Розділ 8. Особливості передавання електромагнітної енергії проводовиміі лініями зв'язку

8.1. БАГАТОПРОВОДОВІ НЕОДНОРІДНІ ЛІНІЇ ЗВ'ЯЗКУ

Передавання сигналів неоднорідними лініями зв'язку. В попередньому розділі було розглянуто теорію однорідних двопроводових ліній. Точно кажу­чи, на практиці таких ліній немає. По-перше, при виготовленні кабелю завжди має місце деяка неоднорідність конструктивних параметрів (діаметр проводів не залишається чітко постійним, змінюється віддаль між проводами і т.ін.). По-друге, електричні параметри матеріалів не є постійними за обсягом. По-третє, кабельна лінія складається з будівельних довжин. У місцях з'єднання будівельних довжин також виникають неоднорідності. Нарешті, лінія рідко буває двопроводовою. Звичайно лінії багатопроводові. Так, на опорах розмі­щується кілька пар дротів, а кабель зв'язку, як правило, багатопарний. У зв'язку з цим умови передавання сигналів в однорідній лінії суттєво відрізняю­ться від умов, що існують у реальних лініях.

Як правило, кожну неоднорідну лінію можна поділити на однорідні від­різки. Кожний відрізок має власний хвильовий опір. Таким чином, неоднорі­дна лінія являє собою каскадне з'єднання неузгоджених чотириполюсників. У кожній точці неузгодженості виникає відбита хвиля. Процес поширення енергії в неоднорідній лінії поданий на рис. 9.1, з якого видно, що крім основного потоку енергії виникають зворотний та попутний потоки. Попут­ний потік, що додається до основного, призводить до виникнення спотворень форми сигналу.

Взаємні впливи в лініях зв'язку. У багатопроводових лініях зв'язку при передаванні енергії виникає взаємний вплив між провідниками. Дійсно, при передаванні енергії одним проводом навколо нього виникає електромаг­нітне поле. Другий провід знаходиться в цьому полі, тому в ньому внаслідок індукції вини­кає струм, який є зава­дою. Наявність взаємно­го впливу значно ускладнює прийманнясигналів. На рис. 9.2 схематично показано вплив між двома елект­ричними колами, утворе­ними проводами.

Кількісно взаємний вплив характеризується перехідним ослабленням. Розрізняють перехідне ослаблення за потужністю на ближньому та дале­кому кінцях лінії зв'язку.

Нехай повна потужність, що дає генератор, дорівнює . Потужність сигналу на навантаженні позначимо . Деяка частина потужності попаде в коло, що зазнає впливу на його ближ­ній кінець, а - на далекий. Тоді перехідне ослаблення за потужністю, дБ, на ближ­ньому кінці

,

а на далекому

.

Крім перехідного осла­блення для оцінки якості приймання використовують також параметр - захищеність від завад, дБ, яка розраховується як лога­рифм відношення потужності сигналу і завади в кінці лінії:

. (9.1)

Цілком зрозуміло, що чим більше перехідне ослаблення чи захищеність від завад, тим кращі умови приймання сигналів.

Слід відзначити, що в проводовому зв'язку, як правило, задають не по­тужності сигналів і завад, а їх рівні (див. § 2.7). Тому перехідне ослаблення і захищеність від завад розраховуються не як логарифм відношення, а як різниця відповідних рівнів, адже логарифм частки дорівнює різниці логари­фмів. При використанні поняття рівня розрахунки рівня сигналу у будь-якій точці лінії досить прості:

(9.2)

де - рівень сигналу на вході лінії, дБ; - ослаблення ділянок лінії, дБ. Наприклад, рівень сигналу на виході лінії з ослабленням , дБ, буде

, (9.3)

тобто рівень сигналу на виході лінії менший за рівень на вході на величину ослаблення. Формули (9.2) і (9.3) вважаються одними з основних у техніці проводового зв'язку.