Кабельная линия Советский патент 1992 года по МПК H01B11/02 H05K1/14 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к линиям связи, и может быть использовано для помехозащищенной передачи информационного сигнала в условиях помех, вызванных изменением внешнего магнитного поля.

Известна витая пара, обеспечивающая помехозащищенность информационных цепей от влияния внешних помех. Скрутка прямого и обратного проводов существенно уменьшает магнитную связь между цепями в случае одинакового по всей длине витой пары внешнего магнитного поля, так как в этом случае токи, наведенные на соседних участках скрученной линии, одинаковы по величине, но противоположны по направлению.

Недостатком такой пары является то, что шаг скрученной пары постоянен по всей длине линии и поэтому не обеспечивается высокая помехозащищенность в условиях изменяющегося по длине линии связи внешнего магнитного поля.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кабельная линия, содержащая пару проводников,

вплетенных в многослойное основание из переплетенных диэлектрических нитей основы и утка по направлению нитей основы.

Недостатком этой линии связи является низкая помехозащищенность из-за отсутствия компенсации токов помех, наводимых в сигнальном проводнике внешними магнитными полями в случае, когда внешнее магнитное поле изменяется по длине линии связи.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности за счет компенсации наведенных токов в соседних витках витой пары в условиях изменяющегося по длине линии связи внешнего магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в кабельной линии, содержащей пару проводников, вплетенных в многослойное основаниеизпереплетенныхдиэлектрических линий основы и утка по направлению нитей основы, проводники расположены в плоскостях, параллельных нитям основы и перпендикулярных основанию, причем один из проводников расположен параллельно основанию, другой

(/: С

х

v

ос

v

ч: N:

выполнен по длине из участков, расположенных параллельно и симметрично первому проводнику, и участков, соединяющих указанные выше и расположенных перпендикулярно им, причем расстояния между этими участками определяются из соотношения

Xi +1 - Xt Hi +1 4- Hi 42

Х|+2-Х| + 1 Hi + Hi-fl U

где Xi. Xi-и, Xi+2 - координаты, соответствующие трем последовательно расположенным участием:

HI, HI+L Hi-t-2 - напряженность магнитного поля в указанных выше точках.

Переменная длина скрутки дает возможность уменьшить площадь контура, образованного прямым и обратным проводниками при большей напряженности внешнего магнитного поля, что приводит к выравниванию индуцированных токов в витках скрутки и к их компенсации.

На чертеже показано выполнение кабельной линии.

Кабельная линия связи 1 состоит из переплетенных диэлектрических нитей основы и утка, образующих изоляционное основание 2, а также проводников основы 3 и прямолинейного проводника А. Изоляционное основание 2 выполнено многослойным.

Проводник основы 3 состоит из продольных участков 12, расположенных вдоль нитей основы и участков 13 межслойных переходов, обеспечивающих переход от одного продольного участка к другому. Продольные участки 12 проводника 3 располагаются в симметричных слоях изоляционного основания 2, смещенных на одинаковое расстояние относительно слоя, в котором расположен прямолинейный проводник. Расстояния между участками 13 межслойных переходов изменяются подлине. Проводники 3, А кабельной линии распо- ложены в соседних вертикальных плоскостях. Нелинейное изменение напряженности магнитного поля вдоль координаты X аппроксимируется кусочно-линейно.

Работает кабельная линия следующим образом. При поступлении от генератора информационного сигнала на один из проводников кабельной линии при подключении другого проводника к клемме Земля сигнал распространяется вдоль витой пары к йагрузке в виде приемника сигнала. При этом сигнальный проводник подключен к входу приёмника, а другой проводник - к клемме Земля.

Проводник б - источник помех, например, соединяющий ЭВМ 7 с терминалами 8.

9, 10 и оператором 11, создает магнитное поле помех, напряженность которого изменяется по длине провода из-за изменения тока в проводе-источнике помех. Эти изменения происходят за счет, например, суммирования токов от различных источников (терминалов).

Индуцированная в витке кабельной линии ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пересекающего виток. Этот магнитный поток определяется площадью витка и значением напряженности магнитного поля 5. нормальная составляющая вектора которого пронизывает эту

площадь. При увеличении напряженности магнитного поля вдоль кабельной линии площадь витка уменьшается за счет уменьшения расстояния между межслойными переходами, что обеспечивает постоянство

магнитного потока, пронизывающего виток. Это приводит к равенству индуцированных ЭДС в каждом витке. Поскольку витки расположены симметрично относительно прямолинейного проводника 4, то это

обеспечивает взаимную компенсацию индуцированных и равных по величине ЭДС витков.

ЭДС, индуцированное в t-м витке кабельной линии

6-JjЈ « . nC±i). (2)

где Ф - магнитный поток, пересекающий виток;

/ - магнитная проницаемость среды; И - длина витка кабельной линии;

fi-среднеарифметическое значение силы тока в проводнике 6 координат Xi и Xi+i: г- расстояние от проводника 6 источника помех до геометрического центра площа- ди витка;

h - расстояние между слоями, в которых расположены продольные участки 5 кабеля линии.

Следовательно, напряжение (ЭДС), наведенное в i-м витке, зависит от магнитной проницаемости /л среды, длины 8 витка кабельной линии и силы тока I в проводнике б источника помех.

При увеличении тока li в проводнике 6 источника помех и при соответствующем уменьшении длины fi витка пары произведение 0li в формуле (2) остается постоянным, что обуславливает и постоянство EI - для

каждого витка. Поскольку направление ЭДС (Ei) в соседних витках противоположно, то в кабельной линии происходит полная компенсация помех, наводимых от проводника 6 - источника помех.

Для того, чтобы скомпенсировать токи помех, необходимо длину витка кабельной линии выполнять изменяющейся в зависимости от изменения поля помех.

П р и м е р. В проводнике источника помех ток изменяется по закону5

li lo k-X,(3)

где lo - ток в проводнике 6 источника помех в начале кабельной линии;

h -ток в проводнике 6 источника помех в области 1-го витка;10

k - коэффициент пропорциональности;

X - координата вдоль кабельной линии.

Кабельная линия находится на постоянном расстоянии от источника помех, поэтому /г 1, г const, h const..15

Для 1-го витка наведенная в контуре витка ЭДС будет

Е, -/г И I, In (I±) - В 10 К X In (Ц)

(4) 20

Если для первого витка наведенная ЭДС

Ei ft .|о-1г.(±Л).(5)

то,согласно выражению (3), для второго вит- ка ток помехи h возрастает в два раза и наведенное напряжение

Е2 fe-2-lo-lnf- 1)(6)

Для того, чтобы наведенные EI и Еа сов- падали по величине, необходимо выбирать длину второго витка равным

Следовательно, при возрастании интенсивности внешнего магнитного поля помех вдоль кабельной линии в 2 раза, длина витка кабельной линии должна быть уменьшена во столько же раз, В результате по сравнению с прототипом возрастает помехозащищенность кабельной линии в условиях изменяющегося вдоль нее внешнего поля помех за счет изменения длины витков кабельной линии.

Формула изобретения Кабельная линия, содержащая пару проводников, вплетенных в многослойное основание из переплетенных диэлектрических нитей основы и утка по направлению нитей основы, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности подлине пары, проводники расположены в плоскостях, параллельных нитям основы и перпендикулярных основанию, причем один из проводников расположен параллельно основанию, другой выполнен по длине из участков, расположенных параллельно и симметрично первому проводнику, и участков, соединяющих указанные выше и расположенных перпендикулярно им, причем расстояние между этими участками определяется из соотношения

Xj+1-Xi Hi + 1+ Hi +2

Xj+2-X +1

Hi+Hi+t

Изобретение относится к электротехнике, в частности к кабельной технике. Цель изобретения - повышение помехозащищенности по длине пары. Поставленная цель достигается тем, что один из проводников расположен прямолинейно, а форма второго проводника определяется напряженностью магнитного поля по длине линии. 1 ил.

n (Ц)

2 I0 In (- «r&l-V

L b. г + ги 2

L)

где Xi. Xi+i, Xi+2 - координаты, соответствующие трем последовательно расположенным участкам;

HI, Нц-1. Hi+2 - напряженность магнитного поля в указанных выше точках.