Расчет параметров передачи цепей кабеля в диапазоне частот СП
Расчет первичных (R, L, C, G) и вторичных (a, b, Zв, uф) параметров передачи выполняется для пяти значений частот.
Для ЦСП скорость передачи в Кбит/сек равняется тактовой частоте fт системы передачи в Кгц. Для выбранной нами ЦСП ИКМ-480´2 скорость передачи равняется 52000 Кбит/сек, следовательно тактовая частота системы передачи равна fт=52 МГц.
Таким образом, параметры передачи необходимо рассчитать на частотах:
0,1 fт=5,2 МГц;
0,25 fт=13 МГц;
0,5 fт=26 МГц;
0,75 fт=39 МГц;
fт=52 МГц.
Расчет первичных параметров передачи коаксиальных пар из меди производится по следующим формулам:
* активное сопротивление, в Ом/км
где D=6,07 мм - внутренний диаметр внешнего проводника малогабаритной КП;
d=1,53 мм - диаметр внутреннего проводника.
На частоте 0,1fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
* индуктивность, в Гн/км
На частоте 0,1fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
* рабочая емкость, в Ф/км
где, для баллонно-полиэтиленовой изоляции e=1,22.
* проводимость изоляции, в См/км
где, значение tgd возьмем из табл. 5.3 [1] при частоте 10 МГц.
На частоте 0,1 fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
Вторичные параметры передачи следует рассчитать по формулам приведенным в табл. 4.6 [1] для высоких частот.
* Коэффициент затухания, в дБ/км
На частоте 0,1 fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
* Коэффициент фазы, в рад/км
На частоте 0,1 fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
* Волновое сопротивление, в Ом.
На частоте 0,1 fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
* Фазовая скорость, в км/с определяется по формуле (4.42) [1].
На частоте 0,1 fт
На частоте 0,25 fт
На частоте 0,5 fт
На частоте 0,75 fт
На частоте fт
Результаты расчетов параметров передачи поместим в таблицу 1.По результатам расчетов построим графики частотной зависимости параметров передачи коаксиальных пар из меди.
На рис. 7.1 показана частотная зависимость активного сопротивления коаксиальной цепи. Из рисунка видно, что с ростом частоты активное сопротивление закономерно возрастает за счет поверхностного эффекта и эффекта близости. Причем наибольшее удельное значение имеет сопротивление внутреннего проводника.
Рис. 7.1. Частотная зависимость активного сопротивления коаксиальной цепи.
Индуктивность коаксиальной цепи с увеличением частоты уменьшается. Это обусловлено уменьшением внутренней индуктивности за счет поверхностного эффекта. Зависимость индуктивности от частоты показана на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Частотная зависимость индуктивности коаксиальной цепи.
Емкость коаксиальной цепи от частоты не зависит.
Проводимость изоляции с ростом частоты линейно возрастает. Величина ее зависит в первую очередь от качества диэлектрика, используемого в кабеле и характеризуется величиной угла диэлектрических потерь tgd. Частотная зависимость проводимости изоляции показана на рис. 7.3.
Рис. 7.3. Частотная зависимость проводимости изоляции коаксиальной цепи.
На рис. 7.4 показана частотная зависимость коэффициента затухания. С ростом частоты коэффициент затухания возрастает.
Рис. 7.4. Частотная зависимость коэффициента затухания, a дБ/км.
Коэффициент фазы b с ростом частоты возрастает почти по прямолинейному закону.
Рис. 7.5. Частотная зависимость коэффициента фазы b, рад/км.
Частотная зависимость волнового сопротивления коаксиальной цепи иллюстрируется графиком на рис. 7.6. Модуль волнового сопротивления с увеличением частоты уменьшается.
Рис. 7.6. Частотная зависимость волнового сопротивления Zв.
Скорость распространения электромагнитной энергии по кабельным линиям с ростом частоты существенно возрастает. Скорость распространения электромагнитной энергии по линии при постоянном токе составляет примерно 10000 км/с, а при токах высоких частот имеет величину порядка 250000 км/с, приближаясь к скорости света.
Рис. 7.7. Частотная зависимость скорости распространения электромагнитной энергии u.
