Нормирование и измерение параметров фидеров проводного вещания

Н.А. ДУБКОВ, заместитель генерального директора ФГУП МГРС, Ю.А. ВОЗЛИНСКИЙ, начальник производственной лаборатории линий

"Нормы на входные сопротивления линий, сопротивления изоляции проводов и затухания в линиях устанавливаются расчетным путем и уточняются в процессе эксплуатации... "

"Правила технической эксплуатации"

В "Правилах технической эксплуатации сетей проводного вещания (ПВ)" (ПТЭ) и в ведомственном "Положении о контроле и измерениях трактов ПВ МГРС" указываются виды эксплуатационных измерений на фидерах и их периодичность. В течение ряда лет станционные и линейные цеха МГРС ежегодно получают расчетные нормы на основные параметры распределительных и магистральных фидерных линий (РФ и МФ) для первого канала ПВ.

Для МФ рассчитываются входное сопротивление, Zвх., затухание А и сопротивление изоляции Rиз. Для РФ — входное сопротивление минимальное Zвx. мин., входное сопротивление среднее Zвx. средн., входное сопротивление максимальное Zвx. макс, затухание А и сопротивление изоляции Rиз. Входные сопротивления рассчитываются для частоты 400 Гц, затухание — для 1000 Гц.

Минимальное входное сопротивление РФ рассчитывается с учетом, что все его абонентские громкоговорители включены на дополнительный канал звуковой частоты (34), их регуляторы установлены на максимальную громкость, и одновременно с основными включены еще 30 % дополнительных радиоточек.

Среднее сопротивление — это расчетная величина входного сопротивления, которая соответствует реальной загрузке фидера, т. е. на первый канал включено 30 % всех приемников ТПВ.

Максимальное сопротивление рассчитывается для случая полного переключения на высокочастотные (ВЧ) каналы или выключения всех приемников ТПВ данного фидера. Оно определяется суммарным сопротивлением включенных параллельно первичных обмоток абонентских трансформаторов и сопротивлением проводов линии.

В таблице приведены значения рассчитанных и измеренного значений Zвx РФ некоторых трансформаторных подстанций (ТП) МГРС. На основе исследовательских работ и опыта эксплуатации сети ПВ г. Москвы были установлены следующие критерии состояния РФ:

удовлетворительное, если измеренное сопротивление Zвx. измер. находится в пределах 0,75 Zвх. средн. < Zвх. измер. < 1,4 Zвx. средн.;

неудовлетворительное, если измеренная величина Zвx. измер. находится в пределах 0,5 Zвx. мин. < Zвx. измер. < 0,75 Zвx. средн.;

аварийное, если измеренное Zвx. измер. больше Zвx. макс, или меньше 0,5 Zвx. мин.

Нормы на входные сопротивления МФ на звуковых частотах (34) рассчитываются, исходя из входных сопротивлений РФ данной ТП. Методика расчетов помимо "чистого" фидера учитывает влияние фидерных трансформаторов, кабельных вставок, устройств подключения передатчиков (УПП) и устройств подключения ТП (УПТП).

При расчете Zвx. МФ в качестве исходных данных берутся минимальные входные сопротивления РФ, поэтому расчетная норма также должна считаться минимальной. При исправных звеньях тракта меньшего значения Zвx. МФ быть не может. Анализ результатов более 1500 измерений это подтверждает. В то же время практически все результаты превышали нормы в 1,2 — 2 раза, что объясняется разгрузкой первого канала, так как часть абонентов слушают второй и третий каналы.

По нашему мнению, нельзя согласиться с требованиями ПТЭ считать неудовлетворительным или аварийным состояние МФ при снижении их входных сопротивлений соответственно на 50 % и более относительно "расчетного значения" (ПТЭ, п. 5.13а) или "утвержденных норм" (ПТЭ, п. 5.126). Для учета возможной погрешности измерительной панели за норму принимается рассчитанное значение минус 10 %.

Для оценки необходимости ВЧ обработки РФ обычно оценивают интенсивность колебательного процесса в линии, которая определяется на основании измерений диаграммы уровней ВЧ сигналов в РФ. Применение в МГРС в течение многих лет "низкоомных" абонентских трансформаторов и повышение плотности нагрузки РФ привело к ослаблению волновых процессов вдоль РФ.

В РФ устанавливается, как правило, либо апериодический процесс, либо один минимум. В данном случае интенсивностью колебательного процесса мы называем разность уровней на конце фидера и в точке минимума. Коэффициент гармоник ВЧ сигнала в РФ определяется величиной перекоса АЧХ амплитудномодулированного сигнала, который принимает наибольшие значения в точках минимумов. Таким образом, наличие в РФ апериодического или слабовыраженного колебательного процесса (с интенсивностью 8 — 10 дБ) позволяет выдержать допустимые нелинейные искажения.

В основу определения входных сопротивлений РФ с распределенной нагрузкой на ВЧ должно браться эквивалентное волновое сопротивление фидера, которое может составлять 300 — 800 Ом и более и которое сильно зависит от конфигурации фидера. Так, если основная нагрузка сосредоточена в начале фидера, его входное сопротивление будет определяться в основном этой нагрузкой. При холостом пробеге или слабонагруженном участке в начале РФ и нагрузке, сосредоточенной в конце, его Zвx. в зависимости от длины фидера будет иметь значения, начиная от эквивалентного волнового сопротивления и выше.

Таким образом, величина Zвx. РФ, измеренная только на несущих частотах (без измерений на боковых частотах), не характеризует в полной мере состояние фидера с точки зрения его качественных показателей, а лишь дает представление об энергетическом состоянии фидера и его режиме работы в зависимости от плотности нагрузки и конфигурации РФ. Приводить Zвx. фидера к каким-либо заданным нормам представляется нерациональным. А хорошее согласование общей нагрузки ТП с МФ при большом разбросе входных сопротивлений РФ легко достигается применением цепочек приведения нагрузки (ЦПН), устанавливаемых в стативах СТР на ТП.

Расчеты норм для РФ на частотах ВЧ каналов при огромном разнообразии конфигурации линий и их значений получаются весьма громоздкими. Механизация этих расчетов в принципе возможна, но при этом потребуется вводить в программу большое количество исходных данных по каждому фидеру, в том числе по холостым пробегам, кабельным вставкам и вводам, согласующим устройствам, плотности нагрузки по каждому участку фидера, учитывая также наличие RC-цепочек, параметры отводов и т. д.

Поэтому измеряемые ежегодно параметры РФ на частотах 2 и 3 каналов принимаются за норму. Опыт эксплуатации показывает, что входное сопротивление РФ на ВЧ достаточно стабильно и определяется в основном параметрами самой линии и количеством абонентских трансформаторов на фидере. Различные изменения на РФ (перетрассировки, переключения, капремонт, устранение аварий) требуют проведения внеочередных измерений, результаты которых далее считают нормой.

Входное сопротивление согласованного МФ имеет допуски, которые определяются разбросом параметров УПП и неточностью согласования нагрузки в УПТП.

Многочисленные измерения параметров УПП показывают, что разброс их коэффициентов передачи может достигать 10 %. За счет допускаемого разброса нагрузок, подключаемых к соответствующим выходам УПТП (30 — 40 Ом, 40 — 70 Ом или 70 — 120 Ом), разброс величин входного сопротивления МФ достигает 30 % в обе стороны.

Следовательно, суммарные допуски по входным сопротивлениям МФ могут достигать 1,43 раза от 600 Ом, т. е. 420 — 850 Ом или 600 Ом -30/+40 %. Фазовые углы должны при этом находиться в пределах ± 25 градусов.

Исследования, проводимые в МГРС, показали, что при таком разбросе величин входных сопротивлений электрические параметры МФ и тракта в целом остаются вполне удовлетворительными и находятся в пределах требований ГОСТ 11515-91 "Каналы и тракты звукового вещания".

Расчеты и измерения затухания сигнала и сопротивления изоляции выполняются по известным методикам и никаких затруднений обычно не представляют. Дистанционные измерения затухания в РФ возможны, если на его конце установлено концевое устройство КУРФ, позволяющее по фантомному обратному каналу получать на ТП информацию о величине напряжения сигнала первой программы. Однако КУРФ установлены не на всех РФ. Определить величину затухания сигнала в РФ можно косвенным способом по величине его входного сопротивления (по разработанной в МГРС методике).

Для этого необходимы следующие данные:

длина основного направления РФ (при наличии холостых пробегов — их длины и длина нагруженной части);

тип провода или кабеля;

результаты измерений входного сопротивления РФ;

конфигурация фидера.

Исходя из конфигурации фидера, выбирается соответствующий график, по которому легко определяется затухание сигнала в РФ.

Для сигналов ВЧ каналов РФ обрабатываются таким образом, чтобы затухание сигнала от начала фидера до точки минимального уровня составляло около 20 дБ (для 78 кГц) и 16 дБ (для 120 кГц).

Затухание напряжения в МФ на ВЧ (А) складывается из затуханий в УПП (Аупп = 1 дБ), непосредственно на проводах МФ (Амф =1 дБ) и в УПТП (Ауптп = 12 дБ), т. е. А = 14дБ. Здесь 12 дБ — это максимальная величина затухания в УПТП, точнее — коэффициент передачи УПТП (- 12 дБ) при подключении нагрузки ТП к выходу 35 Ом.

Периодичность контрольных измерений основных параметров РФ, проводимых персоналом линейных цехов, соответствует указаниям ПТЭ, измерения МФ проводятся работниками станционной службы еженедельно.

Список литературы

Журнал «Вестник связи» №8, 2005.