Этапы симметрирования ВЧ кабелей.

Рис. 4.19. Годограф комплексных связей: а-до симметрироваия, б-после симметрирования

Особенность симметрирования. Природа электромагнитного влияния между цепями в области высоких частот обуславливает особенность симметрирования ВЧ кабелей. В этих кабелях действуют комплексные электрические (емкостные) и магнитные (индуктивные) связи, соизмеримые между собой.

На дальнем конце действует разность электрических и магнитных связей и происходит их взаимная компенсация. Уничтожение только электрических связей увеличивает влияние между цепями. По этой причине при симметрировании ВЧ кабелей применяются только скрещивание жил в четверке и включение контуров противосвязи, т. е. выполняется концентрированное симметрирование в одной- трех точках усилительного участка (18-20 км).

Симметрирование по комплексным связям. При таком симметрировании подбор контуров противосвязи и концентрированное симметрирование производятся по результатам измерения годографов (частотной зависимости) комплексных электромагнитных связей взаимовлияющих цепей. Для измерения комплексных электромагнитных связей взаимовлияющих цепей служит прибор типа ИКС-600 (измеритель комплексных связей).

Электромагнитная связь может иметь произвольную величину и фазу в пределах от 0 до 360°, а вектор связи может находиться в любом из четырех квадрантов системы прямоугольных координат. Соответственно контур противосвязи должен обеспечивать возможность получения различных по амплитуде и фазе векторов противосвязи.

Эффективность симметрирования путем применения контуров противосвязи наглядно видна из сравнения годографов комплексных связей до симметрирования.

Этапы симметрирования.

Законченным объектом симметрирования ВЧ кабелей является усилительный участок системы К-60. Симметрирование выполняется в два этапа:

- при монтаже строительных длин кабеля между собой и

- на смонтированном усилительном участке.

Рис. 4.20. Концентрированное симметрирование

При монтаже строительных длин кабеля в каждой муфте по оператору X.. производят систематическое скрещивание первой цепи четверки. На смонтированном усилительном участке осуществляют концентрированное симметрирование, т. е. вначале производят скрещивание, а затем цепи, не удовлетворяющие нормам, симметрируют путем включения контуров противосвязи. Концентрированное симметрирование выполняется одновременно в трех муфтах усилительного участка (l/4, 2 /4, 3 /4).

Контуры противосвязи подбираются преимущественно по результатам измерения защищенности на дальнем конце с помощью приборов ВИЗ. Система симметрирования ВЧ кабелей приведена в таблице 3.15.

Таблица 4.4. Система симметрирования ВЧ кабелей
Этап симметрирования	Измеряемые значения защищенности	Способ симметрирования	Норма	Место симметрирования
В каждой муфте	—	Скрещивание одной цепи по индексу	—	В каждой муфте
На смонтированном участке	На дальнем конце	Скрещивание	Максимальная величина	1/4; 2/4; 3/4 усилительного участка
На смонтированном участке	На дальнем конце	Контуры противосвязи	73,8 дБ	1/4; 2/4; 3/4 усилительного участка

Принцип скрещивания ВЛС.

Рис. 4.20. Эффект скрещивания (скрутки) цепей: а-цепи не скрещены, б-скрещена одна цепь, в-скрещены обе цепи

Для уменьшения величины взаимных и внешних влияний на воздушных линиях связи_применяют скрещивание цепей, т. е. меняют место расположения проводов через определенные промежутки по всей длине линии.

Эффект скрещивания наглядно представлен на рисунке. Здесь цепь I - влияющая, а цепь II - подверженная влиянию.

Из рис.4.20 в видно, что если цепи (I и II) скрещены в одной точке, то эффект скрещивания пропадает и защищенность между ними аналогична защищенности между не-скрещенными цепями. Поэтому необходимо скрещивать цепи по различным схемам.

Рис. 4.21. Результирующий ток помех между цепями: а-без скрещивания, б-при скрещивании

При скрещивании одной из цепей емкостная k и индуктивная m связи, оставаясь неизменными по величине, меняют свой знак на противоположный (с плюса на минус или с минуса на плюс). Изменение знака перед коэффициентом электромагнитной связи физически соответствует перемене направления тока, индуцируемого в цепи, подверженной влиянию. Поэтому токи помех с двух соседних участков одинаковой длины, но с разными знаками электромагнитных связей направлены навстречу друг другу, благодаря чему влияние уничтожается.

Ниже из рис. а видно, что токи помех, поступающие с отдельных участков нескрещенной линии, имеют одинаковый знак и суммируются: I_рез = I₁ + I₂ + I₃ + I₄. На скрещенной линии (рис. б) токи помех с соседних участков имеют разные знаки, поэтому они компенсируются: I_рез = I₁ - I₂ + I₃ - I₄. Результирующий ток помех I_рез на скрещенной линии существенно меньше, чем на нескрещенной. Однако токи помех при скрещивании полностью не компенсируются в силу наличия затухания и фазового сдвига в линии, а также конструктивных неоднородностей цепей.

Физическое скрещивание - это фактическое скрещивание проводов, осуществляемое на линиях связи. Шаг физического скрещивания определяется расстоянием между двумя соседними точками скрещивания.

Рис. 4.22. Принцип электрического скрещивания

Электрическое скрещивание - это процесс естественного скрещивания за счет изменения фазы тока в цепи. В данном случае токи помех с одних участков линии компенсируются токами с других участков. При прохождении по цепи ток уменьшается по амплитуде и изменяется по фазе. На участке линии длиной l ток меняет свой знак на обратный и движется в противоположную сторону по сравнению с током на предыдущем участке линии. Это явление равноценно эффекту физического скрещивания цепей и проходит на участке линии λ/2 (что соответствует изменению угла на 180°).

Шаг электрического скрещивания S_э равен участку линии λ / 4, а не λ / 2, так как ток помех проходит половину пути по влияющей цепи и половину - по цепи, подверженной влиянию.

В результате ток помех с каждого участка линии длиной l = λ/4 меняет фазу на 180°, что соответствует эффекту скрещивания. Чем выше диапазон частот, передаваемый по линии, тем меньше длина волны и короче шаг электрического скрещивания. Это иллюстрируется рисунке, где показан участок линии длиной l = λ / 16. Из рисунка видно, что ток помех на участке д-з (II) имеет направление, обратное направлению тока на участке а-г (I).

Если на линии производить скрещивание с шагом S_ф, равным электрическому шагу скрещивания S_э, то электрическое скрещивание компенсируется и влияющий ток будет больше, чем без скрещивания. Поэтому во всех случаях необходимо, чтобы S_ф < S_э.

При S_ф = S_э = λ / 4 отрицательный эффект от скрещивания может быть настолько огромным, что большая часть энергии перейдет на соседнюю цепь, в результате чего значительно увеличится затухание влияющей цепи. Явление поглощения энергии соседней цепью называется абсорбцией.

Длина волны λ = v / f изменяется от частоты и при многоканальных системах для отдельных частот, при которых S_ф=λ/4, за счет абсорбции связь становится невозможной. Абсорбция наблюдается, если переходное затухание между цепями меньше 25дБ.

При выборе схем скрещивания необходимо учитывать следующее:

- Шаг скрещивания S_ф должен быть меньше λ/8, только в данном случае от скрещивания получается положительный эффект.

Рис. 4.23. Эффект электрического скрещивания

Снижение помех при скрещивании происходит во столько раз, во сколько шаг скрещивания меньше λ/8.

- Максимальный отрицательный эффект имеет место при скрещивании с шагом λ/4. В этом случае шаг скрещивания равен шагу электрического скрещивания (S_ф = S_э) и мешающее влияние максимально.

- При расчетах скрещиваний следует проводить проверку на отсутствие абсорбции для частот, соответствующих S_ф = λ/4 и близких к ней.

Рис. 4.24. Собственное затухание при наличии абсорбции

При выборе схемы скрещивания предпочтение следует отдавать такой схеме, которая обеспечивает заданную защищенность, но требует минимального расхода средств на ее осуществление.