Тема 6.4 Линии проводного вещания

1. Классификация и виды линий проводного вешания.

2. Обработка линий при внедрении трехпрограммного проводного вещания.

 

Линии, применяемые в системе ПВ, по назначению делят на сое­динительные, абонентские и фидерные (распределительные и ма­гистральные).

Конструктивно линии могут быть воздушными, кабельными и составными. К последним относятся воздушные линии с подзем­ными отводами и подземные линии с воздушными отводами. Ма­гистральные и распределительные линии могут быть как воздуш­ными, так и кабельными. Абонентские и соединительные линии, как правило, — кабельные.

Воздушные линии ПВ — это линии из проводов без изоляции, подвешенные с помощью изоляторов на опорах (столбах) или стойках. Такие линии применяются в небольших городах и сель­ской местности. В крупных городах воздушные линии подвеши­вают к стойкам, укрепленным на крышах зданий. Если напряже­ние линий ПВ превышает 250 В, высоту подвеса делают до 2,5 м, чтобы стоящий на крыше человек не мог их' коснуться. Расстояние между проводами на стойках составляет 30 см, а при подвесе на опорах 40 см. В городах и сельской местности линии ПВ вместе с линиями телефонной связи прокладываются под землей в кана­лах кабельной канализации. Для уменьшения наводок со стороны линий ПВ предпринимаются специальные меры. Например, на опорах сельской телефонной связи разрешена подвеска линий ПВ с напряжением не более 240 В. Линии подвешивают на разной высоте и провода скрещивают. В городах допускается прокладка кабелей СПВ совместно с кабелями связи, если напряжение не превышает 240 В. При большем напряжении длина участка линии, имеющей параллельную прокладку, не должна превышать 2 км для кабеля МРМПЭ (магистральный, радио с медными жилами,в полиэтиленовой изоляции, экранированный) и 3 км для кабеля МРМПЭБ (то же, что и МРМПЭ с добавлением — бронирован­ный). Расстояние между кабелями СПВ и кабелями связи / зави­сит от длины параллельного пробега А/ и типа кабеля. Так, для МФ (960 В НЧ и 120 В ВЧ) кабеля МРМПЭ при /==50 м Д/= =32 см, а при /=2,0 км А/=88 см. Для кабеля МРМПЭБ при тех же значениях / Д/=14 и 38 см соответственно.

Провода воздушных линий ПВ должны обладать достаточно малым сопротивлением, большой механической прочностью и ус­тойчивостью против коррозии. Для воздушных РФ и МФ приме­няют оцинкованные стальные, сталеалюминиевые и сталемедные биметаллические провода. Последние два типа провода имеют стальную сердцевину, на которую нанесено соответственно алю­миниевое или медное покрытие, диаметром, мм.

БСМ (биметаллический сталемедный)...... 3... 5

БСА-5,1 (биметаллический сталеалюминиевый)....5,1

БСАц4,3 4,3

Стальные провода имеют значительно большие сопротивления, чем биметаллические, и сильнее коррозируются.

Для РФ и МФ большой протяженности применяют кабель МРМ-1,2 (магистральный, радио с медными жилами диаметром 1,2 мм), а для РФ небольшой протяженности кабель ПРВПМ-1,2 (провод радио в полиэтиленовой изоляции, парный с медными жилами диаметром 1,2 мм) или ПРППМ—1,2 (то же, что ПРВПМ, с изменением: в поливинилхлоридной изоляции).

Для внутридомой проводки (абонентские линии) используют кабели ПТПЖ-1,2 (провод трансляционный в полиэтиленовой изоляции со стальными жилами диаметром 1,2 мм), а также те­лефонный кабель ТРП (телефонный распределительный в поли­этиленовой изоляции с медными жилами диаметром 0,5 мм).

В результате прямого попадания молнии или контакта воздуш­ных линий ПВ с проводами электросети в распределительной сети ПВ возникают высокие напряжения, которые могут вызвать по­вреждение линейных сооружений и станционного оборудования. Поэтому выходные устройства станций и линий ПВ оборудуются защитными устройствами, представляющими собой со стороны станции газонаполненные, а со стороны линии — искровые разряд­ники. Все стойки заземляют проводом, подвешенным параллельно проводам фидера, а деревянные опоры линий, подвешенных на столбах, снабжают молниеотводами.

 

ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА ЛИНИЙ

Если сопротивление нагрузки линии выбрано равным волново­му (согласованная нагрузка), то сигнал вдоль линии от начала к концу будет монотонно уменьшаться (апериодический режим работы). На рис. 11.3 показано изменение модуля коэффициента передачи k=U_x/Ui по длине линии для двух частот /=50 и 10 000 Гц. Коэффициент передачи уменьшается с увеличением длины линии и частоты сигнала. Наибольшая неравномерность частотной характеристики наблюдается в конце линии.

Если сопротивление нагрузки не равно волновому, то появля­ются отраженные волны напряжения и тока. При сложении пада­ющей и отраженной волны образуются пучности (/_п=/_макс[/_п= = с/_Макс) и узлы (U_y=0, /_у=0) напряжения и тока. Расстояние между узлами или пучностями равно половине длины волны (рис. 11.4).

Если линия работает в режиме холостого хода (Z=oo)_t то на нижних частотах напряжение монотонно уменьшается от начала к концу, т. е. в линии установится апериодический режим работы. С увеличением частоты реактивные составляющие аЬ_л и ©С_л ко­эффициента распространения у увеличиваются быстрее, чем ак­тивные Rn и Gji. Поэтому на высоких частотах устанавливается колебательный режим работы. В конце линии при Z_H=oo всегда устанавливается пучность напряжения и узел тока (рис. 11.4). Если в линии укладывается четверть длины волны {1=%/А). то на ее конце образуется наибольший подъем напряжения (£/„= = ^макс). Частоту fo, при которой укладывается К/4, называют собственной частотой линии (рис. 11.5, /4). Если линия имеет достаточно большую длину 1>Х/4, то между ее началом и концом может образоваться несколько пучностей и узлов напряжения и тока (fs, /в)- О помощью рис. 11.5 построены частотные характе­ристики для расстояний 1\ и /₂ от начала линии (рис..11.6). И
графиков, приведенных на рис. 11.5 и 11.6, можно сделать следую­щие выводы. Если на верхней частоте вещательного сигнала соот­ношение между длинами волны и линии будет /,^3=Я/4, то наи­большая неравномерность частотной характеристики будет наблю­даться в ее конце. При этом будет иметь место подъем на верх­ ней частоте. Если на верхней частоте f_B укладывается более А,/4, то неравномерность частотной характеристики в промежуточной точке (рис. 11.6, кривая 1) может быть значительно выше, чем в конце линии (кривая 2). При этом может наблюдаться спад АЧХ на верхней частоте. Последний вывод особенно важно учи­тывать при расчете распределительных фидерных линий, нагрузка которых подключается по всей их длине

 

КОРРЕКЦИЯ ЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ В линиях

Коррекция АЧХ с помощью ЯС -цепи. У электрически короткой линии (/<У⁴) АЧХ корректируют внесением дополнительных активных потерь на верхних частотах, в результате чего режим линии приближается к апериодическому. Чтобы не вносить допол­нительных потерь на средних и низких частотах, последовательно с нагрузкой включается конденсатор. Емкость его выбирается та­кой, чтобы полное сопротивление последовательной /?С-цепи, под­ключаемой параллельно нагрузке в конце линии, на верхней час­тоте было близким к сопротивлению R, а на низких и средних частотах значительно его превышало. Для электрически короткой линии выбирают R={2... 3)Z„._B, где Z_B._B — модуль волнового со­противления линии на верхней частоте рабочего диапазона. На рис. 11.7 показан результат действия корректирующей цепи. Кри-

326 вые 1 и 2 соответствуют изменению коэффициента передачи на нижней /_н и верхней — /_в частотах. Кривая 3 показывает измене­ние коэффициента передачи на верхней частоте после подключе­ния ЯС-цепи. Как видно из рисунка, неравномерность частотной характеристики уменьшается.

Коррекция с помощью понижающего трансформатора. Если длина воздушной фидерной линии велика, можно применить кор­ректирующий понижающий трансформатор, с помощью которого линия делится на два участка (рис. 11.8,а): электрически короткий (/=£^в/4) и электрически длинный (/г>^в/4). В пределах первого участка на верхних частотах осуществляется колебательный ре­жим, в результате чего в конце участка в месте включения кор­ректирующего трансформатора образуется пучность напряжения (рис. 11.8,6). В качестве корректирующего трансформатора при­меняют понижающий трансформатор с коэффициентом трансфор­мации 1,9...3,8, обеспечивающий режим работы первого участка в области верхних частот, близких к режиму холостого хода.

На втором участке включением согласованной нагрузки в кон­це линии обеспечивается апериодический режим работы. Как видно из рис. 11.8,6, подъем напряжения на верхних частотах (кри­вая /_Е') компенсирует спад напряжения (кривая /_в), образующе­гося в конце второго участка линии. В результате коррекции не­равномерность АЧХ может быть снижена до требуемого значения, а длина воздушной линии увеличена до 20 км.

Коррекция методом пупинизации. Для увеличения допустимой длины длинных линий можно корректировать частотные искаже­ния путем уменьшения затухания на верхних частотах методом пупинизации. Расчеты показывают, что минимальное затухание напряжения в линии достигается при выполнении условия к_лС_л= =L.iG_n. В этом случае вещественная часть коэффициента распро-

327 странения у имеет наименьшее значение а_мин=)/"#л<3л. Практи­чески L_nGn<RnC_n, поэтому можно уменьшить затухание, искус­ственно увеличив индуктивность линии. Метод пупинизации состо­ит в том, что в линии на определенных расстояниях 5 включают катушки индуктивности L_K, имеющие активное сопротивление R_K (рис. 11.9). В результате этого километрическая индуктивность увеличится на значение L_K[S и будет £_я=£_л + /__к/5. Километри-

ческое сопротивление пупинизированной линии /?₅ =/?_л +.

Величинами G_K/S и C_K/S пренебрегают ввиду их малости, поэтому можно считать G_s~Gj, и C_smC„,

Воздушные фидерные линии пупинизируют при длине более 10 км, при этом длина линии может быть увеличена до 40 км. Для воздушных линий катушки индуктивностью L_K=40 мГн устанав­ливают через 2 км. Для линии кабеля ПРППМ 2X1,2 длиной 10...20 км используют катушки индуктивностью L_K=10 мГн и сопротивлением #_к=4 Ом, для линий из кабеля МРМ 2X1,2 дли­ной 12... 25 км — катушки L_K=20 мГн. Катушки устанавливают по длине линии через 1 км. В конце пупинизированных линий для выравнивания АЧХ устанавливают корректирующие /?С-цепи. Пупинизированная линия име ет св ойства фильтра нижних частот С частотой среза [_ср = (тсЗ YCJL_s)~^l (частота среза — частота,

на которой коэффициент передачи уменьшается на 3 дБ). По­скольку на частотах выше f_cp затухание пупинизированной линии резко увеличивается, ее нельзя использовать для передачи ВЧ сигнала ТПВ.

Коррекция АЧХ соединительных линий. Соединительные линии предназначены для передачи вещательных сигналов с низким уровнем: уровень вещательного сигнала N=+15 дБ. Соединитель­ная линия работает на согласованную нагрузку, поэтому сигнал от начала к концу монотонно уменьшается. Если на вход линии подавать синусоидальные сигнал

 

частотами, изменяющимися от /_н до /в, и одинаковыми уровнями, то из-за того, что затухание с_л зависит от частоты (рис. 11.10), выходные уровни для разных частот будут разными. Частотную характеристику СЛ принято корректировать с помощью четырехполюсника, имеющего задан­ную частотную характеристику. Этот четырехполюсник обычно называют корректирующим контуром КК. Корректирующий кон­тур может включаться в конце и начале линии. Если КК включа­ется в конце, то уровень сигнала частоты 1000 Гц на входе уста­навливают равным 15 дБ. При подключении КК суммарное зату-_х хание, вносимое линией а_л и КК а_кк на любой частоте спектра вещательного сигнала, должно быть постоянным а₂=а_л+а_Кк;. Эго может быть достигнуто, если частотная характеристика КК будет являться зеркальным отображением частотной характеристики СЛ (рис. 11.10). Идеальной точности коррекции АЧХ СЛ, как правило, достичь не удается, да этого и не требуется. Неравно­мерность АЧХ СЛ нормируется в пределах 1,5... 3 дБ. На рис. 11.11 приведена часто применяемая в качестве КК схема мос­тового Т-образного контура. Входное сопротивление R₀ контура частотно-независимо при сопротивлении нагрузки R_K=Ro.