Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / Электрические измерения на линиях связи..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
29.46 Mб
Скачать

П р и м е р 15.

Определить, соответствует

ли норме

строительная длина

коаксиального кабеля, если в результате измерения трех

наиболее значитель­

ных неоднородностей коаксиальной пары типа

2,6/9,4 получено

A Zt=0,5

Ом;

AZ2=0,4 Ом; AZ3=0,3 Ом.

 

 

 

 

Р е ш е н и е :

а) максимальная измеренная

неоднородность

(A Z j=0,5

Ом)

удовлетворяет норме (см. табл. 2.7); б) по (2.31) рассчитаем среднеквадратическое из трех полученных значений

неоднородностей

 

 

 

 

Д Z = У ( 0 ,5 » + 0

,4 » + 0,3*)/3 = 1 / 0 ,1 6 6 = 0,4 Ом.

Так как полученное значение

AZ не превышает даже наиболее жесткую нор­

му 0,45 Ом (см. табл.

2.7),

то измеренная коаксиальная пара по допусти­

мым неоднородностям волнового сопротивления норме удовлетворяет.

 

 

Контрольные вопросы и задачи

1. В чем суть метода локации?

2. Из

каких

узлов

состоит импульсный прибор? Назначение узлов.

3. От

чего

зависит

амплитуда напряжения отраженного импульса?

4.От чего зависит полярность отраженного импульса?

5.Как выбирают период горизонтальной развертки луча ЭЛТ?

6.Как определяют расстояние до места неоднородности?

7. Как измеряют я

нормируют концевые значения волнового сопротивле­

ния коаксиальной цепи?

 

8. Как измеряют и

нормируют внутренние неоднородности волнового со­

противления коаксиальных цепей?

З а д а ч а

19.

По

рефлектограмме рис. 2.8определить расстояния до

места заниженной изоляции, если длина цепи 6 км.

О т в е т : /*=2

км.

 

З а д а ч а

20.

Определить, к какой группе относится строительная длина

коаксиального кабеля, если результат измерения концевого значения волнового

сопротивления

для

конца А равно 74,93 Ом, а

для конца Б — 75,35 Ом.

О т в е т :

Строительная длина кабеля относится к

группе III/IV-0.

З а д а ч а

21.

Определить, соответствует ли

норме

строительная длина ко­

аксиального кабеля, если в результате измерения трех наиболее значительных

неоднородностей коаксиальной лары типа

1,2/4,6

получено:

AZ» = 1,3

Ом;

AZ2—1,3 Ом; AZ3=1,2 Ом.

 

волнового

сопротивления

О т в е т : Цепь по допустимым неоднородностям

норме не удовлетворяет, так как результат

расчета A Z=1,26 Ом

превысил

до­

пустимую норму 1,2 Ом (см. табл. 2.7).

 

 

 

 

2.4. Измерение собственного затухания цепей

При распространении по линии связи часть активной мощно­ сти электрических сигналов расходуется на нагрев проводов и диэлектрика. Это вызывает ослабление полезного сигнала. Но мощность сигнала, пришедшего к приемному концу, должна быть достаточной для нормальной работы приемного устройства (уси­ лителя, регенератора, телефона, реле). Для оценки степени умень­ шения мощности полезного сигнала введены понятия собствен­ ного, рабочего и вносимого затуханий цепи.

Собственное (волновое, характеристическое) затухание цепи определяется как логарифм отношения полной мощности в на­ чале цепи Рп к полной мощности, выделяющейся на нагрузке в конце цепи Рк, при условии, что сопротивление приемника Znp равно волновому (характеристическому) сопротивлению цепи

при дайной частоте сигнала, т. е. при согласованном режиме ра­ боты цепи:

 

Ас— №lg (P JP J —Хм.н

^-м.к>

(2.32)

где

LM.H, £ м.к— абсолютные уровни по

мощности

соответственно

в начале и конце цепи, дБм.

 

 

 

Единицей измерения затуханий является бел (Б). В практике

широко используется дольная единица — децибел

(дБ). В форму­

ле

(2.32) затухание выражается в децибелах. Раньше для изме­

рения затуханий наряду с единицей децибел использовалась еди­

ница непер

(Нп). Формула собственного затухания, выраженного

в неперах,

имеет вид Лс=0,51п (Р и/Рк). Между этими

единицами

существует

зависимость: 1 дБ = 0,Г15 Нп; 1 Нп=8,69

дБ. В соот­

ветствии с ГОСТ 24204—80 с 01.07.80 единица децибел является единственной, применяемой для измерений затуханий, усилений и уровней электрических величин, используемых в технике провод­ ной связи.

Собственное затухание цепи зависит от конструкции и длины цепи, а также от частоты передаваемых сигналов. Нормируется собственное затухание цепи для длины 1 км при t —20° С. Опре­

деляется норма коэффициента затухания цепи ан как действи­ тельная составляющая коэффициента распространения электро­

магнитной энергии

у = ан-НРн=

]/(•#+)© £) (G +j© C ), где R, L,

G, С — первичные

параметры измеряемой цепи [11]

при

i = 20° С

и при заданной частоте <а = 2я/; рн — коэффициент фазы.

 

 

 

Таблица 2.8

 

 

 

 

f, кГц

0 ,3

1,0

3 ,0

10

30

100

300

а н, дБ/км

0,224

0,384

0,577

0,739

0,956

1,588

2,707

°а'Ю-3’ гРаД

3,58

2,94

2,22

2,13

 

 

 

 

 

 

 

Для примера в табл. 2.8 приведены значения коэффициента затухания для основных цепей кабеля М К С А -4Х4Х1Д

Из теории электрической связи по проводам известно, что при согласованном режиме работы мощности в начале и конце цепи связаны уравнением

Ря = Ян-10°*1а/, или

а / = №\g(PH/PK),

(2.33)

где а — коэффициент затухания

(километрическое

затухание) це­

пи на данной частоте, дБ/км; I— длина цепи, км.

 

Из сравнения (2.32) и (2.33) следует, что ожидаемое при измерении значение собственного затухания цепи может быть рас­

считано по формуле

 

 

 

Ас = ан/.

 

(2.34)

■Пример 16.

Определить ожидаемое

значение собственного

затухания

цепи симметричного

кабеля М КСА -4Х4Х1.2

при частоте 300 кГц,

если длина

кабеля 18 км.

 

 

 

Р е ш е н и е .

Воспользуемся формулой

(2.34)

и данным табл. 2.8:

Лс=

= а н/=2,707-18=48,72 дБ.

 

 

 

 

 

Собственное затухание цепи может быть измерено с одного

конца участка

методом сравнения

(рис.

2.13),

методом компен­

сации (рис. 2.14) или методом разности

уровней (рис. 2.15). Для

реализации этих методов необходимо

кроме

измеряемой

цепи

иметь вторую одинаковую по всем конструктивным и электриче­ ским параметрам цепь, причем переходное затухание на ближнем конце между этими цепями должно быть не менее чем на 16 дБ больше суммы собственных затуханий этих цепей для данной частоты.

Если условия измерения не допускают применения односто­ ронних методов, собственное затухание цепи может быть измерено с двух концов участка методом сравнения (рис. 2.16) или мето­

дом разности уровней (рис. 2.17).

И з м е р е н и е с о б с т в е н н о г о з а т у х а н и я ц е п и о д н о ­ с т о р о н н и м м е т о д о м с р а в н е н и я . Измерение проводят в следующей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.13);

Рис. 2.13. Схема измере­ ния собственного затуха­ ния односторонним мето­ дом сравнения

б) настраивают генератор Г на заданную частоту. Выходное сопротивление генератора может быть любым. Уровень сигнала на выходе генератора устанавливают примерно равным номи­ нальному уровню по мощности на выходе линейных усилителей системы передачи;

в) конец измеряемой петли нагружают комплексным сопротив­ лением Z„p, состоящим из резистора R и конденсатора С. При параллельном включении резистора и конденсатора активное со­ противление и емкость рассчитывают соответственно по (2.24) и (2.25). Для упрощения процесса измерения собственного зату­ хания цепи (значения R и С необходимо рассчитывать для каж­ дой измерительной частоты) допускается в качестве нагрузки ис­ пользовать резистор, сопротивление которого равно модулю вол­ нового сопротивления при данной частоте. При этом точность из­ мерения уменьшается;

г) магазин затуханий М3 нагружают резистором RM, сопро­ тивление которого равно характеристическому сопротивлению ма­ газина затуханий, которое может быть любым.

д) в качестве индикатора Я используют избирательный вольт­ метр или измеритель уровня с высокоомным входом. Предел шка­ лы индикатора выбирают так, чтобы в первой позиции переклю­ чателя S стрелка индикатора находилась в правой части шкалы. При незначительных линейных помехах в качестве индикатора можно использовать широкополосные измерители напряжений или уровней;

е) фиксируют показание индикатора ai в первой позиции пе­ реключателя;

ж) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание магазина затуханий Аы, добиваются такого же пока­

зания индикатора, т. е. <X2 = ai;

 

з)

рассчитывают собственное затухание цепи

 

 

Л0= А ./2.

(2.35)

В

справедливости (2.35) убедимся, сделав

вывод расчетной

формулы. Так как измеряемый объект состоит из двух одинако­ вых цепей, то исходная формула (2.32) примет вид

2АС= 10\g(PJPK).

(2.36)

Мощность в начале измеряемой петли представим через на­

пряжение и сопротивление:

 

Pu = UbZm

(2.37)

где Uн — напряжение на входе цепи (начало петли); ZBX— вход­ ное сопротивление цепи.

Мощность на нагрузке в конце измеряемой петли также пред­ ставим через напряжение и сопротивление:

PE= U llZ „,

(2.38)

где Uк — напряжение на нагрузке цепи в конце петли.

 

Подставив (2.37) и (2.38) в (2.36), получим

 

<lA,= lO\g,(UiZntlUlZm).

(2.39)

По условию собственное затухание определяют при сопротив­ лении нагрузки Znp, равном волновому сопротивлению цепи ZB, а из теории связи по проводам известно, что если цепь нагру­ жена на сопротивление, равное волновому, 'то и входное сопротив­

ление цепи также равно

волновому, т. е. ZBX = Znр. Следователь­

но, (2.39) примет вид

 

 

2

4 = 20 lg(£/n/t/K).

(2.39')

Напряжение на входе магазина затухания £/вх>м равно напря­ жению на входе UH (параллельные ветви). Напряжение на вы­ ходе магазина затуханий Явых.м равно напряжению на нагрузке UK. Следовательно,

2А0= 20 lg (ЯВ1>МД/ВЫХ.М) ~ А М.

(2,46)

Из (2.40) получена расчетная формула (2.35).

И з м е р е н и е с о б с т в е н н о г о з а т у х а н и я

м е т о д о м

к о м п е н с а ц и и . Измерение проводят

в следующей

последова­

тельности:

 

 

а)

создают схему измерения (рис.

2.14). Требования к генера­

тору, сопротивлению нагрузки и магазину затуханий такие же, как в предыдущем методе;

6

AC;Z6

Рис. 2.14. Схема нзме-

 

рения собственного за-

■■ ■ 9— тухаиия методом ком-

пенсации

б) в качестве индикатора используют широкополосный вольт­ метр или измеритель уровня с высокоомным входом;

в) попеременно изменяя затухание магазина затуханий и ча­ стоту измерительного генератора, добиваются нулевых или мини­ мальных показаний индикатора при его максимальной чувстви­ тельности;

г) собственное затухание цепи на частоте, при которой полу­ чился минимум показаний индикатора, Ac—AMf2. Этот метод яв­ ляется более’точным по сравннию с методом сравнения, так как используется нулевой индикатор.

Суть метода заключается в следующем. Сопротивление нагруз­ ки измеряемой петли Znp и сопротивление нагрузки магазина за­ туханий RMчерез две полуобмотки трансформатора Т включены последовательно. Если напряжение на нагрузке петли UK и на­ пряжение на нагрузке магазина затуханий UM будут равны по амплитуде и фазе, то через первичные полуобмотки трансформаматора ток проходить не будет. Следовательно, и в обмотке ин­

дикатора

тока не будет. Равенства амплитуд напряжений

UK и

Uu добиваются изменением затухания магазина затуханий.

Р а ­

венства

фаз этих напряжений добиваются

изменением частоты

сигнала

генератора. Это связано с тем, что

магазин затуханий,

обладающий только активным сопротивлением, не вносит фазо­ вого сдвига в проходящий через него сигнал, а цепи связи, обла­ дающие активными и реактивными сопротивлениями, создают фазовый сдвиг сигналу. Собственный фазовый сдвиг В зависит от коэффициента фазы {1 и длины цепи 1:В — $1. Следовательно, ре­ жим полной компенсации можно получить только для сигналов, сдвигающихся по фазе в измеряемой петле на угол, равный k2n рад, где k= 1, 2, 3,

Ориентировочное значение критических частот, при которых будет происходить компенсация напряжений, можно определить из таблиц, в которых приведена зависимость коэффициента фазы от частоты. Коэффициент фазы (километрический фазовый сдвиг) может быть найден из формулы собственного фазового сдвига цепи k2n = $2l, где 21 — длина измеряемой петли, откуда

$ = knfl.

(2.41)

Таблицы для определения коэффициента фазы даны в [11— 14]. Для примера в табл. 2.9 приведены значения коэффициента фазы для основных цепей кабеля М КСА -4Х4ХК2.

Таблица 2.9

f, кГц

 

0 ,3

1,0

3 ,0

 

10

30

 

100

300

р, рад/км

0,03

0,05

0,11

0,29

0,81

2,64

7,75

П р и м е р

17. Определить ориентировочное значение минимальной крити­

ческой

частоты

для петли, состоящей из двух пар

симметричного

кабеля типа

М КСА -4Х4Х 1,2, если длина кабеля 18 км.

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

Согласно '(2.41)

коэффициент

фазы

минимальной

критической

частоты

Pm in='l•3,14/18=0,174 рад/км.

Из

табл.

2.9

следует,

что для

петли

данной

длины

минимальная критическая

частота

находится в

пределах 3—■

10 кГц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И з м е р е н и е с о б с т в е н н о г о з а т у х а н и я це пи о д н о ­

с т о р о н н и м м е т о д о м

р а з н о с т и

у р о в н е й .

 

Измерение

проводят в следующей последовательности:

 

 

 

 

а)

создают схему измерения

(рис. 2.15). Требования к измери­

тельному генератору и сопротивлению нагрузки такие же, как в

предыдущих методах;

 

 

 

 

 

 

б) измерителем уровня ИУ с высокоомным входом в

первой

позиции переключателя S

измеряют

уровень

по

напряжению

L,,.к на нагрузке в конце петли;

 

 

 

 

 

в) переводят переключатель во

вторую позицию

и измеряют

уровень по напряжению Ln.н в начале измеряемой петли;

 

г) собственное затухание цепи

 

 

 

 

 

Ас=

0,5 (Ln.H— LH.j<).

 

 

(2.42)

В справедливости (2.42)

убедимся,

представив

(2.39)

через

уровни

 

 

 

 

 

 

2Д. = LaM

Т'н.к*

 

 

 

П ip и м е ч а н и е. Если вместо измерителя

уровня в

этом

методе

исполь­

зуется вольтметр, то расчет собственного затухания цепи производят до фор­

муле Л с = 1 0 lg(U B/UK), где Un — напряжение,

измеренное

во второй позиции

переключателя; UK— напряжение, измеренное

в первой

позиции переключа­

теля.

 

 

И з м е р е н и е с о б с т в е н н о г о з а т у х а н и я ц е п и д в у ­ с т о р о н н и м м е т о д о м с р а в н е н и я . Измерение проводят в следующей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.16); б) настраивают оба генератора на одинаковую измеритель­

ную частоту и одинаковое напряжение. Контроль напряжения проводят по вольтметрам;

в) фиксируют показание индикатора at в первой позиции пе­ реключателя S;

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.15. Схема измерения собственного

 

 

 

 

П\Б

 

затухания

цепи

односторонним

методом

Щ

 

А\а

 

т.

 

разности уровней

 

 

Az\Zi

Ч

Рис. 2.16.

Схема

измерения собственного

X

Гг-|

1

Ш)

ф)

Л

 

Измеряемая

>0

затухания

цепи

двусторонним

методом

т т

 

цепь

 

 

сравнения

 

1

 

-41_ Г

Рис. 2.17.

Схема

измерения собственного

 

 

 

 

 

 

затухания

цепи

двусторонним

методом

 

 

 

Рис. 2.17

 

 

 

разности уровней

 

 

г)

переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя за­

тухание магазина затуханий Лм, добиваются такого же показания индикатора, т. е. аг= аь

д) собственное затухание цепи определяют

по показанию ма­

газина затуханий, т. е.

 

4 = Л М.

(2.43)

Справедливость (2.43) следует из свойства четырехполюсни­ ков, находящихся в согласованном режиме: напряжение на вы­ ходе UK четырехполюсника зависит от напряжения на входе £/„ и от собственного затухания четырехполюсника Ас, но не зави­

сит от его характеристического (волнового) сопротивления: Uк=

[ / н1 0 -0,05А с.

И з м е р е н и е с о б с т в е н н о г о з а т у х а н и я ц е п и д в у ­ с т о р о н н и м м е т о д о м р а з н о с т и у р о в н е й . Измерение проводят в следующей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.17). Требования к гене­ ратору и сопротивлению нагрузки такие же, как в предыдущих методах;

б) снимают показания с измерителей уровня в начале цепи Lu.u и в конце цепи LH>K;

в) собственное затухание цепи

В справедливости (2.44) убедимся, сделав вывод расчетной формулы. Преобразуем (2.32):

Л== Ю lg (PJPH) =

10 lg [(U t/z j I (U tlZ jl = 20 lg (UJU„) =

 

 

 

 

= "H.H Al.K-

 

П р и м е ч а н и е .

Если

вместо измерителей уровня в этом

методе исполь­

зуются

вольтметры,

то расчет

собственного затухания цепи

производят по

формуле

Лс = 20 lg('£/n/f/n),

где

Ua — напряжение, измеренное

на входе цепи}

— напряжение, измеренное в конце цепи.

Для сравнения результатов измерения собственного затухания цепи с нормой необходимо произвести обработку результатов из­

менений. Порядок обработки следующий:

 

а) результаты измерений

приводят к /= 20° С

по формуле

>1 с2о=^с.изм/[1 + а а (^0—20°)],

где Ас.изм — результат измерения соб­

ственного

затухания

цепи,

дБ;

а а — температурный

коэффициент

затухания.

Значение

а а зависит от конструкции цепи и от часто­

ты измерительного сигнала. Для примера в табл. 2.8 приведены значения а а для кабеля М КСА -4Х4Х1Д;

б)

определяют километрическое значение собственного зату­

хания а = А С2оЛ, где I— длина измеряемой цепи, км;

в)

результат обработки сравнивают с табличными значениями

коэффициента затухания. Собственное затухание цепи в норме, если а ^ а н.

Контрольные вопросы и задачи

1.Что называется собственным затуханием цепи?

2.С какой целью измеряют собственное затухание цепи?

3.Какая единица лрименяется для измерения затуханий, усилений и уров­ ней в технике проводной связи?

4.Как нормируется собственное затухание цепи?

5. Какие методы применяют для измерения собственного затухания цепи?

Вчем их суть?

6.Каким требованиям должны удовлетворять цепи при односторонних ме­

тодах

измерения собственного затухания?

 

 

 

 

 

7. Почему односторонние методы измерения собственного затухания цепей

точнее двусторонних?

 

 

 

 

 

затуха­

 

8. Как производят обработку результата измерения собственного

ния цепи?

 

22. Определить норму собственного затухания цепи симметрич­

 

З а д а ч а

 

ного кабеля М КСА -4Х4Х1.2 длиной 20,8 км при частоте 10 кГц.

 

 

 

 

О т в е т :

Ае = 15,37 дБ.

число критических •частот

в

диапазоне

0—•

 

З а д а ч а

 

23.

Определить

300

кГц для

петли,

состоящей

из

двух пар симметричного

кабеля

типа

М КСА -4Х4Х1.2, если длина кабеля 18 км.

 

 

 

 

О т в е т :

п=44.

 

 

 

 

 

 

 

 

З а д а ч а

 

24. Определить собственное затухание цепи, если при односто­

роннем

методе

вольтметр в первой

позиции переключателя

показал

6,7

мВ,

а во

второй — 0,23

В.

 

 

 

 

 

 

 

О т в е т :

Ас = 15,35

дБ.

 

 

 

 

 

 

2 .5 . Измерение рабочего затухания цепей

Обеспечить режим согласования волнового сопротивления це­ пи с сопротивлением станционного оборудования во всем спект­ ре частот используемой системы передачи практически невозмож-

«о (см. § 2.2). Из-за несогласованности сопротивлений появля­

ются дополнительные потери

мощности передаваемых

сигналов.

В отличие от согласованного,

такой режим называется

рабочим

и затухание, которое при этом встречает электрический сигнал, тоже называется рабочим.

Рабочее затухание цепи Лр определяется как логарифм отно­ шения полной мощности Р\, которую генератор с заданным внут­ ренним сопротивлением Zr и заданной величиной ЭДС Е отдает согласованный с ним нагрузке (рис. 2.18,а ), к полной мощности, которую этот генератор отдает нагрузке с заданным сопротивле­

нием ZПр, включенной на выходе измеряемой цепи

(рис. 2.18,6):

 

Лр= 10 lg (P j/P J.

 

 

 

 

(2.45)

Если мощности Р\ и Рк выразить через

напряжения

и сопро­

тивления, то формула рабочего затухания

цепи

примет вид

А - ю \gOl!h-= Ю l g J i ’5^ )-a^ r- = 20 lg

+ 1 0

lg ^

,

(2.46)

ul/ZaP

U2JzaP

-

 

 

 

 

 

где U\— напряжение,

действующее

на зажимах

генератора, ра­

ботающего в согласованном режиме

( £ / i =0, 5 £ ) ;

 

UK— напряже­

ние, действующее на

нагрузке, включенной

на выходе

конце)

измеряемой цепи.

При измерении однородных цеп^й связи сопротивления гене­ ратора и нагрузки одинаковы, следовательно, i4p= 2 0 1 g 0 ,5 £ /H K.

Ыг

 

п

А

 

 

Ыг

Ч-

5*

tV

IJ Z

Измеряемая

Г

и

Пz.

Г IZ,

цепь

н =

 

и 2

61

 

 

ПС

S)

 

*)

 

 

Рис. 2.18. К определению рабочего затухания цепи:

а — схема получения макси­ мальной мощности Ри б схема получения фактиче­ ской мощности на нагруз­ ке Рк

Ожидаемое при измерении значение рабочего затухания цепи •может быть рассчитано по формуле (2.47), если известны харак­ теристические параметры измеряемой цепи на данной частоте:

л .

Zr

|+ 20 lg|

£ пр Ч- ZB

2 yZ^ZT

2”|/^пр ZB

 

 

+ 20lg| 1 h-zb -

 

. к г 0'1 v 1 ,

(2.47)

 

 

I

Zr -\- ZB Znp -j- ZB

 

I

 

где Ac—al — собственное затухание

цепи;

a — коэффициент

зату­

хания

цепи,

дБ/км; I— длина цепи,

км;

ZB— волновое сопротив­

ление

цепи

на данной

частоте, Ом; у = а-НР

постоянная

рас­

пространения цепи; р — коэффициент фазы, рад/км.

 

Математический анализ (2.47) показывает,

что второй и тре­

тий члены выражения в зависимости от знака реактивных со­ ставляющих полных сопротивлений могут принимать как поло­ жительные, так и отрицательные значения. Это значит, что ра­

бочее затухание в некоторых случаях может быть меньше собст­ венного.

Для измерения рабочего затухания необходимо иметь изме­ рительный генератор с заданными параметрами Zr и Е. Такой генератор называют известным. Если известного генератора нет, то из любого измерительного генератора можно создать эквива­ лентный. Для этого между генератором и измеряемым объектом (рис. 2.19,6) включают резистор R, сопротивление которого рав­ но заданному внутреннему сопротивлению генератора Zr. На вы­ ходе генератора устанавливают напряжение U, равное заданно­ му значению Е. При этом режим работы измеряемого объекта

Рис. 2.19.

К определению

эквива­

Рис. 2.20. Схема измерения рабоче­

лентного генератора:

 

го затухания цепи двусторонним ме­

а — схема

известного генератора;

тодом разности уровней с примене­

б — схема

эквивалентного

генера­

нием известного генератора

 

тора

 

 

будет таким же, как и при известном генераторе. Действительно, для схемы рис. 2.19,а с известным генератором сила тока на вхо­ де измеряемого объекта/и определяется формулой / I,= £ ,/(Z r= Z Bx),.

а

для схемы рис.

2.9,6 с эквивалентным генератором сила

тока

на

входе измеряемого

объекта

/ э

определяется

формулой

/ э=

= £//(i?+ Z BX). Но

так

как U =E,

a

R =Zr, то токи

/ э и / н

равны.

 

В зависимости

от

наличия измерительной аппаратуры

и

осо­

бенностей измеряемых цепей рабочее затухание может быть из­ мерено: двусторонним (рис. 2.20) или односторонним (рис. 2.21) методом разности уровней с применением известного генератора;, двусторонним (рис. 2;22) или односторонним (рис. 2.23) методом разности уровней с применением эквивалентного генератора (ра­ нее этот метод назывался «метод Z»); односторонним методом сравнения с применением известного генератора (рис. 2.24) или

эквивалентного генератора

(ранее этот метод назывался «метод.

Z с магазином затухания»)

(рис. 2.25).

Односторонние методы

измерения рабочего затухания цепи

точнее двусторонних, но их можно применять в том случае, когда в распоряжении измерителя имеются две одинаковые цепи, поз­

воляющие создать петлю. При

этом переходное

затухание

на

ближнем конце между цепями

должно быть не

менее чем

на

16 дБ больше суммы собственных затуханий этих цепей

для

данной частоты. При этом рабочее затухание

 

 

где

al — собственное затухание одной цепи

на данной часто-

те,

дБ.

ц е п и д в у с т о ­

 

И з м е р е н и е р а б о ч е г о з а т у х а н и я

р о н н и м м е т о д о м р а з н о с т и у р о в н е й с п р и м е н е ­

нием

и з в е с т н о г о г е н е р а т о р а . Измерение

проводят в

следующей последовательности:

 

а) создают схему измерения (рис. 2.20);

 

б)

настраивают генератор на заданную частоту

и заданное

выходное сопротивление Zr;

в) в первой позиции переключателя S регулируют напряжение на выходе генератора так, чтобы измеритель уровня ИУ\, под­ ключенный параллельно к резистору, имеющему сопротивление

RT, равное заданному номиналу выходного

сопротивления

аппа­

ратуры Zr, показал уровень LHi= 201g (0,5E /0,775);

 

г) переводят переключатель во вторую

позицию и снимают

показание LH.K с измерителя уровня ЯУг,

подключенного

парал­

лельно к резистору, имеющему сопротивление Rnр, равное задан­ ному номиналу входного сопротивления аппаратуры Znp;

д) рассчитывают рабочее затухание цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

Лр=

 

£ ц. к+10 lg Zn,/z r.

 

 

 

(2.49)

В справедливости (2.49) убедимся, сделав вывод расчетной фор­

мулы. Преобразуем

(2.46):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ар= 2 0 lg 0,5 (£/(/„) +

10 lg (Z„p/Zr) =

20 lg (0,5 £/0,775)/(U„/0,775) +

+ 1 0 lg (Znp/Zr) =

Lal-L „ .„ + 1 0 lg (Znp/Z„).

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Если вместо

намерите.:ей уровня

в

схеме

рис.

2.20 ис­

пользуются вольтметры, то рабочее затухание цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ар = 20 lg (tfj/t/к) +

10 lg (Zw /Zr) ,

 

 

 

(2.50)

где 'L/i — показание

вольтметра

в

первой

позиции

 

переключателя; UK — пока­

зания вольтметра в конце цепи.

 

показать

измеритель

уровня

 

в

схеме

П р и м е р

18. Что должен

 

ИУ\

рис. 2.20 в первой позиции переключателя, если заданное

значение ЭДС

рав­

но 0,87 В?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

Так

как шкала

 

измерителя уровня проградуирована

в

абсо­

лютных уровнях по напряжению, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ н 1 = 20 lg (0,5 £/0,775) = - 5

 

дБн.

 

 

 

 

П р и м е р

19.

Определить

рабочее

затухание

цепи,

если

при измерении

■по схеме .рис. 2.20 измеритель

И У i показал — 5

дБн,

а

измеритель

И У 2 по­

казал— 54 дБн. Сопротивление

 

генератора 800

Ом;

сопротивление

нагрузки

550 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е . Согласно (2.49)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АР =

— 5 — (54) - f 10 lg (550/800) =

47,37

дБ.

 

 

 

И з м е р е н и е

 

р а б о ч е г о з а т у х а н и я

ц е п и о д н о ­

с т о р о н н и м м е т о д о м р а з н о с т и у р о в н е й с п р и м е ­

нением и з в е с т н о г о г е н е р а т о р а .

Измерение проводят в

следующей последовательности:

 

а) создают схему измерения (рис. 2.21);

 

б) настройку генератора и измерение

уровней проводят так

же, как в предыдущем методе;

 

Лр= £ н 1 -£ к .н + 101g(Znp/Zr) — a l.

(2.51 >

Формула (2.51) получена в результате преобразования (2.48). Аналогичный вывод расчетной формулы сделан в предыдущем методе.

Рис. 2.21. Схема измерения рабоче­

 

го затухания

цепи

односторонним

 

методом разности «уровней с приме­

 

нением известного

генератора

 

П р и м е ч а н и е .

Если вместо измерителя уровня в схеме

рис. 2.21 ис­

пользуется вольтметр, то рабочее затухание цепи

 

 

 

ЛР= 20 lg (Ut /U K) + 10 lg (Znp/Zr) — a /.

(2.52>

П р и м е р

20. Определить рабочее затухание цепи, если при

измерении по

схеме рис. 2.21 вольтметр в первой лозиции переключателя показал 5 В, а во

второй — 65

мкВ. Сопротивление генератора

550

Ом, сопротивление нагрузки

800 Ом, собственное затухание цепи 49 дБ.

 

 

Р е ш е н и е . Воспользуемся формулой (2.52):

 

АР =

2 0 lg ( U i/U K) - f 10 lg (ZnP/Zr) - a

/ =

20 lg (5/65-10-6) +

 

+ lO.lg (800/550)— 4 9 = 50,34 дБ.

И з м е р е н и е р а б о ч е г о з а т у х а н и я це пи д в у с т о - р о н н н и м м е т о д о м р а з н о с т и у р о в н е й с п р и м е н е н и ­ ем э к в и в а л е н т н о г о г е н е р а т о р а . Измерение проводят в следующей последовательности;

а) создают схему измерения (рис. 2.22);

Рис. 2.22. Схема измере­ ния рабочего затухания цепи двусторонним ме­ тодом разности уровней с применением эквива­

лентного генератора

«5г

Измеряемая цепь к

б) настраивают генератор на заданную частоту измеритель­ ного сигнала;

в) в первой позиции переключателя устанавливают на выхо­ де генератора напряжение, равное заданной ЭДС. После этого фиксируют показание измерителя уровня ИУ\\

г) переводят переключатель во вторую позицию.. Если пока­ зания вольтметра изменились, восстанавливают на выходе ге-

нератора напряжение, равное заданной ЭДС. Снимают показа­

ния с измерителя уровня Ш%\

 

 

 

 

д) рассчитывают рабочее затухание цепи

по формуле (2.49),

П р и м е ч а н и е . Если

вместо измерителей уровня в

схеме рис.

2 :2 2 исполь­

зуются вольтметры, то рабочее

затухание

цепи

рассчитывают ло

(2.50).

И з м е р е н и е р а б о ч е г о з а т у х а н и я

ц е п и о д н о с т о ­

ронним м е т о д о м

р а з н о с т и

у р о в н е й

с п р и м е н е н и ­

ем э к в и в а л е н т н о г о

г е н е р а т о р а .

Измерение проводят в

следующей последовательности:

 

 

 

 

а) создают схему измерения (рис. 2.23);

 

 

Рис. 2.23.

Схема

измерения рабочего

Рис. 2.24. Схема измерения рабочего

затухания

цепи

односторонним мето­

затухания цепи

односторонним ме­

дом разности уровней с применением эк­

тодом сравнения с применением из­

вивалентного генератора

вестного

генератора

а)

настройку генератора и измерение уровней производят так

же, как в предыдущем методе;

 

 

в)

рабочее затухание цепи рассчитывают по

(2.51).

П р и м е ч а н и е .

Если вместо

измерителей уровней

в схеме рис. 2.23 ис­

пользуется вольтметр,

то

рабочее

затухание цепи рассчитывают по (2.52).

И з м е р е н и е р а б о ч е г о з а т у х а н и я ц е п и о д н о с т о ­

ронним м е т о д о м

с р а в н е н и я

с п р и м е н е н и е м и з в е с т ­

н о г о г е н е р а т о р а .

Измерение

проводят в

следующей после­

довательности:

 

 

 

 

 

а) создают схему измерения (рис. 2.24.) Характеристическое

сопротивление ZM магазина

затуханий М3 должно быть равно за­

данному сопротивлению генератора, т. е. ZM= Z r;

б) настраивают генератор на заданную частоту сигнала и за­ данное выходное сопротивление Zr;

в) в первой позиции переключателя S фиксируют показание сц, высокоомного индикатора Я;

г) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание Лм магазина затуханий, добиваются такого же пока­ зания индикатора, т. е. а2=сц;

д) рабочее затухание цепи

 

Лр = Лм + 1 0 lg (Znp/Zr) - а I.

(2.53)

Расчетная формула

(2.53) получена в результате преобразова­

ния формулы (2.48):

 

 

Лр = 10 lg (P JP J - а

I = 2 0 lg (0,5 E/UK) + 1 0 lg (Znp/Zr) - а / =

= 20 lg (t/BX.M/t/B№c.M) +

10 lg (Znp/Zr) — а / = Лм+ 10 lg (Znp/Zr) - а /,

где Uвх.м — напрялсение

на входе магазина затухания

М3, обес­

печивающего генератору во второй позиции переключателя 5 со­

гласованный

режим.

(Так

 

 

 

как магазин

затуханий

на­

 

 

 

гружен

на

сопротивление

 

 

 

Ям, равное его характеристи­

 

 

 

ческому сопротивлению

ZM,

 

 

 

то его

входное

сопротивле­

 

 

 

ние ZBX.M равно характери­

 

 

 

стическому.

А

по

условию

 

 

 

этого метода

характеристи­

 

 

 

ческое

сопротивление

мага­

 

 

 

зина затуханий должно быть

 

 

 

равно

заданному сопротив­

 

 

 

лению генератора. При этом

 

 

 

^вх.и — 0,5Е .);

(Увых.м

на­

Рис. 2.25.

Схема измерения

рабочего

пряжение

на

 

выходе

ма­

 

затухания

цепи односторонним

методом

газина

затухания,

равное

сравнения

с .применением эквивалент­

напряжению

на

нагрузке

 

ного генератора

 

и*.

И з м е р е н и е р а б о ч е г о з а т у х а н и я це пи о д н о с т о ­ р о н н и м м е т о д о м с р а в н е н и я с п р и м е н е н и е м э к в и ­ в а л е н т н о г о г е н е р а т о р а . Измерение проводят в следую­ щей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.25). Магазин затуханий может иметь любое характеристическое сопротивление ZM, но со­ противление двух резисторов по 0,5 Ян на входе магазина зату­ ханий и сопротивление резистора Ям на его выходе должны быть

равны характеристическому сопротивлению магазина затуханий, т. е. Ям—%м‘,

б) настраивают генератор на заданную частоту измеритель­ ного сигнала;

в) устанавливают на выходе генератора напряжение, равное заданной ЭДС;

г) следующие этапы измерения такие же, как в предыдущем методе;

д) рабочее затухание цепи рассчитывают по (2.53). Возмож­ ность использования формулы (2.53) в этом методе следует из

утверждений, что напряжение на входе магазина затуханий £/вх.м=0,5£, а напряжение на его выходе и вых.ы = ик. Убедитесь в этом самостоятельно, проанализировав схему рис. 2.25.

Контрольные вопросы и задачи

1.Что называется рабочим затуханием цепи?

2.Для чего измеряют рабочее затухание цепи?

3.От чего зависит величина рабочего затухания цепи?

4.В чем отличие известного и эквивалентного генераторов? Что у них об­

щего?

5. Какие методы применяют для измерения рабочего затухания цепи? В чем их суть?

6.В каких случаях можно использовать для измерения рабочего затухания односторонние методы?

7.При каких условиях рабочее затухание цепи равно собственному зату­

ханию?

З а д а ч а

25. Определить

рабочее затухание цепи,

если

при измерении по

схеме рис. 2.20 вольтметр в пункте А показал 0,775 В,

а в

пункте Б — 4,35 мВ.

Сопротивление генератора 75

Ом, сопротивление

нагрузки

 

75 Ом.

О т в е т :

Лр= 4 5 дБ.

 

 

 

 

 

З а д а ч а

26. Определить

рабочее затухание

цепи, если

при измерении по

схеме рис. 2.23 измеритель уровня ИУ в первой позиции переключателя пока­

зал 17 дБн,

а во второй —55 дБн. Сопротивление генератора 600 Ом, сопро­

тивление приемника 800 Ом, собственное затухание цепи 36 дБ.

О т в е т : Лр= 34,75 дБ.

З а д а ч а

27. Что должен показать измеритель уровня в схеме рис. 2.23 в

первой позиции переключателя, если заданная ЭДС равна 4,5 В?

О т в е т :

LHi= 9 ,2 5 дБн.

 

2.6. Измерение вносимого затухания цепей

В понятии собственное затухание сравниваются мощности в начале и конце цепи, находящейся в согласованном режиме’. Ре­ зультат измерения собственного затухания позволяет проверить соответствие цепи нормированным значениям.

В понятии рабочее затухание сравнивается максимальная мощ­ ность, которую может отдать генератор, с помощью, фактически воспринимаемой приемником, включенным в конце цепи. Резуль­ тат измерения рабочего затухания позволяет определить степень использования генератора в рабочем (несогласованном) -режиме работы цепи.

В понятиивносимое затухание сравнивается мощность, кото­ рую воспринял бы приемник, непосредственно соединенный с ге­ нератором, с мощностью, фактически воспринимаемой приемни­ ком, включенным в конце цепи. Результат измерения вносимого затухания дает более общую оценку потерям в тракте передачи

при несогласованном режиме работы цепи.

 

 

 

 

Вносимое затухание цепи Лвн, дБ,

определяется

как

лога­

рифм отношения полной мощности Р i,

которую

генератор

с

за­

данным внутренним сопротивлением Zr и заданной

ЭДС

Е

от­

дает нагрузке с заданным сопротивлением Znp

(рис.

2.26,

а), к

полной мощности Р к> которую генератор

отдает такой же нагруз­

ке, включенной на выходе измеряемой цепи

(рис. 2.26, б):

Лвн= 1 0 1 б (Р1/Рк),

 

(2.54)

Если мощность Pi и Рк. выразить через напряжения и сопро­ тивления (см. рис. 2.26), то формула вносимого затухания цепи примет вид

'4«. = 1 0 l g - ^ L = 201g-^-,

(2.55)

l/J/Znp и*

где UI — напряжение, измеренное на нагрузке, непосредственно подключенной к генератору; UK— напряжение, измеренное на на­ грузке в конце цепи.

Рис. 2.26. К определению вно- £;Ег

ЕЯг

 

 

 

симого затухания

цепи^

 

 

I

Измеряемая

а — схема

получения

мощно­

Г

сти Р\\ б — схема

получения

'V

I

 

цель

фактической мощности

на

на­

 

I

 

Ф

 

грузке Л с

 

 

*)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

напряжения Ux и UK выразить

через

абсолютные уров­

ни по напряжению, то

 

 

 

 

 

 

 

Ат =

20 lg (UJUK) =

Lal- L a.lv

(2.56)

где LHI — абсолютный уровень по напряжению, измеренный на на­ грузке, непосредственно подключенной к генератору; Ьи.к— абсо­ лютный уровень по напряжению, измеренный на нагрузке в кон­ це цепи.

Если напряжение Ux в (2.55) выразить через ЭДС, то вносимое затухание цепи можно определить по формуле

Е Znp

 

 

Л , = 20 !в % = 20 .g

_ 20 .g

 

 

 

 

 

(2.57)

Из сравнения (2.57) и (2.46)

получим

 

 

Ава = А Р— Ю lg

+ 20 lg

'ПР

(2.58)

|Zp 4* Zap |

 

0 ,5

 

Если известны характеристические параметры измеряемой цепи на данной частоте, ожидаемое при измерении значение вносимого за­ тухания цепи может быть рассчитано по формуле

Авп=

а / +

20 ]g Zi Н~ ZB + 20 lg

Zap + ZB

 

 

 

 

2"]/ZpZB i

2 "]/Zap ZB +

 

-4-20 lg 1

Z p —

Z a

Z q p - = - Z q r|Q~0»t У l — 20 lg Zp-f- Znp

. (2.59)

 

Zp+

ZB

Zap 4“ ZB

2 1/Zp Z,P

 

Так же, как при измерении рабочего затухания, для измерения вносимого затухания необходимо иметь измерительный ге­ нератор с заданными параметрами Е и Zr. Поэтому при измере­ ниях, в зависимости от наличия измерительной аппаратуры, ис­ пользуют известный или эквивалентный генератор. Если в рас­ поряжении измерителя имеются две одинаковые и достаточно взаимно защищенные цепи, то измерение вносимого затухания производят с одного конца участка методом разности уровней (см. рис. 2.28). В противном случае измерение производят с двух сторон участка методом разности уровней (см. рис. 2.27).

В схемах, где используется эквивалентный генератор, необ­ ходимо следить, чтобы в обоих положениях переключателя вольт­ метр на выходе генератора показывал напряжение, равное за­ данной ЭДС. Измерительный генератор и избирательный изме­ ритель уровня (вольтметр, гетеродинный индикатор) должны настраиваться на частоту измерительного сигнала.

И з м е р е н и е в н о с и м о г о з а т у х а н и я ц е п и д в у с т о ­

ронним

м е т о д о м

р а з н о с т и

у р о в н е й .

Измерение

прово­

дят в следующей последовательности;

 

 

 

 

а)

создают схему измерения (рис. 2.27);

 

 

 

 

б)

снимают показания с

измерителей уровня

в первой

Lm

и

второй 1н.к позициях переключателя 5 ;

 

 

 

 

в) рассчитывают вносимое затухание цепи по

(2.56).

 

 

П р и м е ч а н и е . Если

вместо измерителей уровня в схеме рис. 2.27

ис­

пользуются

вольтметры,

то

вносимое

затухание цепи рассчитывается по (2.55).

И з м е р е н и е в н о с и м о г о з а т у х а н и я ц е п и о д н о с т о ­

р о н н и м

м е т о д о м

р а з н о с т и

у р о в н е й .

Измерение

прово­

дят в следующей последовательности:

 

 

 

 

а) создают схему измерения (рис. 2.28);

 

 

Ьпч

 

б)

снимают показания

с

измерителя уровня

в первой

и

второй L H.K позициях переключателя S;

 

 

 

 

в)

рассчитывают вносимое затухание цепи по формуле

 

 

 

 

 

 

Лщ. = £-п— £н„— а /.

 

 

(2.60)

Пр и м е ч а н и е . Если

вместо измерителя уровня в схеме рис. 2.28

исполь­

зуется

вольтметр, то вносимое затухание

цепи рассчитывается по формуле

 

 

 

 

 

ЛВн =

20 lg (U JU „) — а /.

 

 

(2.61)

И з м е р е н и е в н о с и м о г о з а т у х а н и я ц е п и о д н о с т о ­

ронним

м е т о д о м

с р а в н е н и я . Измерение

проводят

в сле­

дующей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.29). Магазин затухания М3 должен обязательно иметь характеристическое сопротивле­ ние ZM, равное заданному сопротивлению нагрузки Znp;

б) в первой позиции переключателя S фиксируют показание а» высокоомного индикатора;

в) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание Ак магазина затуханий, добиваются такого лее пока­ зания индикатора, т.,е. a2 = a i;

Л „ = Л , - « г -

(2 62)

Вносимое затухание цепи можно определить и по результату измерения рабочего затухания цепи (см. § 2.5), воспользовав­ шись формулой (2.58).

 

 

 

 

 

Ща,

 

 

 

 

 

 

 

 

#-

 

 

 

 

 

Г

2™ пР(дЕ) !

Измеряемая

\

 

 

 

 

-ч-

я

i

цепь

|

Рис. 2.27. Схемы

измерения

И

I

а)

|

+*----- 5—

 

вносимого затухания

цепи

 

т

А,

 

хВ

двусторонним методом

раз­

 

 

 

 

 

ности

уровней

с примене­

 

 

 

 

 

 

нием:

 

 

 

 

 

 

 

а — известного

генератора;

 

 

 

 

 

б —

эквивалентного

гене­

 

 

 

 

 

 

ратора

 

 

 

 

 

 

EiZz S

Рис. 2.28. Схемы

измерения вноси­

рис.

2.29. Схемы измерения вноси­

мого

затухания

цепи односторонним

мого затухания

цепи односторонним

методом сравнения с применением:

методом разности

уровней

с

приме­

а — известного

генератора; б — экви­

нением:

 

 

 

 

 

валентного генератора

а — известного

генератора;

б

— экви­

 

 

 

 

валентного

генератора

 

 

 

 

П р и м е р 21. Определить вносимое затухание цепи по данным примера io Р е ш е н и е . Воспользуемся формулой (2.58):

•<4вп= Лр—10 lg(Z np/Zr) “l"20 lg Znp/ (0,5|^,Н-2Пр |) — =47,37—10 lg (550/800) + 20 lg [2 -550/(800+550)] =47,23 дБ.

Контрольные вопросы и задачи

1.Что называется вносимым затуханием цепи?

2.Для чего измеряют вносимое затухание цепи?

3.От чего зависит величина вносимого затухания цепи?

4.Какие методы применяют для измерения вносимого затухания цепи? В чем их суть?

5. В каком случае вносимое затухание цепи

равно

рабочему

затуханию?

 

З а д а ч а 28. Определить вносимое затухание

цепи,

если

при

измерении

по

схеме рис. 2.27 вольтметр в пункте А показал 1,55

В, а

вольтметр

в пункте Б

показал 2,76 мВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

О т в е т : Лвн=54,97 дБ.

 

 

 

 

 

 

 

 

З а д а ч а 29. Определить вносимое затухание

цепи,

если

при

измерении

по

схеме рис. 2.28 вольтметр в первой позиции переключателя

показал 4,85 В,

а

во второй позиции—0,27 ,мВ;

собственное затухание цепи 41 дБ.

 

 

О т в е т : Лви= 4 4 дБ.

 

 

 

 

 

 

 

 

З а д а ч а 30. Определить

вносимое затухание

цепи,

если

при

измерении

по

схеме рис. 2.23 рабочее затухание равно 34,75 дБ,

сопротивление

генератора

600 Ом, сопротивление приемника 800 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

О т в е т : Лвн=34,66 дБ.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7. Измерение параметров взаимного влияния

Электрическая связь по проводам осуществляется благодаря появлению в пространстве вокруг проводов цепи электромагнит­ ного поля, генерируемого передатчиком. Это поле возбуждает в проводах цепи ток, переносящий полезную информацию. Но это же электромагнитное поле возбуждает и в проводах соседних цепей токи помех, ухудшающие качество передаваемой по этим цепям информации. Для обеспечения качественной связи необхо­ димо, чтобы в точке приема мощность полезного сигнала значи­ тельно превышала мощность помех. Для сравнения этих мощно­ стей введено понятие защищенности цепи.

Защищенность цепи А3 определяется

как

логарифм отноше­

ния полной

мощности

полезного сигнала

Р с

в

рассматриваемой

точке

цепи,

подверженной влиянию,

к полной

мощности помех

Ршв той же точке при согласованной нагрузке цепи:

 

 

 

Л3 = 101g (P c/Pn).

 

 

 

(2.63)

Защищенность цепи можно также представить через:

а)

напряжения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A ,= 101g U\/Znp

=

20 l g - ^

 

(2.64)

 

 

 

VlPuv

 

 

 

 

 

 

где

Uc— напряжение

полезного

сигнала

в

 

точке приема, В:

На — напряжение помехи в точке приема,

В;

Z„p — сопротивление

нагрузки, равное волновому сопротивлению цепи;

б) абсолютные уровни по мощности:

4 = 10 \g(PJPa) = Lu.c- L M,at

(2.65)

где LM.c, Lux — абсолютные уровни по мощности соответственно сигнала и помехи в точке приема, дБм;

в) абсолютные уровни по напряжению:

4 = 20 lg (£/c/t/n) = LH.c- L H.n,

(2.66)

где 1н.с, L».n — абсолютные уровни по напряжению

соответствен­

но сигнала и помехи в точке приема, дБн.

 

По нормам защищенность от внятных переходных влияний между разными цепями на всей длине магистрали должна быть не менее 58 дБ. Но допускается для некоторых кабельных цепей

52 дБ, а для воздушных цепей 50 дБ.

 

 

 

 

 

 

Норма защищенности цепи на длине одного

усилительного

участка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 .v .v > 4 + 1 0 1 g t f ,

 

 

 

(2.67)

где N — число усилительных участков на магистрали.

 

 

 

П р и м е р

22. Определить,

во сколько раз мощность помехи

меньше

мощ;-

ности полезного сигнала при защищенности 58 дБ.

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

Из

(2.63) следует

Р с / Р п ^ О ^ ^ ^ Ю ^ ^ б .З Ь Д О * .

 

. П р и м е р

23. Определить

допустимую мощность

помех, если

в

точке

прие­

ма уровень по мощности полезного сигнала равен —7 дБм,

а

защищенность

цепи должна быть не менее 58 дБ.

 

 

1м .п= £м .с—А3= 7—5 8 =

Р е ш е н и е .

Из

формулы

(2.65)

следует,

что

.*=—65 дБм. Допустимая мощность

помех

Р пг= 1 0 0'1^мп = 100>,(“65>=0,31бХ

Х10-6

м В т = 3 1 6

пВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р

24. Определить

ожидаемое значение

защищенности

кабельной

цепи

на длине

одного

усилительного участка, если длина

магистрали

W =

=2500

км, а

номинальная длина усилительного

участка

/у.у

для кабеля

М КСА -4Х4Х1.2

равна 20,8 км.

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

Для

расчета

защищенности воспользуемся

формулой

(2.67),

предварительно определив

число усилительных

участков на

магистрали:

N—

/маг/4.у=2500/20,8 = 120;

Аа.у.у= А 3+ 10 lg М = 5 8 + 10 lg 120=78,8 дБ.

 

При работе двухпроводных однополосных систем связи (рис- 2.30, a) сигнал из одной цепи в виде помех поступает в приемни­ ки, находящиеся на ближнем и дальнем (по отношению к источ­ нику влияния) концах параллельной цепи. При работе четырехг проводных систем связи (рис. 2.30, б) помеха поступает вприь емник, находящийся на дальнем конце параллельной цепи. Для: оценки степени влияния на ближний и дальний концы введены соответственно понятия переходного затухания на ближнем кон­ це и переходного затухания на дальнем конце. Условимся в даль­ нейшем считать первую цепь влияющей, а вторую — подвержен­ ной влиянию.

При организации связи по искусственной цепи (рис. 2.31) н недостаточной симметричности основной цепи наблюдается пе­ реход энергии из искусственной цепи в основную. Для оценки сте* пени влияния искусственной цепи на основную введено понятие затухание асимметрии.

П ереходное затухание на ближ нем конц е Л0 определяется как

логарифм отношения полной мощности полезного сигнала в на­ чале влияющей цепи Pcoi к полной мощности помехи в начале

Рис. 2.30. Схемы взаимного влияния между це­

пями

при работе:

 

а — двухпроводных

однополосных

систем связи;

б — четырехпроводных

систем связи (двухка-

бельная

система)

 

Рис. 2.31. Схема

организации

искусственной

(фантомной) цепи

подверженной влиянию цепи Р п02 при согласованных

нагрузках

цепей:

 

Л0= 10 lg

(2.68)

Переходное затухание на ближнем конце можно представить через:

а) напряжения:

 

Л0 =

10 lg

{/2c0i/Zb1- = 20 lg - ^ - - f

10 lg

,

 

(2.69)

 

 

 

U2n 02/Zb2

 

U U 02

 

Z B I

 

 

 

где

Ucoi — напряжение

полезного

сигнала

в

начале

влияющей

цепи, В; Un02 — напряжение

помехи

в начале

цепи,

подвержен­

ной влиянию, В;. ZB1, ZB2 — волновые сопротивления

соответствен­

но влияющей и подверженной влиянию цепей;

 

 

 

 

б) абсолютные уровни по мощности:

 

 

 

 

 

 

Д, = 10 lg (Рсoi/Pn 02) = PM.COI

^м.пог»

 

 

(2.70)

где

L M.COI — абсолютный

уровень

по

мощности

полезного

сигна­

ла в начале влияющей

цепи, дБм;

LM.no2 — абсолютный уровень

по

мощности

помехи

в

начале

цепи,

подверженной

влия­

нию, дБм;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) абсолютные уровни по напряжению:

— 20 lg (Uсoi/^n 02) + Ю lg (ZB2/ZB1) —^H.COI ^я.пог "t* Ю lg (ZB2/ZB1),

 

 

 

 

 

 

 

(2.71)

где

L H.COI — абсолютный

уровень по

напряжению полезного сиг­

нала в начале влияющей цепи, дБн;

LH.no2 — абсолютный .уровень

по напряжению помехи в начале

цепи,

подверженной

влия­

нию, дБн.

 

 

 

 

 

 

 

При равенстве волновых сопротивлений

 

 

 

Ай= 20 lg (Ucoi/Ua01) = La c (ц

LHn o2.

 

 

Формулу для расчета нормы переходного затухания на ближ­

нем конце получим из (2.70), (2.65) и

(2.32):

 

 

 

■^0 ^ А и .с 01

^М .П 02 =

^М .С 01

(1-М .С 02 ^ з ) ~

 

 

b = LМ.С 01 — LМ.С 02 + Л3 = 7.м.с01“ “(^м.с — ^сг) + 4з =

 

 

— LМ.С 0 1 ' ‘ •l-'M.c /2 “1“

^ с 2 ~f" ^

(2.72)

где

Lм.с02. ^мсг2 — абсолютный

уровень

по

мощности полезного

сигнала в подверженной влиянию цепи соответственно на прием­

ном и передающем концах, дБм;

ЛС2 — собственное затухание це­

пи, подверженной влиянию, дБ.

 

 

Если уровни передачи сигналов во

взаимовлияющих цепях

одинаковы, то

 

 

Ао^

АС2*

(2.73)

Переходное затухание на ближнем конце измеряют без пе­ ремены местами влияющей и подверженной влиянию цепи, так

как /4о12=Л021, где

Л012 — переходное затухание

на ближнем кон­

це, если

влияющей

является

первая

цепь; А021 — переходное за­

тухание

на ближнем конце,

если

влияющей

является вторая

цепь.

 

 

 

 

 

Переходное затухание на дальнем конце Ai определяется как логарифм отношения полной мощности полезного сигнала в на­ чале влияющей цепи P coi к полной мощности помехи в конце цеци, подверженной влиянию, Pni2 при согласованных нагрузках

цепей:

^ lO lg ^ co iA P n fc).

(2-74)

Переходное затухание на дальнем конце можно представить через напряжение (2.75) и через абсолютные уровни по мощно­ сти (2.76) и по напряжению (2.77):

А, = 20 lg (t/c H/Un /s) + 1 0 lg (ZM/ZB1);

(2.75)

Al—T'M.C01 Au.n /2»

(2.76)

Ai ~ Ai.c oi Ai.n 12~h Ю (ZB2/ZB1),

(2.77)

где Uni2 — напряжение помехи в конце подверженной влиянию це­ ли, В; Lu.ui2 — абсолютный уровень соответственно по мощ­

ности и напряжению помехи в конце подверженной влиянию цепи.

При равенстве волновых сопротивлений

 

4 20 lg (Uс0JUU/2) = Lн,с oi 4 .п &

(2.78)

Формулу для расчета нормы переходного затухания на дальнем

конце получим из (2.76), (2.65) и (2.32):

 

 

4 ^ ^

M.cOl 4l.n 12~ 4l.c01

(4i.C 12

4 ) ~

 

= Дя.с 01

4л.с 12 "Ь 4

== 4t.c 01

(^м.с 02

^сг) "1“

4 =

 

== ^м.С 01

4l.C 02 +

4 2 + 4 -

 

(2.79)

Если уровни передачи сигналов во взаимовлияющих цепях оди­

наковы, то

 

4 > 4 + 4 2-

(2.80)

Так как в формулы переходного затухания на дальнем конце входят электрические характеристики, которые необходимо из­ мерять на разных концах линии связи, то целесообразно изме^ рять не переходное затухание на дальнем конце, а защищенность на дальнем конце.

Расчетную формулу защищенности на дальнем конце полу­ чим из (2.80), (2.76) и (2.32):

4 = 4

4 г

= (Ь„.с 01 ^м.п /г) 4 а ~

= (4i.c /i + 4 i)

4ff.n 22

4 г == ^м.с И ^ м.п /2+ 4 l 4а* (2*81)

Если собственные затухания взаимовлияющих цепей одинаковы, то

4 = 4а.с л 4«.п /2-

(2.82)

Защищенность на дальнем конце измеряют с переменой местами

влияющей и

подверженной

влиянию цепей,

так как

А^ф Ами

где Лиг — переходное затухание на

дальнем

конце, если

влияю­

щей является

первая цепь;

4 г i — переходное

затухание

на даль­

нем конце, если влияющей является вторая цепь.

 

 

Затухание асимметрии определяется как логарифм отноше­

ния полной

мощности полезного

сигнала на

входе

влияющей

(искусственной) цепи Рио к полной

мощности

помехи

в

рассма­

триваемой точке подверженной влиянию (основной) цепи

Р„ при

согласованных нагрузках цепей:

 

 

 

 

 

 

4 = 1 0 1 g (P HO/Pn).

 

 

 

(2.83)

Затухание асимметрии измеряют на ближнем и дальнем концах. Нормы параметров взаимного влияния для смонтированных усилительных участков симметричных кабелей приведены в [11]. Норма защищенности на длине усилительного участка для коаксиальных пар 2,6/9,4 — не менее 110 дБ; для коаксиальных

пар 1,2/4,4 — не менее 90 дБ.

Для одинаковых цепей воздушных линий связи на длине уси­ лительного участка норма переходного затухания на ближнем конце рассчитывается по формуле (2.84), а норма переходного затухания на дальнем конце — по формуле (2.85):

4 > 4 + 1 0 lg N + 20 Ig (1,41 р) +

3,

(2.84)

где Аз — норма защищенности (на цепи

ЦМ

принимается

рав­

ной 50 дБ, а на стальной цепи — 47 дБ );

N — число усилительных

участков между переприемными станциями; р — коэффициент от­ ражения в месте соединения аппаратуры с линией (принимается

равным 0,2 для частот до 30 кГц и 0,1

для частот выше 30

кГц);

3 — прибавка, учитывающая влияние через

третьи цепи, дБ;

 

 

Л > Л 3 + 101б ^ + Лс,

 

 

(2.85)

где Ас— собственное затухание цепи, дБ.

 

 

 

Норма

затухания

асимметрии для

цепей

воздушных

линий

связи на

частоте 800

Гц — не менее 65 дБ,

а

в диапазоне частот

5— 150 кГц — не менее 43 дБ.

 

 

 

 

Характеристики взаимного влияния могут быть измерены ме­ тодом сравнения, методом разности уровней или специальными панорамными приборами (см. § 2.8). Измерительный генератор подключают к влияющей цепи через симметрирующий трансфор­ матор. Это устаняет влияние асимметрии выходного устройства генератора на результат измерения. В качестве измерителей (ин­ дикаторов) напряжений (уровней) используются избирательные приборы.

Измерение переходного затухания на ближнем конце и защи­ щенности на дальнем конце проводят во всем рабочем диапазо­ не частот используемой системы передачи ступенями через 20 кГц.

При методе сравнения при измерении защищенности на даль­ нем конце для обеспечения режима согласования характеристи­ ческое сопротивление магазина затуханий 2 Мдолжно быть рав­ но модулю волнового сопротивления влияющей цепи ZBь При от­ сутствии такого магазина затуханий в качестве прибора сравне­ ния используют высокоомный делитель напряжений ДН, а в ка­ честве нагрузки цепи включают резистор jRHi, сопротивление ко­ торого равно модулю волнового сопротивления влияющей цепи.

И з м е р е н и е п е р е х о д н о г о з а т у х а н и я на б л и ж ­

нем

к о н ц е

м е т о д о м с р а в н е н и я . Измерение проводят в

следующей последовательности:

а)

создают

схему измерения (рис. 2.32, а или б);

Рис. 2.32. Схема измерения переходного затухания на ближнем конце методом •сравнения с применением:

а — магазина затуханий; б — делителя напряжений

б) фиксируют показание си индикатора напряжения И в пер. вой позиции переключателя S;

в) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание магазина затуханий Аи (делителя напряжений Лдн), добиваются такого же показания индикатора напряжения, т. е.

вг=аг, г) рассчитывают переходное затухание на ближнем конце по

формуле

Д = Лм (дн) *4" Ю lg (ZB2/ZBl).

(2.86)

В справедливости .(2.86) убедимся, проанализировав

(2.69):

Л0 = 20 lg ((/с oi/^n 02) Н" Ю lg (Zna/^ni) •

 

Напряжение поливного сигнала на входе влияющей цепи и напряжение на входе магазина затуханий (делителя напряже­ ний) 1/вх(£/в*.дн) равны (параллельное соединение). Напряже­ ние помехи на входе подверженной влиянию цепи t/no2 и напря­

жение на выходе магазина затуханий (делителя напряжений) ^вых.м(^вых.дн) равны, если 02 = 0 1. Следовательно,

А0= 20 lg (£/вх>м (дн)Д^вых.м (дн)) + Ю lg (ZVZ/ZJH) —

=(дн) + Ю lg {ZBJZ B1).

Если волновые сопротивления измеряемых цепей одинаковы,

ТО Ло = т1м(ДН)*

И з м е р е н и е п е р е х о д н о г о з а т у х а н и я н а б л и ж н е м к о н ц е м е т о д о м р а з н о с т и у р о в н е й . Измерение проводят в следующей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.33);

б) фиксируют показания измерителя уровня ИУ в первой и второй позициях переключателя 5;

в) рассчитывают переходное затухание на ближнем конце по формуле (2.71).

Если измеряемые цепи имеют одинаковые волновые сопротив­

ления, то Л0=1н.с01— £ и.п02. Если

в качестве измерительного

при­

бора используется вольтметр, то

расчет

переходного

затухания

на ближнем конце производят по формуле

(2.69).

 

 

П р и м е р 25. Рассчитать переходное

затухание

на ближнем

конце,

если

при измерении по схеме рис. 2.33 измеритель уровня показал в первой позиции

переключателя

плюс

25

дБн,

а во

второй

позиции — минус 28 дБн. Волновое

сопротивление

влияющей

цепи

800

Ом, а

подверженной

влиянию — 1400

Ом.

Р е ш е н и е . Расчет произведем

по формуле

(2.71):

 

 

 

А0 = 25— (— 28) + 1 0 Jg(1400/800) = 55,43

дБ.

 

И з м е р е н и е

 

з а щ и щ е н н о с т и

на д а л ь н е м

ко н ­

це м е т о д о м

с р а в н е н и я . Измерение проводят в следующей

последовательности:

 

 

 

 

 

 

 

а) создают схему измерения (рис. 2.34,а или б);

 

б) фиксируют показание индикатора напряжения си в первой позиции переключателя;

в) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание магазина затуханий Аы (делителя напряжений Лдн)

добиваются

такого же

показания

индикаторанапряжения, т. е.

«2=аь

 

 

 

 

 

 

г)

рассчитывают защищенность на дальнем конце

 

 

 

 

^з = ^м(дн)~Ь 10lg(ZB2/ZBi).

(2.87)

В

справедливости

(2.87)

убедимся, сделав преобразование

формулы (2.82):

 

 

 

 

 

=

^м.с /1

^м.п /2 ~

Ю 1S Р с Ц

Ю lS^u /2 = 'Ю 1§ с ijP n /а) =

 

 

 

= 20 lg (£/0 ,,/£/„ п) + 1 0 Ig ( Z J Z m),

(2.88)

но UQ/1

= £/|)х.м (днь и £ /п /2 ~ ^вых.м (днь следовательно,

 

 

Аэ= 20 lg (^вх.м(ДН)/^вых.м (ДН)) ~Ь Ю.1б(^ва/^Bl) =

(ДН) ~Ь

 

 

 

 

+ 10lg(ZB2/ZBl).

 

Если измеряемые цепи имеют разные собственные затухания

[см. (2.81)], то Л3—-Лм

дн)~Ь

1б (^W^BI) + ^ci— ^с2-

 

Если измеряемые цепи одинаковы по всем электрическим па­ раметрам, то А3= А М(дн >.

И з м е р е н и е з а щ и щ е н н о с т и на д а л ь н е м к о н ц е м е т о д о м р а з н о с т и у р о в н е й . Измерение проводят в следу­ ющей последовательности:

а) создают схему измерения (рис. 2.35);

 

б) фиксируют показания измерителя уровней

в первой и вто­

рой позициях переключателя;

 

 

в) рассчитывают защищенность на дальнем конце по фор-

муле

 

 

А3 = LH.ch LlUn/2 +

1б(^ва/^Bi)•

( 2.89)

В справедливости (2.89) убедимся, сделав преобразование Aon

мулы (2.88):

н 1

Лэ20 lg (Uc tl/Ua l2) + 1 0 lg (ZB2/ZB1) = 20 lg [(£7C„/0,775)/

l(Uu /г/0,775)] +

10 lg (ZB2/ZBl) = I H.C„ — LH.n /2-f Ю lg (ZB2/Z Bl).

Если измеряемые цепи имеют разные собственные затухания, то

^ 3 ^Н.О 11 ■^-'н.П /а"Ь l g ( Z B2AZBl) + 4 l -^с2*

Если измеряемые цепи одинаковы по всем электрическим па­ раметрам, ТО л4з= £гн.с11 ■^-'H.nZ2*

Рис. 2.35. Схема измере­ ния защищенности на дальнем конце методом разности уровней

Если в качестве измерительного прибора используется вольт­ метр, то расчет защищенности на дальнем конце при измерении цепей с разными электрическими параметрами производят по формуле

А3= 2 0 lg (Uс ijUa /2) + 1 0 lg (ZB2/ZB1) + Acl— Лс2.

П р и м е р 26. Рассчитать защищенность

на

дальнем

конце,

если

при изме­

рении

по схеме рис. 2.35 вольтметр показал

в

первой позиции

переключателя

15 В,

а во второй — 25 мВ. Волновое сопротивление влияющей

цепи

1400 Ом,

подверженной влиянию цепи 800 Ом.

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е . Расчет произведем по формуле

(2.88):

 

 

 

 

Л3= 2 0 lg 0,6 -103 -{- 10 lg 0,571 = 53,15

дБ.

 

 

И з м е р е н и е з а т у х а н и я а с и м м е т р и и н а б л и ж н е м

конце м е т о д о м с р а в н е н и я . Измерение

проводят

в следу­

ющей последовательности:

 

 

 

 

 

а)

создают схему измерения (рис. 2.36);

 

 

 

Рис. 2.36. Схема из­ мерения затухания асимметрии на ближ­ нем конце методом сравнения

б) фиксируют показания индикатора в первой позиции пе­ реключателя ai;

в) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание магазина затуханий Лм, добиваются такого же показа­

ния индикатора, т. е. ct2 = a i;

 

 

 

 

 

 

 

г)

рассчитывают затухание асимметрии

на ближнем конце

 

 

 

 

 

 

Л о = ^ м+ 3 .

 

 

 

(2.90)

 

В

справедливости

(2.90)

убедимся, сделав

преобразование

формулы (2,83):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 » =

to lg

= Ю lg

 

= 20 lg (£/„„/[/„) +10 lg (Z.o/0,5 ZM)=

 

 

 

=

20 lg (UM/Ua0) + 1 0 lg 2 = 2 0 lg ( U J U J + 3 ,

 

(2.91)

где

Ри0 — полная

мощность

сигнала в начале искусственной це­

пи;

Рпо — полная

мощность

помехи

в начале

основной

цепи;

{/но — напряжение

сигнала в начале

искусственной цепи;

£/по —

напряжение помехи в начале основной цепи;

ZB.H,

ZB0— вол­

новые сопротивления

соответственно

искусственной и основной це­

пей. Во

всех схемах

измерения

затухания

асимметрии

|ZBo| =

= Рпр>

3

J ZB.n |==0,5/?пр-

 

 

 

 

 

UBX.м рав­

 

Так

как

напряжение на

входе

магазина

затуханий

но напряжению сигнала в начале искусственной цепи, а напря­

жение на

выходе магазина затуханий UBых.м равно напряжению

помехи в начале основной цепи (a2 =cti), то

 

 

 

Ла0 = 201б({/В1.м/^вых.м) + 3 = Лм+ 3 .

И з м е р е н и е з а т у х а н и я а с и м м е т р и и на б л и ж н е м

конце

м е т о д о м

р а з н о с т и у р о в н е й .

Измерение прово­

дят в следующей последовательности;

 

а)

создают схему измерения (рис. 2.37);

 

б)

фиксируют показания измерителя уровней в первой LHt и

второй L H 2 п о зи ц и я х переключателя S ;

 

в)

рассчитывают затухание асимметрии на ближнем конце

 

 

 

Aa6 = Lu2- L Hi + 3,

(2.92)

где L

h 2 — абсолютный

уровень по напряжению

сигнала в начале

Рис. 2.37. Схема из­ мерения затухания асимметрии на ближ­ нем 'Конце методом разности уровней

искусственной цепи, дБн; L„i — абсолютный уровень по напря­ жению помехи в начале основной цепи, дБн.

В справедливости (2.92) можно убедиться, сделав преобразо­ вание формулы (2.91). Если в качестве измерительного прибора

используется вольтметр,

то расчет

затухания асимметрии на

ближнем конце производят по формуле

(2.91).

 

 

И з м е р е н и е з а т у х а н и я а с и м м е т р и и н а д а л ь н е м

к о н ц е

м е т о д о м с р а в н е н и я

проводят в

такой

последова­

тельности:

 

 

 

а или

 

а)

создают схему

измерения

(рис. 2.38,

б). Характери­

стическое сопротивление магазина

затуханий должно

быть равно

Рис.

2.38. Схема

измере­

ния

затухания

асиммет­

рии на дальнем

конце:

а — методом

сравнения;

б — методом

сравнения

с применением

делителя

 

напряжений

 

Рис.

2.39.

Схема

изме­

рения

затухания

асим­

метрии

на

дальнем

кон­

це

методом

разности

 

 

уровней

 

 

модулю волнового сопротивления искусственной цепи. При от­ сутствии такого магазина затуханий используют высокоомный де­ литель напряжения, а для обеспечения режима согласования ис­ кусственной цепи включают нагрузку, сопротивление которой рав­ но модулю волнового сопротивления искусственной цепи. На рис.

2.38, б приведена схема

измерения

затухания

асимметрии на

дальнем конце с применением делителя напряжений;

 

б) изменяя затухание

магазина затуханий Ам (или

затухание

делителя напряжения А дн) , добиваются одинаковых

показаний

индикатора в первой и второй позициях переключателя;

 

в) рассчитывают затухание асимметрии на дальнем конце

 

A&i = ^м(дн) + 3.

 

(2.93

Расчетная формула (2.93) получена

аналогично

формуле (2 90)

И з м е р е н и е з а т у х а н и я а с и м м е т р и и на д а л ь н е м