Корректирование с помощью разделительного трансформатора

Если длина воздушной линии велика и включение шунта приводит к спаду АЧХ в области высших частот, выходящему за допустимые пределы целесообразно применить дополнительную коррекцию с помощью трансформатора Тр, разделяющего линию на 2 участка: первый – длиной  и второй  - электрически длинный.

Разделительный трансформатор служит для того, чтобы ослабить шунтирующее действие собственной проводимости второго участка. Он должен быть понижающим, чтобы уменьшить величину пересчитанного в первичную обмотку значения проводимости. Если коэффициент трансформации выбрать таким образом, чтобы получит значительное ослабление влияния проводимости на высших частотах, то режим участка  на высших частотах будет приближен к режиму холостого хода. В результате на участке  получится подъём частотной характеристик. К на высших частотах, который до некоторой степени скомпенсирует спад частотной характеристики К на высших частотах на участке . Уменьшение рабочего напряжения на участке , возникающее из-за включения понижающего трансформатора, компенсируют повышением напряжения на участке . Величину коэффициента трансформации ограничивают величиной 0.5 (1:2). Уменьшение коэффициента трансформации от 0.5 до 0.25 даёт прибавку К менее чем на 25% (около 2 дБ). Дальнейшее снижение коэффициента трансформации выигрыша практически не даёт. К тому же при меньших значениях коэффициента трансформации пришлось бы чрезмерно повысить рабочее напряжение на участке .

На втором участке на высших частотах благодаря наличию шунта  сохраняется режим бегущей волны. Поэтому можно не опасаться появления узлов и пучностей напряжения на этом участке.

Пупинизация

Хевисайд показал, что минимальное значение коэффициента затухания  получилось бы в том случае, если бы удалось выполнить условие

 или  

Неравномерность частотной характеристики затухания в этом случае также была бы наименьшей. В реальных линиях L/R<C/G. Существует несколько путей приближения к условию.

Уменьшение R или С – экономически не выгодно. Первый связан с возрастанием расхода металла при увеличении диаметра проводов или при применении более дорого металла – меди вместо стали; второй – с применением более сложных конструкций линий. Для уменьшения ёмкости необходимо увеличивать расстояние между проводами. На воздушных линиях это связано с применением траверс вместо штырей, на кабельных – с увеличением толщины изоляции, следовательно, с увеличением диаметра кабеля.

Можно приблизиться к условию, искусственно увеличив индуктивность линии. Физически обоснованием этого является следующее. Коэффициент затухания  можно представить в виде двух составляющих -  и , первая из которых обусловлена потерями в проводах, а вторая – в диэлектрике (изоляции):

Формула в полосе звуковых частот является недостаточно точной, но она наглядно показывает зависимость затухания от L. С ростом L первое слагаемое уменьшается, а второе увеличивается. Существует некоторое оптимальное значение  при котором  проходит через минимум.

Существует несколько способов искусственного увеличения индуктивности линии: пупинизация, т.е. включение в линию через равные промежутки S сосредоточенных индуктивностей , крарупизация - обматывание жил кабеля ферромагнитной проволокой или лентой. В технике проводного вещания получил распространение метод пупинизация.

По электрическим свойствам пупинизированная линия аналогична ФНЧ. В полосе частот ниже так называемой предельной частоты пупинизации (в полосе пропускания) затухание линии мало, а выше этой частоты велико.

где  - индуктивность, приходящаяся на участок линии, равный шагу пупинизации S, а CS – ёмкость между проводами на участке длиной S.

Коэффициент затухания пупинизированной линии в два с лишним раза меньше коэффициента затухания аналогичной по конструкции непупинизированной линии. Лишь на частотах, близких к предельной, он резко возрастает и становиться даже больше, чем у непупинизированной линии. Модуль характеристического сопротивления пупинизированной линии пости в три раза больше модуля волнового сопротивления аналогичной по конструкции непупинизированной линии и в рабочем диапазоне частот изменяется значительно меньше, чем . Возрастание  приводит к увеличению  и при неизменном входном напряжении к уменьшению потребления мощности.

Чтобы уменьшить амплитудно-частотные искажения при передаче по пупинизированной линии, обычно используют диапазон частот от 0 до

Способы уменьшения влияния внешних помех

Норма на относительный уровень помех в СЛ весьма жестка. Для различных видов она составляет от -63 до -85 дБ. Для того чтобы выполнить ее, приходится прибегать к различным конструктивным и схемным мерам: уравновешивать (симметрировать) и экранировать вещательную цепь, применять частотные предыскажения, включать промежуточные усилители.

Помехи из других цепей переносятся в СЛ ввиду электромагнитной (индуктивной) и электростатической (емкостной) связи.. При значительном расстоянии между цепями (воздушная линия) преобладает электромагнитная связь, при небольшом (кабельная линия)—электростатическая. Рассмотрим случай электростатической связи. Для упрощения задачи примем, что на двухпроводную цепь 1-2 влияет однопроводная цепь 3-0.

Величины потенциалов помехи U'п и, U"п на проводах 1 и 2 зависят от соотношения емкостей  и , и  (или от соотношения емкостных сопротивлений). Для уменьшения этих потенциалов необходимо, чтобы коэффициенты передачи емкостных делителей  и  были меньше. Однако возможности этого способа снижения помех ограничены, так как для уменьшения связи необходимо уменьшать емкости  и и увеличивать  и . Первое приводит к увеличению сечения кабеля, второе к возрастанию затухания на высших частотах. И то, и другое невыгодно экономически.

Существует другой путь — уравнять потенциалы помехи U'п и U"п. Для этого необходимо, чтобы коэффициенты передачи делителей  и  были равны. В частном случае это достигается при и. Поскольку фазы обоих потенциалов помехи одинаковы, то разность потенциалов помехи между проводами равна нулю и ток помехи в цепи не циркулирует. Этот способ подавления помех называют симметрированием цепи. Кабельные цепи симметрируют, скручивая обе жилы цепи в пару. Шаг скрутки, т. е. расстояние, через которое жилы, совершив полный цикл, займут первоначальное положение, имеет величину порядка 10—30 см. Обе жилы цепи занимают последовательно различные положения относительно других жил кабеля. Поэтому их емкости по отношению к остальным жилам по длине кабеля усредняются и оказываются равными.

Воздушную цепь симметрируют, скрещивая провода, т. е. меняя через равные промежутки их положение по отношению к соседним цепям.

При высокочастотной помехе вдоль линии укладывается значительная часть длины волны помехи или даже несколько длин волн. В проводах линии возникают продольные ЭДС помехи, и задача сводится к тому, чтобы уменьшить и уравнять их. Фазы продольных ЭДС помехи в обоих проводах одинаковы.

При равенстве амплитуд ЭДС токи, вызванные ими, направлены навстречу и взаимно компенсируются. В зависимости от соотношения расстояния, через которое провода цепи меняются местами, и длины волны помехи асимметрия может и уменьшаться и увеличиваться. Так, если это расстояние равно l/4, скрещивание приведет к увеличению помехи если оно равно l/8, то уровень помехи не изменится. Положительный эффект от скрещивания получается лишь в том случае, если оно сделано чаще, чем через l/8.

В особо ответственных случаях, например, для связи РД с передающим РЦ, в качестве СЛ используют экранированные пары. Так как расстояние между проводами цепей в кабеле невелико, преобладает электростатическое влияние. Его практически полностью устраняют, обвивая экранируемую пару лентой алюминиевой, оловянной, медной фольги или металлизированной бумаги. Электромагнитное влияние остается. Для его уменьшения жилы каждой пары свивают с различным шагом. Рассмотренные меры устраняют влияние вещательных цепей друг на друга и смежных телефонных цепей на вещательные цепи.

Для уменьшения влияния помех используют частотные предыскажения. Пусть имеется СЛ, на которую действует помеха. Будем считать, что амплитудно-частотные искажения СЛ полностью скомпенсированы. Предположим также, что энергия помех П сосредоточена преимущественно в области высших звуковых частот (см. график зависимости Sп от f).

Распределение энергии по спектру  звукового вещательного сигнала неодинаково: уровни сигнала на низших и высших частотах ниже, чем на средних. Поэтому в рассматриваемом случае отношение С/П будет наименьшим на высших частотах. Улучшить отношение С/П можно было бы, увеличив уровень сигнала, подаваемого на вход СЛ. Но это невозможно, так как максимальный уровень на средних частотах на входе СЛ нормирован. Он равен +17 дБ. Поэтому поднимают уровень сигнала лишь в области высших частот, что разрешается нормами. В спектре вещательного сигнала  уровни на высших частотах на 10-20 дБ ниже, чем на средних. На эту же величину, т. е. до уровня на средних частотах. Для этого на входе СЛ включают предыскажающий контур ПК.. Затухание  снижается по мере роста частоты. В результате действия ПК спектр сигнала  исказится и отношение С/П в точке 3 возрастет. В конце СЛ включают восстанавливающий контур ВК, затухание которого  возрастает с частотой. Он необходим для того, чтобы восстановить первоначальную форму спектра сигнала , т.е. устранить искусственно введенные амплитудно-частотные искажения. Соотношение между уровнями сигнала и помехи ВК. не изменяет, так как он в равной степени ослабляет и сигнал, и помеху. Однако благодаря форме частотной характеристики затухания ВК уменьшает в паузах передачи помеху лежащую в области высших звуковых частот.

Если энергия помехи сосредоточена в области низших частот, предыскажения состоят в подъеме низкочастотных составляющих спектра вещательного сигнала.

Система предыскажений обеспечивает наибольшее подавление помех в тех случаях, когда энергия помехи сосредоточена в области высших или низших частот, т.е. в тех случаях, когда спектры сигнала и помехи заметно различаются. Если энергия помехи распределена по спектру равномерно, то отношение С/П улучшается не более чем на 4-5 дБ. Если спектры сигнала и помехи одинаковы, применять предыскажения бесполезно.

Линейно-разделительные и защитные устройства

Страницы: 1, 2, 3, 4