Логарифмы отношений двух величин одинаковой равмерности часто встречаются в технике связи. Для отношения двух напряжений, Ui и Hz, или двух мощностей. Pi и Ръ введено «аименование степень затухания, вместо иоторого часто, в том числе и здесь далее, употребляется сокращенный термин затухание. При исполь-зсвании десятичных логарифмов соответствующие единицы называются децибелами (дБ), а при иопольэовании менее употребительных ныне натуральных логарифмот - неперами (Нп> (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Децибелы и неперы

Наряду с коэффициентами затухания и фазы, аир, другой величиной, имеющей важное значение для описания свойств линии, является входное сопротивление бесконечно длинной линии Zw

Комплексное сопротивление Zw на входе бесконечно длинной линии называют ее волновым .сопротивлением. Оно зависит от первичных параметров линии R, G. L, С и от круговой частоты со:

Его модуль

(3.5)

(3.6)

а фазовый угол .

<p.=-(arctg -arctg-).

Смысл понятия волнового сопротивления становится ясным, если от рассмотрения бесконечно длинной линии перейти к линии конечной длины. Если линия конечной длины замкнута на некоторое сопротивление Z, то решение телеграфных уравнений (3.1)

для напряжения 1У(х, t) и тока 1(х, t) на расстоянии х от начала линии имеет вид

€ix,f) = -{[U(0,t)+Zi{0,i)]e- +

;+[f/(0. t)~Zi(0,t)]eh

/(0. O-f

U(Q, t)

0(0, 0

(3.7)

+ [/(0. 0-

Первое слагаемое в (3.7), как и в решении для бесконечно длинной линии, описывает ч&олну, распространяющуюся от начала к концу линии, а второе - волну в обратном направлении. Этой отраженной отконца волны, являющейся помехой для передачи сигналов, можно избежать лишь в том случае, если линия замкнута на волновое сопротивление, т. е. в (3.7) Z=U(0, /) (0, /).

Предыдущие рассуждения относились к однородным линиям, для любого отрезка которых справедлива одна и та же схема замещения (см. рис. 3.3) с одинаковыми значениями первичных параметров Я\ G, и и С. В сетях последовательно включаются кабели с различными диаметрами проводов и, следовательно, с различными первичными параметрами, поэтому возможно многократное отражение. Их свойства по отношению к передаче сигналов при этом могут быть определены только путем расчетов или измерений для каждого отдельного случая.

В области частот примерно от 20 кГц и выше сопротивления и индуктивности уже нельзя считать не зависящими от частоты. Здесь уже необходимо учитывать скин-эффект, который вызывает неравномерное распределение плотности тока по сечению пар проводников, а также эффекты, связанные с влиянием соседних, пар и оболочки кабеля, например потери от вихревых токов.

Более подробно эти вопросы рассмотрены в [3.2-3.6, 3*, 7*].

3.1.1.2. УМЕНЬШЕНИЕ ЗАТУХАНИЯ ПУТЕМ УВЕЛИЧЕНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ. ПУПИНИЗАЦИЯ

В кабелях затухание возрастает с увеличением частоты. Чтобы при их применении в телеграфной сети сделать затухание возмож-но меньшим, по крайней мере в полосе ТЧ, велись поиски методов, которые позволили бы свести к минимуму возрастание затухания по сравнению с его значением на нулевой частоте. Из (3.3) можно сделать вывод, что затухание будет не зависимым от частоты, если

RC/GL = l. (3.8)

«о

Это соотношение приблизительно вьшолняется для воздушных линий, но несправедливо для кабелей (см. разд. 3.1.2, табл. 3.2, последняя колонка). Поэтому у кабелей в полосе частот канала тч затухание значительно больше. Однако, увеличивая индуктивность L, можно и для кабелей добиться приближенного выполнения равенства (3.8) и тем самым уменьшения затухания. Этот Метод экономичнее, чем, например, уменьшение сопротивления R за счет увеличения диаметра провода.

Один из технических способов повышения индуктивности был предложен Крарупом. Он заключается в том, что жилы оплетаются проволокой из ферромагнитного материала. Однако из-за меньших затрат гораздо чаще используют пупинизированные линии, названные так по имени их изобретателя. При этом в линию вводят катушки на определенном расстоянии друг от друга. В ФРГ в настоящее время применяются катушки с индуктивностями Ls=80 1мГ на расстоянии s=l,7 км.

Поскольку линия, как это видно из схемы замещения (см. рис. 3.3), представляет собой фильтр нижних частот, то при повышении индуктивности граничная частота уменьшается. Приближенно ее можно определить по формуле

fglmYsCisL-L,), . (3.9)

где и vi С - первичные параметры линии (на 1 км длины); Ls - индуктивности пупиновских катушвк; s - расстояние между ними (пупиновское расстояние).

Величину индуктивности Lg нельзя повышать произвольно, так как граничная частота может слишком уменьшиться. Свойства пар жил пупинизированных кабелей подробно рассмотрены в разд. 3.1.3.

"3.1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАР ЖИЛ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

Обзор электрических характеристик пар жил низкочастотных кабелей приведен в табл. 3.2. Для сравнения в этой же таблице приведены сведения и о воздушных линиях, которые, однако, по указанным выше причинам далее рассматриваться не будут.

Для передачи данных важны не только сами значения параметров, приведенные в табл. 3.2 для частоты 800 Гц, но и их зависимость от частоты. Поэтому на рис..3.4 показаны наиболее существенные характеристики жильных пар кабелей - коэффициент затухания, удельное ГВЗ и волновое сопротивление (см. разд. 3.1.1.1) ;в функции от частоты.