Умеренно громко спетая мелодия была отчетливо передана на расстояние 100 м. Прибор воспроизводил звуки фортепьяно и духовых инструментов. Удавалось услышать отдельные невнятные звуки человеческой речи. Дело в том, что аппарат, передававший прерывистые импульсы тока, мог воспроизводить высоту и до некоторой
степени силу звука, но не его оттенки, характерные для человеческого голоса и определяемые формой звуковых колебаний. Практического применения изобретение Рейса не нашло.
Первый практически пригодный для передачи человеческой речи телефон
1837г. Американский физик Чарльз Графтон Пейдж (1812-1868) обнаружил явление «гальванической музыки» : в электрической цепи, состоящей из камертона, электромагнита и гальванического элемента, при колебаниях камертона, размыкавших и замыкавших цепь, электромагнит издавал поющий звук.
1869г. Русский физик Георгий Иванович Морозов (1836-1904) предложил для одновременной передачи по одному проводу нескольких депеш метод разночастотного телеграфирования. Реализовать свой метод ученый не смог, но им заинтересовались другие.
2 июня 1875г
14 февраля 1876г.
первый электрический телефон.
7 марта 1876г. был получен патент на изобретение телефона.
25 июня 1876г.
Первое сообщение о телефоне, Первая в Европе, В России в 1882г
Телефон очень быстро распространялся по всему миру.
Как и большинство телеграфных линий того времени, первые телефонные линии были воздушными. Попытки применения подземных кабелей были вызваны стремлением заменить голые воздушные провода, т.к. улицы и крыши домов в густонаселенных городах представляли собой уродливое зрелище из-за скопища телефонных и телеграфных проводов. Столбовые линии, несущие провода, были очень чувствительны к атмосферным воздействиям, вызывающим их повреждения. Сооружение линий сильного тока для электроосвещения улиц, а затем для городского трамвая также явилось серьезной помехой (вследствие индуктивного влияния).
Первые телефонные семижильные кабели
В конце 1882г
Первый подземный кабель, Первый морской, ТЕЛЕФОННЫЕ КАБЕЛИ, Конструкция и технология 1869г.
Кабель является главным звеном линии связи, от конструкции кабеля зависят в основном свойства линии. В первые пять лет становления телефонии использовались конструкции и способы изготовления телеграфных подземных кабелей. По способу 1869г., медные проволоки изолировались хлопчатобумажной пряжей, предварительно вываренной в парафине. Пряжа накладывалась на проволоку методом обмотки в двух противоположных направлениях. Требуемое количество изолированных жил затягивалось в свинцовую трубу, которая затем наматывалась на барабан, и все вместе помещалось в резервуар, заполненный расплавленным парафином. Один конец свинцовой трубы подключался к воздушному насосу, который прогонял через трубу парафин, вытеснявший при этом воздух. Заключительными операциями были перемотка кабеля через резервуар с холодной водой — при этом парафин, заполнивший свободные промежутки в сердечнике, затвердевал – и протягивание через обжимную волоку. Это был первый пример применения заполнителя для защиты от проникновения влаги внутрь сердечника.
Монтаж кабельных линий в земле
... прокладки кабелей дальней связи стараются выбирать в полосе отвода железных дорог. Линии и сети автоматики и телемеханики Линии ... радио- и часофикации. Кабельные линии дальней связи используются для организации телефонной и телеграфной проводной связи между различными ... применение кабели со свинцовой оболочкой, а также с оболочкой из резины. У некоторых типов кабелей, например, прокладываемых в ...
Конструкция и технология 1875г.
Хлопчатобумажная пряжа предварительно не проваривается в парафине. Каждая жила с двухслойной, а иногда и трехслойной изоляцией сначала сушится в печи (первое применение технологической операции сушки), затем пропитывается в горячем парафине или парафиновом масле. Группа изолированных жил обматывается джутом, пенькой или другим волокнистым материалом и обрабатывается так же, то есть сушится и пропитывается, как отдельные жилы. Готовый сердечник затягивается в железную или чугунную трубу длиной 3-3,2 м диаметром 40 мм. Такая труба вмещает до 200 изолированных жил с медной проволокой диаметром 0,3-0,4 мм и имеет на концах винтовую нарезку. Один конец трубы заделывается Т-образным соединителем, на другой временно навинчивается колпачок. Промежутки между сердечником и стенками трубы и внутри сердечника заполняются через Т-образный соединитель парафиновым маслом. При прокладке линии конец строительной длины, с которого свинчивается колпачок, вводится в соединитель предыдущей строительной длины, где сращиваются жилы. После окончания монтажа Т-образный соединитель высушивается нагревом, заполняется парафиновым маслом и герметизируется. Для поддержания уровня масла в линии предусматривались вертикальные отрезки труб, соединенные с масляными баками, расположенными на возвышенных местах.
Налицо другой, более сложный способ защиты изоляции жил от влаги посредством не твердого, а жидкого заполнения. Отказ от свинцовой трубы был вызван мягкостью свинца, его небольшой механической прочностью.
В 1880г . проведена первая опытная сушка волокнистой изоляции жил под вакуумом.
от телеграфных к собственно телефонным
Идея о применении воздуха явилась решающей ступенью прогресса в области кабелей связи.
Конструкции и технологии 1880-х годов.
В 1882г . была предложена конструкция изоляции жил, частично состоявшей из воздуха, благодаря чему электрическая емкость кабелей несколько уменьшилась. Токопроводящая жила обматывалась по открытой спирали корделем — крученой волокнистой нитью, поверх которой накладывалось также спирально несколько лент из влагонепроницаемой пропитанной каучуковым соком бумаги. Так год 1882-й стал годом рождения современной кордельно-ленточной изоляции .
В 1884г . было предложено оригинальное решение. Внутрь свинцовой трубы с затянутым в нее сердечником вводился расплавленный парафин вместе с газом под давлением. Охлажденный парафин приобретал пористость, что понизило емкость кабеля почти на 15%. В известной мере это был прообраз современной пористой полиэтиленовой изоляции. Автор конструкции снова вернулся к свинцовым трубам, но уже не из чистого металла, а из сплава свинца с цинком, который добавлялся для повышения механической прочности.
Испытания и измерение сопротивления и емкости изоляции в отрасли железных дорог
... увеличивает емкость Cв , снижая напряжение на воздушном включении; кроме того, электрическая прочность жидкого диэлектрика существенно больше электрической прочности газа. Тепловое старение внутренней изоляции возникает ... герметизацию конструкций, воздухоосушители, гибкие диафрагмы и другие методы. 2. Основные виды профилактических испытаний изоляции Перечисленные выше механизмы старения изоляции не ...
В 1880г. из-за помех при одновременном соединении нескольких абонентов было предложено отказаться от однопроводных несимметричных цепей с использованием в качестве обратного провода земли и перейти на симметричные цепи из двух жил. Первая конструкция скрученной двухпроводной цепи была предложена в 1881г., правда осуществлялась не взаимная скрутка, а спиральная обмотка одной жилы другой. Для устранения образующегося при этом неравенства электрических сопротивлений обеих жил предлагалось в местах соединения скрещивать прямолинейную жилу со спиральной. Современная скрутка жил в пары начала применяться с 1882г.
В 1886г . С.Ф.Шелбурн (США) запатентовал оригинальное инженерное решение. Он предложил скручивать одновременно четыре жилы, но составлять цепи не из рядом лежащих, а из противолежащих жил, то есть расположенных по диагоналям образованного в поперечном сечении квадрата. Эффект четверки состоит в том, что без изменения конструкции жил и увеличения расхода материалов только за счет способа скрутки удается получить на 10-15% меньшую емкость, и, следовательно меньший коэффициент ослабления. Рис. стр. 170
изобретение и
Первая конструкция пресса 1879г
В 1880-1881г.
1885-й год началом промышленного кабельного производства
Конструкции и технологии 1890-х годов
Предложенная в 1882г. изоляция из хлопчатобумажного корделя, воздуха и пропитанной каучуком бумаги привлекла внимание к последней, и на промышленном рынке появилась бумага в виде узких лент. В 1886-1889гг. проводились опыты по применению лент из сухой манильской бумаги, которые накладывались на жилу в виде спиральной обмотки с перекрытием кромок. Наличие герметичной влагонепроницаемой свинцовой оболочки позволило отказаться от пропитки изоляции или введения внутрь кабеля гидрофобного парафинового заполнения. Благодаря усовершенствованию ленто-обмоточных машин стало возможным накладывать бумажную изоляцию на жилу не плотно, а свободно, в виде полой трубки, оставляя между ней и жилой воздушный промежуток.
с воздушно-бумажной изоляцией
Успех воздушно-бумажной изоляции, обусловленный тем, что электрическая емкость кабелей уменьшилась втрое, стимулировал поиски различных способов ее наложения на жилу. К 1892г . относится удачная попытка накладывать бумажную ленту не спирально, а продольно и посредством специального улитообразного калибра заворачивать ее вокруг жилы в форме треугольника и скреплять кромки фальцованным швом. В конструкции жилы 1897г . продольно наложенная бумажная трубчатая изоляция формируется посредством обжимного устройства так, что вокруг жилы образуются винтообразные бумажные гофры, центрирующие проволоку. Сразу же вслед за гофрированием изоляция скрепляется нитью, накладываемой по спирали во впадины гофров. Изоляция была названа «баллонной». Технологически сложный способ образования баллонно-бумажной изоляции , скрепленной нитью, не привился.
баллонно-полиэтиленовой изоляции
Силовые кабели низкого напряжения (до 1 кВ)
... жил, изоляции, оболочек и защитных покровов. Кроме основных элементов в конструкцию кабеля могут входить экраны, жилы защитного заземления и заполнители. Силовые кабели различают: по роду металла токопроводящих жил - кабели с алюминиевыми и медными жилами, ...
кордельно-бумажная изоляция.
Таким образом, к началу ХХ века была создана оригинальная конструкция телефонных кабелей и освоена технология их промышленного производства.
Городские кабели
1.Материалы.
Жилы изготовляют из меди. Но медь-металл дефицитный, а потребность в нем все возрастает. Расход огромный. Поэтому на протяжении многих лет ведутся поиски металла, который бы заменил в кабелях медь.
алюминий.
Алюминий значительно уступает меди по механическим свойствам: разрывной прочности, пластичности, стойкости к многократным изгибам. Прочность на разрыв мягких алюминиевых проволок втрое, а относительное удлинение вдвое меньше, чем мягких медных. Самый большой недостаток алюминия — сильная подверженность коррозии, особенно в присутствии влаги, которая может попасть в кабель при повреждении оболочки или муфт. В этом случае алюминиевые жилы очень быстро разрушаются.
Алюминиевые сплавы
алюмомедная проволока
2.Изоляция
Виды : 1) Трубчато-бумажная
2) Бумаго-массная (Стр.194)
3) Сплошная полиэтиленовая
Хронологически третьим, но, пожалуй, сегодня первым по значимости типом изоляции современных городских телефонных кабелей является сплошная полиэтиленовая . Благодаря редкому сочетанию отличных электроизоляционных, физико-механических и химических свойств полиэтилен получил в кабельной технике широкое распространение. Главным среди многих преимуществ полиэтиленовой изоляции перед трубчато-бумажной и бумаго-массной является ее негигроскопичность. Полиэтилен не поглощает влагу. Применение не боящейся увлажнения полиэтиленовой изоляции позволило отказаться от обязательной свинцовой оболочки и заменить ее пластмассовой, также полиэтиленовой. Несмотря на перечисленные выше достоинства полиэтилена, оказалось, что эквивалентная диэлектрическая проницаемость у полиэтиленовой изоляции выше. В результате – увеличение рабочей емкости сплошной полиэтиленовой изоляции по сравнению с воздушно-бумажной и, следовательно, коэффициента ослабления кабелей. Чтобы сохранить рабочую емкость неизменной, приходится несколько увеличивать толщину изоляции и, значит, диаметр кабелей.
пористая полиэтиленовая изоляция
Благодаря воздуху в своем составе пористая полиэтиленовая изоляция сравнялась по электрическим и конструктивным параметрам с воздушно-бумажной. Однако, существуют три «но» пористой полиэтиленовой изоляции сравнительно со сплошной: большая влагопоглощаемость, которая может привести к потере электроизоляционных свойств, меньшая электрическая прочность, меньшая механическая прочность.
В 1964г. английский инженер Георг Додд предложил заполнять свободный объем кабелей, на долю которого приходится около 40% общего объема сердечника, вязким компаундом на основе продуктов перегонки нефти – петролатумом , или «нефтяным желе» из смеси микрокристаллических нефтяных парафинов и масел. Опыт эксплуатации показал, что петролатум действительно не пускает влагу в кабель, но сам не прочь пообщаться с пористой изоляцией, проникнуть насколько возможно в ее поры. Подобное взаимодействие приводит к тому, что свойства изоляции ухудшаются, она преждевременно старится.
В начале 1970г . канадские специалисты предложили комбинированную пористо – сплошную полиэтиленовую изоляцию. Внутренний пористый слой, на долю которого приходится 80% всей толщины изоляции, обеспечивает ее достаточно низкую диэлектрическую проницаемость. Внешний тонкий сплошной слой служит преградой, препятствующей контакту между заполнителем и внутренним пористым слоем.
Кабеля и провода для электроэнергетических систем
... к технологии изготовления и конструкции таких кабелей предъявляются высокие требования. Это необходимо, чтобы исключить возникновение и развитие в полиэтиленовой изоляции так называемых "водных ... в том числе коррозионно защищенные кабели для подземной прокладки в агрессивных грунтах. Коррозионная защита кабелей обеспечивается применением полиэтиленовой изоляции и оболочки, имеющих пониженные ...
Конструкция оболочки. (
- поливинилхлорид
Возможность применения невлагоемкой полиэтиленовой изоляции сразу облегчила решение задачи. В 1948г. появились кабели в оболочке под названием «Алюминий — ПолиЭТилен». Конструкция «алпэт» объединяла два самостоятельных разнородных элемента кабеля: алюминиевый экран и просто полиэтиленовую экструдированную, то есть выпрессованную оболочку. Назначение экрана – защищать цепи связи от мешающего и даже порой опасного влияния внешних магнитных полей, возбуждаемых линиями электропередачи, контактной сетью электрифицированных на переменном токе железных дорог, мощными радиостанциями.
Сочетание полиэтиленовой оболочки с полиэтиленовой изоляцией
Новым явилась не только пластмассовая оболочка, но и конструкция алюминиевого экрана, который накладывался не традиционным методом спиральной обмотки, а продольно. Алюминиевая лента толщиной 0,2мм – гладкая в самых тонких кабелях и с мелкой поперечной гофрировкой во всех кабелях с диаметром сердечника свыше 15 мм – располагается по отношению к оси кабеля продольно и сворачивается вокруг движущегося сердечника так, что ее края взаимно перекрываются на 5-8 мм. Несмотря на простоту, как конструкции, так и технологии наложения, пластмассовые оболочки все же значительно уступают металлическим в главном – во влагозащитном действии. Через них проникают в кабель пары воды.
В 1961г. английским инженером Д.В. Гловером была запатентована алюмополиэтиленовая оболочка . Она представляет собой соединенные в одно целое полиэтиленовую оболочку и алюминиевый экран. Но для экрана берется в этом случае не просто алюминиевая лента, а покрытая с одной стороны или с обеих сторон тонким (0,02-0,03 мм) слоем полиэтилена. Экран с односторонним покрытием накладывается на сердечник так, чтобы полиэтиленовый слой был сверху. В головке экструдера, где поверх экрана выпрессовывается полиэтиленовая оболочка, при температуре 200-230°С оболочка и покрытие экрана свариваются между собой, в результате оболочка как бы металлизируется изнутри. Ее внутренний тонкий металлический слой служит барьером на пути паров влаги, пытающихся проникнуть через оболочку внутрь кабеля.
«барьер Гловера»
конструкций сердечника
Процесс скрутки сердечников современных кабелей – многоступенчатый. Сначала скручиваются так называемые элементарные пучки из 10 пар или 5 четверок. Число цепей в них соответствует емкости распределительных коробок. Распределительные кабели с числом пар 10-100 скручиваются из элементарных пучков. В кабелях для магистральных и соединительных линий с числом пар от 100 и выше элементарные пучки сначала скручиваются в главные, состоящие из 50 или 100 пар. Затем главные пучки скручиваются по определенной системе в сердечник. Современные крутильные машины и технологические приемы позволяют осуществлять две или даже три последовательные операции скрутки одновременно, то есть совмещать их.
Междугородные кабели, Михаила Пупина, Карл Краруп
Эффективность крарупизации в несколько раз меньше, чем пупинизации, так как стальная обмотка увеличивает индуктивность цепей лишь в 8-10 раз. Но крарупизированные кабели оказались более удобными для подводной прокладки.
Волоконно-оптические линии связи
... прокладку кабеля через реки и другие преграды. Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии связи нельзя ...
усилители.
В 1904г. английский физик и радиотехник Джон Флеминг изобрел первую электронную двухэлектродную лампу – диод. В 1907г . американский радиотехник Ли де Форест изобрел трехэлектродную лампу – триод. В ней между катодом и анодом, ближе к катоду, была помещена также металлическая проволочная сетка. При отрицательном потенциале на сетке она частично задерживала поток электронов, стремящихся к аноду, при положительном потенциале, наоборот, усиливала электронный поток и, следовательно, текущий через лампу так называемый анодный ток. Эта способность управляющей сетки триода и была использована для создания промежуточных телефонных усилителей в линии связи.
На сетку подаются прошедшие уже часть длины линии и, следовательно, ослабленные электрические сигналы телефонной передачи. Колебания напряжения в цепи сетки, соответствующие частотам передаваемых сигналов, вызовут подобные же, но значительно усиленные по величине (по амплитуде) колебания анодного тока. Благодаря этому дальше в линии пойдут сигналы восстановленной мощности. Таким образом, если в линии через определенное расстояние устанавливать усилители, то можно обеспечить дальность связи.
Многоканальные системы передачи.
Кабели являются материалоемкой и дорогой частью сооружений связи. Поэтому на протяжении всей истории развития линий связи инженеры стремились к наиболее эффективному использованию каждой физической цепи.
В 1882г. Франк Джекоб
многоканальных систем передачи
коаксильный.
цепь является симметричной
коаксильной
Симметричные.
Современные симметричные кабели дальней связи, как правило, высокочастотные. Низкочастотным отведена второстепенная роль – для отдельных линий небольшой протяженности, отводов от магистральных линий и т.д.
Диаметр токопроводящих медных жил в высокочастотных симметричных кабелях 1,2 или 1,3 мм; в низкочастотных применяются и жилы меньших диаметров – 0,8и 0,9. Для высокочастотных кабелей заманчивы трубчатые или биметаллические алюмомедные жилы.
кордельно – полистирольная, кордельно
сплошная и пористая полиэтиленовая изоляция.
Коаксильные.
Теория коаксильного кабеля связи была разработана и опубликована в 1934г. С.А. Щелкуновым. Уникальность коаксильного кабеля состоит в том, что в противоположность симметричным кабелям с расширением спектра передаваемых частот помехозащищенность цепей не ухудшается, а улучшается. Благодаря повышению помехозащищенности с ростом частоты по коаксильным парам возможно передавать в десятки и сотни раз большее число разговоров, чем по симметричным.
Разнообразны варианты изоляции коаксильных пар: шайбовая, баллонная, бамбуковая и др. Характерной особенностью современных коаксильных кабелей является то, что они большей частью комбинированные. (Стр. 242, 244)
Экономичность коаксильных кабелей по сравнению с симметричными — табл.13, стр. 246.
Подводные кабели
1 период – 1850- 1900гг.-
2 период – 1900-1930 гг.-
В отличие от прошлого века, когда телеграфные подводные кабели опередили в своем развитии кабели подземной прокладки, в текущем столетии подводные телефонные кабели развивались параллельно с подземными. Для увеличения дальности связи началось без промедления внедрение крарупизации и пупинизации подводных кабелей. Гуттаперчевую изоляцию постепенно начала вытеснять воздушно – бумажная, обладающая вдвое меньшей электрической емкостью. В этом случае изоляция защищалась от воздействия воды свинцовой оболочкой, под которой располагалась опорная спираль из стальной ленты или стальных профилированных проволок. Кабели с гуттаперчевой изоляцией состояли из одной четверки, а с воздушно – бумажной – имели от одной четверки до 12 четверок.
Волоконно-оптические системы передачи (2)
... связи, наибольшее распространение получили оптические кабели (ОК) и волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) которые по своим характеристикам намного превосходят все традиционные кабели системы связи. Связь по волоконно-оптическим кабелям, является одним из главных направлений научно-технического прогресса. Оптические системы и кабели ...
Но ни искусственное увеличение индуктивности, ни применение с 1920г. ламповых усилителей не позволяло решить проблему трансокеанской телефонии. Все дело в различии передаваемых частот. Частоты телеграфирования – нсколько герц или десятков герц, частоты телефонирования в начале века – от 300 до 2700 Гц.
В 1921г. был проложен первый в мире коаксильный кабель между Ки Уэст (Флорида) и Гаваной (Куба).
Это был низкочастотный крарупизированный телефонно-телеграфный кабель с гуттаперчевой изоляцией. В полосе частот до 3800 Гц можно было организовать четыре телеграфных канала и один телефонный.
3 период – 1930- 1950 гг.-
В 1937г. на линии Олдборо – Домбург длиной 150 км были проложены параллельно два коаксильных кабеля. По каждому кабелю передавалось в одном направлении 16 телефонных каналов.
В 1940г. в Англии был проложен экспериментальный коаксильный кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией.
Не следует полагать, что начиная с 1930г. все подводные телефонные кабели были только коаксильными. Прокладывались и симметричные высокочастотные кабели, предназначенные для многоканальных систем передачи.
подводных усилителей.
4 период – телефонные морские и океанские высокочастотные кабели со сплошной полиэтиленовой изоляцией, с промежуточными усилителями.
1950-1956г.
усилители одностороннего действия
Открытие состоялось 25 сентября 1956г., Кабели без брони.
В 1951г . английский инженер Роберт Алстон Брокбэнк получил патент на изобретение глубоководного кабеля без брони. Оригинальное решение Брокбэнка – яркий пример красоты инженерной идеи в области кабельной техники. Он учел явление поверхностного эффекта – вытеснение тока к периферии при передаче высоких частот – и предложил делать внутренний проводник трубчатым, а внутри трубки располагать стальной трос из тонких высокопрочных проволок. На трос он возложил функцию несущего элемента – прежнюю функцию брони. Центральный несущий трос имеет меньшую массу, чем расположенная по периферии кабеля броня, поэтому первоначально новый кабель был назван “легковесным” или “облегченным”. В отличие от брони, несущий трос скручивается повивами. Можно так подобрать диаметры проволок, направления и шаги скрутки повивов, чтобы полностью сбалансировать трос от кручения и благодаря этому безостановочно прокладывать кабели с жестокими усилителями на любую глубину. Кабель с несущим тросом во всех отношениях экономичнее кабеля с броней: либо он имеет меньшие наружный диаметр и массу за счет исключения брони, либо при одинаковых наружных диаметрах у него меньше коэффициент затухания (за счет увеличения размеров коаксильной пары, покрытой только полиэтиленовой оболочкой).
(Рис. стр. 269)
В 1961г. безбронный кабель был применен на линии “Кантат”, соединившей Великобританию с Канадой.
Современные оптоволоконные кабели
... обусловливает относительно малую мощность накачки), и, наконец, материал должен обладать малыми оптическими потерями. Некоторые газы хорошо соответствуют перечисленным условиям, поэтому можно построить так ... которые следуют из наличия вышеописанных электронных орбит, как правило, размываются. В связи с этим появляются определенные энергетические области (энергетические зоны). Имеет также ...
Дальнейшее развитие подводных кабелей шло по пути усовершенствования конструкции безбронного кабеля и расширения спектра передаваемых по линии частот. Начиная с 1960-х годов частотная полоса, отводимая на один телефонный канал, сужена с 4 до 3 кГц (200-3050 Гц).
Качество телефонирования, несмотря на небольшие потери, остается достаточно удовлетворительным, а эффективность дорогостоящих магистралей возросла на 33%.
1961-1965 гг
полупроводниковые
Десятилетие 1970-х годов принесло дальнейшее увеличение диаметра подводной коаксильной пары до 43,2 мм, расширение спектра передаваемых частот сначала до 12-14, затем до 25-30 и даже до 45 МГц, соответствующее укорочение усилительных участков до 12; 9 и 6 км.
Наступает 5 период
Историю световодов принято начинать с Джона Тиндаля (1820-1893).
Начиная с 1910г. делались более или менее успешные попытки применять стеклянные стержни и гибкие волокна для передачи светового луча на небольшие расстояния. Решающим фактором для разработки оптических систем связи явилось создание в 1960г. квантовых генераторов – лазеров.
В 1966г. американскими учеными было предложено использовать световоды для целей связи – передавать по ним световой луч, источником которого могут быть лазер или светоизлучающий диод (светодиод) – полупроводниковые приборы, генерирующие при прохождении через них электрического тока узконаправленное оптическое излучение.
Принципиально различаются два варианта стекловолокон: ступенчатое и градиентное. Сочетание стеклянного волокна, то есть световода, с покрытием является конструктивным элементом, называемым оптическим волокном. (Рис. стр. 289)
Совокупность оптических волокон образует кабель связи. Его иногда называют волоконно-оптическим. У оптического и электрического кабеля много общего. Стеклянные волокна с покрытием выполняют функцию световедущих жил, подобную функцию изолированных токопроводящих жил; и те и другие скручиваются в кабельный сердечник.
Как и в электрических кабелях, число жил в оптических кабелях может доходить до нескольких тысяч.
Для защиты от внешних механических и климатических воздействий в оптических кабелях также служит оболочка – пластмассовая, алюминиевая, иногда комбинированная.Когда необходимо, применяются бронепокровы.
В то же время, в отличие от электрических кабелей, оптические содержат ряд дополнительных конструктивных элементов. В их числе: силовые, или армирующие, воспринимающие нагрузки, чтобы не повредились стекловолокна; демпфирующие, или буферные, дополнительно защищающие волокна от радикальных механических воздействий и обеспечивающие свободу их взаимногоперемещения при изгибах кабеля; элементы питания – металлические жилы, по которым подается электрический ток, питающий промежуточные усилители.
Впрочем, в отличие от линий электрической связи в линиях оптической связи, по которым осуществляется многоканальная передача в основном с временным разделением каналов, в частности с импульсно-кодовой модуляцией, устанавливаются усилители-регенераторы.
В них передаваемые сигналы претерпевают двойное преобразование. Поступающий из линии оптический сигнал принимается фотодиодом и преобразуется в электрический, который и усиливается.При этом восстанавливается его первоначальная форма. Затем электрический сигнал, в свою очередь, преобразуется в оптический, который посредством передающего устройства – лазера или светодиода – и направляется дальше в линию.
Волоконно-оптические кабели
... нными в них оптическими волокнами), силовых элементов, брони, внешней оболочки кабеля. Сердечник кабеля Для повышения механической прочности волоконно-оптических кабелей, оптические модули этого кабеля свиваются вокруг центрального ... участков. Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а ...
В оптических кабелях многоканальная передача по одному световоду идет в одном направлении, а по другому – в обратном направлении в той же полосной частоте. Таким образом, оптическая двухсветоводная цепь соответствует электрически четырехпроводной высокочастотной однополосной цепи, а один световод в этом случае – физической паре электрических жил. Не исключено применение одного световода для двусторонней передачи с разделением полосы частот.
Таб.20, стр. 295
Преимущества оптических кабелей.
Главные из них – значительно более высокая пропускная способность благодаря расширенному во много раз спектру передаваемых частот; большая скорость передачи информации; намного меньший коэффициент затухания, что позволяет реже устанавливать регенераторы на линиях.
малые наружные диаметры
почти полностью отсутсвует
Световоды не восприимчивы к внешнему электромагнитному влиянию линий, Оптические кабели универсальны., Недостатки оптических кабелей.
Уязвимой стороной световодов, и следовательно, оптических кабелей являются механические свойства. Стекловолокна сильно подвержены микрорастрескиванию, что может привести в конечном счете к обрыву волокон. Стекловолокна не стойки к всестороннему сжатию. При различного рода механических воздействиях в процессах изготовления, прокладки и монтажа кабелей возникают многочисленные микроизгибы волокон, влекущие за собой увеличение коэффициента затухания. Особенно сильно проявляются все эти отрицательные явления при низких температурах.
четыре принципиальных варианта конструкции сердечников оптических кабелей связи.
1 вариант. Рис. стр. 301
Сердечники кабелей простой повивной скрутки; они скручены из одинарных оптических волокон, расположенных в один или несколько повивов.
2 вариант. Рис. стр. 302
Сердечники кабелей сложной – пучковой скрутки. Отдельные волокна сначала формируются в пучки – элементарные, например из 10 волокон, и главные, например из пяти элементарных, то есть содержащие 50 оптических волокон. В свою очередь, сердечники кабелей скручиваются повивами из элементарных или главных пучков.
3 вариант. Рис. стр.304.
Предусматривается применение полимерных опорных каркасов 1 со спиральными пазами, в которые укладываются оптические волокна 2. В центре каркаса имеется силовой (армирующий) элемент 3. Каждый каркас защищен пластмассовой лентой или трубкой 4.
Сердечник кабеля может состоять из одного или нескольких, например 7, 19, каркасов – можно их назвать блоками, а лучше модулями. Защищают сердечник две оболочки: внутренняя алюминиевая 5 и наружная полиэтиленовая 6. Маломодульный кабель, изображенный на рисунке, содержит 70 оптических волокон, а многомодульный – 342 волокна.
4 вариант. Рис. стр.305.
Отличается от всех тем, что сердечник кабеля имеет не круглую, а квадратную или прямоугольную форму поперечного сечения. Это кабели так называемого ленточного типа; их сердечники комплектуются из лент, каждая из которых содержит определенное количество оптических волокон. Ленты укладывают стопкой и закручивают по винтовой линии для придания гибкости. Наиболее распространена конструкция 12х12, показанная на рисунке. Сердечник кабеля защищается двумя или даже тремя полиэтиленовыми оболочками. При этом внешние (одна или две) армируются силовыми элементами.
Оптические кабели для подводных линий дальней связи.
Рис. стр. 307
В пластмассовом оптическом модуле 1а, 1б, 1в размещены шесть оптических волокон (три цепи) 2. В центре модуля находится силовой элемент 3 из стальной проволоки. Модуль покрыт тонкой нейлоновой или полиэтиленовой трубкой 4. В модуле б оптические волокна помещены в пластмассовые трубки 5. Пространство внутри этих трубок и в пазах модуля в заполнено компаундом 6. Оптический модуль располагается в центре кабеля, поверх него накладываются одним или двумя повивами высокопрочные стальные проволоки 7. Затем следуют металлическая – медная или алюминиевая – трубка 8, по которой передается ток питания усилителей (обратным проводом цепи питания служит морская вода), и полиэтиленовая оболочка 9. Кабели подобной конструкции с наружным диаметром всего 20-22 мм рассчитаны на организацию по каждой паре световодов 4000 каналов (следовательно, всего до 12000 каналов) в диапазоне частот до 280 МГц на несущей волне 1,3 мкм. Расстояние между промежуточными ретрансляторами (в каждом по шесть усилителей-регенераторов) в линии 35 км.
Заключение.
Развитие связи поистине стремительно. Современная связь – это телефон и видеотелефон, телеграф и фототелеграф, передача данных, передача газет, радио- и телевизионное вещание. Преобладающей является телефонная связь.
Темпы телефонизации земного шара не назовешь иначе как космическими. На установку первых ста миллионов телефонов человечеству понадобилось целых 80 лет (1876-1956 гг.), а на вторую сотню – всего 10 лет (1956- 1966 гг.).
Последующие сотни миллионов телефонов установились за 6 лет, за 4,5 года, 4 и соответственно 3 года.
Все большее значение в жизни общества приобретает проблема передачи данных, проблема бесперебойной и безошибочной связи между современными быстродействующими электронно-вычислительными комплексами. «Информационный взрыв» требует мощных средств передачи информации, огромного количества каналов.
Для этой цели используются различные линии связи: кабельные, радиорелейные, спутниковые, тропосферные, ионосферные, метеорные.
И все же доля кабельных линий в ЕАСС весьма значительная. В равной мере это относится к мировой сети связи. В радиосвязи труднее достигнуть абсолютной непрерывности и надежности. Условия передачи по так называемым открытым линиям зависят от атмосферных воздействий: давления и температуры, солнечных возмущений, гроз и магнитных бурь и даже от времени суток и времени года. На стороне кабелей надежность и долговечность связи, ее секретность, защищенность от атмосферных влияний и взаимных помех, высокая достоверность, что особенно важно при передаче данных в вычислительные центры.
Вот почему можно уверенно дать однозначный ответ на вопрос – будут ли кабели в 21 веке? Безусловно, и электрические, и оптические. Кабели, которые предоставят в будущем любому абоненту сети связи возможность пользоваться телефоном и видеотелефоном, слушать радиовещательные и смотреть без помех телевизионные программы, заказывать кинофильмы, изображения газетных, журнальных и книжных страниц из библиотек, иметь индивидуальный доступ к банкам данных и ЭВМ.
Кабели, которые совместно с лазерами и ЭВМ позволят создать принципиально новые системы передачи информации, преобразить технику связи.
