Лекция по "Радиоэлектронике"

1.5 Кабельді  желі арқылы қалааралық жоғарғыжиілікті  байланысты құру принципі

Қалааралық  байланыс желісін электрлік байланыс кабельдерін қолдану арқылы екі- немесе төртсымды схемамен құруға болады. Екісымды схемада тура және кері бағытта тарату сымның бір сыңары арқылы жүзеге асады. Ал, төртсымды схемада бір сыңары арқылы тура бағытта байланысты қамтиды, ал келесісімен – кері бағыттағы байланыс қамтылады. Сурет. 1.6-те екісымды схема арқылы қамтылатын жоғарғыжиілікті құрылым схемасы көрсетілген, ал сурет 1.7- те төртсымды схема арқылы қамтылатыны көрсетілген. Осы схемаларды өз араларында ұзақтылығы мен жоғарғыжиілікті байланыста тұрақтылығы, канал сандары және де тізбектер арасындағы өзара әсерден қорғануын салыстырамыз.

Байланыстың тұрақтылығы  мен ұзақтығында төртсымды жүйе өз артықшылығын көресетеді. Ол былай  түсіндіріледі: Жоғарғыжиілікті алыс байланыс құруда екісымды жүйе қолданылса спектр екі бөлікке бөлінеді: төменгі және жоғарғы. Спектрдің төменгі  бөлігі бір бағытта тарату үшін қолданылады, ал жоғарғы бөлігі – кері тарату үшін. Осындай екісымды жүйе ЖЖ каналдарда электрлік төртсымды болып табылады. Таратуды тура және кері бағыттарға бөлу үшін және генерацияның алдын алу үшін әр күшейткіштің шығысы мен кірісіне бөліктейтін фильтр қойылады. (cур1.6).

Бұл фильтрлер  екісымды схема арқылы бұрмаланулар енгізеді және байланыс ұзақтығын лимиттейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Төртсымды байланыс жүйесі тура және кері бағытта бір  жиілік жолағында іске асады, бірақ жоғарыда көрсетілгендей тура және кері таратуда әртүрлі сымдар жұбы қолданылады және бөліктейтін филтьрлер маңызды емес.  (сур1.7) . соңғысы төртсымды ЖЖ байланыс жүйесінің маңызды артықшылығы болып табылады, себебі күшейткіш құрылғының жұмысын едәуір жеңілдетеді және айтарлықтай қашықтыққа дейін тұрақты байланысты қамтамасыз ете алады.

Құрылған каналдар санына байланысты екі және төртсымды  байланыс жүйесінің бағасы тепе тең. Бұл жағдай келесі көрініспен былайша  суреттелген. 120-каналды тарату жүйесін 12….552 кГц диапазонында қарастырамыз. Екісымды жүйеде спектрдің бірінші бөлігі (12…252кГц) байланыс үшін бір бағытқа бағытталады, ал екінші бөлігі (312….552) – кері бағытқа бағытталады. Нәтижесінде сымның бір жұбы арқылы 60 екіжақты каналдар ұйымдастырылады.120 каналды алу үшін екіжұпты сым болуы керек. Төртсымды жүйе арқылы бір жұпта 120 байланыс каналы (12…552кГц) ұйымдастырылады, тура бағытта, ал екінші жұпта сол диапазонда (12…552кГц) – 120 канал кері бағытта ұйымдастырылады. Нәтижесінде, екі жұпты сымда да байланыс каналдарының жалпы саны төртсымды сияқты екісымды жүйеде де бірдей және тең -120-ға. (сур. 1.8).

Алайда, егерде тізбектің саны екі еселенген  болса, 2 есе төмен диапазонды қолдана отырып, төртсымды жүйеде екісымды жүйедегі сияқты канал санын шығарып алуға болады. Бұл күшейткіш пунктерінің арақашықтығының артуы мен  олардың санының магистральда кемуіне байланысты кабельді желінің аз бөгеуілде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

 

 

 

 

 

 

Сур. 1.8. ЖЖ байланыс жүйесін сандарына қатысты салыстыру: а –екісымды, б – төртсымды.

Тізбектің бөгеуілденқорғанысындағы өзара қорғаныстан екісымды жүйе артық тұр. Жалпы кабельде орналасқан электромагнитті энергияны тасымалдағанда, энергияның бөлігі бір әсер етуші  тізбектен  (әсер ететін) көрші тізбекке кедергі түрінде өтеді. Кабельде тізбектер бір біріне сәйкес те болуы мүмкін, және де дәл солай қарама қарсы болуы мүмкін. (сур.1.9). Орнатылғанына сай, ең нашар (өзара әсер мағынасында айтылып тұр) шартта қарама қарсы таратылым тұр. Бұндай жағдайда тізбектің жоғарғы шығыс деңгейі берілгіш әсерімен, қабылдағыш тізбегіне келіп түседі және онда айтарлықтай кедергілер тудырады. Кедергі деңгейі көрші тізбекке әсер етуі жөнінен берілген жағдайда пайдалы сигналмен шамалас болуы немес оны басуы мүмкін.

Егер таратылмдар  тізбектің әсер етуі және әсерге ұшырағыш жағынан бағыттары сәйкес келсе, онда энергия бір деңгейде таратылады және кедергілер айтарлықтай аз әсерін тигізеді. Бұл көрініс сур.1.10- бейнеленген.мұнда  екі-төртсымды байланыс жүйесіндегі  тізбектер арасындағы өзара әсер көрсетілген. 

 

 

 

 

 

 

Сур.1.9 кабельді тізбектер арқылы тарату режимдері: а – сәйкес келетін, б – қарама қарсы келетін

 

 

 

 

 

 

 

 

Сур. 1.10. қалааралық байланыста кабельдер арасындағы өзара  әсерлер мына жүйелерде: а – сәйкес келетін, б – қарама-қарсы келетін.

Екісымды жүйеде әр тізбекте А дан Б-ға дейінгі  бағытта бір жиілік спектрі таратылады, (мысалы, 12…..252 кГц), ал кері бағытта  Б дан А-ға дейін басқа спектр таратылады (мысалы, 312….552кГц).  Ал төртсымды  жүйеде тура таратылу (A→Б), кері таратылым (Б→А) бағытында дәл сол жиілік спектрінде (мысалы, 12…552кГц) спектрінде  жүзеге асады. Сондықтанда ЖЖ байланыс жүйесіндегі екісымды жүйеде төртсымды жүйеге қарағанда кабельді тізбектер арасындағы өзара әсерлер аз болады.

Екі-және төртсымды жүйелерді барлық берілген қасиеттеріне қарай отырып бағаласақ, төртсымды жүйе тұрақтылығына байланысты артықшылығы көп және байланыс ұзақтығында сонымен қатар ол екісымды жүйемен канал санына қатысты бағасы бірдей. Сондықтан да ол қалааралық ЖЖ байланыс құрылымының мақсатты құрастырылған схемасы болып табылады. Тізбектің кедергіденқорғанысын кжоғарылату үшін және кабельді магистральда қажетті емес қарама қарсы тасымалдауды жою үшін екікабельді система қолданылады. Бұндай жағдайда тура және кері тізбектер жеке кабельде орналастырылады. (сур.1.11). нәтижесінде әр кабельде тарату режиміне өзара келісілген тізбектер орналасады.

 

 

 

Сур. 1.11. байланыс жүйелері: а – біркабельді, б –  екікабельді.

Әуе желілерінде  жиілік жолақтармен тасымалданған  екісымды жүйе ұйымдастырылады. Коаксиальды кабельді магистральда біркабельді байланыс жүйесі кезінде төртсымды схема қолданылады.

Оптикалық системаларда біркабельді байланыс жүйесі қолданылады.

6. Электрбайланыстың бағыттаушы жүйелеріне негізгі талаптар

Электрбайланыстың бағыттаушы жүйелеріне мынадай келесі талаптар көрсетілген:

- мемлекет шеттерінде  магистральды байланысты 12500 км қашықтыққа  дейін, мемлекетаралық байланыста 25000 кмге дейінгі қашықтықта жүзеге  асыру;

- әртүрлі типтегі  заманауи ақпараттарды тарату үшін кеңжолақтылығы және жарамды болуы   (телефония, телевидение, мәліметтер тарату, хабарлар тарату т.б);

- өзара және ішкі кедергілерден, сонымен қатар найзағай мен тот басудан қорғанысы;

- желінің электрлік  параметрлерінің тұрақтылығы; байланыстың тұрақтылығы мен сенімділігі;

- байланыс жүйесінің  бүтіндец үнемділігі;

Кабельді техника  келесі бағыттарда дамып келеді:

1.Оптикалық жүйелердің айтарлықтай дамуы; байланыстың мықты түйіндерін құруға  және әртүрлі түрдегі ақпараттарды ұзақ қашықтыққа дейін жеткізуге мүмкіндік береді

2.Көп мөлшердегі  каналды құра алатын және өз  өндірілуіне дефицитті меалдарды  (мыс, қорғасын) талап етпейтін, перспективті  ОК байланыс құру және енгізу;

3.кабельді техникаға  жақсы электрлік және механикалық  қасиеті бар және өндірісті автоматтандыруға мүмкіндік беретін пластмассаны (полиэтилен, полистирола, полипропилен және т.б) қолдануды кеңінен енгізу.

4.Алюминийлі, болаттың  және металдыпластмассалық қабықшаларды  енгізу.

Қабықшалар  герметикалық болуы мүмкін өызмет көрсету  кезіндегі барлық уақытта кабельдің электрлік параметрлерінің тұрақтылығын қамтамасыз етуі керек.

5. Абоненттік тораптар үшін оптикалық кабельдердің экономикалық конструкциясын өңдеуге енгізу және өндіру.

6. Абоненттік тораптар үшінқымбат емес кеңжолақты электрлік байланыс кабельдерін құру.

 

 

 

 

 

Лекция  №2. Бағыттаушы байланыс жүйесінің  конструкциясы мен сипаттамасы

2.1 Электрлік байланыс кабелі

2.1.1. Электрлік байланыс кабелінің классификациясы

Байланыс кабелі анықталған жүйе бойынша ширатылған және жалпы  ылғал өткізбейтін қабықшалы изолирленген сымдар жиынтығын көрсетеді. (сур.2.1)

 

 

 

 

Сур. 2.1. кабельдің  жалпы түрі: 1-өзекшесі; 2- қабықшасы; 3- бронды сыртқы қабаты

Электрлік байланыс кабелінің классификациясы келесі белгілерде болады:

1. Пайдалану обылысы – магистральды байланыс кабелі, ішкізоналы

байланыс кабелі, ауылдық байланыс кабелі, қалалық  телефондық кабельдер, дәнекер желілер  және бағалар үшінгі кабельдер;

2. Аралық қабат пен пайдалану шарттары – жерасты кабельдері, суасты

және әуе (немесе әуе ілгекті) кабельдері;

3. Конструкция – сымдардың өзара орналасуына байланысты физикалық сымдар – симметриялы және коаксиальды. Симметриялы тізбек екі бірдей конструктивті және электрлік байланыстағы сымдардан тұрады. (сур. 2.2,а). Коаксиальды тізбек қосарланған осьты екі цилиндрді, ондағы бір цилиндр – біріңғай сым келесі цилиндрдің ішіне концентрациялы орналасады, жартылай. (сур. 2.2,б);

 

 

 

 

 

 

 

 

Сур. 2.2. Кабельді тізбектер: а – симметриялы, б – коаксиальды

4. Жиілік тарататын спектр – төменгіжиілікті кабельдер (10 кГц-ке дейін) және жоғарғыжиілікті (10 кГц-тен жоғары);
5. Сыңар шиыршықты кабель және төрт (жұлдызды) шиыршықты кабель, тудырушы кабель және түйінді кабель тобына жататын изолирленген сымдардың шиыршықты түрлері.
6. Қорғаушы бетінің түрі – металды, пластмассалық қабықшалы кабель. Бронды кабельдің қабығы болаттан (жерасты қабатына), дөңгелек сымды болаттан (керуші күштен қорғау үшін) жасалынады.

2.1.2. Симметриялы байланыс кабельінің  конструктивті элементтері

Токөткізгіш желілер. Өткізгіштер немесе токөткізгіш желілер келесі негізгі шарттарды қанағаттандыруы керек: жоғарғы электр өткізгішті, үлкен икемділік пен жеткілікті механикалық беріктілігінің болуы.

Байланыс кабельдерін  өндіруде ең үлкен пайдалануға ие болған мыс. Кабельді желілер үшін көбінде  ММ маркалы ρ = 0,0175 Ом·мм²/м үлесті кедергісі бар жұмсақ сымдар қолданылады.  Симметриялы жоғарыжиілікті кабельдер үшін ең үлкен пайдалануды 0,9; 1,05; 1,2 мм диаметрлі мыс сымдар иеленіп отыр. Қалалық телефондық желілі кабельдер үшін ең көп таралғаны 0,32; 0,4; 0,5; 0,7 мм. диаметрлі мыс сымдар болып отыр.

Токөткізгіш сым изоляциясы. Изоляцияланған материалдың қасиеттері электрлік қатынаста келесі сипаттамалар бойынша анықталады:

1. Электрлік беріктілікпен Uпр, онда изоляция үлгісі жүріледі;
2. Диэлектрикте ток ағынын сипаттайтын, ρ тұрақты токта бөлінетін электрлік кедергімен;
3. Электрлік өріс ықпал етуімен, диэлектрде зарядтар ығысу деңгейін сипаттайтын, диэлектрлік өткізгіштікпен ε;
4. Диэлектриктегі энергия шығынын сипаттайтын, диэлектрлік шығынның тангенс бұрышынмен ;

Кабельді сымды изолирлейтін материалдар жоғары үлесті көлемді кедергілі, диэлектрлік шығыны аз, диэлектрлік өткізгіштік мәні төмен, және созылмалы, иілгіштік қасиеті болуы керек. Сонымен қатар, олар технологиялық өңдеуге өте икемді, және де ескіруде төзімді болуы керек.

Байланыс кабелінде  изоляцияланған материал ретінде кабельді қағаз, полистирол, полиэтилен және басқа  да полимерленген пластмассалар  қолданылады. 2.1 таблицада кабельді диэлектриктердің негізгі сипаттамалары  көрсетілген.

Кесте 2.1

Кабельді диэлектриктердің негізгі сипаттмалары

Диэлектрик	Тығыздық, г/см³	ε	U, кВ/мм	·10ˉ4 1 МГц жиілігінде
Кабельді қағаз Полистирол  Бірыңғай полиэтилен Қуыс полиэтилен Полиаинилглорид	0,7 1,05 0,92 0,47 1,26…1,40	2…2,5 2,5…2,7 2,2…2,3 1,45…1,5 3…6	5 40 30 6…10 30	400 2 3 5 400

 

Симметриялы кабельді байланыста ең ауқымды қолданысқа ие болған келесі изоляция түрлері:

• құбырлы, трубка түрінде жүктелген (сур. 2.3,а) қағаз лента түрінде

жасалынады, қағаз-қуысты изоляцияларда болады, қағаздың біртекті қабатын көрсететін де болады;

• кордельді, сымға спиральды орналасқан кордельден тұрады, және кордельдің үстіне жайылған ленталар;
• біріңғай, пластмассаның біріңғай қабаттарына жасалынады;
• қуысты, пенопластың біріңғай қабаттарынан тұрады.
• баллонды, ішіне сым еркін орналасқан, жіңішке пластмассалық

трубканы көрсетеді, бұл трубка перидты спираль бойынша  бастырылған және желіні изоляция центрінде  сенімді ұстайды.(сур 2.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сур. 2.3. симметриялы  кабельді байланыс изоляциясының түрлері

Соңғы жалаңаш  түрлерінде үшқабықты пленка – қуысты полиэтиленді желіліер кең қолданыс тапты. 2. 4 суретте изолирленген желінің көлденең қимасы көрсетілген. Желі изоляциясы тығыздығы төмен үш концентрацияланған полиэтилен қабаттарынан тұрады. Сыртқы 1 және ішкі 2 қабаттар біріңғай қабықшалы жабқыштарды көрсетеді. Олардың ортасында көбік шығаратын (қуысты) құрылымы бар, негізгі аралық 3 қабық орналасқан.