DETERMINAREA PARAMETRIILOR LINIILOR ELECTRICE DE TRANSMISIE A SEMNALELOR

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "DETERMINAREA PARAMETRIILOR LINIILOR ELECTRICE DE TRANSMISIE A SEMNALELOR"

Ῥέα Ζαχαρίου
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 .4 ETERMINAREA PARAMETRIIOR INIIOR EETRIE E TRANSMISIE A SEMNAEOR 1. Scopul lucăii cunoaşteea caacteisticilo liniilo electice e tansmisie a semnalelo; însuşiea moului e eteminae a impeanţei caacteistice a liniilo electice simetice şi asimetice; moulul e eteminae a atenuăii şi a impeanţei caacteistice în funcţie e constucţia (geometia şi mateialele folosite) cabluilo coaxiale. 2. onsieaţii teoetice a) inia bifilaă epezintă cel mai simplu meiu ghiat ce asiguă o cale iectă şi invesă pentu semnalele electice folosite în telecomunicaţii. În acest caz, meiul e tansmisie al semnalelo este constituit in fie e u sau Al unifilae e fomă cilinică cu iamete situate înte ele la istanţa (fig. 1). Fig. 1 inie bifilaă el mai ăspânit meiu ghiat folosit pentu tansmisia mai multo semnale constă in peechi e fie ăsucite împeună (tosaate) şi gupate în cablui cu 4 până la 3000 e asemenea peechi. Un cablu este un ansamblu e conuctoae izolate şi înfuniate upă anumite citeii, cupinse înt-o manta etanşă peste cae se aplică ifeite învelişui e potecţie. Fiele sunt izolate cu înveliş e polietilenă sau PV. iniile bifilae folosite în telecomunicaţii sunt gupate în cablui cu peechi: teţe, cuate, quinte, etc. În figua 2 se inică moul e gupae a liniilo bifilae cată în stea. Pentu euceea cuplajului paazit inte fiele in cablu acestea se ecanează sau se ăsucesc peioic cu un unghi e Atenuaea unei peechi e fie tosaate ceşte cu fecvenţa. În absenţa uno măsui Fig. 2 Moul e gupae a speciale, fecvenţa maximă e utilizae a liniilo bifilae cată în stea peechilo in cablui multi-peeche este în ju e 0,5 MHz. O linie compusă in conuctoae poate fi consieată un cicuit electic cu constante istibuite. Spe eosebie e cicuitele electice cae au inuctanţa concentată în bobine, capacitatea în conensatoae, la linii fiecae poţiune a conuctoului ae o capacitate, inuctanţă şi ezistenţă (fig. 3).

2 2 Tehnici şi apaate e măsuă în telecomunicaţii Pof.. Ioan. Oltean i i R i e u i G u e Fig. 3 Schema echivalentă cu constante concentate a unei linii e tansmisie iniile cae sevesc la tansmiteea semnalelo moulate sunt enumite linii lungi, eoaece lungimea geometică a liniei este mai mae ecât lungimea e ună a semnalului moulat. e obicei, e-a lungul unei astfel e linii se popagă o aşa numită ună pogesivă, a căei viteză e popagae este ată e elaţia: 1 v = (4.1) 1 1 une: R [Ω/m] este ezistenţa, G[S/m] conuctanţa, 1 [µh/m], şi 1 [pf/m], sunt inuctanţa şi capacitatea pe unitatea e lungime a liniei. Viteza e popagae în funcţie e popietăţile meiului cae înconjoaă conuctoaele, este ată e elaţia: c v = (4.2) εµ une: c este viteza luminii, ε şi µ sunt constanta ielectică şi pemeabilitatea magnetică a meiului. Pentu ae se consieă ε=1, µ=1 şi e aceea v=c. Rapotul inte valoaea maximă (efectivă) a tensiunii unei pogesive şi valoaea maximă a cuentului cae se stabileşte înt-o linie electică este o măime constantă. Această măime se numeşte impeanţa caacteistică a liniei Z o. Valoaea impeanţei caacteistice a liniei avân paametii in figua 3 se etemină cu elaţia: = R + jω G + j ω (4.3) b) ablul coaxial a cabluile e T cu linii bifilae simetice fecvenţa maximă e tansmisă este apoximativ 550 khz. În apopieea acestei fecvenţe ceşte foate mult iafonia inte cicuitele fizice ale cablului, făcân imposibilă tansmisia e infomaţii pe linie. iafonia epezentă influenţa unui canal (inuctiv şi capacitiv) asupa canalelo aiacente. Rezolvaea acestei pobleme se face pin utilizaea cabluilo coaxiale. ablul coaxial a apăut în uma utilizăii ecanului cabluilo e T simetice ept al oilea conucto. Aceste cablui au evenit meiul e tansmisie pentu sistemele e T cu cuenţi putătoi. a cablul coaxial conuctoul cental este înconjuat e conuctoul cilinic e ecanae cae constituie efeinţa semnalului (conuctoul e masă) cae se tansmite (fig. 4).

3 ucae e laboato n. 4 ETERMINAREA PARAMETRIIOR INIIOR EETRIE E TRANSMISIE A SEMNAEOR 3 onucto exteio (tesă e ecanae) Fig. 4 Stuctua cablului coaxial onucto cental ielectic cu ε ielecticul inte cele ouă conuctoae poate fi ae sau mateiale plastice acesta fiin caacteizat pint-o anumită pemitivitate ielectică elativă ε. in punct e veee constuctiv, ielecticul poate fi continuu sau intemitent. Pin ecanaea conuctoului cental câmpul electic şi magnetic se poate menţine în inteioul tubului fomat in conuctoul exteio. Se ealizează un efect e autoecanae, cae ă ezultate bune la fecvenţe e peste 100 khz. a fecvenţe scăzute atoită aâncimii e pătunee mai ecanaea evine ineficace. Valoile optime ale apotului (/) a peechii coaxiale se etemină pin minimizaea expesiei atenuăii: α = 8,686 πfρε [ B / km] (4.4) 2 ln une: f - fecvenţa; ρ - ezistivitatea conuctoaelo; ε - pemitivitatea elativă a ielecticului. Pentu ε =1 (ielectic ae) se obţine apotul optim (/)=3,6, cae coespune unei impeanţe caacteistice e 77 Ω. Pieeile ielectice (α ) sunt inepenente e geometia conuctoaelo liniei coaxiale, acestea epinzân e caacteisticile mateialului ielectic. În contast, valoaea α m epine e geometia conuctoaelo. Pieeile ezistive ale cablului ecanat cesc popoţional cu pătatul fecvenţei, ceea ce face ca acesta să poată fi utilizat până la 2000 MHz. aacteisticile electice ale cablului coaxial inte caacteisticile cablului coaxial se pot menţiona: felul conuctoului cental (liţat sau masiv) cu iametul, felul tesei e ecanae (ăsucită sau împletită) cu iametul exteio, mateialul ielecticului caacteizat pin pemeabilitatea electică ε. Impeanţa caacteistică Z 0 se etemină cu elaţia:

4 4 Tehnici şi apaate e măsuă în telecomunicaţii Pof.. Ioan. Oltean R j + R + jω = = ω (4.5) G + jω G j + ω a fecvenţă mae ω >> R, ω >> G şi impeanţa caacteistică evine: = (4.6) alculul impeanţei caacteistice se face în funcţie e geometia cablului (, ) şi e caacteisticile meiului pin cae tece semnalul (ε, µ ). Pentu liniile e tansmisie la cae µ =1 calculul impeanţei se poate face cu una in elaţiile: Z calc µ = 60 ln = ln = lg ε ε ε (4.7) Valoile impeanţa caacteistică sunt tipizate, cele mai utilizate fiin: 50 Ω, 75 Ω, a se ealizează cablui şi cu alte valoi ale impeanţei (25 Ω, 60 Ω, 120 Ω, 240 Ω, etc.). Eoaea elativă e calcul a impeanţei caacteistice se etemină cu elaţia: Z c Z calc ε = 100 [%] (4.8) Z c Atenuaea intousă e cablul coaxial epine e tipul e ielectic şi e apotul. eoaece atenuaea ceşte nelinia cu fecvenţa, acest paametu este inicat e căte poucătoi la anumite valoi ale fecvenţei (e exemplu: 10 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 500 MHz, 800 MHz). aacteisticile uno cablui coaxiale cu impeanţa caacteistică e 50 Ω şi 75 Ω se pezintă în tabelul 4.1. Tabelul 4.1 aacteisticile uno cablui coaxiale oul Z 0 [Ω] 50±3 75±5 50±2 75±5 [mm] 0,9 0,7 2,28 1,2 [mm] 2,95 3,8 7,25 7 ielectic PTE, ε 2,2 2 2,2 2 [pf/m] At [B/100m] f [MHz] , , ext [mm] ,3 8,5 Echivalenţă RG58IU RG213U

5 ucae e laboato n. 4 ETERMINAREA PARAMETRIIOR INIIOR EETRIE E TRANSMISIE A SEMNAEOR 5 a) R -metu x b) R -metu x Fig. 5 Schema e măsuae cu R -metu a) măsuaea capacităţii popii a cablului b) măsuaea inuctivităţii popii a cablului 3. Pobleme e stuiat 3.1. Se umăeşte constucţia uno linii bifilae şi se etemină geometia (lungime l, iametul conucto inteio, istanţa inte conuctoae) Se obsevă constucţia uno cablui coaxiale şi se etemină geometia (lungime l, iametul conucto inteio, iametul conucto exteio ) Se măsoaă în gol capacitatea popie şi apoi în scutcicuit inuctanţa a cabluilo e stuiat Se calculează capacităţile l [pf/m] şi inuctanţele l [µh/m] specifice ale liniilo electice măsuate Se calculează impeanţa popie [Ω] a tonsonului e cablu bifila, espectiv coaxial folosin elaţia (4.6) Se etemină eoaea ε e calcul a impeanţei popii alc [Ω] a cablului coaxial cu elaţia (4.8). 4. esfăşuaea lucăii 4.1. Se stabilesc imensiunile tonsoanelo e cablui supuse eteminăii impeanţei caacteistice. atele se tec în tabelul Se etemină capacitatea popie a fiecăui tonson e cablu pin conectaea pe ân a celo ouă conuctoae la bonele R metului (impeanţmetu e laboato WK Wayne Ke) capetele libee ale cablului vo ămâne libee (în gol) (fig. 5.a). Apaatul va inica capacitatea popie a tonsonului e cablu conectat la bone Se scucicuitează capetele libee ale cablului şi se măsoaă impeanţa popie a tonsonului e cablu conectat la bone. Apaatul (WK Wayne Ke) va inica inuctanţa popie a tonsonului e cablu conectat la bone (fig. 5.b). atele expeimentale (tip cablu, lungime, iametul conuctoaelo) alătui e cele calculate se tec în tabelul 4.2.

6 6 Tehnici şi apaate e măsuă în telecomunicaţii Pof.. Ioan. Oltean N. ct. Tabelul 4.2 Tip l cablu [m] [mm] [mm] [pf] [µh] l [pf/ m] l [µh /m] [Ω] alc [Ω] ε [%] apacităţile l [pf/m] şi inuctanţele l [µh/m] specifice ale liniilo electice măsuate se etemină pin apotaea valoilo măsuate la lungimea l [m] a liniei espective: l = [ pf / m] l = [ µ H / m] l l Pentu cabluile coaxiale măsuate se etemină impeanţa popie alc [Ω] folosin elaţia (4.7) în funcţie e atele geometice ale conuctoaelo cablului coaxial cu izolaţie in polietilenă (ε =2...2,2). 5. Întebăi 1. ae este viteza e popagae a unei înt-un cablu cu conuctoae in cupu şi cu izolaţie in polietilenă? 2. ae este pincipiul cae stă la baza eteminăii impeanţei caacteistice a liniilo electice în pezenta lucae? 3. Un cablu coaxial cu conuctoae in cupu (ρ=1, Ω m) şi ielectic PTE (ε =2) ae conuctoul cental cu iametul =1,5 mm. Să se etemine: a. iametul exteio pentu ca impeanţa caacteistică să aibă valoaea =50 Ω; b. atenuaea [B/ 100m] la fecvenţa f=10 MHz. 6. onţinutul efeatului 1. Scopul lucăii; 2. aacteisticile liniilo e tansmisie şi mo e eteminae. 3. ompletaea tabelelo 4.1 şi inicaea moului e calcul (exemple e calcul). 4. Pezentaea concluziilo espinse in eteminăilo expeimentale. 5. Răspunsui la întebăi.

Σχετικά έγγραφα

Probleme. c) valoarea curentului de sarcină prin R L şi a celui de la ieşirea AO dacă U I. Rezolvare:

Probleme. c) valoarea curentului de sarcină prin R L şi a celui de la ieşirea AO dacă U I. Rezolvare: Pobleme P Pentu cicuitul din fig P, ealizat cu amplificatoae opeaţionale ideale, alimentate cu ±5V, să se detemine: a) elaţia analitică a tensiunii de ieşie valoile tensiunii de ieşie dacă -V 0V +,8V -V