Metalická a optická vedení

Prezentace na téma: "Metalická a optická vedení"— Transkript prezentace:

1 Metalická a optická vedení
Metalická a optická vedení

2 Přenosová média Při přenosu zprávy je zpráva přeměněna na signál. Signálem je zpráva přeměněna do konkrétní fyzikální formy, která je vhodná pro přenos určitým prostředím. V telekomunikační technice rozlišujeme signály akustické, optické, elektrické, pro které jsou vhodná určitá přenosová prostředí (média)

3 Přenosová média Metalická Optická Vzduch - radiové vlny
Přenosová média Metalická Optická Vzduch - radiové vlny Omezujícím faktorem v souvislosti s nasazenými médii je šířka pásma

4 Metalická vedení Symetrická vedení (symetrický pár)
Metalická vedení Symetrická vedení (symetrický pár) -dvojice spirálově stočených vodičů v kabelu -dvojice paralelních vodičů zavěšených na izolátorech Koaxiální vedení (koaxialní pár) -dvojice souosých vodičů

5 Rozdělení podle umístění
Rozdělení podle umístění nadzemní vedení zemní kabelové vedení symetrické kabely nesymetrické kabely kombinované kabely podmořské kabely

6 Nadzemní vedení dříve pro přenos signálů v pásmu od kHz (rozhlas po drátu), malokanálové nosné systémy (3+3,12+12) realizovány bronzovými, bimetalickými (ocelová duše, měděný nebo hliníkový povlak) nebo ocelovými vodiči o průměru 2-4 mm nevýhoda: závislost na klimatických podmínkách velká spotřeba materiálu nespolehlivé

7 Nadzemní vedení v současnosti využití VVN vedení pro přenos signálů dálkového ovládání a signalizace (energetické dispečinky, pásmo 30kHz-700kHz) G -vedení(Goubauův vlnovod) - bimetalický vodič o průměru 2-5 mm olisovaný polyethylenem tloušťky 1-5 mm, přenos symetrickou vlnou TM01v okolí vedení, jednoduché odbočení přenosu, málo používané,pásmo MHz, snadno rušitelné Přenos dat - powerline communication

8 Zemní kabelové vedení závlačné úložné závěsné samonosné říční
Zemní kabelové vedení závlačné úložné závěsné samonosné říční Poznámka :nejčastěji umísťovány do země do hloubky 80 cm, kde jsou chráněny proti mechanickému poškození a klimatickým změnám)

9 Úložné kabely pokládají se volně do země (do tzv. kynety=pískové lože v kabelovém příkopu, cihly a signální fólie

10 Závlačné kabely zatahují se do kabelovodů typy kabelovodů
Závlačné kabely zatahují se do kabelovodů typy kabelovodů tvárnicové tratě novodurové trubky (menší součinitel tření, nehrozí poškození)

11 Závěsné kabely ukládají se na různé podpěry v kolektorech nebo v Metru
Závěsné kabely ukládají se na různé podpěry v kolektorech nebo v Metru

12 Symetrické kabely vodiče proti zemi mají shodné impedance (elektrická symetrie vůči zemi) význam minimalizace vnějšího rušení (minimální indukce) nízkofrekvenční (místní spojovací kabely) vysokofrekvenční (nosné dálkové kabely) Pozn: Nahrazovány optickými systémy

13 Struktura symetrického kabelu
Struktura symetrického kabelu Jádro používané materiály Cu(dříve Al- špatné mechanické vlastnosti) Výroba : zpracování měděných katod na bezkyslíkatý měděný drát tažení přes průvlaková očka, až na požadovaný průměr, poslední očko je diamantové a kalibrované (přesnost na mm) Žíla jádro s izolací buď papírovou nebo styroflexovou (PE izolace je příliš tlustá, proto se nepoužívá pro dálková vedení, výjimka: pěnový PE - vznik vzduchových bublinek )- dálkové kabely, PVC- PE - místní kabely podstatou papírové izolace je provázek navinutý do spirály na jádro a přes něj namotaný papírový pásek (suchý vzduch velmi dobrý izolant), obdobně styroflexová izolace.

14 Struktura symetrického kabelu
Struktura symetrického kabelu Kabelová duše vzniká stáčením prvků (prvek vzniká stáčením jednotlivých žil do párů nebo čtyřek) stáčení buď koncentrické nebo skupinové koncentrické stáčení -prvky se stáčejí v protisměrných vrstvách (možnost odpočítat) skupinové stáčení skupina nejčastěji 25,50,100 párů pro digitální systémy - stíněné skupiny (např. po 7 párech) Plášť slouží k ochraně kabelové duše většinou se používá jako materiál olovo (Pb), které se leguje pro zlepšení parametrů antimonem (Sb) alternativou je hliníkový plášť (Al vyšší vodivost než Pb - stínící účinky) jako ochrana proti vlhkosti (způsobuje korozi) bitumen nebo plast, proti poškození pancéřové opláštění

15 Vytváření prvků kabelu
Vytváření prvků kabelu pár vzniká stáčením dvou žil křížová čtyřka (XN, XV) vzniká stáčením 4 žil s jednotnou délkou zkrutu (tj. řez v kterémkoli místě má tvar kříže) při výrobě nerovnoměrným bržděním bubínků dochází k propadům (vznik systematické vazby - důsledek kapacitní nesymetrie, nepoužitelné pro vf přenos) a b a b c d a c d b

16 Vytváření prvků kabelu
Vytváření prvků kabelu DM čtyřka (XV) Diesel Horst-Martinova čtyřka vzniká stáčením 2 párů (délka zkrutu páru a,b=L1 a c,d=L2) s délkou zkrutu L3 odstranění systematické vazby vykřižováním v průběhu celého kabelu dobré vlastnosti pro vf přenos a a b b c c d d

17 Nesymetrické (koaxiální) kabely
Nesymetrické (koaxiální) kabely elektricky nesymetrické geometricky přísně symetrické tvoří jeden nebo více koaxiálních párů (v telekomunikačních kabelech kombinované se symetrickými čtyřkami a páry = kombinované kabely)

18 Nesymetrické (koaxiální) kabely
Nesymetrické (koaxiální) kabely Mikrokoaxiální pár (D/d=2,8/0,65 mm) max. přenosová rychlost 34 Mbit/s Malý koaxiální pár (D/d=4,4/1,2 mm) max. přenosová rychlost 140 Mbit/s Střední koaxiální pár (D/d=9,4/2,6 mm) přenosová rychlost vyšší jak 140 Mbit/s Pozn: Průměr vnějšího vodiče závisí na použité izolaci a charakteristické impedanci. V katalozích se vyskytují hrubě zaokrouhlené údaje. Malý koaxiální pár. pro Zc = 75 ohm a polyethylenovou balónkovou izolaci vychází: D = 3,7xd = cca 4,4 mm pro Zc = 75 ohm a pro izolaci z pěnového polyethylenu: D = 4,4xd = cca 5,3 mm Mikrokoaxiální pár - více typů:d = 0,6 ÷ 0,8 mm ; D = 2,2 ÷ 2,8 mm Zc = 75 ohm (např. 0,65/2,8 mm) Zc = 75 ohm (např. 0,8/2,7 mm)

19 Nesymetrické (koaxiální) kabely
Nesymetrické (koaxiální) kabely Problémy dokonalá souosost obou vodičů v průběhu celého kabelu Řešení distanční kroužky navlečené na střední vodič balónková izolace

20 Podmořské kabely vznikly postupným vývojem z kabelů říčních (přetínajících řeku), kabelů přes různé zálivy atd. velmi důležitá otázka mechanické odolnosti pláště, kabel někdy neleží na dně, ale visí - nabalování usazenin, zvětšení hmotnosti, kombinace různých vrstev, pancéřování… sériové napájení zesilovacích stanic z koncové stanice (až 6000 V) elektronkové zesilovače s předimenzovanými triodami, které jsou schopny emitovat 10-ky let zesilovací úseky 10-ky až 100-ky km, menší přenosová kapacita než klasické zemní kabely

21 Kabely pro přenos dat Parametry a konstrukce kabelů konstruovaných pro datové přenosy se neliší od parametrů sdělovacích kabelů pro místní a vnitřní rozvody (PE izolace) rozdíl v délce zkrutu párů 2,4,6 párů v kabelu páry nestíněné označení UTP a páry stíněné - STP rozvody tzv. strukturované kabeláže (přenos hlasu i dat - propojení počítačů - sítě LAN) vzdálenosti do 100 m

22 Parametry kabelů Elektrická pevnost kabelu Izolační odpor pláště
Parametry kabelů Elektrická pevnost kabelu napětí, které musí izolace vydržet, spojíme-li všechny žíly a měříme proti plášti (u celoplastových kabelů proti stínění) u běžných kabelů - 2kV při 50Hz el. Pevnost se zvyšuje se stoupající izolací jednotlivých vodičů (zvýšením počtu papírových pásků) Izolační odpor pláště se pohybuje okolo M.km

23 Spojování kabelů jednotlivé výrobní délky kabelu obsahují známé, nebo změřitelné odchylky Zc -koaxiální kabely, nebo kapacitní nesymetrie (odchylky dílčích kapacit mezi vodiči, pláštěm atd., způsobují odchylky Zc.)- symetrické kabely, způsobující odrazy, přeslechy nejlepší délky (s minimálními odchylkami) se umisťují na začátek a konec úseku při spojování se tyto nesymetrie zmenšují tzv. vykřižováním - nesymetrie čtyřky jedné výrobní délky o určité velikosti a znaménku, se kompenzuje spojením se čtyřkou druhé výrobní délky, mající přibližně stejně velkou nesymetrii s opačným znaménkem

24 Spojování kabelů snaha dělat spojování postupně, jinak vznikají velké nehomogenity (věnce , chumáče drátů) spojky litinové (vyplněny asfaltem) nebo plastové (víko obsahuje permanentní magnet pro snadnou lokaci dodatečné vyvažování, pupinace se provádějí ve spojkách operace s otevřeným kabelem v jámě - stan + vytápění jamy (zajištění požadované úrovně teploty, vlhkosti) Spojkování - navlečení dutinek na vodiče, v minulosti vytvoření pájeného spoje, nyní pouze „secvaknutí“ dutinky - zaříznutí - lepší vlastnosti než pájený spoj!!

25 Značení kabelů Z označení kabelu je možné zjistit druh kabelu, materiál jader, materiál izolace žil a pláště, jmenovitý počet prvků, způsob provedení a průměr jader. Není zcela standardizováno, záleží na výrobci

26 Značení kabelů Znak pro druh kabelu Materiál jader
Značení kabelů Znak pro druh kabelu TK sdělovací kabel místní DK sdělovací kabel dálkový RK rozhlasový kabel SK sdělovací kabel vnitřní Materiál jader A hliník C měď J slitina hliníku (VUK 33E) vkládáme za za písmeno T,D,R,S druhu kabelu

27 Značení kabelů Druh izolace jader Y (U) polyvinylchlorid (PVC)
Značení kabelů Druh izolace jader Y (U) polyvinylchlorid (PVC) E polyethylén (PE) G guma (pryž) B balónková PE izolace je-li toto písmeno vynecháno jedná se o vzduchopapírovou izolaci Materiál pláště O olovo Q legované olovo A hliník Y (U) polyvinylchlorid (PVC) E polyethylén (PE)

28 Značení kabelů Způsob ochrany pláště V(A) vlákninový obal
Značení kabelů Způsob ochrany pláště V(A) vlákninový obal Y pasivní protikorozní ochrana z PVC B protikorozní pásková ochrana z PVC P pancíř z ocelových pásků D pancíř z ocelových drátů R zesílený pancíř z kabelových ocelových drátů (říční provedení) Z pancíř z hliníkových drátů Za písmenou symbolikou se připojuje údaj o počtu prvků, způsobu provedení (párové P; XN; XV) a průměru jader v mm.

29 Značení kabelů Příklady označení kabelů TCEKEZE 50P 0,5
Značení kabelů Příklady označení kabelů TCEKEZE 50P 0,5 -sdělovací kabel místní (TK) s měděnými jádry (C), s PE izolací jader (E), s pláštěm z PE (E), s pancířem z hliníkových drátů (Z) a ochranným obalem PE (E), s 50 páry (50p) a jmenovitým průměrem jader 0,5 mm TCKOYPV 300 XN 0,8 -sdělovací kabel místní (TK) s měděnými jádry (C), se vzducho-papírovou izolací jader (bez označení), s olověným pláštěm (O), s pasivní protikorozní ochranou z PVC (Y), s pancířem z ocelových pásků (P) a vlákninovým obalem (V), s 300 čtyřkami (300XN) a jmenovitém průměru jader 0,8 mm

30 Příklad Kabel závěsný (samonosný) TCEKFLES
Příklad Kabel závěsný (samonosný) TCEKFLES 1. Izolace žil z plného PE 2. Křížové čtyřky stočené v duši Obvodová izolace 4. Vrstvený plášť (laminovaná Al-folie pevně spojena se souvislou PE vrstvou) 5. Nosné ocelové lano Pozn: podle materiálů společnosti Kablo Kladno a.s.

31 Příklad Kabel závlačný a úložný TCEPKPFLE
Příklad Kabel závlačný a úložný TCEPKPFLE 1. Izolace žil 2. Křížové čtyřky stočené v duši a plněné hmotou 3. Obvodová izolace 4. Vrstvený plášť (laminovaná Al-folie pevně spojena se souvislou PE vrstvou) Pozn: podle materiálů společnosti Kablo Kladno a.s.

32 Příklad kabelů pro přenos dat
Příklad kabelů pro přenos dat XLAN-600 C/STP 22-4P 1. Vodič jednodrátový, holý Cu drát 2. Izolace pěnový polyetylen se skin vrstvou 3. Kabelová duše - 2 žíly stočeny v pár, ovinutí hliníkem kašírovanou PET folií- metalickou stranou ven (STP) 4 stíněné páry uložené paralelně-resp. jsou stočeny do kabelové duše 4. Stínění opletením pocínovanými Cu drátky (S), krytí min.65% 5. Plášť PVC Pozn: podle materiálů společnosti Kablo Kladno a.s.

33 Příklad kabelů pro přenos dat
Příklad kabelů pro přenos dat XLAN-155 SC/UTP 22-..P 1. Vodič jednodrátový, holý Cu drát 2. Izolace pěnový polyetylen se skin vrstvou 3. Kabelová duše - 2 žíly stočeny v pár (UTP) páry jsou stočeny do kabelové duše ovinutí plastovou páskou 4. Stat. stínění - hliníkem kašírovaná PETP folie (ST), metalickou stranou ven 5. Stínění opletením pocínovanými Cu drátky (C), krytí min. 70% 6. Plášť PVC Pozn: podle materiálů společnosti Kablo Kladno a.s.

34 Výhody komunikace s použitím optického vlákna
Výhody komunikace s použitím optického vlákna Enormní šířka pásma Malé rozměry a hmotnost Elektrická izolace Odolnost proti elektromagnetické interferenci a přeslechům Bezpečnost přenosu optického signálu Nízké ztráty při přenosu

35 Enormní šířka pásma Optická nosná Hz, což umožňuje využívat širší přenosová pásma ve srovnání s koaxiálním párem a radiotechnikou Dnes se využívají jednokanálové přenosové systémy s 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s či dokonce 40Gbit/s budoucnost je ve WDM (Wavelength Division Multiplexing) - vlnový multiplex

36 Malé rozměry a váha Optická vlákna mají mnohem menší rozměry a hmotnost v porovnání s metalickými páry => snažší zacházení a práce

37 Elektrická izolace Materiály pro výrobu optických vláken jsou dielektrika Použití v elektricky hazardních prostředích Není problém s elektrickým přizpůsobením

38 Odolnost proti elektromagnetické interferenci a přeslechům
Odolnost proti elektromagnetické interferenci a přeslechům Neexistuje přeslech mezi jednotlivými vlákny kabelu => možnost využívání optického kabelu v silně rušeném elektromagnetickém prostředí

39 Nízké ztráty při přenosu
Nízké ztráty při přenosu Díky vývoji se dnes útlum optických vláken pohybuje v desetinách dB/km Umožnění velkých vzdáleností mezi opakovači

40 Blokové schéma optoelektrického systému s optickým vláknem
Blokové schéma optoelektrického systému s optickým vláknem

41 Ve vláknové optice se využívají tři přenosová okna
Ve vláknové optice se využívají tři přenosová okna 850 nm - mnohavidová vlákna 1300 nm - mnohavidová vlákna (1310 nm - jednovidová vlákna) 1550 nm - jednovidová vlákna

42 Mnohovidová vlákna se skokovou změnou indexu lomu
Mnohovidová vlákna se skokovou změnou indexu lomu Průměr jádra 50 μm nebo 62,5 μm Průměr pláště 125 μm Značíme 50/125 μm nebo 62,5/125 μm Průměr primární ochrany 250 μm Útlum 5 až 10 dB/km Šířka pásma 50 až 100 MHz.km

43 Mnohovidová vlákna se skokovou změnou indexu lomu
Mnohovidová vlákna se skokovou změnou indexu lomu

44 Mnohovidová vlákna s gradientní změnou indexu lomu
Mnohovidová vlákna s gradientní změnou indexu lomu Průměr jádra 50 μm nebo 62,5 μm Průměr pláště 125 μm Značíme 50/125 μm nebo 62,5/125 μm Průměr primární ochrany 250 μm Útlum 0,8 až 5 dB/km Šířka pásma 0,4 až 1,5 GHz.km

45 Mnohovidová vlákna s gradientní změnou indexu lomu
Mnohovidová vlákna s gradientní změnou indexu lomu

46 Jednovidová vlákna Průměr jádra 4 až 8 μm Průměr pláště 125 μm
Jednovidová vlákna Průměr jádra 4 až 8 μm Průměr pláště 125 μm Průměr primární ochrany 250 μm Útlum 0,35 dB/km při 1310 nm a 0,23 dB/km při 1550 nm Šířka pásma 100 GHz.km

47 Jednovidová vlákna

48 Výroba optických vláken
Výroba optických vláken Vytvoří se preforma - tyčinka z SiO s příměsemi – např. 1 m dlouhá a např mm v průměru Tažení z preformy - zahřívání plamenem Zpětná kontrola Opatřování ochrannými vrstvami Navíjení na bubny

49 Děkuji za pozornost