TELEKOMUNIKACIONI KABLOVI SA ŽIČNIM VODOVIMA. Omotač

Transcript

1 TELEKOMUNIKACIONI KABLOVI SA ŽIČNIM VODOVIMA (Starčević Tatjana, Jovanetić Ana, Savić Ivan) Omotač Omotač kabla je harmetičan i štiti jezgro od vlage, mehaničkih oštećenja, hemijskih delovanja rastvora i elektromagnetnih polja. Debljina omotača kabla kreće se od 1 do 4 mm. Može biti od različitih materijala: - Olovo - se najčešće upotrebljava legirano u svrhu povećanja čvrstoće omotača. Dobra strana olovnog omotača je lako nastavljanje, dok mu je loša strana kristalizacija koja nastaje ako je kabl izložen vibracijama, kao u slučajevima kad je položen na mostu, u blizini puteva ili pruga. - Aluminijum - se ređe upotrebljava, prvenstveno za one kablove koji su izloženi većim mehaničkim opterećenjima, odnosno električnim uticajima. Dobre strane aluminijumskog omotaca u odnosu na olovni su manja težina, veća mehanička čvrstoća, te bolja električna provodnost. Bolja električna provodnost kablovskog omotača omogućava veću zaštitu telekomunikacijskog kabla od uticaja vodova jake struje. Loše strane aluminijskog omotaca su krutost (teža izrada i montaža kabla), te hemijska osetljivost (mora biti upotrebljen zaštitni sloj). - Plastične mase (polivinilhlorid, polietilen, neopren itd.) - upotrebljavaju se u novije vreme sve više, naročito za pretplatničke kablove. Dobre strane omotača od plastičnih masa su otpornost prema koroziji, te relativno niska cena, a loše strane su mala mehanička čvrstoća i osetljivost na temperaturu. - Talasasti lim (čelik, bakar, aluminijum) - je takođe noviji materijal za izradu kablovskog omotaca. Upotrebljava se tamo gde je potrebna veća savitljivost kabla, te na mestima koja su izložena vibracijama. Dobre strane omotača od talasastog lima su visoka stabilnost oblika, idealno savijanje, minimalna težina (30-60% olovnog plašta), niski troškovi transporta i polaganja kabla, jednostavnost polaganja, sigurnost od korozije, te elastičnost pri pomeranju tla.

2 Armatura Armatura štiti omotač od mahaničkih oštećenja. Izrađuje se u obliku namota trake ili žice (okrugla ili četvrtasog preseka) (slika 1.1) Slika 1.1. Armatura kabla: 1) od čeličnih traka; 2) od čeličnih okruglih žica; 3) od čeličnih četvrtastih žica Najviše se upotrebljava čelik, a za specijalne svrhe aluminijum i bakar. Zaštitni slojevi Zaštitni slojevi štite armaturu kabla od korozije. Stariji način izrade zaštitnih slojeva je da se preko armature namota sloj jutene trake natopljene bitumenom, i premaže opet s bitumenom. Preko svega se nanose još sloj vapnenog mleka koji sprečava lepljenje namota kabla na bubnju. U novije vrijeme se za izradu zaštitnih slojeva sve više koriste plastične mase, od kojih se najviše upotrebljava polivinilhlorid.

3 Označavanje kablova Kod nas se telekomunikacioni kablovi označavaju velikim slovima TK. Iza te oznake dolazi brojčana oznaka konstrukcije kabla (pogledati u specifikaciju proizvođača kabela, odnosno standard). Nakon toga dolazi kapacitet kabla izražen u broju četvorki i preseku žila (npr. 20x4x0,6). Komabinovani signalno-telekomunikacioni kablovi se označavaju oznakama STA i STKA (signalno telekomunikacioni kabl s aluminijumskim omotačem i koaksijalnim paricama) i brojem četvorki. Potpuna oznaka kabla ima tri oznake: osnovne oznake oznake konstrukcije jezgra dopunske oznake Osnovne oznake: TX koaksijalni kabl TK niskofrekventni pretplatnički kabl TD niskofrekventni kabl za mesne mreže i mrežne grupe TF simetrični visokofrekventni međumesni kabl TZ niskofrekventni završni kabl TI instalacijski kabl TC niskofrekventni kabl za centrale i uređaje Vrsta omotača Uvlačni nearmirani kablovi Podzemni armirani kablovi Podzemni armirani kablovi sa čeličnom trakom sa čeličnom žicom Olovni Glatki aluminijumski Talasasti aluminijumski Talasasti čelicni Produženi PET/Al Tabela 1.1. Brojčane oznake u osnovnoj oznaci za kablove sa vazdušno-papirnom izolacijom

4 Brojčani simboli Vrsta izolacije Vrsta omotača 33 polietilen polietilen 34 polietilen polivinilhlorid 39 polietilen polietilen, slojeviti 43 polivinilhlorid polietilen 44 polivinilhlorid polivinilhlorid 49 polivinilhlorid polietilen, slojeviti 53 penasti pilietilen polietilen 54 penasti pilietilen polivinilhlorid 59 penasti pilietilen polietilen, slojeviti 30 zajednička izolacija i omotač polietilen-polietilen 40 zajednička izolacija i omotač plivinilhlorid-polivinil-hlorid Tabela 1.2. Brojčane oznake u osnovnoj oznaci za kablove sa izolacijom od plastičnih masa Svaka grupa brojčanih simbola označava neku konstrukcijsku karakteristiku kabla: prva grupa: broj osnovnih elemenata u kablu druga grupa: način upredanja osnovnih elemenata treća grupa: prečnik provodnika kabla

5 Simbol Značenje simbola Određuje P ekstrudovani omotač od polietilena V S J P V L O T A ekstrudovani omotač od polivinil-hlorida višeslojni omotač normalne izrade ojačani višeslojni omotač ekstrudovani omotač od polietilena ekstrudovani omotač od polivinil-hlorida za sloj bitumen laka iznad čelične trake omotač od pocinkovanih čeličnih žica omotač od čeličnih traka omotač od aluminijumskih traka zaštitu od korozije metalnog omotača kod kablova sa vazdušnopapirnom izolacijom; vrstu drugog spoljnjeg termoplastičnog omotača kod kablova sa termoplastičnom izolacijom žila i omotača zaštitni sloj kod podzemnih kablova sa metalnim omotačem vrstu mehaničke zaštite kod drugog termoplastičnog omotača Tabela 1.3. Dopunski simboli koji su vezani uz osnovnu oznaku crticom Simbol Značenje simbola Određuje nosivi element u vidu opleta C od pocinkovane čelične žice U Z S nosivi element u vidu opleta od pocinkovane čelične žice, kabl u vidu osmice nosivi element od jedne pocinkovane čelične žice, kabl u vidu osmice nosivi element od legiranih bakarnih provodnika vrstu nosivog elementa Tabela 1.4. Dopunske oznake koje se nalaze iza osnovne oznake ali se ne nalaze neposredno uz osnovnu oznaku i ne vezuju se crtom za osnovnu oznaku

6 Simbol Značenje simbola Određuje G grupno-upredeni kabl DM kabl sa DM četvorkama P kabl sa zvezda četvorkama i korišćenjem fantomnih kola R kabl sa posebnom vrednošću redukcionog faktora specifične konstruktivnoelektrične karakteristike kabla E kabl sa ekranom M kabl punjen specijalnom masom K kabl sa kalaisanim provodnicima Tabela 1.5. Dopunske oznake koje se pišu iza oznake konstrukcije jezgra kabla

7 Primeri označavanja žičanih telekomunikacionih kablova: TK ,6G TK - niskofrekventni pretplatnički kabl 00 - vazdušno papirna izolacija, olovni omotač, nearmirani kabl zvezda cetvorki 0,6 - prečnik provodnika G - grupno upreden kabl TD00 V ,6 TD - niskofrekventni kabl za mesne mreže i mrežne grupe 00 - vazdušno papirna izolacija, olovni omotač, nearmirani kabl V - zaštitni omotač od polivinil-hlorida zvezda četvorki 0,6 - prečnik provodnika TD10 JJ ,9 DM TD - niskofrekventni kabl za mesne mreže i mrežne grupe 10 - armirani olovni kabl sa čeličnom trakom J - ojačani unutrašnji omotač J - ojačani spoljašnji omotač zvezda cetvorki 0,9 - prečnik provodnika DM - DM četvorke Kabl sa oznakom TK ,6 GM danas ima najveću primenu, upotrebljava se u mesnoj mreži za pretplatničke i spojne vodove. Primer takvog kabla dat je na slici: Slika 1.2. Konstrukcija kabla TK ,6 GM

8 Prenosna svojstva i parametri prenosa kabla Primarni parametri prenosa Primarni parametri voda su R', L', C' i G'. - Otpor. Za provodnike u telekomunikacionim kablovima pretežno se upotrebljava elektrolitski čist bakar. Ponekad se za provodnike upotrebljava aluminijum, ali tada prečnici provodnika moraju biti 30% veći, tj. površina poprečnog preseka 68% veća u odnosu na bakarne provodnike, da bi im otpor ostao isti. Otpor je najbitniji parametar za prenos jednosmerne struje. Definise se podužna otpornost sledećom relacijom: R' = R / l (Ω/km) Podužna otpornost parice zavisi od karakteristika metala od koga su izrađeni provodnici, prečnika provodnika, temperature okoline i frekvencije struje koja protiče kroz provodnike. Skin efekat: nastaje na višim frekvencijama i nastaje usled pojave vrtloznih struja u samom provodniku i kao posledicu ima veću vrednost efektivne otpornosti pri naizmeničnoj nego pri jednosmernoj struji. - Induktivnost. Provodnici u kablu su od obojenih metala (nemagnetni materijali -paramagneti) i nalaze se jedan blizu drugog, usled čega je induktivitet relativno mali i beznačajan, naročito za kratke dužine kabla. Podužna induktivnost se definiše sledećom relacijom: L' = L / l (H/km) - Kapacitet. Budući da su provodnici u kablu jedan blizu drugog kapacitet je relativno veliki (veći nego kod vazdusnih vodova istog preseka). Provodnici većeg preseka imaju po pravilu veći kapacitet, ali on zavisi i od vrste i debljine izolacije. Podužna kapacitivnost se definiše sledećom relacijom: C' = C / l (F/m) - Provodnost (odvodnost) izolacije. Provodnici u kablu dobro su izolovani jedan prema drugom i prema omotacu, pa je odvod neznatan, naročito kod niskih frekvencija i može se zanemariti, međutim kod visokih frekvencija postaje značajan. Podužna provodnost se definiše sledećom relacijom: G' = G / l (S/km)

9 Sekundarni parametri prenosa - Karakteristična imedansa. Karakteristična impedansa kabla uglavnom zavisi od odnosa induktiviteta i kapaciteta kabla, te od frekvencije struje koja se prenosi. Kod običnih niskofrekventnih kablova karakteristična impedansa je proporcionalna otporu. Kod visokofrekventnih kablova karakteristična impedansa određena je gotovo isključivo konstrukcijom kabla, tj. njegovim induktivitetom i kapacitetom. - Konstanta slabljenja. Godine engleski naučnik Hevisajd (Haviside) postavio je poznati izraz za proračun konstante slabljenja voda, koji glasi: α = R/2 (C/L)½+G/2 (L/C)½ db/km Pri niskim frekvencijama bitan je prvi deo izraza tzv. otporno prigušenje, koje do frekvencije od 100 khz iznosi od 96 do 92%, a ostatak od 4 do 8% otpada na drugi član izraza, tzv. odvodno prigušenje. Otporno prigušenje nastoji se umanjiti smanjivanjem otpora provodnika (povećanjem preseka provodnika), smanjivanjem kapaciteta (deblja i kvalitetnija izolacija), ili povećanjem induktiviteta. Smanjivanje otpora provodnika ili kapaciteta obično je neekonomično, pa se u praksi uglavnom povećava induktivitet. Kod visokih frekvencija oba su dela izraza za konstantu prigušenja podjednako važna. Kod frekvencije 1 MHz prvi deo izraza iznosi 50 do 40%, a drugi 50 do 60% ukupnog prigušenja. Budući da je jako teško istovremeno korigovati sve primarne parametre prenosa, gubici kod prenosa signala visokih frekvencija nastale usled prigušenja nadoknađuju se pojačanjem signala u pojačavacima, koja se u jednakim razmacima uključuju u kabl. Razmak pojačala zavisi od visine frekvencije struje koja se prenosi i on je manji, što je viša frekvencija signala koji se prenosi. - Fazna konstanta (β). Fazno izobličenje prenešenog signala po kablu veće je nego kod vazdusnog voda, ali postaje značajno tek za veće dužine kabla. Izrazava se u rad/km. - Brzina prenosa. Brzina prenosa signala zavisi od frekvencije signala koji se prenosi i fazne konstante voda. Kod niskofrekventnih kablova brzina prenosa je relativno mala, dok se kod visokofrekventnih približava brzini svetlosti c = km/s. - Konstanta prostiranja (podužna konstanta prenosa): γ = (R'+jωL') (G'+jωC') =α + jβ - Talasna dužina. Dobija se iz odnosa: λ = 2π / β

10 Prenos električnih signala po simetričnim paricama TK kablova Opšti model telekomunikacionog sistema je dat na slici 1.3. Slika 1.3 Električni signali se prenose linijom veze. Prenos signala direktno preko žice predstavlja prenos u osnovnom opsegu. Muzika: 50Hz-15kHz Govorni signal:300hz-3400hz Tv signal:0hz-5mhz Linija veze može da bude fizička,žična i bežična. Žičane sredine za prenos Istorijski su najstarije.započelo se za vazdušnim vodovima. To su par žica na uporištu (banderi,slika 1.4) paralelno vođeni.od značaja je rastojanje i dimenzije između provodnika. Parice Slika 1.4 Sa potrebom da se poveća broj žica između dva korisnika, razvile su se nove tehnologije pa su se pojavile parice. Slika 1.5 Slika 1.6

11 U sadašnoj tehnici govori se o ADSL modelima i oni obezbjeđuju veći kapacitet. Parice se koriste za prenos telefonskog signala. Stara tehnologija je bila sa papirnom izolacijom između parica pa se tu javljala vlaga. I pored zaštite ovakvi kablovi trpe elektromagnetne smetnje. Nedostaci: veličina,kruti su,težina. Od značaja su parice za povezivanje računara u lokalnoj mreži. Tu se koristi 4 parice - 8 žica.(slika 1.6.) Od značaja je karakteristična impedansa i podužno slabljenja.za upredene parice je Z c oko 150 a podužno slabljenje je reda 1-2,5 db na 100m. Slabljenje preslušavanja je 41dB (UTP) a kod STP je 58dB. Upredene parice se koriste u opsegu do 3MHz.Obezbjeđuju protok do 4Mbps a rastojanje između ripitera je 2km-10km. Ripiter = uređaj koji ponavlja i pojačava signal. Poznato je da signali koji dolaze u sistem za akviziciju podataka i upravljanje u sebi nose i neželjeni šum. Da li će ovaj šum biti smetnja za normalan rad sistema ili ne, zavisi od odnosa između signala i šuma u konkretnoj primeni. Za visoku tačnost potrebno je minimizirati šum. Digitalni signali su relativno neosetljivi na šum usled njihove diskretne prirode i visokog nivoa samog signala. Međutim, čak i relativno male smetnje osetno utiču na analogne signale. Najčešći generatori šuma su provodnici, zatim razne induktivne (magnetne) i kapacitivne sprege. Na primer: Prekidanje velikih opterecenja u obližnjim energetskim vodovima može da indukuje smetnje preko induktivne sprege; Signalni kablovi koji se nalaze u blizini energetskih vodova naizmeniène struje mogu da "pokupe" šum od 50 Hz preko kapacitivne sprege; Ako postoji više od jednog energetskog ili signalnog povratnog voda, može doci do zatvaranja strujnog kola preko zemlje, što ce dalje unositi grešku usled provodjenja. U svim gore navedenim slučajevima, nivo smetnji koje se indukuju zavisi od nekoliko činioca na koje se ipak može uticati: Izlazna impedansa izvora signala; Impedansa opterećenja izvora signala (ulazna impedansa sistema za akviziciju podataka); Provodnik za prenos signala, tip, dužina, način zaštite i uzemljenja; Blizina izvora smetnji; Amplitude signala i smetnji.