ITU-T K 18 SPANISH-1988 Calculation of Voltage Induced into Telecommunication Lines from Radio Station Broadcasts and Methods of Reducing Interference《计算感应到无线电台广播中电信线路的电压和减少干扰的方法》.pdf

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1、UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONESUIT-T K.18SECTOR DE NORMALIZACINDE LAS TELECOMUNICACIONESDE LA UITPROTECCIN CONTRA LAS PERTURBACIONESCLCULO DE LAS TENSIONES INDUCIDASEN LNEAS DE TELECOMUNICACIN POREMISIONES DESDE ESTACIONESRADIOELCTRICAS Y MTODOS PARAREDUCIR LAS INTERFERENCIASRecomendacin UI

2、T-T K.18(Extracto del Libro Azul)NOTAS1 La Recomendacin UIT-T K.18 se public en el Tomo IX del Libro Azul. Este fichero es un extracto del LibroAzul. Aunque la presentacin y disposicin del texto son ligeramente diferentes de la versin del Libro Azul, elcontenido del fichero es idntico a la citada ve

3、rsin y los derechos de autor siguen siendo los mismos (Vase acontinuacin).2 Por razones de concisin, el trmino Administracin se utiliza en la presente Recomendacin para designar auna administracin de telecomunicaciones y a una empresa de explotacin reconocida. UIT 1988, 1993Reservados todos los dere

4、chos. No podr reproducirse o utilizarse la presente Recomendacin ni parte de la misma decualquier forma ni por cualquier procedimiento, electrnico o mecnico, comprendidas la fotocopia y la grabacin enmicropelcula, sin autorizacin escrita de la UIT.Recomendacin K.18Tomo IX - Rec. K.18CLCULO DE LAS TE

5、NSIONES INDUCIDAS EN LNEAS DE TELECOMUNICACINPOR EMISIONES DESDE ESTACIONES RADIOELCTRICAS Y MTODOSPARA REDUCIR LAS INTERFERENCIAS(Ginebra, 1980; modificada en Mlaga-Torremolinos, 1984 y Melbourne, 1988)1 IntroduccinSi bien en los circuitos por cable subterrneo rara vez se observan interferencias in

6、ducidas por las ondasradioelctricas, hay muchos ejemplos conocidos de esa clase de interferencia en los circuitos por lnea area de hilodesnudo, cable areo o cable de interiores.La interferencia en los circuitos de frecuencias vocales aparece porque la onda radioelctrica inducida esdetectada y demodu

7、lada por los componentes no lineales de un aparato telefnico o por la capa de xido metlico que seforma en los empalmes del conductor. Esa interferencia es casi siempre un ruido inteligible y puede aparecer en un radiode hasta 5 km en torno a una estacin radioelctrica cuya potencia radiante sea super

8、ior a varias decenas de kilovatios.En los circuitos de transmisin por portadoras o de seales video, la onda radioelctrica inducida degrada lacalidad de funcionamiento del circuito cuando su frecuencia cae dentro de la gama de funcionamiento del sistema detransmisin. Generalmente la interferencia con

9、siste en un tono puro que cae dentro de un canal telefnico y que esininteligible. sta reduce la relacin seal/ruido (S/R) del sistema de transmisin. Esta interferencia puede aparecer enuna amplia zona en torno a una estacin radioelctrica. Slo en unos pocos casos se ha informado de interferencias enci

10、rcuitos de transmisin de seales video pero es de esperar que cuando aumente el nmero de servicios de transmisinde seales video las interferencias provoquen un problema serio.Un ejemplo poco corriente de perturbacin provocada por corrientes de ondas radioelctricas inducidas es el delas quemaduras suf

11、ridas por personal de mantenimiento de la planta exterior. Slo se ha informado de estos problemas enzonas inmediatamente prximas a una antena de una estacin radioelctrica.2 Anlisis de las interferenciasPara el anlisis terico de la tensin inducida por una onda radioelctrica, se parte de las siguiente

12、s condiciones:- La resistividad del suelo es homognea y uniforme.- El cable o hilo est tendido en lnea recta a una altura constante sobre el suelo.- La pantalla metlica del cable est puesta a tierra en ambos extremos.- El campo elctrico de la onda radioelctrica tiene una intensidad constante y el ca

13、mbio de fase a lo largo delcable es uniforme.- La onda radioelctrica tiene inicialmente polarizacin vertical. Sin embargo, cuando se propaga a lo largo dela superficie del suelo, se genera una componente horizontal debido a la conductividad finita del suelo.Las constantes y las variables utilizadas

14、para el anlisis terico figuran en el anexo A.2.1 En el caso de lneas de telecomunicacin sin pantalla metlica, la componente horizontal del campo elctrico dela onda radioelctrica acta directamente como una fuerza electromotriz en las lneas de telecomunicacin. Ello da origena ruido inducido en los ter

15、minales cuando el circuito tiene un desequilibrio de impedancia con relacin a tierra. Lastensiones longitudinales inducidas en los extremos de una lnea de telecomunicacin sin pantalla metlica vienen dadaspor las ecuaciones (B-1) y (B-2).2.2 En el caso de cables de telecomunicacin con pantalla metlic

16、a, la componente horizontal del campo elctrico dela onda radioelctrica acta como una fuerza electromotriz que hace que la corriente inducida pase al circuito de retornopor tierra, compuesto por la pantalla metlica del cable y la tierra. Debido a la corriente que pasa por la pantalla metlica,se induc

17、e una fuerza electromotriz en los conductores a travs de la impedancia de transferencia entre los conductores yla pantalla metlica. Esa fuerza electromotriz puede provocar perturbaciones en los circuitos metlicos del cable,dependiendo del grado de desequilibrio del circuito con respecto a la pantall

18、a metlica (o a tierra).Tomo IX - Rec. K.18 3Las tensiones longitudinales inducidas en los extremos de un cable de telecomunicacin con pantalla metlicavienen dadas por las ecuaciones (B-3) y (B-4). Se aclara en la referencia 1 que los valores calculados mediante estasecuaciones concuerdan con los val

19、ores medidos.2.3 Las ecuaciones del anexo B son muy complicadas y comprenden muchos parmetros. Por eso, conviene calcularun valor aproximado de la mxima tensin longitudinal inducida dado por la siguiente ecuacin simplificada:V2(0) dB V2(l) = 20 log10V2(0)=-+20430 20 3000110 10 20log10 PE ZZfvK(cos )

20、log logqa (2-1)dondelf 1,5 . x 1002 8bb(2-2)20 ,1R 1L 01W ZZ Z(2-3)g2= a2+ jb2aa22010=-f3(dB/km)a20es la atenuacin por unidad de longitud a 1 MHz (dB/km) es la frecuencia en Hz de la onda radioelctrica.En el anexo A se indican otras constantes y variablesLa ecuacin (2-1), que da la mxima tensin long

21、itudinal inducida en dB (0 dB = 0,775 V) se obtiene basndoseen lo siguiente:La tensin longitudinal inducida calculada por medio de las ecuaciones del anexo B presenta un primer valor decresta para una longitud del cablelf= 1,5 . x 10028bbalcanzado a continuacin una serie de valores de cresta. Su val

22、or mximo aparece para una de las primeras crestas a lolargo del cable para un longitudlf1,5 . x 10028bb.La tensin longitudinal inducida alcanza su valor mxima en una de las primeras crestas debido a la atenuacinde las ondas radioelctricas a lo largo del cable (vase la figura 3/K.18).El error debido

23、a la aplicacin de la ecuacin (2-1) en lugar de la de las ecuaciones rigurosas del anexo B semenciona en el anexo C.2.4 Cuando la configuracin de lnea es muy compleja, hay que dividir la lnea en varios segmentos y calcular latensin longitudinal inducida para cada segmento mediante las ecuaciones (B-1

24、) a (B-4). Las tensiones inducidasestimadas de cada segmento se combinan entonces para obtener la tensin inducida total, teniendo en cuenta lascaractersticas de transmisin y las condiciones de contorno de la lnea de que se trata.Cuando se emplea para una lnea compleja la ecuacin simplificada (2-1) p

25、uede utilizarse para la determinacinde la tensin longitudinal inducida mxima un modelo correspondiente a una lnea recta. Los clculos deben comenzarpartiendo del punto ms prximo a la estacin radioelctrica y ha de emplearse el menor valor del ngulo de incidenciade la onda radioelctrica.2.5 Cuando se p

26、rocede a una medicin prctica de la intensidad de campo de la onda radioelctrica, puedesustituirse Even la ecuacin (2-1) por el valor medido.Cuando no se dispone del valor medido, la intensidad de campo elctrico de la onda radioelctrica Evpuedecalcularse con la ecuacin (2-4), teniendo en cuenta la di

27、stancia desde la estacin radioelctrica y la potencia de sutransmisor 2.ErPZv= 11,5 02p(2-4)4 Tomo IX - Rec. K.18dondeP es la potencia de transmisin de la estacin radioelctrica (W);r es la distancia a la estacin (m);Z0es la impedancia caracterstica del espacio libre ( 377 W ).La figura 1/K.18 represe

28、nta los valores de Evobtenidos a partir de la ecuacin (2-4) empleando varios valoresde P.2.6 El ngulo de incidencia de la onda radioelctrica con la lnea de telecomunicacin puede variar con lascircunstancias pertinentes.Cuando la lnea de telecomunicaciones se encuentra en campo despejado, puede aplic

29、arse el valor del ngulo deincidencia medido o el calculado a partir de las posiciones relativas de la estacin radioelctrica y la lnea detelecomunicacin.Cuando la lnea de telecomunicacin est instalada cerca de estructuras que obstruyen la propagacin de la ondaradioelctrica, puede considerarse que el

30、ngulo de incidencia es de cero radianes en la condicin ms desfavorable.2.7 La tensin longitudinal inducida en los extremos del cable de telecomunicacin de la figura 2/K.18 se calculautilizando el mtodo simplificado siguiente:Insertando en las ecuaciones (2-1) y (2-2) los valores de los parmetros P,

31、, a20, 2y q dados en la figura2/K.18 junto con los valores calculados de Evy ZK, se obtienen los resultados siguientes:V2(0) V2(l) = 35,0 dBl 210 mAdems, utilizando q = a 0 como valor ms desfavorable, se obtiene:V2(0) V2(l) = 32,0 dBl 210 mTomo IX - Rec. K.18 5La figura 3/K.18 representa los resulta

32、dos obtenidos mediante el clculo simplificado en comparacin con elresultado calculado con la ecuacin rigurosa del anexo B, donde los valores de V2se expresan en funcin de la longituddel cable. Parece que el mtodo simplificado es adecuado para evaluar la mayor de las interferencias que puedan surgir.

33、6 Tomo IX - Rec. K.182.8 Las tensiones longitudinales que dan origen al ruido surgen por el equilibrio imperfecto del circuito respecto a lapantalla metlica (o a tierra). Cuando se utiliza la relacin l entre las tensiones longitudinal y transversal puedeobtenerse fcilmente el valor de los niveles de

34、 ruido a partir de los valores calculados o medidos de la tensinlongitudinal inducida.V = l . V2donde,V2V2(0) o V2(l) es la tensin longitudinal en los extremos del circuito longitudinal en circuito abierto,V V(0) o V(l) es la tensin transversal en los extremos del circuito terminado en sus dos extre

35、mos por suimpedancia caracterstica.Por ejemplo, en el caso indicado en la figura 2/K.18 y para un valor de l de -40 dB, el nivel de ruido, V seobtiene del siguiente modo:En este caso, V2= -35 dB (0 dB = 0,775 V)V = 35 40 dB = 75 dB3 Reduccin de las interferenciasPara minimizar las interferencias se

36、toman las medidas siguientes:3.1 La interferencia causada a los circuitos de frecuencia vocal puede reducirse fcilmente mediante la insercin deun condensador de 0,01 a 0,05 F entre los conductores y la tierra del terminal de entrada o entre conductores en elcircuito del terminal de entrada o del apa

37、rato telefnico, para derivar la corriente de la onda inducida radioelctrica.3.2 La interferencia causada a los sistemas de transmisin por portadoras y de seales video puede reducirseeficazmente con las siguientes medidas:3.2.1 Debe incorporarse en el cable una pantalla adecuada, por ejemplo, una de

38、aluminio de 0,2 mm de espesor quereduce las interferencias en unos 70 dB. La pantalla de aluminio debe ponerse a tierra en ambos extremos con unaresistencia de puesta a tierra inferior a Z01W , cuando la conductividad del suelo es inferior a 0,1 S/m. Si se aumenta elespesor de la pantalla de alumini

39、o, pasando de 0,2 mm a 1,0 mm, se puede conseguir una reduccin adicional de 50 a60 dB.3.2.2 Los conductores deben estar completamente blindados por una pantalla metlica que rodee los empalmes yterminales del cable.Nota Si se retiran unos 30 cm de pantalla metlica, la tensin inducida aumenta en unos

40、30 dB, aunque lapantalla metlica est elctricamente conectada. Cuando se retiran 5 cm de pantalla metlica en el extremo de un cable, latensin inducida aumenta en unos 10 dB.3.2.3 En las secciones susceptibles de verse afectadas por interferencias de ondas radioelctricas, debieran instalarsecables sub

41、terrneos o emplearse diferentes encaminamientos para el cable.3.2.4 Para conseguir una relacin seal/ruido (S/R) aceptable para el sistema, debiera reducirse la distancia entrerepetidores.3.2.5 Debe mejorarse (disminuir) el desequilibrio de admitancia con respecto a la tierra del equipo terminal y de

42、 losrepetidores a la frecuencia de la onda radioelctrica.3.2.6 Debe emplearse un ajuste de preacentuacin de nivel en el sistema de transmisin.3.3 Para reducir la tensin inducida peligrosa para el personal de mantenimiento, puede insertarse un condensadorentre los conductores y tierra a intervalos ad

43、ecuados dentro de la seccin inducida para derivar la corriente inducida.En este caso, cuando se seleccione la capacitancia adecuada, hay que tener cuidado de proporcionar la atenuacinmnima en la gama de frecuencia de transmisin y una puesta a tierra eficaz a la frecuencia de la onda radioelctrica. A

44、lmismo tiempo, deber tenerse cuidado para evitar daos en el condensador debidos a sobretensiones que aparezcan enlos conductores.Tomo IX - Rec. K.18 7ANEXO A(a la Recomendacin K.18)Constantes y variables utilizadas en la Recomendacin K.18A.1 La relacin, P, entre la componente horizontal y la compone

45、nte vertical del campo elctrico de una ondaradioelctrica que se propague por la superficie del suelo viene dada por:PEEhv= = 1j r00eswewes- (A-1)dondeEhes la componente horizontal de la intensidad de campo elctrico de la onda radioelctrica (V/m);Eves la componente vertical de la intensidad de campo

46、elctrico de la onda radioelctrica (V/m);eres la constante dielctrica caracterstica del suelo;e0es la constante dielctrica del espacio libre (F/m);Z0es la impedancia intrnseca del espacio libre (W );0es la constante de fase del espacio libre (rad/m);s es la conductividad del suelo (S/m);w es la pulsa

47、cin de la onda radioelctrica (rad/s); es la frecuencia de la onda radioelctrica (Hz).A.2 La impedancia de transferencia, Zk, de la pantalla metlica de una cubierta de cable viene dada por:ZKKRKttdc= . / msenh W(A-2)dondeRdces la resistencia en corriente continua por unidad de longitud de la pantalla

48、 metlica (W /m);K j= g ;wm es la permeabilidad de la pantalla metlica (H/m);g es la conductividad de la pantalla metlica (S/m);t es el espesor de la pantalla metlica (m).A.3 En relacin con los smbolos siguientes, vase la figura A-1/K.18.q es el ngulo de incidencia de la onda radioelctrica con la lnea de telecomunicacin (rad);l es la longitud del cable (m);x es la distancia a lo largo del cable desde el extremo del cable cercano a la estacin radioelctrica (m);Z01es la impedancia caracterstica del circuito de retorno por tierra (W );g1es la constante de propagacin del c