TÁVKÖZLÉSTECHNIKA ALAPJAI 2011/2012. Bevezetés 1. A távközlési rendszerek feladata 2. Történelmi áttekintés 3. Nemzetközi háttér 4. Távközlés szolgáltatások.

Az előadások a következő témára: "TÁVKÖZLÉSTECHNIKA ALAPJAI 2011/2012. Bevezetés 1. A távközlési rendszerek feladata 2. Történelmi áttekintés 3. Nemzetközi háttér 4. Távközlés szolgáltatások."— Előadás másolata:

1 TÁVKÖZLÉSTECHNIKA ALAPJAI 2011/2012

2 Bevezetés 1. A távközlési rendszerek feladata 2. Történelmi áttekintés 3. Nemzetközi háttér 4. Távközlés szolgáltatások

3 Bevezetés

4 Bevezetés

5 A távközlési rendszerek feladata A távközlés feladata az emberek közötti információ csere lebonyolítása. A távközlési rendszerek feladata az, hogy az információ cserét kifogástalan minőségben és lehetőleg gazdaságoson valósítsák meg. Amikor két vagy több ember akar kommunikálni, 3 lehetőség kínálkozik:

6 A távközlési rendszerek feladata vagy utaznak hogy találkozzanak vagy levelet írnak egymásnak, vagy telefonálnak egymásnak, ha nem, akkor használhatnak más kommunikációs eszközöket (fax, internet, rádió összeköttetés, videokonferencia, stb.…).

7 A távközlési rendszerek feladata Összehasonlíthatóak a posta és a telekommunikációs rendszerek, és közelítőleg elmondható hogy csak a gyorsasságban különbeznek egymástól.

8 A távközlési rendszerek feladata Általában a távközlési rendszerek feladata az, hogy az információ- cserét földrajzilag tetszésszerinti távolságra lévő pontok között oda és vissza kifogástalan minőségben és lehetőleg gazdaságosan valósítsák meg.

9 A távközlési rendszerek feladata Az információátvitel biztosítása a felhasználók között az átviteltechnika feladata. -Az átvitel számára - átviteli utakat kell biztosítani (pl.: vezetékes összeköttetés) -Ezenkívül szükséges még az átviteli utaknak a megfelelő összekapcsolása is azért, hogy a továbbítandó információ a rendeltetési helyre jusson.

10

11 Információ továbbítás legegyszerűbb modellje Info forrás csatornaInfo nyelő A távközlési rendszerek feladata

12 Az információforrások (nyelő) általában a következők: beszédhangok, zene, írott szövegek, álló- és mozgóképek, adat, stb… Az információforrások (nyelő) általában a következők: beszédhangok, zene, írott szövegek, álló- és mozgóképek, adat, stb… Ezeket a távközlés számára megfelelő módon villamos jelekké kell átalakítani. Ezért a távközlő rendszerek különböző feladatú berendezések láncolatából állnak, amelyeknek 3 főrésze a következő: Ezeket a távközlés számára megfelelő módon villamos jelekké kell átalakítani. Ezért a távközlő rendszerek különböző feladatú berendezések láncolatából állnak, amelyeknek 3 főrésze a következő:

13 A távközlési rendszerek feladata A távközlési rendszerek feladata -átviteli utak -átviteli utak -kapcsoló központok -kapcsoló központok -átalakító berendezések

14 Info fcskkcsInfo ny A csatorna feladata, hogy a bemenetére adott jelet hűen az elkerülhetetlen zavaró jelenségek ellenére továbbítsa a csatorna kimenetére. A távközlési rendszerek feladata

15 A csatorna tulajdonságait egyrészt az átviteli közeg, másrészt a forrás és a közeget illesztő jelfeldolgozó áramkörök tulajdonságai határozzák meg.

16 A telekommunikációs rendszerek modellje a ab(t)u(t)z(t) b’(t) a’

17 A távközlési rendszerek feladata A távközlési rendszerek feladata Az információforrás és a nyelő az egyes távközlő rendszerekben az ember, másokban pedig különböző berendezések (automata,számítógép, stb.); Az információforrás és a nyelő az egyes távközlő rendszerekben az ember, másokban pedig különböző berendezések (automata,számítógép, stb.); Adóberendezések: átalakító információ/jel (b(t)), modulátor (adó); Adóberendezések: átalakító információ/jel (b(t)), modulátor (adó); -a=(kép,hangnyomás,…stb); -((b(t))-elektromos jel); -u(t)-modulált jel. -a=(kép,hangnyomás,…stb); -((b(t))-elektromos jel); -u(t)-modulált jel.

18 A távközlési rendszerek feladata Csatorna: fizikai átvivő közeg, ami lehet: Csatorna: fizikai átvivő közeg, ami lehet:-szilárd: - fémes vezető :(- szimmetrikus kábel, koaxkábel, hullámvezető) - fémes vezető :(- szimmetrikus kábel, koaxkábel, hullámvezető) - fényvezető - fényvezető -más halmazállapotú: (levegő, ether) - - Rádióösszeköttetés -más halmazállapotú: (levegő, ether) - - Rádióösszeköttetés

19

20 A távközlési rendszerek feladata Vivőberendezés: demodulátor Vivőberendezés: demodulátor z(t)=u(t)+n(t) jel =>b(t) z(t)=u(t)+n(t) jel =>b(t) átalakító jel/inf.=b(t) => a’ átalakító jel/inf.=b(t) => a’

21 n(t) A távközlési rendszerek feladata

22 . Az adónak és a vevőnek meg kell egyeznie az átvitelre szánt információ reprezentálása tekintetében pl. milyen kódolási típus.. Az adónak és a vevőnek meg kell egyeznie az átvitelre szánt információ reprezentálása tekintetében pl. milyen kódolási típus.. A csatorna tökéletesen transzparens kell hogy legyen. Semleges az átvitt információ tartalma szempontjából.. A csatorna tökéletesen transzparens kell hogy legyen. Semleges az átvitt információ tartalma szempontjából.. A csatorna illesztett (mind műszakilag mind gazdaságilag) kell hogy legyen a forrás és a vevő típusának függvényében.. A csatorna illesztett (mind műszakilag mind gazdaságilag) kell hogy legyen a forrás és a vevő típusának függvényében.

23 . Az átvinni kívánt információnak kompatibilisnek kell lennie a csatornával.. Az átvinni kívánt információnak kompatibilisnek kell lennie a csatornával.. A jel információtartamával különbőzik a zajtól.. A jel információtartamával különbőzik a zajtól.. De az előző definíció csak akkor fogható el ha a jel és a zaj viszonya jól van definiálva.. De az előző definíció csak akkor fogható el ha a jel és a zaj viszonya jól van definiálva.. A jel természete mindig analóg. De az információ amelyet a jel tartalmaz lehet analóg vagy digitális.. A jel természete mindig analóg. De az információ amelyet a jel tartalmaz lehet analóg vagy digitális.

24 Az átvitt információ megbízhatósága Szemantikus átlátás (adat átvitel) Idő átlátás (hangátvitel)

25 A telekommunikációs rendszerek megbizhatósága ár megbízhatóság Optimális zóna Üzemeltetés Összesítés Befektetés

26 A telekommunikációs rendszerek megbízhatósága. Használjunk nagy megbízhatóságú komponenseket!. Használjunk nagy megbízhatóságú komponenseket!. Használjunk redundáns komponenseket (berendezéseket) amelyek garantálják a rendszer jól működését, akkor is ha valamelyik komponense meghibásodik.. Használjunk redundáns komponenseket (berendezéseket) amelyek garantálják a rendszer jól működését, akkor is ha valamelyik komponense meghibásodik. Mind a két lehetőség drága. De meg kell fizetni a megbízhatóságot. Drága a rendszer de kisebb az üzemeltetési költség. Ezért meg kell találni egy optimális megoldást figyelembe véve a rendszer árát és az üzemeltetési költségeket. Mind a két lehetőség drága. De meg kell fizetni a megbízhatóságot. Drága a rendszer de kisebb az üzemeltetési költség. Ezért meg kell találni egy optimális megoldást figyelembe véve a rendszer árát és az üzemeltetési költségeket.

27 A megbízhatóság paraméterei Jól működik Nem működik Használhatóság Meghibásodás

28

29

30

31

32 Általános információ átviteli lánc A) Analóg átvitel ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna

33 Általános információ átviteli lánc ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna Hang Fény Hőmérséklet Erő Stb…

34 Általános információ átviteli lánc ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna Mikrofon Fotodióda Jeladó Ccd Stb.

35 Általános információ átviteli lánc ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna Erősítő A/D Kódolás Moduláció Szűrő Stb.

36 Általános információ átviteli lánc ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna Szim.kábel érpár Koax kábel Fény kábel Hullámvezető Éter Stb.

37 Általános információ átviteli lánc ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna Vevőerősítő Szűrő (demoduláció) (dekódolás) D/A Erősítő Stb.

38 Általános információ átviteli lánc ForrásÁtalakító Adó VevőNyelő Csatorna Hangszóró Képernyő Vezérlő Folyamat vezérlés Stb.

39 Általános információ átviteli lánc B) Digitális átvitel DTE DCE

40 Általános információ átviteli lánc B) Digitális átvitel DTE DCE Informatikai terminálok (vagy más végberendezések)

41 Általános információ átviteli lánc DTE ETCD DTE A kommunikáció vezérlése Adat forrás/vevő DTE: Data Terminating Equipement (adat-végberendezés) Pl. számítógép, Képernyős terminál

42 Általános információ átviteli lánc ETTD DCE DCE: Data Circuit terminating Equipement (adatáramköri végberendezés) = Modem

43 Általános információ átviteli lánc ETTD ETCD Digitális interface DTE DCE

44 Általános információ átviteli lánc ETTD ETCD Analóg interface DTE DCE

45 Általános információ átviteli lánc ETTD ETCD Átviteli közeg DTE DCE

46 Történelmi áttekintés

47 Az első ismert kommunikációs jelek a Görögök és Rómaiak által használt füst jelek (Vizuális kommunikáció). Az első ismert kommunikációs jelek a Görögök és Rómaiak által használt füst jelek (Vizuális kommunikáció).

48 Történelmi áttekintés Afrikai dob (akusztikai kommunikáció). Afrikai dob (akusztikai kommunikáció). 1793 – Chappe testvérek építtetek Paris és Lille között (230 km) egy hálózatot amely szemafor állomásokból állt. (Vizuális és mechanikai kommunikáció). 1793 – Chappe testvérek építtetek Paris és Lille között (230 km) egy hálózatot amely szemafor állomásokból állt. (Vizuális és mechanikai kommunikáció).

49 Történelmi áttekintés

50 1837 – Villamos úton való információátvitelt Morse távírójának feltalálásától számítjuk – Morse távíró (Villamos kommunikáció). 1837 – Villamos úton való információátvitelt Morse távírójának feltalálásától számítjuk – Morse távíró (Villamos kommunikáció).

51 Történelmi áttekintés 1861 – A német Johann Phillips Reis a világon elsőként foglalkozott eredményesen a hangrezgések villamos rezgésekké való átalakításával, és 1861-ben a nyilvánosságnak is bemutatta az első készülékét (telefon), amely két részből állt: adó és vevő. 1861 – A német Johann Phillips Reis a világon elsőként foglalkozott eredményesen a hangrezgések villamos rezgésekké való átalakításával, és 1861-ben a nyilvánosságnak is bemutatta az első készülékét (telefon), amely két részből állt: adó és vevő. A két részt vezetékkel kötötte össze.

52 Történelmi áttekintés 1876 február 14. Két feltaláló is szabadalmat kért (majdnem ugyanabban az órában) a „hangközvetítő telegráf”-ra.

53 Történelmi áttekintés A két feltaláló a chicago-i Elisha Gray és a boston-i Alexander Graham Bell. A két feltaláló a chicago-i Elisha Gray és a boston-i Alexander Graham Bell. - Gray készülékének elve: az adó egy hígított kénsavval megtöltött üvegedény volt a vevőként pedig egy elektromágnes szolgált. Ezzel a készülékkel kisebb távolságokra már érthető, (ha nem is tiszta) beszédet lehetett továbbítani. Gray-t a folyadék mikrofonja tette ismertté. érthető, (ha nem is tiszta) beszédet lehetett továbbítani. Gray-t a folyadék mikrofonja tette ismertté.

54 Történelmi áttekintés - Bell a vezeték mindkét végén azonos felépítésű, adásra és vételre egyaránt használható készüléket alkalmazott, amelyben állandó mágneshez illesztett elektromágnes előtt kifeszített bőr membránra vékony vas lemezt ragasztott.

55 Történelmi áttekintés Bell készüléke a beszédet már érthető módon reprodukálta és kb. 20-25 km-re használható volt. Bell készüléke a beszédet már érthető módon reprodukálta és kb. 20-25 km-re használható volt. A később kifejlesztett távbeszélő készülék lényeges alkatrészei a leírt készülékek működési elvének alapján készültek. A később kifejlesztett távbeszélő készülék lényeges alkatrészei a leírt készülékek működési elvének alapján készültek.

56 Történelmi áttekintés Pl. a Gray által alkalmazott folyadékos mikrofon és a napjainkban használatos szén mikrofon (adó) működése egyaránt ellenállás változáson alapul. Még Bell vevőjét látjuk viszont a legmodernebb készülékekben is. Pl. a Gray által alkalmazott folyadékos mikrofon és a napjainkban használatos szén mikrofon (adó) működése egyaránt ellenállás változáson alapul. Még Bell vevőjét látjuk viszont a legmodernebb készülékekben is. - Bell és Gray készülékeit Thomas Alva Edison tökéletesítette és tette alkalmassá a beszédnek nagy távolságokra történő, érthető és élethű módon való átvitelére.

57 Történelmi áttekintés 1877-78 Edison és David Hughes megalkották a szén mikrofont. Amelynek több ezerszeres teljesítmény erősítése volt. Így lehetővé vált légvezetéken több száz km áthidalása. 1877-78 Edison és David Hughes megalkották a szén mikrofont. Amelynek több ezerszeres teljesítmény erősítése volt. Így lehetővé vált légvezetéken több száz km áthidalása.

58 Történelmi áttekintés 1877 Puskás Tivadar megalkotta a telefonközpontot. 1877 Puskás Tivadar megalkotta a telefonközpontot. 1892 Az első automata távbeszélő központ üzembehelyezése. (Almon Strowger) 1892 Az első automata távbeszélő központ üzembehelyezése. (Almon Strowger) 1928-32 között terjedtek el a rotary központok. 1928-32 között terjedtek el a rotary központok.

59 Történelmi áttekintés A következő állomás az 50-es évekre tehető (Crossbar központok telepítése) A következő állomás az 50-es évekre tehető (Crossbar központok telepítése) Jelenleg TPV központok (számítógép vezérlésű) üzemelnek. Jelenleg TPV központok (számítógép vezérlésű) üzemelnek. Mi A XX. Évszázad végének a legfontosabb találmánya ? Mi A XX. Évszázad végének a legfontosabb találmánya ?

60 Történelmi áttekintés A XX. Évszázad végének a legfontosabb találmánya az Internet és a mobiltávközlés. A XX. Évszázad végének a legfontosabb találmánya az Internet és a mobiltávközlés. Internet Hang Mobilitás Telekom.

61 Távbeszélő hálózat fejlődése Telefon készülék (millió) Év

62 Az internet hálózat fejlődése Az internetre kapcsolt gépek száma

63 Az átvitt információ típusa Adat Hang

64 Nemzetközi háttér

65 Nagy távolságra való információ átvitelt elismerték a kezdettől fogva, ezért hamarosan meg kellet egyezni a néhány fontos kérdésben a határokon túl is: Nagy távolságra való információ átvitelt elismerték a kezdettől fogva, ezért hamarosan meg kellet egyezni a néhány fontos kérdésben a határokon túl is:. technikai kérdések: a szolgáltatások minősége (QOS) és befolyásoló paramétereinek meghatározása; az interface-ek részletes és pontos specifikálása (HW, SW) vagy az automatikus kapcsolás.. technikai kérdések: a szolgáltatások minősége (QOS) és befolyásoló paramétereinek meghatározása; az interface-ek részletes és pontos specifikálása (HW, SW) vagy az automatikus kapcsolás.. Általános hálózatok tervezése; nemzetközi hálózatok struktúrája, csillapítás, számozási megosztása.. Általános hálózatok tervezése; nemzetközi hálózatok struktúrája, csillapítás, számozási megosztása.

66 Üzemeltetési és gazdálkodási problémák mint a nemzetközi tarifikálás (díjszabályozás) és a forgalom megfigyelése. Üzemeltetési és gazdálkodási problémák mint a nemzetközi tarifikálás (díjszabályozás) és a forgalom megfigyelése. A nemzeten belül is fontos a hálózat és a berendezések szabványosítása: A nemzeten belül is fontos a hálózat és a berendezések szabványosítása: - különböző gyártmányú berendezések kompatibilitása; - minden felhasználónak minimális szolgáltatási minőség (QOS) garantálása; - a nemzetközi egyezmények megtartása.

67 Érdekelt ügyfelek

68 Néhány példa a nemzeti szabványosítási egyesületekre The British Standards Institute (BSI; United Kingdom), Deutsche Industrie-Normen (DIN;Germany), American National Standards Institute (ANSI; United States), the Finnish Standards Institute (SFS; Finland).

69 The European Telecommunications Standards Institute (ETSI) The European Committee for Electrotechnical Standardization/European Committee for Standardization (CEN/CENELEC) Conference of Posts and Telecommunications Administrations (CEPT) Conférence Européenne des administrations des Postes et Télécommunication

70 Amerikai szabványosítási egyesületek The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) The Electronic Industries Association (EIA) The Federal Communications Commission (FCC) The Telecommunications Industry Association (TIA)

71 Globális szabványosítási egyesületek The International Telecommunication Union (ITU) The Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique, or International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT/ ITU-T) is presently called ITU-T, where the “T” comes from telecommunications. The Comité Consultatif International des Radiocommunications or International Radio Consultative Committee (CCIR/ITU-R) is presently known as ITU-R, where the “R” stands for radio. The International Standards Organization/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC)

72 Néhány példa a többi szabványosítási egyesületekre The Internet Engineering Task Force (IETF) The Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) The Telemanagement Forum (TMF)

73 Távközlési szolgáltatások ÜZEMELTETŐ GYÁRTÓ FELHASZNÁLÓ Műszaki előírások Berendezések Szolgáltatás Tarifák

74 A szolgáltatás típusok Unilaterális Bilaterális Multilaterális Monológ Dialógus Konferencia

75 A szolgáltatás típusok A telekommunikáció áltál kínált szolgáltatások a következőkben különböznek: A telekommunikáció áltál kínált szolgáltatások a következőkben különböznek: - az átvitt információk típusai - partnerek száma - partnerek szerepe

76 Szolgáltatási példák Banki szolgáltatások (ATM, telebank) Banki szolgáltatások (ATM, telebank) Légi közlekedés, jegyvásárlás Légi közlekedés, jegyvásárlás Kereskedelem Kereskedelem Hitelkártya Hitelkártya Stb…. Stb….

77

78

79 Átviteltechnikai alapfogalmak Az érzékszerveinkre gyakorolt változás mértéke nem egyenesen arányos az ingerkeltés mértékével. Az érzékszerveinkre gyakorolt változás mértéke nem egyenesen arányos az ingerkeltés mértékével. Pl.1 2 lámpa (látás). Pl.1 2 lámpa (látás). Pl.2 Hallás (nem érzünk nagy változást ha megduplázzuk a teljesítményt). Pl.2 Hallás (nem érzünk nagy változást ha megduplázzuk a teljesítményt). Bel definíciója ? Bel definíciója ?

80 Átviteltechnikai alapfogalmak Bel: Két teljesítmény (pl. a négypólus bemenetére adott és a kimenetén levett teljesítménynek) viszonyának 10-es alapú logaritmusa a csillapítást (erősítést) belben (B) fejezi ki. Bel: Két teljesítmény (pl. a négypólus bemenetére adott és a kimenetén levett teljesítménynek) viszonyának 10-es alapú logaritmusa a csillapítást (erősítést) belben (B) fejezi ki. A gyakorlatban ennek tized része használatos, a decibel (dB) A gyakorlatban ennek tized része használatos, a decibel (dB)

81

82 De csak ha Átviteltechnikai alapfogalmak

83

84 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS Szint Szint Relatív szint Abszolút szint - áram - áram - áram - áram - feszültség - feszültség - feszültség - feszültség - teljesítmény - teljesítmény - teljesítmény - teljesítmény

85 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS Csillapítás Csillapítás - Hullámcsillapítás - Hullámcsillapítás - Üzemi csillapítás - Üzemi csillapítás - Maradékcsillapítás - Maradékcsillapítás - Beiktatási csillapítás - Beiktatási csillapítás - Reflexiós csillapítás - Reflexiós csillapítás - Ütközési csillapítás - Ütközési csillapítás

86 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS Csillapítás és nyereség P i = P be P o = P ki

87 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS Az eredő teljesítmény

88 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS Példa Példa A következő ábra szerint, számoljuk a kimeneti teljesítmény P ki dBm-ben és W-ban ha a bemeneti teljesítmény P be = 150 μW. A következő ábra szerint, számoljuk a kimeneti teljesítmény P ki dBm-ben és W-ban ha a bemeneti teljesítmény P be = 150 μW.

89 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS

90 P P(W) P(W)P(dBm)P(dBW) 1 GW 1 GW 10 9 10 9 120 120 90 90 1 MW 1 MW 10 6 10 6 90 90 60 60 1 kW 1 kW 10 3 10 3 60 60 30 30 1 W 1 W 1 30 30 0 1 mW 1 mW 10 -3 10 -3 0 -30 -30 1 μW 1 μW 10 -6 10 -6 -30 -30 -60 -60 1 nW 1 nW 10 -9 10 -9 -60 -60 -90 -90 1 pW 1 pW 10 -12 10 -12 -90 -90 -120 -120

91 SZINT ÉS CSILLAPÍTÁS P 1 / P 2 P 1 / P 2 10log P 1 / P 2 10log P 1 / P 2 - dB dB 1 0 2 3,01 3,01 3 4,77 4,77 5 6,99 6,99 10 10 100 100 20 20 1000 1000 30 30 10000 10000 40 40

92 NEPER Két feszültség (vagy áram) viszonyának természetes (neper) logaritmusa A Neper jele: Np, dNp a = ln U 1 / U 2 (Np) vagy e a = U 1 / U 2 a = ln I 1 / I 2 (Np) vagy e a = I 1 / I 2

93 NEPER A teljesítménycsillapítást neperben két teljesítmény természetes logaritmikus viszonyának a fele adja, a = ½ ln P 1 / P 2 (Np) vagy e 2a = P 1 / P 2

94 NEPER Ha P 1 / P 2 = 10, akkor a csillapítás Ha P 1 / P 2 = 10, akkor a csillapítás neperben neperben a = ½ ln 10 = 1,151 Np Vagyis Vagyis 1 dB = 0,1151 Np 1 dB = 0,1151 Np A feszültségekre, ill. áramokra a csillapítás neperben: A feszültségekre, ill. áramokra a csillapítás neperben:

95 NEPER Ha Z 1 = Z 2 akkor a csillapítás neperben

96 NEPER Az e a = U 1 /U 2 összefüggésből Az e a = U 1 /U 2 összefüggésből közvetlenül kiolvashatjuk, hogy az közvetlenül kiolvashatjuk, hogy az 1 Np csillapítású rendszer kimenetén 1 Np csillapítású rendszer kimenetén 1 V a feszültség, ha bemenetére 1 V a feszültség, ha bemenetére e = 2,718 V feszültséget kapcsolunk e = 2,718 V feszültséget kapcsolunk (természetesen csak Z 1 = Z 2 esetén) (természetesen csak Z 1 = Z 2 esetén)

97 Hullámcsillapítás A mindkét oldalon saját hullámellenállásaival lezárt négypólus teljesítménycsillapítását hullámcsillapításnak nevezzük A mindkét oldalon saját hullámellenállásaival lezárt négypólus teljesítménycsillapítását hullámcsillapításnak nevezzük

98 Üzemi csillapítás Az átviteltechnika gyakorlatban a hullámcsillapítás fogalma, aminek inkább elméleti, mint gyakorlati jelentősége van. Az átviteltechnika gyakorlatban a hullámcsillapítás fogalma, aminek inkább elméleti, mint gyakorlati jelentősége van. A távvezeték hullámimpedanciája frekvenciafüggő, a lezárások pedig fix beállításúak és impedanciájuk értéke legfeljebb egy frekvencián egyezik meg a távvezeték hullámimpedanciával. A többi frekvencián illesztetlenség lép fel és a négypólus csillapítása nagyobb lesz, mint a hullámcsillapítás. A távvezeték hullámimpedanciája frekvenciafüggő, a lezárások pedig fix beállításúak és impedanciájuk értéke legfeljebb egy frekvencián egyezik meg a távvezeték hullámimpedanciával. A többi frekvencián illesztetlenség lép fel és a négypólus csillapítása nagyobb lesz, mint a hullámcsillapítás.

99 Üzemi csillapítás Az üzemi csillapítás a tényleges impedanciával lezárt NP csillapítása és azt fejezi ki, hogy a fogyasztó hány decibellel (nepperrel) kap kevesebb teljesítményt, mint a generátorra közvetlenül rákötött illesztő fogyasztó kapna. Az üzemi csillapítás a tényleges impedanciával lezárt NP csillapítása és azt fejezi ki, hogy a fogyasztó hány decibellel (nepperrel) kap kevesebb teljesítményt, mint a generátorra közvetlenül rákötött illesztő fogyasztó kapna.

100 Maradékcsillapítás A maradékcsillapítás a távbeszélő- áramkörök teljes csillapításának jellemzésére használjuk. A teljes távbeszélő összeköttetés csillapítását a csatornák négyhuzalos vagy kéthuzalos adási bemenő pontjáról a vételi pontokig maradékcsillapításnak nevezzük. A maradékcsillapítás az üzemi csillapításnak a speciális este, amikor Zg=Zf=600Ω A maradékcsillapítás a távbeszélő- áramkörök teljes csillapításának jellemzésére használjuk. A teljes távbeszélő összeköttetés csillapítását a csatornák négyhuzalos vagy kéthuzalos adási bemenő pontjáról a vételi pontokig maradékcsillapításnak nevezzük. A maradékcsillapítás az üzemi csillapításnak a speciális este, amikor Zg=Zf=600Ω

101 Maradékcsillapítás Telefon vonal ZgZg UgUg ZfZf U1U1 U2

102 Maradékcsillapítás Ha V akkor

103 Beiktatási csillapítás A beiktatási csillapítás azt mutatja meg, hogy milyen arányban változik a feszültség a terhelésen, ha a terhelés és a generátor közé egy négypólust iktatunk be. Ha pl.: a távbeszélő-áramkörbe egy újabb négypólust iktatunk be az üzemi körülményekben beállt változást az un. Beiktatási csillapítással jelezzük. A beiktatási csillapítás azt mutatja meg, hogy milyen arányban változik a feszültség a terhelésen, ha a terhelés és a generátor közé egy négypólust iktatunk be. Ha pl.: a távbeszélő-áramkörbe egy újabb négypólust iktatunk be az üzemi körülményekben beállt változást az un. Beiktatási csillapítással jelezzük.

104 Beiktatási csillapítás Mivel a fogyasztó ugyanaz maradt, teljesítményviszonyok helyett számolhatunk feszültséggel vagy áramviszonyokkal is.

105 Reflexiós (visszaverődési) csillapítás Ha Z 1 impedanciájú generátorhoz Z 2 Ha Z 1 impedanciájú generátorhoz Z 2 impedanciájú fogyasztót kötünk, akkor a csatlakozás helyéről a generátor felé folyik az I r áram. I r = r * I 0

106 Reflexiós (visszaverődési) csillapítás

107 I r = r * I 0 I r = r * I 0 Ahol: I 0 beeső áram, ha Z 1 = Z 2, Ahol: I 0 beeső áram, ha Z 1 = Z 2, r = (Z 2 – Z 1 ) / (Z 2 +Z 1 ) r = (Z 2 – Z 1 ) / (Z 2 +Z 1 ) -- visszaverődési (reflexiós) tényező -- visszaverődési (reflexiós) tényező A visszaverődési csillapítás, azt fejezi ki, hogy két eltérő impedanciájú vonal összekapcsolásai helyén a visszavert áram hány dB-lel kisebb, mint a beeső áram. A visszaverődési csillapítás, azt fejezi ki, hogy két eltérő impedanciájú vonal összekapcsolásai helyén a visszavert áram hány dB-lel kisebb, mint a beeső áram. a r =20 log |1/r| [dB] a r =20 log |1/r| [dB]

108 Ütközési csillapítás Az ütközési csillapítás azt fejezi ki, hogy két eltérő impedanciájú négypólus összekapcsolása esetén az illesztetlenség az átviteli rendszerben mekkora többletcsillapítást (energiaveszteséget) okoz. Az ütközési csillapítás azt fejezi ki, hogy két eltérő impedanciájú négypólus összekapcsolása esetén az illesztetlenség az átviteli rendszerben mekkora többletcsillapítást (energiaveszteséget) okoz. Ahol Z 1 és Z 2 a négypólus be- és kimeneti impedanciája Ahol Z 1 és Z 2 a négypólus be- és kimeneti impedanciája a üt = 20 log (Z 1 + Z 2 ) / 2√Z 1 Z 2

109 Csillapítótagok, illesztőelemek A csillapítók olyan frekvenciafüggetlen négypólusok, melyeknél a kimeneti teljesítmény vagy feszültség kisebb, mint a betáplált. A csillapítótagokat akkor alkalmazzuk, amikor különböző szintű pontokat kell egymással összekapcsolnunk (szintegyeztetés). A csillapítók olyan frekvenciafüggetlen négypólusok, melyeknél a kimeneti teljesítmény vagy feszültség kisebb, mint a betáplált. A csillapítótagokat akkor alkalmazzuk, amikor különböző szintű pontokat kell egymással összekapcsolnunk (szintegyeztetés). A csillapítótagok fajtái: A csillapítótagok fajtái: -szimmetrikusak -aszimmetrikusak -szimmetrikusak -aszimmetrikusak

110 Csillapítótagok, illesztóelemek Szimmetrikus a NP akkor, ha a bemeneti és kimeneti kapcsai felcserélhetők. Vagyis a bemeneti és a kimeneti impedancia megegyezik. Szimmetrikus a NP akkor, ha a bemeneti és kimeneti kapcsai felcserélhetők. Vagyis a bemeneti és a kimeneti impedancia megegyezik. Pl.: határozzuk meg a leggyakrabban alkalmazott T tag hullámellenállását és csillapítását.

111 Csillapítótagok, illesztőelemek Általános megfogalmazás szerint a hullámellenállás a hullámimpedanciájával lezárt négypólus bemeneti ellenállása. Általános megfogalmazás szerint a hullámellenállás a hullámimpedanciájával lezárt négypólus bemeneti ellenállása. Zo = Zo = ahol Zü=Z 1 +Z 2 ahol Zü=Z 1 +Z 2 Z r = Z 1 + (Z 1 Z 2 ) / (Z 1 + Z 2 ) a csillapítás a csillapítás a 0 = 20*log (1+k) / (1-k) ahol ahol Hangfrekvenciás tartományban (20…20000Hz) tisztán ohmos ellenállásokból építhetjük fel a csillapítótagot, ezért: Z 1 = R 1 és Z 2 = R 2

112 Frekvenciafüggő négypólusok (kiegyenlítők, hibrid áramkörök, szűrők, stb.) - Kiegyenlítők - Kiegyenlítők Kiegyenlítőket ohmos ellenállásokból álló csillapítókból úgy hozzuk létre, hogy kapacitív vagy induktív tagokkal egészítjük ki. Fontos az, hogy adott frekvenciatartományban a csillapítás meghatározott karakterisztika szerint változzon. A legegyszerűbb kiegyenlítő az áthidalt T tag, amely előnye, hogy csillapítása viszonylag széles határok között változtatható anélkül, hogy a hullámellenállás megváltozna. Kiegyenlítőket ohmos ellenállásokból álló csillapítókból úgy hozzuk létre, hogy kapacitív vagy induktív tagokkal egészítjük ki. Fontos az, hogy adott frekvenciatartományban a csillapítás meghatározott karakterisztika szerint változzon. A legegyszerűbb kiegyenlítő az áthidalt T tag, amely előnye, hogy csillapítása viszonylag széles határok között változtatható anélkül, hogy a hullámellenállás megváltozna. (Ábra) (Ábra)

113 Kiegyenlítők A frekvenciafüggő tagok a következők szerint választhatók meg: A frekvenciafüggő tagok a következők szerint választhatók meg: Z 1 * Z 2 =R 0 2 Z 1 * Z 2 =R 0 2 és teljesülnie kell, az és teljesülnie kell, az R 1 =R 0 R 1 =R 0 Rajz Rajz R 1 * R 0 =Z 1 * Z 2 R 1 * R 0 =Z 1 * Z 2 Ha R1=R0 akkorR 0 2 =Z 1 *Z 2 Ha R1=R0 akkorR 0 2 =Z 1 *Z 2 vagy R 0 =√Z 1 Z 2 vagy R 0 =√Z 1 Z 2 a = 20*log|1+(lZ 1 l/R 0 )| [dB] a = 20*log|1+(lZ 1 l/R 0 )| [dB]

114 Ha Z 1 = 1/jwC és Z 2 = jwL akkor Z 1 * Z 2 akkor Z 1 * Z 2 valós és frekvenciafüggetlen valós és frekvenciafüggetlen Z 1 * Z 2 = 1/jwC * jwL = L/C Z 1 * Z 2 = 1/jwC * jwL = L/C R = R =

115 SZINT FOGALMA A távbeszélő-áramkörök vagy átviteli rendszer lényeges pontjaiban – ilyen pont pl. az erősítők be- és kimenete, a távbeszélő áramkörök végpontja stb. – a jelenlevő feszültségeket vagy teljesítményeket szintekben szokták megadni. A távbeszélő-áramkörök vagy átviteli rendszer lényeges pontjaiban – ilyen pont pl. az erősítők be- és kimenete, a távbeszélő áramkörök végpontja stb. – a jelenlevő feszültségeket vagy teljesítményeket szintekben szokták megadni. A szint az áramkör vagy átviteli rendszer adott pontján mért feszültség, vagy teljesítmény viszonyát fejezi ki néperben, vagy decibelben valamilyen előre felvett értékhez képest. A szint az áramkör vagy átviteli rendszer adott pontján mért feszültség, vagy teljesítmény viszonyát fejezi ki néperben, vagy decibelben valamilyen előre felvett értékhez képest.

116 SZINT FOGALMA Azt az előre felvett értéket, amihez a mért értéket viszonyítjuk, hivatkozási értéknek nevezzük. Azt az előre felvett értéket, amihez a mért értéket viszonyítjuk, hivatkozási értéknek nevezzük. A hivatkozási értéktől függően megkülönböztethetünk abszolút - és relatívszintet. A hivatkozási értéktől függően megkülönböztethetünk abszolút - és relatívszintet. Ha az átviteli rendszer egy adott pontján mért feszültséget vagy teljesítményt egy tetszőleges, pl. az átviteli rendszer elején beadott feszültséghez vagy teljesítményhez viszonyítjuk, relatívszintről beszélünk. Ha az átviteli rendszer egy adott pontján mért feszültséget vagy teljesítményt egy tetszőleges, pl. az átviteli rendszer elején beadott feszültséghez vagy teljesítményhez viszonyítjuk, relatívszintről beszélünk.

117 SZINT FOGALMA Ha a hivatkozási értékek a CCITT normálgenerátor jellemzői, 1 mW vagy 0,775 V, akkor a szintet abszolút szintnek nevezzük. Ez a két számérték oly módon kapcsolódik össze, hogy 775 mV az a feszültség, amely 600-os ellenállásban 1mW teljesítményt hoz létre. Ha a hivatkozási értékek a CCITT normálgenerátor jellemzői, 1 mW vagy 0,775 V, akkor a szintet abszolút szintnek nevezzük. Ez a két számérték oly módon kapcsolódik össze, hogy 775 mV az a feszültség, amely 600-os ellenállásban 1mW teljesítményt hoz létre.

118 SZINT FOGALMA V g = 1,55 V; U 0 = 0,775 V; Z g = Z f = R = 600 Ω I 0 = 1,29 mA

119 SZINT FOGALMA Attól függően, hogy a hivatkozási Attól függően, hogy a hivatkozási érték és a viszonyítandó érték érték és a viszonyítandó érték feszültség vagy teljesítmény, feszültség vagy teljesítmény, megkülönböztethetünk feszültség ill. megkülönböztethetünk feszültség ill. teljesítményszintet. teljesítményszintet. A szintet pozitívnak nevezzük, ha a feszültség vagy a teljesítmény nagyobb, mint a hivatkozási értékhez tartózó feszültség vagy teljesítmény. Negatív a szint, ha a mért teljesítmény vagy feszültség a hivatkozási értéknél kisebb. A szintet pozitívnak nevezzük, ha a feszültség vagy a teljesítmény nagyobb, mint a hivatkozási értékhez tartózó feszültség vagy teljesítmény. Negatív a szint, ha a mért teljesítmény vagy feszültség a hivatkozási értéknél kisebb.

120 SZINT FOGALMA Abszolút teljesítményszint Abszolút teljesítményszint Ha a hivatkozási érték 1mW, a Ha a hivatkozási érték 1mW, a szintet abszolút teljesítményszintnek nevezzük. A csillapítás értékek megadásához hasonlóan:

121 SZINT FOGALMA p = 10log P/P 0 (dBm) = ½ ln P/P 0 (Npm) P – a vizsgált helyen mért teljesítmény P 0 = 1 mW

122 SZINT FOGALMA A képletekből következik, hogy nulla abszolút teljesítményszint 1mW teljesítménynek felel meg. A képletekből következik, hogy nulla abszolút teljesítményszint 1mW teljesítménynek felel meg. Ha P > 1 mW az abszolút teljesítményszint pozitív, Ha P > 1 mW az abszolút teljesítményszint pozitív, ha P<1 mW az abszolút teljesítményszint negatív. ha P<1 mW az abszolút teljesítményszint negatív.

123 SZINT FOGALMA Abszolút feszültségszint Abszolút feszültségszint Ha az átviteli rendszer vizsgált helyén a hivatkozási érték 775 mV, abszolút feszültségszintről beszélünk. Az abszolút feszültségszint értékét pedig az Ha az átviteli rendszer vizsgált helyén a hivatkozási érték 775 mV, abszolút feszültségszintről beszélünk. Az abszolút feszültségszint értékét pedig az

124 SZINT FOGALMA A képletekből következik, hogy az abszolút feszültségszint pozitív, ha U>775 mV, az ellenkező esetben negatív. Ugyan csak látható, hogy az abszolút feszültségszint nulla, ha U=775mV. A képletekből következik, hogy az abszolút feszültségszint pozitív, ha U>775 mV, az ellenkező esetben negatív. Ugyan csak látható, hogy az abszolút feszültségszint nulla, ha U=775mV.

125 SZINT FOGALMA Összefüggés az abszolút feszültség- és teljesítményszint között Összefüggés az abszolút feszültség- és teljesítményszint között A vezetékes átviteltechnikában az átviteli rendszerek és áramkörök állapotára a teljesítményszint a jellemző. Mivel a teljesítmény mérése viszonylag bonyolult, a gyakorlatban feszültséget, illetve feszültségszintet mérünk, és az impedancia ismeretében határozzuk meg a teljesítményszintet A vezetékes átviteltechnikában az átviteli rendszerek és áramkörök állapotára a teljesítményszint a jellemző. Mivel a teljesítmény mérése viszonylag bonyolult, a gyakorlatban feszültséget, illetve feszültségszintet mérünk, és az impedancia ismeretében határozzuk meg a teljesítményszintet

126 U 0 forrásfeszültségű, R b belső ellenállású aktív kétpólus és a Z impedanciájú fogyasztó közé kapcsolt négypólus jelképezi az átviteli utat. A fogyasztóra jutó látszólagos (P m ) teljesítmény U 0 forrásfeszültségű, R b belső ellenállású aktív kétpólus és a Z impedanciájú fogyasztó közé kapcsolt négypólus jelképezi az átviteli utat. A fogyasztóra jutó látszólagos (P m ) teljesítmény Az U 0 forrásfeszültségű és R b belső ellenállású aktív kétpólus R t = R b lezáró ellenálláson 1 mW teljesítményt ad le, tehát Az U 0 forrásfeszültségű és R b belső ellenállású aktív kétpólus R t = R b lezáró ellenálláson 1 mW teljesítményt ad le, tehát

127 SZINT FOGALMA

128 Ha a CCITT normálgenerátor adatait (U 0 = 1,55 V R b = 600  ), helyettesítjük be az összefüggésbe, Ha a CCITT normálgenerátor adatait (U 0 = 1,55 V R b = 600  ), helyettesítjük be az összefüggésbe, voir Akkor:

129 SZINT FOGALMA A teljesítményszint tehát két tagból áll. Az első tag az abszolút feszültségszint, a második az un. korrekciós tag. A teljesítményszint tehát két tagból áll. Az első tag az abszolút feszültségszint, a második az un. korrekciós tag. Azokban a mérési pontokban, ahol a tényleges impedancia 600  Azokban a mérési pontokban, ahol a tényleges impedancia 600  t = p t = p

130 SZINT FOGALMA Összefüggés a csillapítás és szint között Összefüggés a csillapítás és szint között Általában kimondható, hogy az átviteli rendszer két pontjának teljesítményszint különbsége a köztük lévő átviteli út csillapítását adja: Általában kimondható, hogy az átviteli rendszer két pontjának teljesítményszint különbsége a köztük lévő átviteli út csillapítását adja: a = p1-p2 a = p1-p2

131 SZINT FOGALMA Relatív teljesítményszint Relatív teljesítményszint p = 10 log P/P 1 (dBr) = ½ ln P/P 1 (Nr) ahol P – a vizsgált helyen; P 1 - a rendszer bemenetén mért teljesítmény. P 1 - a rendszer bemenetén mért teljesítmény.

132

133 Az információ hűséges átvitelére a forrástól a vevőig az átviteli közegnek a következő tulajdonságokkal kell bírni: - A közeg nem deformálhatja a vitt jelet, de csillapítás lehetséges. - A közeg nem deformálhatja a vitt jelet, de csillapítás lehetséges. - A vitt jel a különböző zajok vagy áthallás ellenére ép kell hogy legyen. - A vitt jel a különböző zajok vagy áthallás ellenére ép kell hogy legyen. - A vitt jel sávszélességének el kell férnie a - A vitt jel sávszélességének el kell férnie a közeg sávszélességében közeg sávszélességében Ezeken a tulajdonságokon kívül az átviteli közegnek biztosítania kell a következőket: - Lehetséges legnagyobb információ kapacitás, - Lehetséges legnagyobb információ kapacitás, - Lehető legolcsóbb infrastruktúra - Lehető legolcsóbb infrastruktúra C bit/s Átviteli Közegek

134 Sajnos még nincs olyan átviteli közeg amely megfelel a felsorolt tulajdonságok. Sajnos még nincs olyan átviteli közeg amely megfelel a felsorolt tulajdonságok. Ezért meg kell találni a gazdaságilag legjobb megoldást, hogy az átvitelre szánt jel illeszkedjen az átviteli közegben a különböző jelfeldolgozási eljárásokat használva (pl. kódolás, moduláció, stb…) Ezért meg kell találni a gazdaságilag legjobb megoldást, hogy az átvitelre szánt jel illeszkedjen az átviteli közegben a különböző jelfeldolgozási eljárásokat használva (pl. kódolás, moduláció, stb…)

135 Átviteli Közegek Sávszélesség = f h - f b Példa: telefon, beszéd, HI - FI Az átviteli közeg úgy viselkedik mint egy sávszűrő

136 Átviteli közegek - Szimmetrikus kábel érpár - Szimmetrikus kábel érpár - koaxiális kábel - koaxiális kábel - rádió hullámok - rádió hullámok - infravörös hullámok - infravörös hullámok - fényvezető kábel - fényvezető kábel

137 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Vezetékes átvitelre légvezetéket, szimmetrikus kábeleket, koaxiális kábeleket és fényvezető kábeleket használunk. Vezetékes átvitelre légvezetéket, szimmetrikus kábeleket, koaxiális kábeleket és fényvezető kábeleket használunk. A vezetékfajták szerkezeti felépítése meghatározza azok átviteli jellemzőit a vezetéken alkalmazható üzemmódokat és berendezéseket, valamint alkalmazhatóságukat a belföldi és nemzetközi hálózatokban.

138 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A vezetők anyaga döntő többségében réz vagy alumínium vagy ezek ötvözetei. Használatosak még kisebb mennyiségben vas és bronz vezetők is. A vezetők anyaga döntő többségében réz vagy alumínium vagy ezek ötvözetei. Használatosak még kisebb mennyiségben vas és bronz vezetők is.

139 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A kettős vezeték átviteli jellemzői A kettős vezeték átviteli jellemzői A távvezeték két (2) egymással párhuzamos vezetőből áll: két azonos átmérőjű hengeres vezetőkből álló vezető pár vagy koaxiális kábel A távvezeték két (2) egymással párhuzamos vezetőből áll: két azonos átmérőjű hengeres vezetőkből álló vezető pár vagy koaxiális kábel

140 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Minden kettős vezetéknek két „bemenő” és két „kimenő” pontja van, tehát mint négypólusú fogható fel. Minden kettős vezetéknek két „bemenő” és két „kimenő” pontja van, tehát mint négypólusú fogható fel.

141

142 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Egy távvezeték jellemezhető az elsődleges és a másodlagos paramétereivel. 1. Elsődleges paraméterek: R (Ω/km); R (Ω/km); L (H/km) L (H/km) C (F/km); C (F/km); G (S/km) G (S/km)

143 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Hurokellenállás (mivel vezetékpárról van szó) Hurokellenállás (mivel vezetékpárról van szó) Ahol: L  az áramkör (vezeték) hossza(m) S  a vezető keresztmetszete (m 2 ) ρ  fajlagos ellenállás, amelyet 20°C-ra adnak meg. (Ωm 2 /m)

144 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői R T°C = R 20°C [ 1 + α 20°C (T °C – 20°C) ] R T°C = R 20°C [ 1 + α 20°C (T °C – 20°C) ] (réz esetén α 20°C = + 0.0038) (réz esetén α 20°C = + 0.0038) A gyakorlatban: R = 44/d 2 (Ω/Km)  rézvezető esetén R =72/d 2 (Ω/Km) alumínium vezető esetén d  szigeteletlen vezető átmérője (mm) A gyakorlatban: R = 44/d 2 (Ω/Km)  rézvezető esetén R =72/d 2 (Ω/Km) alumínium vezető esetén d  szigeteletlen vezető átmérője (mm)

145 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Az skin effektus Az skin effektus A frekvencia növekedésével (pl. f > 10 kHz) a skin hatás (bőrhatás) egyre jobban érvényesül és egyre inkább csak a vezeték külső felülete vesz részt a vezetésben. A frekvencia növekedésével (pl. f > 10 kHz) a skin hatás (bőrhatás) egyre jobban érvényesül és egyre inkább csak a vezeték külső felülete vesz részt a vezetésben. A szinuszos gerjesztés esetén bemutatható hogy a behatolási mélység ( δ ): A szinuszos gerjesztés esetén bemutatható hogy a behatolási mélység ( δ ):

146 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Ahol: f a frekvencia Hz-ben μ a vezeték permeabilitása és μ = μ 0.μ r és μ 0 = 4.π.10-7 H/m a vákuum permeabilitása μ r = relatív permeabilitás (rézvezető esetén μ r = 1 ). δ képlettből látszik, hogy minél magasabb a frekvencia, annál kisebb a δ, annál kisebb a vezeték hasznos felülete és annál nagyobb az ellenállás A δ képlettből látszik, hogy minél magasabb a frekvencia, annál kisebb a δ, annál kisebb a vezeték hasznos felülete és annál nagyobb az ellenállás

147 1 mm átmérőjű vezeték amelyben egy 500 kHz sinusos jel halad. Látható hogy az áram sűrűség 63% a δ=94μm részben koncentrálódik

148 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Példa: Példa: 1. Egy 0,8mm átmérőjű vezeték, 10 MHz szinuszos gerjesztés esetén: δ = 21 µm --(az áram csak a felületen terjed el) δ = 21 µm --(az áram csak a felületen terjed el)

149 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői 2. Egy 0,8mm átmérőjű vezeték, egy 800 Hz szinuszos gerjesztés esetén: δ = 2.33mm -- (Ebben az esetben az áram majdnem egyenletesen terjed a egész vezeték felületén.) δ = 2.33mm -- (Ebben az esetben az áram majdnem egyenletesen terjed a egész vezeték felületén.)

150 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői S = π.r² és Jo = I/S R = ρ.L/ S S’ = π. δ.(2. r - δ) és J = I/S’ R’ = ρ.L/ S’ Alacsony frekvenciák < 10 kHz Magasabb frekvenciák > 10 kHz

151 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Átvezetés (levezetés) Átvezetés (levezetés) A G átvezetés a két vezeték közötti dielektrikumban keletkező veszteségek jellemezhetők, és függnek a dielektrikum anyagától, annak épségétől, és az időjárástól A G átvezetés a két vezeték közötti dielektrikumban keletkező veszteségek jellemezhetők, és függnek a dielektrikum anyagától, annak épségétől, és az időjárástól G = 2.π.f.C/Q G = 2.π.f.C/Q ahol: Q a hatásfok (polyethylen esetén Q = 5000) ahol: Q a hatásfok (polyethylen esetén Q = 5000) G elhanyagolható ha f < 1 MHz G elhanyagolható ha f < 1 MHz

152 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői 2. Másodlagos paraméterek - Karakterisztikus impedancia - Karakterisztikus impedancia - Terjedési tényező - Terjedési tényező A vezetők árama, a vezetők közötti feszültség a z koordináta és a t idő függvénye. Az egyik vezetőárama a z helyen i(x,t), a másiké –i(x,t). A két vezeték közötti feszültség u(x,t). A vezetők árama azért függ a helytől, mert a vezetők közötti kapacitáson, és átvezetésen is folyik, a helytől és időtől függő feszültség által meghatározott áram. A vezetők árama, a vezetők közötti feszültség a z koordináta és a t idő függvénye. Az egyik vezetőárama a z helyen i(x,t), a másiké –i(x,t). A két vezeték közötti feszültség u(x,t). A vezetők árama azért függ a helytől, mert a vezetők közötti kapacitáson, és átvezetésen is folyik, a helytől és időtől függő feszültség által meghatározott áram.

153 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A távvezeték áramaira és feszültségére vonatkozó összefüggéseket a következő távvezeték szakasz mikroszkopikus modelljére írhatjuk fel. A távvezeték áramaira és feszültségére vonatkozó összefüggéseket a következő távvezeték szakasz mikroszkopikus modelljére írhatjuk fel.

154 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Ahol: Rdx  a dx hosszúságú szakasz ellenállása, Ldx  a dx hosszúságú szakasz induktivitása Cdx  a vezetők közötti kapacitás Gdx  a vezetők közötti átvezetés

155

156 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői

157 Általános megoldás a feszültség viszonyokkal Kapcsolatban, sinusos e (jwt) gerjesztés esetén V I – haladó hullám V R – reflektált (visszavert) hullám

158 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A terjedési tényező: Ahol: α – a csillapítás (csillapítás állandó) β – a fázisforgatás (fázisállandó)

159 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Veszteségmentes vonal esetén: Veszteségmentes vonal esetén: TEM hullámok esetén:

160 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A hullámimpedancia meghatározása: Végtelen vonal esetén: V R = 0 Veszteségmentes vonal esetén:

161 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Véges hosszúságú veszteség mentes vonal estén: Hullámimp. a z ponton Ha

162 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Normalizált impedancia Reflexiós tényező

163 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői tetszőleges lezárás mellett a távvezetéken állóhullámok alakulnak ki, a feszültség maximumok és minimumok értéke: R=VSWR = V max /V min Állóhullámarány:

164 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Z1 = (R + j.L.w).dx és Y2 = (G + j.C.w).dx Y2 = (G + j.C.w).dx (G = 1/Z) (G = 1/Z)

165 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Végtelen hosszú vezeték ábrázolása A vezeték 0-0 pontjai között Z 0 impedanciát mutat Az 1-1 pontok között nézve mindig a Z 0 -t látjuk mivel a maradék rész mindig végtelen.

166 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Ha az első elemet lezárjuk egy Z 0 impedanciával Ha az első elemet lezárjuk egy Z 0 impedanciával Zoo = Z1 + akkor ennek mindenképpen egyenlőnek kell lennie Z 0 –lal.

167 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Zo = Z1 + vagy Zo = Z1 + vagy Zo² - Z1.Zo – Z1.Z2 = 0 Zo² - Z1.Zo – Z1.Z2 = 0 Zo = Zo = Amely az egyetlen elfogadható megoldás

168 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Z 0 = 1/2.[( R+j.L.ω).dx + Z 0 = 1/2.[( R+j.L.ω).dx + + ] Ha dx 0, akkor egy homogén távvezeték hullámimpedanciája a következő: Zo =

169 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A Z 0 nem más mint a vezeték karakterisztikus impedanciája (hullámimpedanciája) A Z 0 nem más mint a vezeték karakterisztikus impedanciája (hullámimpedanciája) A karakterisztikus impedancia, a frekvencia összefüggése. (800 Hz 600Ω)

170 Nagyfrekvenciák esetén (jwL >> R és jwC >> G) Z 0 = Zc = Rc = Voir grafique A négypólus nagyon fontos jellemzője a karakterisztikus (hullámimpedancia). A hullámimpedancia a végtelen (ami nem létezik) hosszú vezető bemeneti impedanciája, vagy véges hosszúságú vezető, Z 0 impedanciájú lezárással.

171 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Megjegyzés: A telefon vonal - megegyezés alapján -, az utolsó szakaszon a hullámimpedanciáját (karakterisztikus impedancia) (az előfizető és a központ között) 800 Hz-en Európában 600 Ω-ban, míg Amerikában 900Ω-ban alapították meg. A telefon vonal - megegyezés alapján -, az utolsó szakaszon a hullámimpedanciáját (karakterisztikus impedancia) (az előfizető és a központ között) 800 Hz-en Európában 600 Ω-ban, míg Amerikában 900Ω-ban alapították meg.

172 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Veszteségmentes vonal P L = P C teljesítmény

173 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Terjedési állandó (tényező) Terjedési állandó (tényező) A terjedési állandó alatt általában a A terjedési állandó alatt általában a vezeték bemenetére adott áramok vagy vezeték bemenetére adott áramok vagy feszültségek és a kimenetén mérhető feszültségek és a kimenetén mérhető áramok vagy feszültségek hányadosának áramok vagy feszültségek hányadosának logaritmusát értjük. logaritmusát értjük.

174 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A terjedési állandó általában komplex, ami felbontható valós és képzetes részre γ = α + jβ (g = a + jb) ahol: a, α a csillapításállandó b, β a fázisállandó b, β a fázisállandó

175 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői lnA - csillapításállandó (Np/km) vagy (dB/km) β - fázisállandó (rad/km)

176 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Általánosságban (a távvezeték elmélete alapján): Ha R << w L, és mivel általában G elhanyagolható, akkor

177 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Ha X << 1 akkor akkor és

178

179 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Z 0 – frekvenciafüggetlen. A nagyfrekvenciás esetén, a fázisállandó β lineárisan nő az f frekvenciával (nincs fázis diztorzió); a csillapítás α arányosan függ az R- tól. A nagyfrekvenciás esetén, a fázisállandó β lineárisan nő az f frekvenciával (nincs fázis diztorzió); a csillapítás α arányosan függ az R- tól.

180 A nagyfrekvenciás esetén az skin effektus nem elhanyagolható és a csillapítás mint az R a frekvencia négyzetgyökétől függ

181 Példa: CL : helyi kapcsolóközpont SR : közbenső elosztó PC : koncentrátori csomópont

182 CL : helyi kapcsolóközpont SR : közbenső elosztó PC : koncentrátori csomópont

183 Városi kábelek csillapítási karakterisztikái

184 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői A távvezetékek elsődleges paramétereinek és hullámimpedanciáinak számítása A távvezetékek elsődleges paramétereinek és hullámimpedanciáinak számítása Sodrot érpár esetén: mH/km nF/km

185 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői Szimmetrikus érpár esetén (légkábel) Szimmetrikus érpár esetén (légkábel) (D >> d) mH/km nF/km

186 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői koaxiális párok esetén: ahol d belső vezető átmérője, D a külső vezető (cső) belső átmérője Bemutatható hogy a legjobb viszony a D és d között az, ha D/d = 3,6

187 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői mH/km nF/km

188 A (kettős) vezetékek átviteli jellemzői (Ω/km) (μS/km) A magasabb frekvenciáknál már nem hanyagolható a meleg ér ellenállása skin effektus miatt és annál nagyobb minél nagyobb a frekvencia. A levezetés is nő a frekvenciával. D és d mm-ben f MHz-ben

189 A távbeszélő (telefon) -technikában használt koaxiális kábelek csillapítási karakterisztikája

190 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái A vezetékfajták szerkezeti felépítése meghatározza azok átviteli jellemzőit a vezetéken alkalmazható üzemmódokat és berendezéseket, valamint az alkalmazhatóságukat a belföldi és nemzetközi hálózatokban. A vezetékfajták szerkezeti felépítése meghatározza azok átviteli jellemzőit a vezetéken alkalmazható üzemmódokat és berendezéseket, valamint az alkalmazhatóságukat a belföldi és nemzetközi hálózatokban.

191 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái 1-Légvezeték Manapság már légvezetéket ritkán telepítenek. Elsősorban ott fordul elő, ahol még nem alakult ki a település struktúrája; vagy a település nagyon szétszórt, ugyanis a légvezeték kiépítése a legolcsóbb, és nyomvonala a legkönnyebben átalakítható. A légvezetékek anyagai között még előfordul a rézzel bevont vas, az alumínium, de többnyire inkább bronzot vagy keményrezet használnak. Manapság már légvezetéket ritkán telepítenek. Elsősorban ott fordul elő, ahol még nem alakult ki a település struktúrája; vagy a település nagyon szétszórt, ugyanis a légvezeték kiépítése a legolcsóbb, és nyomvonala a legkönnyebben átalakítható. A légvezetékek anyagai között még előfordul a rézzel bevont vas, az alumínium, de többnyire inkább bronzot vagy keményrezet használnak. A bronz kompromisszum a kis ellenállás és a lehető legnagyobb szakítószilárdság követelményeinek egyidejű teljesítésére.

192 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái A bronzhuzalt szigetelőkhöz rögzítették, a szigetelőket acéltartókra, az acéltartókat faoszlopokra szerelték. Az oszlopok közötti névleges távolság 50 m, a huzalokat 400 m-es feszítési szakaszonként a hőmérséklethez tartozó szükséges belógás beállítása mellett rögzítették.

193 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái Ezek a vezetékek vastagok ( Ezek a vezetékek vastagok (2 - 5 mm) :(nemcsak a vezetőképességre kellett ezeket méretezni, hanem szilárdságra is). Ezeknek a vezetékeknek el kell bírniuk (saját súlyukon kívül), a rájuk telepedő madarak, hó, jég valamint szél nyomását is. :(nemcsak a vezetőképességre kellett ezeket méretezni, hanem szilárdságra is). Ezeknek a vezetékeknek el kell bírniuk (saját súlyukon kívül), a rájuk telepedő madarak, hó, jég valamint szél nyomását is.Hátrányai: -egy nyomvonalon nagyon kevés érpár (kb.10) helyezhető el -egy nyomvonalon nagyon kevés érpár (kb.10) helyezhető el -az átviteli jellemzők erősen függnek az időjárástól -az átviteli jellemzők erősen függnek az időjárástól

194 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái

195 2-Kábelek 2-Kábelek 2. 1 Légkábel 2. 1 Légkábel Közepes megoldás a légvezeték és a földalatti kábel között, amely megtartja a légvezetékek építésegyszerűségét és olcsóságát, de kiküszöböli néhány hátrányát. Egy kis érszámú műanyag külső szigetelésű kábel, melyet szorítóbilincsekkel rögzítenek egy (az oszlopok közé kifeszített) drótkötélhez, de vannak, ezen kívül un. önhordó kábelek is (a kábelekbe beépült hordószállal). Egy kis érszámú műanyag külső szigetelésű kábel, melyet szorítóbilincsekkel rögzítenek egy (az oszlopok közé kifeszített) drótkötélhez, de vannak, ezen kívül un. önhordó kábelek is (a kábelekbe beépült hordószállal).

196 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái -Előnye: könnyű átrendezhetőség. -Hátránya: -kis érszám, -az átviteli paraméterek jelentős hőmérsékletfüggősége (nagy különbség a leghidegebb és a legmelegebb hőmérsékletek (60 o C), a kábelek bevonata fekete (50 o C- 60°C). Manapság megint jelentősek lettek a légkábelek, mivel a fényvezetőket alkalmazzák a fémvezetők helyett miatt.

197 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái 2.2 Szimmetrikus kábel: 2.2 Szimmetrikus kábel: A szimmetrikus kábelen a vezetékek mindig párosával, egymással valamilyen módon összesodródva helyezkednek el. Így az érpárok a földpotenciához képest szimmetrikusak. A szimmetrikus kábelen a vezetékek mindig párosával, egymással valamilyen módon összesodródva helyezkednek el. Így az érpárok a földpotenciához képest szimmetrikusak.

198 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái Az erek anyaga nagytisztaságú réz vagy alumínium. Az átmérőjük a helyi hálózatokban 0,4 ;0,6 vagy0,8 mm lehet, míg a helyközi hálózatban az 1,2 mm-es átmérőjűt használják. Az erek anyaga nagytisztaságú réz vagy alumínium. Az átmérőjük a helyi hálózatokban 0,4 ;0,6 vagy0,8 mm lehet, míg a helyközi hálózatban az 1,2 mm-es átmérőjűt használják. Az ér szigetelése: -régebben: papírral -újabban: habosított polietilénnel (műanyag)

199 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái Összesodorják a két eret, Ez a sodrás a védelem a külső zajok és zavarok ellen. (Különböző elektromágneses zajok), ugyanis a zajok így közel egyforma nagyságúak lesznek az érpár mindkét éren, és a szimmetrikus bekötés miatt a végpontjára csak a zajok különbsége jut el.

200 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái Két ér összesodrásából lesz az érpár, négy ér összesodrásából az érnégyes alakul ki. Amikor négy eret együtt sodornak össze akkor csillag négyesnek nevezzük. Csillag sodrás

201 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái A Dieselhorst-Martin (DM) sodrás: Két eret érpárrá, két érpárt érnégyessé sodornak össze. DM sodrás

202 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái A csillag sodrás előnye a DM-mel szemben a jobb helykihasználás, hátránya a nagyobb áthallás. Az érnégyeseket 4-es vagy 5-ös csoportokba fogva alakítják ki a koszorús vagy pászmás kábeleket. A kábelekre a külső védőburkolatot rátéve alakul ki a kábel.

203 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái Pászmás kábel Koszorús kábel (ÁBRA)

204 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái A koszorút első lépésben egy vagy több érnégyes sodrásával alakítják ki, ez a kábel magja, majd erre szükség szerint egy vagy több réteget azaz koszorút visz fel szintén sodrással. A pászmás szerkezethez két ok vezet : vagy a sodrógép kapacitás korlátja vagy a kábel érnégyeseinek megfelelő egységekre történő felosztása vagyis a pászmák könnyebben bonthatók szét önálló leágazó kábelekké. Az így elkészült sodratta több réteg papírszalag övszigetelés került. Az eddig elkészült együttest kábelléleknek nevezzük. Erre préselték rá az ólomköpenyt. Ezzel létrejött a behúzókábel. Csupasz ólomköpenyt - ritka kivételtől eltekintve - probléma nékül lehetett és lehet behúzókábelként alkalmazni.

205 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái 2.3 Aszimmetrikus (koaxiális) kábel A koaxiális vezetékeknek két erük van, amelyek a földpotenciálhoz képest aszimmetrikusan helyezkednek el.

206 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái 1 – belső ér („meleg” vagy „jel” vezeték) 2 – belső szigetelés (polisztirol vagy stiroflex) 3 – külső ér („hideg” vagy „föld” vezeték) 4 – külső szigetelés

207 Vezetékes átviteli utak szerkezeti elemei és technológiái -A külső eret mindig leföldelik, ez a belső ér elektromos árnyékolása a zajok és zavarok ellen. Ez a fajta védekezés sokkal hatékonyabb a szimmetrikus kábelen használt sodrásnál. -A digitális átviteltechnikában használt koax kábel (Z=50Ω) (kis távolságon 10 Mbit/s) -Az analóg átvitel technikában (Z=75Ω)  CATV A koax kábeleket általában a helyközi hálózatokban, FDM vagy TDM rendszerekkel használjuk, amelyek segítségével akár több ezer távbeszélő-csatorna is létesíthető egyetlen koaxiális kábelen.