Бағыттаушы тарату жүйесі

 

Кіріспе

 

Қазақстанның  магистральды бірінші байланыс желілірінің қазіргі уақыттағы дамуы кабельді, радиорелелік және ғарыштық байланыс жүйелерін қолдануға негізделіп отыр. Атмосфералық әсерлерден және әртүрлі  кедергілерден жоғары қорғалған байланыс каналды кабельді байланыс желілері, республиканың ең негізгі байланыс желілері болып саналады; кабельді желімен барлық ақпараттың 75% таратылады.

Қазіргі уақытта  әртүрлі белгіленген орындарға  жеткілікті мықты байланыс түйіндерін жеткізуге мүмкіндік беретін  ең көп тараған байланыс құралы коаксиальды кабельдер болып табылады.

Коаксиальды кабельдерде  аналогтық сияқты цифрлық жеткізу жүйелері де жұмыс істейді. Дегенмен, металлды кабелдерде елеулі кемшіліктері бар: жиілікті өткізуде шектелген жолақ; найзағайдан зақымдалудан жоғарғы ықтималдық; құралдың антитоттануының  жоғарғы мәні; өңді металлдарды көп пайдалануда ( кабелді өндірушілік 50% ке дейін мысты пайдаланады және жалпы ресурстың 25% ке дейін қорғасынын қолданады); екі ортадағы күшейту пунктерінің сандарының өте көп болуы - бұл жүйенің сенімділігін төмендетуге және оның бағасының көтерілуіне алып келеді.

Жіберілетін ақпараттың көлемі кенет көтірілген жағдайда ғарыштық байланыс және радиорелелік байланыстары сияқты кең таралған байланыс жолдарымен салыстырғанда талшықты-оптикалық кабельді байланысты қолдану нәтижесінде, өткізудегі кең жолақтылығы едәуір жоғары болып, толық қол жетімділікке мүмкіндік береді. Оптикалық кабельді қолдану өзарабайланған байланыс желісінің барлық аудандарында экономикалық эффективті және мақсатқа сай болады. Бұл тек жіберу жүйесінде техникалық-экономикалық көрсеткішті едәуір жоғарлатып қана қоймай, сонымен қатар цифрлық желіге кезең-кезеңімен өткізуге мүмкіндік беріп интегральды қызмет көрсетуді (ISDN желісі) қамтамасыз етеді. Әсіресе қазіргі кездегі бүкіл әлемде өңді металдың тапшылығы кезінде, әсіресе мыстың,  ВОЛС- ты дәл қазір енгізу өте көкейкесті мәселеге айналып отыр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Бағыттаушы тарату жүйесі.

Қазіргі уақытта кең қолданыстағы кабелдермен бірге басқа да ақпарат таратушы орталар дамып келеді олар: толқыншалар сияқты, жарықшалар, толқынның үстіңгі желілері, жоғарығаөткізетін және ленталық кабельдер және т.б. Бұлардың барлығы да жалпы бір атауға біріктірілген – бағыттаушы жүйелер.

Бағыттаушы жүйе (БЖ) – бұл берілген бағытқа электромагнитті энергияларды тасымалдауға арналған құрылғы. Осындай арна тартушы қасиетті сымдар, диэлектрик және кез келген әртүрлі электрлік қасиеті бар орта шегінің бөліктері (металл – диэлектрик, диэлектрик –ауа) иеленіп отыр. Сондықтан БЖ ролін металдық желі, (кабель, толқынша), диэлектриктік өтімділігі ε > 1  бар материалдан жасалған диэлектрлік желі (диэлектрлік толқын, талшықты жарықша), сонымен қатар металдиэлектрикалық желі (толқын үстіндегі желі) атқара алады. 

 

 

 

    

 

 

 

 

Сур. 1.1 әртүрлі бағыттаушы жүйелердің конструктивті схемасы

Жоғарғыжиілікті энергиялар тарататын қазіргі заманғы  бағыттаушы жүйелер : ауа байланыс жүйесі (АБЖ), симметриялық кабельдер (CК), коаксиальды кабельдер (КК), жоғарыдан өткізгіш кабельдер (ЖӨК), толқыншалар (Т), оптикалық кабельдер (ОК), толқын үстіндегі желілер (ТҮЖ), диэлектрлік толқыншалар (ДТ), ленталық кабельдер (ЛК), жолақты желілер (ЖЖ), радиожиілікті кабельдер болып өз ішінен бөлінеді. Әртүрлі бағыттаушы жүйелердің конструкциясы схема түрінде 1.1.суретте келтірілген.

Әуе желілері мен  симметрикалық кабельдер симметрикалық  тізбектер (сур 1.1,а) тобына жатады. Айырықша ерекшеліктері екі өткізгіштің бірдей конструкциясы мен электрлік қасиеттерінде.

Коаксиальды кабельде (сур.1.1,б) жарты цилиндр формасы сияқты көрінетін 1 өткізгіш, 2-ші өткізгіштің ішіне концентрациялы орналасқан. Ішкі өткізгіш сыртқыдан әртүрлі аралық қабаттардың (шайбалар, баллондар, корделилер және т.б) көмегімен изоляцияланады. Толқынша (сур.1.1,г) жақсы өткізгіш материалдан жасалған, тік бұрышты және дөңгелек кесінділі толық метал трубасын көрсетеді.

Жоғарыданөткізгіш кабель (сур.1.1,в) төменгі қарсы температура шартына орналастырылған, жалпы аз габаритті көлемді коаксиальды конструкциялы болады.

 Толқын үстіндегі желі (сур.1.1,д) жоғарғыжиілікті изоляциямен (полиэтиленмен) қоршалған, дара металл сымын көрсетеді.

Диэлектрлік толқын (сур.1.1,е) – жоғарғыжиілікті материалдан (полиэтилен, стирофлекс) жасалған дөңгелек және тік төртбұрышты қиындының өзекшесі.

Жолақты желі (сур.1.1,ж) араларында изоляция орналастырылған тегіс ленталық сымдардан тұрады. Осы желіліердің түрлері болып бір жазықтықта орналастырылған, көп сымдардан тұратын кабель есептелінеді.

Оптикалық кабель (сур.1.1,и) бір конструкцияға біріктірілген орама мен оптикалы-талшықты жарықшаны көрсетеді.

Радиожиілікті кабельдер (РК) коаксиальды, симметриялық немесе спиральды конструкциялы болады. 

Бағыттаушы  жүйенің соңғы үш түрі (ДТ, ЖЖ, РК) локальды тағайындалған және антеннадан аппаратураға дейін энергияны қысқа  қашықтықта таратуға фидеров сапасында қолданады.  Толқын үстіндегі желі ең бастысы желіден көп емес ұзындықта ауытқитын телевизиондық құрылғыға арналған. Қалған бағыттаушы жүйелер қазіргі заманғы әртүрлі ақпараттарды (телефония, телеграфия, телевидение, мәліметтерді тарату, радиохабар, фототелеграф, газет тарату және т.б) таратуға арналған жоғарғыжиілікті байланыстарды құру үшін қолданылады.

Бағыттаушы жүйелер ең біріншіде олардың қолданылуына сай толқын ұзындығына және жиілік диапазонына байланысты класификациялануы мүмкін. Табл.1.5-те бағыттаушы жүйенің жиілік класификациясы келтірілген. Бұл жерде радиожеліге (РЖ) және радиорелелік желіге (РРЖ),  сонымен қатар жердің жасанды серігі мен оптикалық байланыс (ОБ) негізіндегі спутниктік желіге (СЖ) қолданылатын жиіліктер көрсетілген.

1.2 суретте әртүрлі БЖ-нің жиілік диапазондары көрсетілген.

Расыменде, БЖ арқылы таратқанда жиіліктің диапазоны қаншалықты жоғары болса, соншалықты байланыс каналдарын құруға болады және бұл тарату үнемді.

Бұл көрініс табл 1.6-да суреттелген, әртүрлі БЖ көмегімен құрылған каналдар саны.

Сур.1.5. әртүрлі бағыттаушы жүйелердің жиілік диапазондары: ӘЖ- әуе  желісі, СК-cимметриялық кабель, ТҮЖ  – толқын үстіндегі желі, ЖЛЖ – жолақты ленталы желі, МТ-

металдық толқын, ДТ-диэлектрлік  толқын.

 

1.2 сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл. 1.6 – ден  өте жоғарғы жиілікте қолданылатын жарықшалардың, ауқымды мөлшерде көп  каналды құруға принципиальды мүмкіндік  беретінін анық байқауға болады. Маңызды  симметриялық кабельде жиілік диапазоны  төмен, және әуе байланыс желісінде  өткізіп тұру мүмкіншілігі өте төмен.

Таблица 1.6

Бағыттаушы жүйе	Жиілік Гц	Толқын ұзындығы	Телефондық каналдардың                                        мүмкіндік саны	Болатын байланыс жүйелер
Әуе желілері	105	км	10	В-12
Симметрикалық кабель	106	100 м	100	К-бОп, К-1020с
Коаксиальды кабель	108	м	1000...	К-1920, К-3600
			...10000	К-5400, К-10800
Толқынша	1010...1011	мм	100000	-
Оптикалық кабель	1014...1015	мкм	более 100000	СТМ-1... СТМ-256

 

2. Кабельді желі арқылы қалааралық жоғарғы жиілікті байланысты құру принципі.

Қалааралық  байланыс желісін электрлік байланыс кабельдерін қолдану арқылы екі- немесе төртсымды схемамен құруға болады. Екісымды схемада тура және кері бағытта  тарату сымның бір сыңары арқылы жүзеге асады. Ал, төртсымды схемада бір сыңары арқылы тура бағытта байланысты қамтиды, ал келесісімен – кері бағыттағы байланыс қамтылады. Сурет. 1.6-те екісымды схема арқылы қамтылатын жоғарғыжиілікті құрылым схемасы көрсетілген, ал сурет 1.7- те төртсымды схема арқылы қамтылатыны көрсетілген. Осы схемаларды өз араларында ұзақтылығы мен жоғарғыжиілікті байланыста тұрақтылығы, канал сандары және де тізбектер арасындағы өзара әсерден қорғануын салыстырамыз.

Байланыстың тұрақтылығы  мен ұзақтығында төртсымды жүйе өз артықшылығын көресетеді. Ол былай түсіндіріледі: Жоғарғыжиілікті алыс байланыс құруда екісымды жүйе қолданылса спектр екі бөлікке бөлінеді: төменгі және жоғарғы. Спектрдің төменгі  бөлігі бір бағытта тарату үшін қолданылады, ал жоғарғы бөлігі – кері тарату үшін. Осындай екісымды жүйе ЖЖ каналдарда электрлік төртсымды болып табылады. Таратуды тура және кері бағыттарға бөлу үшін және генерацияның алдын алу үшін әр күшейткіштің шығысы мен кірісіне бөліктейтін фильтр қойылады. (cур1.6).

Бұл фильтрлер екісымды схема  арқылы бұрмаланулар енгізеді және байланыс ұзақтығын лимиттейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Төртсымды байланыс жүйесі тура және кері бағытта бір жиілік жолағында іске асады, бірақ жоғарыда көрсетілгендей тура және кері таратуда әртүрлі сымдар жұбы қолданылады  және бөліктейтін филтьрлер маңызды емес.  (сур1.7) . соңғысы төртсымды ЖЖ байланыс жүйесінің маңызды артықшылығы болып табылады, себебі күшейткіш құрылғының жұмысын едәуір жеңілдетеді және айтарлықтай қашықтыққа дейін тұрақты байланысты қамтамасыз ете алады.

Құрылған каналдар санына байланысты екі және төртсымды байланыс жүйесінің бағасы тепе тең. Бұл жағдай келесі көрініспен былайша суреттелген. 120-каналды тарату жүйесін 12….552 кГц диапазонында қарастырамыз. Екісымды жүйеде спектрдің бірінші бөлігі (12…252кГц) байланыс үшін бір бағытқа бағытталады, ал екінші бөлігі (312….552) – кері бағытқа бағытталады. Нәтижесінде сымның бір жұбы арқылы 60 екіжақты каналдар ұйымдастырылады.120 каналды алу үшін екіжұпты сым болуы керек. Төртсымды жүйе арқылы бір жұпта 120 байланыс каналы (12…552кГц) ұйымдастырылады, тура бағытта, ал екінші жұпта сол диапазонда (12…552кГц) – 120 канал кері бағытта ұйымдастырылады. Нәтижесінде, екі жұпты сымда да байланыс каналдарының жалпы саны төртсымды сияқты екісымды жүйеде де бірдей және тең -120-ға. (сур. 1.8).

Алайда, егерде тізбектің саны екі еселенген болса, 2 есе төмен диапазонды қолдана отырып, төртсымды жүйеде екісымды жүйедегі сияқты канал санын шығарып алуға болады. Бұл күшейткіш пунктерінің арақашықтығының артуы мен  олардың санының магистральда кемуіне байланысты кабельді желінің аз бөгеуілде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

 

 

 

 

Сур. 1.8. ЖЖ байланыс жүйесін сандарына қатысты салыстыру: а –екісымды, б – төртсымды.

Тізбектің бөгеуілден қорғанысындағы өзара қорғаныстан екі сымды жүйе артық тұр. Жалпы кабельде орналасқан электромагнитті энергияны тасымалдағанда, энергияның бөлігі бір әсер етуші тізбектен  (әсер ететін) көрші тізбекке кедергі түрінде өтеді. Кабельде тізбектер бір біріне сәйкес те болуы мүмкін, және де дәл солай қарама қарсы болуы мүмкін. (сур.1.9). Орнатылғанына сай, ең нашар (өзара әсер мағынасында айтылып тұр) шартта қарама қарсы таратылым тұр. Бұндай жағдайда тізбектің жоғарғы шығыс деңгейі берілгіш әсерімен, қабылдағыш тізбегіне келіп түседі және онда айтарлықтай кедергілер тудырады. Кедергі деңгейі көрші тізбекке әсер етуі жөнінен берілген жағдайда пайдалы сигналмен шамалас болуы немес оны басуы мүмкін.

Егер таратылмдар  тізбектің әсер етуі және әсерге ұшырағыш жағынан бағыттары сәйкес келсе, онда энергия бір деңгейде таратылады және кедергілер айтарлықтай аз әсерін тигізеді. Бұл көрініс сур.1.10- бейнеленген.мұнда екі-төртсымды байланыс жүйесіндегі тізбектер арасындағы өзара әсер көрсетілген. 

 

 

 

 

 

 

Сур.1.9 кабельді тізбектер арқылы тарату режимдері: а – сәйкес келетін, б – қарама қарсы келетін

 

 

 

 

 

 

 

 

Сур. 1.10. қалааралық байланыста кабельдер арасындағы өзара  әсерлер мына жүйелерде: а – сәйкес келетін, б – қарама-қарсы келетін.

Екісымды жүйеде әр тізбекте А дан Б-ға дейінгі  бағытта бір жиілік спектрі таратылады, (мысалы, 12…..252 кГц), ал кері бағытта Б дан А-ға дейін басқа спектр таратылады (мысалы, 312….552кГц).  Ал төртсымды жүйеде тура таратылу (A→Б), кері таратылым (Б→А) бағытында дәл сол жиілік спектрінде (мысалы, 12…552кГц) спектрінде  жүзеге асады. Сондықтанда ЖЖ байланыс жүйесіндегі екісымды жүйеде төртсымды жүйеге қарағанда кабельді тізбектер арасындағы өзара әсерлер аз болады.

Екі-және төртсымды  жүйелерді барлық берілген қасиеттеріне қарай отырып бағаласақ, төртсымды  жүйе тұрақтылығына байланысты артықшылығы  көп және байланыс ұзақтығында сонымен қатар ол екісымды жүйемен канал санына қатысты бағасы бірдей. Сондықтан да ол қалааралық ЖЖ байланыс құрылымының мақсатты құрастырылған схемасы болып табылады. Тізбектің кедергіденқорғанысын кжоғарылату үшін және кабельді магистральда қажетті емес қарама қарсы тасымалдауды жою үшін екікабельді система қолданылады. Бұндай жағдайда тура және кері тізбектер жеке кабельде орналастырылады. (сур.1.11). нәтижесінде әр кабельде тарату режиміне өзара келісілген тізбектер орналасады.