Курсовой проект - Проектирование и расчет многоканальных телекоммуникационных систем
Подождите немного. Документ загружается.
2.1.4 Исходные данные к проектированию магистрали .
d = 2.5мм – диаметр центрального проводника для среднегабаритной КП
11,1
Э
- эквивалентная диэлектрическая проницаемость
U
ИСП
=1,8кВ – испытательное напряжение изоляции
м
м
м
м
110
90
130
100
4
3
2
1
- расстояния между участками сближения
км
км
7
6
32
1
- длина участков сближения
Т=36ч – средняя продолжительность гроз
мкОм 8,0
- удельное сопротивление грунта
S
Т
=0,38 – коэффициент экранирования троса
2.2. Вторая глава. Расчет параметров кабеля
2.2.1. Конструктивный расчет кабеля.
Конструктивный расчет кабеля заключается в расчете размеров всех
элементов, входящих в состав кабеля.
Внутренний диаметр внешнего проводника D :
Значение D определяется при Z
В
= 75 Ом из выражения, в мм
60
B
Z
edD
. (5)
ммeD 3.95.2
60
11.175
Наружный диаметр КП
КП
D
:
)(2
ИЭКП
tttDD
, (6)
Для КП среднего размера t = 0,3 мм, экран выполнен из двух стальных
лент толщиной по 0,15 мм каждая, изоляция выполнена из двух лент
бумаги K-I20 толщиной по 0,12 мм каждая.
ммD
КП
11)212,0215,03,0(23,9
Диаметр
CKP
D
скрученного сердечника, состоящего из четырех КП
одинакового размера:
11
KCKP
DD 41,2
(7)
ммD
СКР
5,261141,2
Коаксиальный кабель содержит также симметричные четверки или
пары. Диаметр симметричных групп
C
d
кабеля содержащего 4 КП
одинакового размера и 5 симметричных групп будет составлять:
KC
Dd 41,0
. (8)
ммd
C
5.41141.0
Диаметр изолированной жилы четверки
И
d
в мм:
41,2/
СИ
dd
. (9)
ммd
И
87,141,2/5,4
Диаметр токопроводящей жилы:
И
dd 5,0
0
(10)
ммd 94.087.15.0
0
Толщина изоляции жилы:
0
5,0 dt
И
(11)
ммt
И
47,094,05,0
Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией
КС
D
в мм:
ЛСKРКC
nDD 2
, (12)
Для кабеля со свинцовой оболочкой поясная изоляция выполняется из 3-
4 лент кабельной бумаги K-I20, толщиной 0,12 мм каждой ленты.
ммD
КС
5,2712,0425,26
По определенному по формуле (12) диаметру кабельного сердеч-
ника под оболочкой определяются толщины гладкой свинцовой оболочки:
Таблица 3
12
Диаметр
кабеля под
оболочкой
Номинальная толщина оболочки в мм
кабелей
голых
с ленточной
броней
с круглой
броней
Диаметр
кабеля под
оболочкой
Номинальная толщина оболочки в мм
кабелей
голых
с ленточной
броней
с круглой
броней
До 9
9 - 13
13-16
16 - 20
20 - 23
23 - 26
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,4
29-32
32-35
35-38
38-41
41-44
44-47
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,3
2,4
2,5
2,6
1) толщина оболочки голого кабеля - 1,9мм;
2) толщина оболочки бронированного кабеля с ленточной броней - 1,6мм.
В курсовом проекте для магистрали используются три типа кабеля:
голые, для прокладки в кабельной канализации;
бронированные стальными лентами - для прокладки
непосредственно В грунте;
бронированные круглыми проволоками - для прокладки через
судоходные реки.
Диаметр голого кабеля определяется по формуле
httDD
ШОБКСК
222
, (25)
ммD
K
3.319.125.27
Диаметр бронированного кабеля с ленточной броней, в мм
)(22
НАРБРПОДОБКСК
ttttDD
, (26)
ммD
K
41)26.15.1(26.125.27
2.2.2. Описание конструкции кабеля и его поперечного разреза
13
Магистральный коаксиальный кабель КМБ-4 типа 2,6/9,5 (рис. 4.2)
содержит четыре коаксиальные пары и пять звездных четверок. Каждая
пара коаксиальная состоит из внутреннего медного проводника диаметром
2,6 мм и внешнего проводника в виде медной трубки диаметром 9,5 мм с
одним продольным швом. Коаксиальная пара имеет изоляцию из
полиэтиленовых шайб толщиной 2,2 мм с расстоянием между ними 25 мм.
Поверх внешнего проводника расположен дополнительный экран в виде
двух мягких стальных лент толщиной 0,15 – 0,2 мм, который покрывается
одним – двумя слоями кабельной бумаги. Кабель имеет свинцовую
оболочку и обычные броневые покровы и маркируется КМБ, КМГ, КМК.
Рис. 1.а) Магистральный коаксиальный кабель КМБ-4
На рис. 1. б: 1- внутренний проводник, 2 – баллонная изоляция, 3 –
внешний проводник коаксиала, 4 – экран, 5 – кабельная бумага.
2.2.2. Расчет параметров передачи кабеля в диапазоне частот
14
Расчет первичных (R, L, С, G ) и вторичных (
ФВ
,,,
)
параметров передачи выполняют для пяти значений частот.
Для аналоговой системы передачи (АСП) расчет производится для частот
распределенных примерно равномерно в диапазоне от
H
f
до
B
f
, где
H
f
и
B
f
нижняя и верхняя частоты линейного спектра выбранной системы
передачи. Для СП К-1080:
H
f
=4332кГц
B
f
=59700кГц
Таким образом, параметры передачи необходимо рассчитать на
частотах: f
1
=4332 кГц
f
2
= 18174 кГц
f
3
= 32016 кГц
f
4
=45858 кГц
f
5
=59700 кГц
Расчет первичных параметров передачи коаксиальных пар из меди
производится по следующим формулам:
активное сопротивление:
кмОм
dD
fR ,,)
11
)((0835,0
(27)
Для f
1:
кмОмR /2.88
5.2
1
3.9
1
1043320835.0
3
1
Для f
2:
кмОмR /7.180
5.2
1
3.9
1
10181740835.0
3
2
Для f
3:
кмОмR /240
5.2
1
3.9
1
10320160835.0
3
3
Для f
4:
кмОмR /287
5.2
1
3.9
1
10458580835.0
3
4
Для f
5:
кмОмR /5,327
5.2
1
3.9
1
10597000835.0
3
5
индуктивность:
./,10)
11
(
133
ln2
4
кмГн
Dd
f
d
D
L
(28)
15
Для f
1:
кмГнL /1066,210
3.9
1
5.2
1
104332
133
5.2
3.9
ln2
44
3
1
Для f
2:
кмГнL /1064,210
3.9
1
5.2
1
1018174
133
5.2
3.9
ln2
44
3
2
Для f
3:
кмГнL /1064,210
3.9
1
5.2
1
1032016
133
5.2
3.9
ln2
44
3
1
Для f
4:
кмГнL /1064,210
3.9
1
5.2
1
1045858
133
5.2
3.9
ln2
44
3
1
Для f
5:
кмГнL /1064,210
3.9
1
5.2
1
1059700
133
5.2
3.9
ln2
44
3
1
Если: тип кабеля - 2,6/9,5
тип изоляции – полиэтиленовая шайба
Таблица 4
Тип
кабеля
Тип изоляции
r
Отношение
ВД
/
4
10
Э
tg
при частоте, МГц
2,6/9,5
2,6/9,5
1,2/4,6
2,1/9,7
5/18
Полиэтиленовая шайба
Полиэтиленовая спираль
Баллонно-полиэтиленовая
Пористо-полиэтиленовая
Кордельно-стирофлексная
1,13
1,1
1,22
1,5
1,19
8,8 0,5 0,5 0,7 0,8
1 5 10 60
6
9
50
12
0,4
1,2
2
0,7
0,4 0,5 0,6
1,3
3
0,8
1,5
3
1,0
1
1
1,2
рабочая емкость:
./,)/ln(18/10
6
кмФdDC
(29)
./108,4)5,2/3,9ln(18/1013,1
86
кмФC
проводимость изоляции:
)/()/ln(/2 кмСмCtgtgrrG
aaB
. (30)
Для f
1:
)/(105,6105,0108,410433214,32
5483
1
кмСмG
Для f
2:
)/(1038107,0108,4101817414,32
5483
2
кмСмG
16
Для f
3:
)/(1069107,0108,4103201614,32
5483
3
кмСмG
Для f
4:
)/(1094107,0108,4104585814,32
5483
4
кмСмG
Для f
5:
)/(10145108,0108,4105970014,32
5483
5
кмСмG
Вторичные параметры передачи рассчитываются по формулам для
высоких частот:
коэффициент затухания:
)/(
22
кмНп
C
LG
C
LR
(31)
Для получения
в дБ/км необходимо
в Нп/км умножить на 8,69
)/(
108,4
1066,2
2
105,6
1066,2
108,4
2
2,88
8
45
4
8
1
кмНп
)/(16,569,859,0
1
кмдБ
)/(
108,4
1064,2
2
1038
1064,2
108,4
2
7,180
8
45
4
8
2
кмНп
)/(66,1069,823,1
2
кмдБ
)/(
108,4
1064,2
2
1069
1064,2
108,4
2
240
8
45
4
8
3
кмНп
)/(2,1469,864,1
2
кмдБ
)/(
108,4
1064,2
2
1094
1064,2
108,4
2
287
8
45
4
8
4
кмНп
)/(1769,896,1
4
кмдБ
)/(
108,4
1064,2
2
10145
1064,2
108,4
2
5,327
8
45
4
8
5
кмНп
)/(2,1969,825,2
5
кмдБ
Коэффициент фазы:
)/( кмРадLC
(32)
)/(2,97108,41066,210433214,32
843
1
кмРад
)/(5,406108,41064,2101817414,32
843
2
кмРад
)/(2,716108,41064,2103201614,32
843
3
кмРад
17
)/(1026108,41064,2104585814,32
843
4
кмРад
)/(4,1335108,41064,2105970014,32
843
5
кмРад
Волновое сопротивление
)(/ ОмCLZ
B
(33)
ОмZ
B
4.74108.4/1066.2
84
1
ОмZ
B
2.74108.4/1064.2
84
2
ОмZZZZ
BBBB
2.74
5432
Фазовую скорость рассчитывают по формуле:
.)/(///1 скмсLC
r
(34)
)/(279859
108,41066,2
1
84
1
скм
)/(280916
108,41064,2
1
84
2
скм
)/(280916
5432
скм
Время распространения по кабелю:
кмСLC /,
(35)
кмС /,1057,3108,41066,2
684
1
кмС /,1056,3108,41064,2
684
2
кмСТТТ /,1056,3
6
5432
По результатам расчетов построим графики частотной зависимости
параметров передачи коаксиальных пар из меди.
На рис.2 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.
18
0
50
100
150
200
250
300
350
4332 18174 32016 45858 59700
f,кГц
R,Ом/км
R,кОм
Рис.2.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. 3.
2,63E-04
2,63E-04
2,64E-04
2,64E-04
2,65E-04
2,65E-04
2,66E-04
2,66E-04
2,67E-04
4332 18174 32016 45858 59700
f,кц
L,Гн/км
L,Гн/км
Рис. 3. 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
19
0,00E+00
2,00E-04
4,00E-04
6,00E-04
8,00E-04
1,00E-03
1,20E-03
1,40E-03
1,60E-03
4332 32016 59700
f,кГц
G,См/км
G,См/км
диэлектрических потерь
tg
. Частотная зависимость проводимости
изоляции показана на рис. 4.
Рис. 4. Частотная зависимость проводимости изоляции коаксиальной цепи
На рис.5 показана частотная зависимость коэффициента затухания.
С ростом частоты коэффициент затухания возрастает.
Рис.5. Частотная зависимость коэффициента затухания,
кмДб /,
Коэффициент фазы
с ростом частоты возрастает почти
по прямолинейному закону на рис. 6.
20
0
5
10
15
20
25
4332 18174 32016 45858 59700
f,кГц
Дб/км
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
4332 32016 59700
f,кГц
Рад/км
Рад/км