Определения теории взаимных влияний

В теории взаимных влияний приняты следующие основные определения (рис. 8.4):

- влияющая цепь – активная цепь, создающая влияющее электромагнитное поле;

- цепь, подверженная влиянию (пассивная) – цепь, на которую воздействует влияющее электромагнитное поле и в которой возникают помехи;

- ближний конец (БК) – конец линии, на котором включен генератор влияющей цепи;

- дальний конец (ДК) – конец линии, на котором включена нагрузка.

 

 

Рисунок 8.4 – К определению взаимных влияний

 

 

На ближнем конце активной линии действуют мощность ; напряжение , ток ; на дальнем конце - ; ; . На пассивную линию воздействует поле активной линии, вследствие чего в ней возникают: на ближнем конце , , и на дальнем конце . Линии нагружены на сопротивления .

В кабельных линиях связи различают следующие влияния:

- непосредственные (прямые), помехи индуцируются непосредственно полем влияющей цепи;

- косвенные влияния, обусловленные отражениями от концевых, стыковых и внутренних неоднородностей электромагнитными полями в цепях 1 и 2;

- влияния через третьи цепи, вызванные индуцируемыми вторичными электромагнитными полями, возникающими под воздействием поля влияющей цепи в третьих физических цепях линии; третьими цепями являются соседние пары, металлические оболочки кабеля, соседние кабели..

Абсолютные значениями мощностей, напряжений и токов помех в пассивных линиях не дают представления о взаимных влияниях в линии, зависят от мощностей, токов и напряжений во влияющей цепи, значения которых не связаны с электрическими параметрами цепей. Поэтому взаимные влияния между цепями характеризуются в относительных единицах отношением модулей кажущихся мощностей сигнала во влияющей цепи и помехи в цепи, подверженной влиянию, в логарифмических единицах. Такие параметры не зависят от абсолютных значений сигналов в цепях вследствие линейности системы.

Определим основные параметры взаимных влияний между цепями линий связи.

Переходное затухание на частоте w на ближнем конце линии, дБ

. (8.2)

Переходное затухание на частоте w на дальнем конце линии, дБ

. (8.3)

Защищённость на дальнем линии, дБ

, , (8.4)

где - километрическое затухание линии, l – длина линии.

Для линий связи, работающих в квазистационарном режиме, параметры взаимных влияний часто выражают через отношения амплитуд напряжений или токов, сигналов и помех, дБ

. (8.5)

 

Уравнения (8.5) представляют амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) взаимных влияний. В ряде случаев необходимо исследовать не только амплитудно – частотные, но и фазо – частотные характеристики (ФЧХ) взаимных влияний. Для этого вводится передаточная функция взаимных помех (ПФВП), соответственно на ближнем - и дальнем концах линии, которые определяются следующим образом:

(8.6)

где - аргументы соответствующих комплексных амплитуд напряжений сигналов и помех.

Графически ПФВП на ближнем и дальнем концах представляются на комплексной плоскости и называются годографами.

В зависимости от структуры влияющего поля и конструкции цепи различают систематические и случайные влияния. К систематическим (регулярным или детерминированным) влияниям относят влияния, законы возбуждения которых по всей длине известны, имеют определённую закономерность. К случайным или нерегулярным влияниям относятся влияния, возникающие между цепями вследствие множества случайных причин, не поддающихся точной оценке. Результирующие влияния в реальных линиях обусловлены как систематическими, так и случайными составляющими.

Параметры , и являются вторичными параметрами взаимных влияний.

Первичные параметры взаимных влияний (8.1) определяют электрические (емкостные) и магнитные (индуктивные) связи в линии. При изготовлении кабелей конструктивная однородность и пространственная симметрия практически невозможны. Это вызывает появление омической асимметрии, отклонение рабочих ёмкостей от номинальных, асимметрию ёмкостей “жила – оболочка”. Эти факторы приводят к появлению электрических и магнитных связей, которые представляются эквивалентными схемами мостов связи в кабельной четверке (рис. 8.5). Линия 1 – 2 – активная, линия 3 – 4 – пассивная.

 

Рисунок 8.5 – Эквивалентные схемы мостов связи: а) электрической, б) магнитной

 

Емкостная связь между парами в “четверке” определяется выражениями:

 

– связь между основными цепями; (8.7)

 

– связь между первой и искусственной цепями;

– связь между второй и искусственной цепями.

Емкостная асимметрия относительно оболочки (земли) определяется:

 

– асимметрия в первой цепи; (8.8)

– асимметрия во второй цепи;

– асимметрия в искусственной цепи.

Параметры , , и , , являются погонными, измеряются на длину линии в 1 км, имеют размерность .

Искусственная (или фантомная цепь) образуется по схеме (рис. 8.6), позволяет по четырем проводам осуществить связь между тремя абонентами. Фантомные цепи используются для организации служебной связи, для доуплотнения линий с аналоговыми системами цифровыми системами.

 

 

Рисунок 8.6 – Схема искусственной линии

 

Отклонение рабочей емкости ( и на рисунке 8.5 не указаны) от среднего значения вызывает появление отражённых волн. Емкостная связь вызывает появление переходных разговоров. Асимметрия емкостей относительно оболочки кабеля (земли) вызывает проявление влияния внешних полей.

Активная составляющая электрического влияния отображает асимметрию потерь в диэлектрике. Индуктивная связь характеризует переход энергии магнитного поля с активной цепи в пассивную. Активная составляющая магнитного влияния обусловлена асимметрией потерь на вихревые токи и омической асимметрией. Эти составляющие имеют вид:

 

, См/км;

, Гн/км;

, Ом/км.

 

 

Вопросы и задания для самоконтроля

 

1. Объясните причины влияний на линии связи?

2. Объясните сущность проблемы электромагнитной совместимости.

3. Как решается проблема ЭМС?

4. Объясните физическую сущность электрического и магнитного влияний.

5. Какие причины вызывают появление внешних и внутренних влияний?

6. Назовите первичные и вторичные параметры взаимных влияний.

7. Дайте определение , , .

8. Объясните смысл непосредственных, косвенных влияний и влияний через 3–и цепи.

9. Что такое АЧХ, ФЧХ и ПФВП?

10. Поясните схемы мостов электрической и магнитной связей.

11. Какими коэффициентами характеризуется электрическая связь?

12. Что такое искусственная цепь, для чего она предназначена?

13. Как влияет емкостная связь, емкостная асимметрия на качество связи?

14. Какие причины вызывают отсутствие равновесия мостов электрической и магнитной связей?