Методические указания по выполнению курсового проекта. Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
жүктеу/скачать 3,3 Mb.
|
умкд рус НСС
- Бұл бет үшін навигация:
- Список рекомендуемой литературы
- 5 Пособия для самостоятельной работы студентов
- 6 Методические указания по практическим занятиям Практическое занятие №1. Расчет элементов конструкций симметричных кабелей
- Задачи для самостоятельного решения
- Практическое занятие №2. Расчет первичных параметров симметричных цепей
- Практическое занятие №3 . Расчет вторичных параметров симметричных цепей
- Практическое занятие №4 . Расчет взаимного влияния в симметричных цепях воздушных и кабельных линий связи
| Рисунок 1 - Стенд для выполнения работы
Порядок выполнения работы 4.1 Проверка передачи сигнала и снятие характеристик канала В данной работе рекомендуется применение светодиода АЛ-107, а также жгута с волоконными световодами (у них почти одинаковые рабочие спектры). Сигналы с генатора подаем на вход системы и снимаем Uвых. В. Полученные данные записываем в таблицу 1.
4.2 На генераторе устанавливаем Uген=2 В, и меняем частоту Fген от 300 Гц до 30 кГц. На каждой частоте снимаем Uвых. В. Результаты записываем в таблицу 2. Таблица 2
Контрольные вопросы: 1. Упрощенная схема ВОСП. Принцип работы. 2. Виды световодов и кабеля. Сравнительная оценка. 3. Измерительные системы или приборы для измерения параметров ВОЛС. 4. Упрощенные схемы рефлектометра (схемы). 5. Современные технологии в измерительных работах при ВОЛС. Список рекомендуемой литературы 1 Гроднев И.И.,Курбатов Н.Д. ''Линии связи " -М.: Связь, 1980. 2 Гроднев И.И.,Кулешов В.Н.,Соколов В.В.,"Кабельные линии связи."-М.: Связь,1960. Новые версии данного учебника. 3 Гринберг Г.В.Дмитриев В.П. ''Линейные сооружения городской и сельской телефонной связи и радиотрансляционных сетей."- М.:Связь,1969 4 Справочник строителя кабельных сооружений связи. -М.: Связь,1979 5 Барон Д.А."Междугородные кабельные линии связи» -М.: Связь,1978 6 Интернет-ресурсы 7 Сайты,каталоги фирм выпускающих кабель, оборудования связи
Основной целью курсового проектирования кабельной линии связи является закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении курса “Направляющие системы электросвязи”, решение конкретных задач по реконструкции подземных кабельных линий на базе ЭК и проектированию перспективных ВОЛП (ВОЛС). Исходные данные к курсовому проекту составлены таким образом, что каждому студенту необходимо произвести реконструкцию существующей линии на базе ЭКС с заменой системы передачи (СП) и выполнить проектирование вновь строящейся линии с использованием оптических кабелей связи (ОК). Эта ВОЛП будет являться составным элементом новой телекоммуникационной сети. В исходных данных три населенных пункта. Между первыми двумя -существующая линия на базе ЭК, между вторым и третьим - проектируемая ВОЛП. В процессе курсового проектирования необходимо решить следующие задачи: 1) В соответствии с исходными данными определить конструкцию и марку ЭК, используемого в реконструируемой линии, вычертить его поперечный разрез в масштабе с указанием типа и марки ЭК. 2) Рассчитать параметры передачи ЭК в диапазоне частот ЦСП, выбранной для реконструкции. Определить длину регенерационного участка (РУ) этой ЦСП на линии. 3) Определить трассу реконструируемой кабельной линии между заданными населенными пунктами и произвести размещение необслуживаемых (НРП) и обслуживаемых (ОРП) регенерационных пунктов для вновь устанавливаемой ЦСП. При этом необходимо задействовать точки установки усилительных пунктов предыдущей СП на реконструируемой линии. 4) Рассчитать параметры взаимного влияния в диапазоне частот вновь устанавливаемой ЦСП, принять необходимые меры по обеспечению заданных норм. 5) В соответствии с индивидуальным заданием рассчитать опасное магнитное влияние ЛЭП на ЭК, дать рекомендации по повышению эффективности защиты. 6) В соответствии с индивидуальным заданием оценить грозостойкость реконструируемой линии, дать рекомендации по повышению эффективности грозозащиты ЭК и защиты от коррозии. 7) Выбрать и обосновать наиболее целесообразный вариант трассы ВОЛП между заданными пунктами, предусмотреть возможность подвески ОКС на отдельных участках трассы с целью снижения затрат на строительство. 8) Выбрать и обосновать применение схемы организации связи, оптического волокна (ОВ), конструкции ОКС, волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), исходя из заданного числа каналов и расстояния между оконечными пунктами. Вычертить поперечный разрез ОК в масштабе с указанием типа и марки кабеля.
10) Произвести размещение НРП и ОРП по трассе ВОЛП. 11) Рассчитать показатели надежности кабельной магистрали. 12) Составить план организации работ по строительству ВОЛП и ведомость расхода основных материалов и оборудования при строительстве. Ниже приведены наименование МУ и др. документов по выполнению курсового проекта. 1 Наурыз К.Ж. «Проектирование кабельных линий связи» Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 050719 и 5В050719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» (очной и заочно-дистанционных форм обучения) по дисциплине «Направляющие системы электросвязи» - Астана., КАТУ им. С. Сейфуллина 2 Методическая разработка по курсовому и дипломному «Многоканальные телекоммуникационные системы» проектированию для студентов специальности (201000) дневной и заочной формы обучения «Проектирования кабельных линии связи», Под общей редакцией д.т.н., проф. Андреева В.А. - С.: ПГАТ и И, 2000. 3 Мирманов А.Б., Наурыз К.Ж., Кенебаева Д.Б., Клюева П.Ю. Методические указания по выполнению дипломной работы (проекта) бакалавра по направлению 050719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» - А.: КАТУ, 2010. 6 Методические указания по практическим занятиям Практическое занятие №1. Расчет элементов конструкций симметричных кабелей Умение производить расчеты элементов конструкций симметричных кабелей может оказаться особенно необходимым специалистам в области городских кабельных сетей. Это обусловлено тем, что существует большое разнообразие типов городских низкочастотных симметричных кабелей, использующих различные методы скрутки проводников. От того, какой вид скрутки был использован, зависит степень широкополосности кабеля и чувствительность к взаимным влияниям. При выборе групп симметричных пар, подверженных наименьшим влияниям, следует не только вспомнить методы образования повивов кабеля, но и рассчитать диаметр искомого повива или других элементов конструкции кабеля. Число групп во втором слое определяется из выражения:  , (1)
где DI – диаметр первого (центрального) повива; d – диаметр группы проводников; χ – коэффициент укрутки. Число групп в третьем слое определяется из выражения:  , (2)
где DII – диаметр первого (центрального) повива; nII – число групп во втором повиве. Для упрощенных расчетов можно считать, что число групп в каждом последующем слое увеличивается на шесть по сравнению с предыдущим. Исключением из этого правила является только второй слой в том случае, когда в первом (центральном) содержится одна группа. При таком построении сердечника кабеля во втором слое увеличение будет не на 6, а на 5 групп. Задачи для самостоятельного решения Задача 1. Определить сколько кг меди и свинца находится в строительной длине кабеля ТГ 1020,5. Задача 2. Найти расстояние между центрами пары проводников, находящихся внутри четверки в кабеле с кордельно-бумажной изоляцией МКГ-441,2 и определить диаметр звездной группы. Задача 3. Найти расстояние между центрами пары проводников, находящихся внутри четверки в кабеле с балонно-полиэтиленовой изоляцией МКПГ-441,2 и определить диаметр звездной группы. Задача 4. Найти расстояние между центрами пары проводников, находящихся внутри четверки в кабеле со сплошной полиэтиленовой изоляцией МКПВ-141,2 и определить диаметр звездной группы. Задача 5. Найти расстояние между центрами пары проводников, находящихся внутри четверки в кабеле с пористо-полиэтиленовой изоляцией МКПП-141,2 и определить диаметр звездной группы.
2 Барон Д.А.. Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи. – М.: Радио и связь, 1988. 3 Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988. 4 Цым А.Ю., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. – М.: Радио и связь, 1984. 5 Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том1. Теория передачи и влияния. – М.: Горячая линия – Телеком. 2009. 6 Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Учебное пособие. - М.: Горячая линия – Телеком. 2004. Практическое занятие №2. Расчет первичных параметров симметричных цепей Расчет сопротивления. Уравнение для расчета цепи (1) состоит из трех слагаемых: сопротивление постоянному току -  , сопротивление за счет поверхностного эффекта -  и сопротивление за счет эффекта близости -  :
 (1)
Однако в кабелях связи, как правило, имеются несколько четверок, поэтому необходимо учитывать влияние соседних металлических элементов на рост дополнительных потерь. Это влияние учитывается как дополнительное сопротивление  ,обусловленное потерями на вихревые токи в соседних проводах и металлической оболочке. Оно определяется для различных частот из выражения:
 , (2)
где f – частота сигнала, кГц. Для низкочастотных симметричных кабелей и для воздушных линий связи можно не учитывать сопротивление цепи по формуле:  ,Ом/км. (3)
Как видно из приведенных выражений (3) и (1) для определения сопротивления цепи необходимо сначала найти специальные функции Бесселя F(kr), G(kr), H(kr). Их значения представлены в табл. Аргументом этих функций является произведение коэффициента вихревых токов на радиус голого проводника kr. Величину коэффициента вихревых токов можно определить из выражения:  ,
где  - абсолютная магнитная проницаемость;  Гн/км – магнитная проницаемость вакуума; - относительная магнитная проницаемость для проводника (для медных проводников =1, для алюминиевых =1, для стальных =130, для свинца =1).
Расчет индуктивности. Индуктивность цепи L характеризуется отношением магнитногопотока Ф к току I, создавшему этот поток -  Гн/км (4)
 Гн/км (5)
Внешняя индуктивность имеет наибольшее значение (порядка 60-90%). Внутренняя индуктивность по абсолютной величине значительно меньше внешней и с ростом частоты существенно снижается. Значение Q(kr) и аргумент функции kr определяются по аналогии с другими специальными функциями Бесселя F(kr), G(kr), H(kr) (табличные значения). Расчет емкости. Емкость характеризует способность поляризации и величину токов смещения в изоляции симметричных цепей. Ее величина определяется по формулам (6) и (7) соответственно для расчетов идеальной симметричной цепи без влияния соседних металлических масс и в цепи в реальных конструкциях кабеля. В последнем случае следует учитывать поправочный коэффициент ψ, характеризующий близость проводников к заземленной оболочке и другим проводникам.  (6)
 (7)
Задачи для самостоятельного решения Задача 1. Определить, на сколько изменится сопротивление симметричной цепи в кабеле МКГ 44, если в первом случае по ней организован один стандартный канал тональной частоты, во втором случае была использована система передачи КРР-30, в третьем случае К-60. Расчеты проводить на верхних частотах передаваемых сигналов. Задача 2. Определить, на сколько изменится сопротивление симметричной цепи в кабеле МКСГ 44, если в первом случае кабель находится в среде с температурой t=+200С, во втором случае – в среде с температурой t=-200С. По симметричной цепи работает система передачи К-60. Расчеты проводить на верхний и нижней частоте передаваемых сигналов. Задача 3. Определить, на сколько изменится сопротивление симметричной цепи воздушной линии связи, если в первом случае симметричная цепь находится в среде с температурой t=+300С, во втором случае – в среде с температурой t=-300С. По симметричной цепи из стальных проводов диаметром d=4 мм работает система передачи В-3-3. Расчеты проводить на верхней и нижней частоте передаваемых сигналов. Задача 4. Определить, во сколько изменится внутренняя индуктивность симметричной цепи в кабеле МКГ 44, если в первом случае по ней организован один стандартный канал тональной частоты, а во втором случае была использована система передачи К-60. Чему будут при этом равны общие значения индуктивности данной симметричной цепи. Расчеты проводить на верхних частотах передаваемых сигналов. Задача 5. Определить, на сколько изменится индуктивность первой симметричной цепи профиля №3 в воздушной линии связи, если в первом случае на ней использованы стальные провода диаметром d=4 мм, а во втором – медные провода того же диаметра. По симметричной цепи работает система передачи В-3-3. Расчеты проводить на верхней и нижней частоте передаваемых сигналов. Задача 6. Определить, на сколько отличается емкость идеальной симметричной цепи от реальной симметричной цепи, находящейся в кабеле МКГ 44, если параметры идеальной цепи и симметричной цепи кабеля МКГ совпадают. Задача 7. Определить, на сколько отличается емкость реальной симметричной цепи в кабеле МКСГ 441,2 от симметричной цепи, в проводниках которой оказалось по два корделя. Задача 8. Определить, во сколько изменится проводимость изоляции симметричной пары, если она в первом случае находится в кабеле МКГ 14, а во втором случае в МКПГ 14. На кабелях работает система передачи КАМА. Расчеты проводить на верхней и нижней частоте системы передачи. Список литературы 1 Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988. 2 Барон Д.А.. Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи. – М.: Радио и связь, 1988. 3 Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988. 4 Цым А.Ю., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. – М.: Радио и связь, 1984. 5 Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том1. Теория передачи и влияния. – М.: Горячая линия – Телеком. 2009. 6 Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Учебное пособие. - М.: Горячая линия – Телеком. 2004. Практическое занятие №3. Расчет вторичных параметров симметричных цепей Расчет волнового сопротивления. При расчете Zв следует помнить. Что по своей природе волновое сопротивление не зависит от длины кабельной линии и постоянно в любой точке, однако оно существенно зависит от частоты. При постоянном токе волновое сопротивление следует определять из выражения:  ,Ом (1)
где R0 – сопротивление цепи постоянному току, Ом/км; G0 – проводимость изоляции по постоянному току, См/км; Rиз – сопротивление изоляции, Ом·км. В диапазоне низких частот (f<800Гц) при соотношении параметров  ,Ом (2)
В тональном диапазоне частот (f=800Гц) при соотношении параметров  величину волнового сопротивления можно найти по формуле:
 ,Ом (3)
Расчет коэффициента распространения электромагнитной энергии. Электромагнитная энергия, распространяясь вдоль линии связи, уменьшается по величине и изменяется по фазе от начала к концу линии. Коэффициент затухания α и коэффициент фазы β в общем виде определяются по формуле расчета коэффициента распространения. Коэффициент распространения γ является комплексной величиной и может быть определен суммой действительной и мнимой ее частей:  , (4)
где - круговая частота  ; R – сопротивление цепи, Ом/км; - проводимость изоляции цепи, См/км; - индуктивность цепи. Гн/км; С – емкость цепи, Ф/км.
Расчет коэффициента затухания. Затухание принято оценивать в дицибелах (белах) или неперах. Затухание в 1 Нп – это затухание с такой симметричной цепи, в которой ток или напряжение в начале линии больше по абсолютной величине, чем ток или напряжение в конце в 2,718 раза:  .
Затухание в 1 бел (Б) соответствует снижению мощности по абсолютной величине в 10 раз:  Б, (5)
или:
 .
Децибел является одной десятой бела:  дБ. (6)
или:  .
То есть, децибел соответствует снижению мощности в 1,26 раза. Для взаимного перевода непер в децибелы необходимо воспользоваться следующими значениями:  , (7)
 (8)
Для определения затухания в определенных частотных областях можно пользоваться упрощенными формулами. При постоянном токе:  ,Нп/км (9)
где - сопротивление цепи постоянному току, Ом/км; - проводимость изоляции по постоянному току, См/км. В диапазоне низких частот (f<800Гц) при соотношении параметров  ,Нп/км. (10)
В тональном диапазоне частот (f=800Гц) при соотношении параметров  ,Нп/км. (11)
Для нахождения затухания на промежуточных частотах следует воспользоваться полным уравнением коэффициента затухания:  ,Нп/км. (12)
Коэффициент затухания кабельной цепи при температуре, отличной от 200С, можно найти из формулы:  ,дБ/км, (13)
где  - коэффициент затухания при температуре 200С, дБ/км; - температурный коэффициент затухания,  .
Коэффициент фазы определяет угол сдвига между током (или напряжением) на протяжении одного километра. Для определения коэффициента фазы в определенных частотных областях также можно пользоваться упрощенными формулами. При постоянном токе:  (14)
В диапазоне низких частот (f<800Гц) при соотношении параметров  :
 ,рад/км. (15)
В тональном диапазоне частот (f=800Гц) при соотношении параметров  :
 ,рад/км. (16)
В областях высоких частот (при f>40кГц), когда  и  :
 ,рад/км. (17)
Для определения коэффициента фазы на промежуточных частотах следует решить полное уравнение:  ,Нп/км. (18)
Если затухание цепи определяет дальность связи, то коэффициент фазы обуславливает скорость распространения энергии по линии. Расчет скорости распространения энергии. Скорость распространения электромагнитной энергии является функцией частоты и фазовой постоянной, которая в свою очередь зависит от первичных параметров линии. В общем виде она определяется по формуле:  ,км/с. (19)
Для определения скорости в определенных частотных областях следует пользоваться упрощенными формулами. в спектре низких частот (f<800Гц):  ,км/с. (20)
В области высоких частот (при f>40кГц), когда скорость не зависит от частоты и определяется только параметрами кабеля:  ,км/с. (21)
Для расчета скорости движения электромагнитной энергии постоянного тока можно использовать формулу:  ,км/с. (22)
Скорость прохождения постоянного тока по линии составляет примерно 10000км/с, а токи высоких частот движутся со скоростью до 200000 км/с, приближаясь к скорости света (с=300000 км/с). Задачи для самостоятельного решения Задача 1. Определить, минимальное и максимальное значение волнового сопротивления электромагнитной волне, проходящей по симметричной паре кабеля ТПП 1020,5. Задача 2. Определить значение волнового сопротивления электромагнитной волне, проходящей по симметричной паре кабеля МКГ 14. Расчеты проводить для постоянного тока. Задача 3. Определить коэффициент затухания симметричной цепи в кабеле МКГ 44, если кабель работает с системой передачи К-60. Расчеты проводить на нижней частоте передачи. Задача 4. Определить, на сколько изменится коэффициент затухания симметричной цепи в кабеле МКСГ 44, если в первом случае кабель находится в среде с температурой t=+200С, во втором случае – в среде с температурой t=-300С. По симметричной цепи работает система передачи К-60. Расчеты проводить на верхней и нижней частоте передаваемых сигналов. Задача 5. Определить коэффициент фазы симметричной цепи в кабеле МКГ 44, если кабель работает с системой передачи К-60. Расчеты проводить на нижней частоте передачи. Задача 6. Определить, на сколько отличается скорость движения низкочастотной составляющей сигнала по симметричной цепи в кабеле МКСГ 44 от скорости движения низкочастотной составляющей сигнала по симметричной цепи в кабеле МКГ 44, если кабели работают с системой передачи К-60. Список литературы 1 Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988. 2 Барон Д.А.. Гроднев И.И. и др. Справочник. Строительство кабельных сооружений связи. – М.: Радио и связь, 1988. 3 Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988. 4 Цым А.Ю., Камалягин В.И. Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи. – М.: Радио и связь, 1984. 5 Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Том1. Теория передачи и влияния. – М.: Горячая линия – Телеком. 2009. 6 Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Учебное пособие. - М.: Горячая линия – Телеком. 2004. Практическое занятие №4. Расчет взаимного влияния в симметричных цепях воздушных и кабельных линий связи Воздушные линии. В симметричных цепях, как в воздушных, так и в кабельных линиях, переходное влияние обусловлено электрическими и магнитными связями между цепями, которые выражаются результирующими электромагнитными связями на ближнем конце N12 и дальнем конце F12:  ,1/км (1)
 , 1/км (2)
где  - электрическая связь, См/км;  - магнитная связь, Ом/км; - волновое сопротивление симметричной цепи, Ом; - активная составляющая электрической связи, См/км;  - емкостная связь, Ф/км; - активная составляющая магнитной связи, Ом/км;  - индуктивная связь, Гн/км; - круговая частота .
Для воздушных линий связи (ВЛС) формулы переходного затухания принимают вид:  ,дБ (3)
 , дБ (4)
 , дБ (5)
где  - коэффициент распространения; - коэффициент затухания; - коэффициент фазы.
Симметричные кабели. Для скрученных кабельных симметричных цепей принимается геометрический закон сложения влияний в отдельных строительных длинах кабеля. В этом случае формулы переходного затухания принимают вид:  ,дБ, (6)
 ,дБ, (7)
 ,дБ, (8)
где α – коэффициент затухания цепи, дБ/км; - длина линии, км. В области низких частот преобладает емкостная связь, а другими состовляющими взаимного влияния можно пренебречь. В области высоких частот учитываются все четыре составляющие связей. При этом количественное соотношение активных и реактивных составляющих связей в среднем равно:  , (9)
 . (10)
При расчетах принимают:  . (11)
При этом:  , (12)
где  - емкостная связь между основными цепями четверки; ее значение задается в технических условиях на строительную длину кабеля.
жүктеу/скачать 3,3 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
находится как табличные значения сопротивления потерь на частоте 200кГц в смежных четверках и 
. Она состоит из внешней межпроводниковой индуктивности Lвн и внутренней индуктивности каждого проводника Lа и определяется по формуле (4):
волновое сопротивление равно: