованности нагрузок.

Рис. 5.5. Характер изменения токов регулярных (I₁) и нерегулярных (I₂) влияний между цепями вдоль линии

На рис. 5.5 показано изменение токов регулярных I₁ и нерегулярных I₂ влияний между цепями по длине кабеля. Первые пропорциональны длине кабеля: I₁=?₁(l), а вторые принято складывать по среднеквадратичному закону: /₂ =