Оптические кабели связи

Симметричные кабели связи

 

Определить, насколько отличается емкость реальной симметричной цепи в кабеле МКСГ-4х4х1,2 от симметричной цепи, в проводниках которой оказалось по 2 корделя.

 

Рисунок 1. Разрез кабеля МКСГ 4х4х1,2.

1 – токонесущая жила; 2 – изоляция; 3 – кордель-заполнитель; 4 – поясная изоляция; 5 – оболочка

 

Решение:

Для решения этой задачи необходимо найти емкость реальной симметричной цепи в кабеле МКСГ-4х4х1,2.

Определим расстояние между центрами пары проводников, находящихся внутри четверки в кабеле МКСГ 4х4х1,2 и диаметр звездной группы. При этом необходимо учесть, что под парой проводников подразумеваются противоположно расположенные проводники внутри четверки. Диаметр изолированной жилы:

 

,

 

где по справочным данным d=1,2-диаметр токонесущей жилы; δ=0,8-диаметр корделя; =0,05 мм-толщина полистирольной ленты.

Расстояние между центрами жил (x) найдем из выражения:

 

 

Тогда диаметр звездной группы будет равен

 

 

Для определения емкости симметричной пары в кабеле МКСГ-4х4х1,2 следует учесть поправочный коэффициент ψ, характеризующий близость проводников к заземленной оболочке и другим проводникам. Коэффициент ψ для звездной скрутки будет равен:

 

 

Емкость реальной симметричной цепи кабеля МКСГ-4х4х1,2 с учетом близости соседних пар определим из выражения:

 

 ,

 

где χ-коэффициент укрутки, который показывает, во сколько раз группа длиннее оси кабеля (принимается равным 1,01-1,07); ε_г – относительная диэлектрическая проницаемость среды; r – радиус голого проводника.

 

Рассчитаем емкость симметричной цепи, в проводниках которой оказалось по 2 корделя. Диаметр изолированной жилы у нее будет:

 

 

Расстояние между центрами жил (x) найдем из выражения:

 

 

Тогда диаметр звездной группы будет равен

 

 

Для определения емкости симметричной пары в проводниках которой оказалось по 2 корделя следует учесть поправочный коэффициент ψ, характеризующий близость проводников к заземленной оболочке и другим проводникам. Коэффициент ψ для звездной скрутки будет равен:

 

 

Емкость симметричной цепи, в проводниках которой оказалось по 2 корделя с учетом близости соседних пар определим из выражения:

 

Таким образом, емкость реальной симметричной цепи в кабеле МКСГ-4х4х1,2 больше емкости симметричной цепи, в проводниках которой оказалось по 2 корделя на 4,87 нФ/км.

Ответ: ; ;

 

Коаксиальные кабели

 

Определить, во сколько раз отличается коэффициент фазы коаксиальных пар в комбинированном кабеле КМ-8/6, если по коаксиальной паре 2,6/9,5 мм работает система передачи К-3600, а по паре 1,2/4,6 мм - система передачи ИКМ-480. Расчеты проводить на верхней частоте передаваемых сигналов.

Решение:

 

Рисунок 1 - Разрез комбинированного коаксиального кабеля типа КМ-8/6:

1 — коаксиальная пара 2,6/9,4 (9,5); 2 - коаксиальная пара 1,2/4,6; 3 —симметричная звездная четверка; 4 — симметричная пара; 5 -одиночная жила

Для решения используем следующие конструктивные параметры коаксиальных пар комбинированного кабеля КМ-8/6: диаметр внутреннего медного проводника коаксиальной пары 1,2/4,6 мм равен 1,2 мм; изоляция – воздушно-полиэтиленовая, баллонного типа, внешний проводник – медный с внутренним диаметром 4,6 мм, и толщиной 0,1 мм; диаметр внутреннего медного проводника коаксиальной пары 2,6/9,5 равен 2,6 мм; изоляция из полиэтиленовых шайб; внешний проводник – медный с внутренним диаметром 9,5.

Для расчета коэффициента фазы коаксиальной пары 1,2/4,6 мм воспользуемся формулой . Для вычисления по этой формуле нам необходимо сначала определить первичные параметры коаксиальной пары – C, L на заданной частоте системы передачи ИКМ-480, равной 34368 кГц.

 

 Гн/км

 

 Гн/км

 

Значение относительной диэлектрической проницаемости  равно табличному значению эквивалентной диэлектрической проницаемости (для данного типа кабеля и типа его изоляции).

 

 нФ/км

 

Найдем коэффициент фазы коаксиальной пары 1,2/4,6 на частоте 34368 кГц:

 рад/км

 

Определим коэффициент фазы коаксиальной пары 2,6/9,5 по формуле: , так как тактовая частота системы передачи К-3600 равна 17,6 МГц. Значения эквивалентной диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции данной коаксиальной пары находим по таблице.

 

 рад/км

 

Ответ: Коэффициенты фазы коаксиальных пар в кабеле КМ-8/6 на заданных частотах отличаются в 2 раза.

Оптические кабели связи

 

Насколько изменится критическая частота в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛС-01 при увеличении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы? Значения параметров ОВ - n₂=1,48, =0,01, тип волны HE₂₁.

Решение:

 

Рисунок 1. Разрез кабеля ОКЛС-01

Для решения данной задачи определим конструктивные параметры оптического волокна, используемого в данном кабеле. Из справочных данных находим, что в кабеле типа ОКЛ-01 используется одномодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки равным 125 3 мкм и диаметром сердцевины (модового поля) равным 8,5 1 мкм.

Передача сигналов осуществляется на длине волны λ=1,55 мкм

Величину параметра P_nm находим таблицы 1.

 

Таблица 1. Оценка параметра P_nm характеризующего тип волны (моду) в зависимости от значений n и m

n	Значение Pnm при m			Тип волны
	1	2	3
0	2,405	5,520	8,654	E0m H0m
1	0,000	3,832	7,016	H Enm
1	3,832	7,016	10,173	E Hnm
2	2,445	5,538	8,665	H Enm
2	5,136	8,417	11,620	E Hnm

 

При типе волны HE₂₁ соответственно P₂₁=2,445

Затем вычислим значение коэффициента преломления:

 

 

Далее определим величину критической частоты:

 

 Гц

 

Определим, насколько изменится критическая частота при изменении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы. Из справочных материалов известно, что диаметр сердцевины может меняться в пределах 8,5 1 мкм.

Минимальное значение критической частоты будет равно:

 

 Гц

 

Максимальное значение критической частоты будет равно:

 

 Гц

 

Таким образом, значение критической частоты может меняться на:

 

Ответ: