WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Апробация результатов работы По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) было опубликовано 12 печатных работ.

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 4 статьях (из них одна в журнале из перечня, рекомендованного ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ, и одна в международном журнале), в периоди­ ческих научных изданиях и в 8 публикациях в форме материалов конференций на российских и международных конференциях и симпозиумах.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы содержит 133 страницы, включая 73 рисунка и 7 таблиц. Список литературы содержит 123 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведен обзор работ по теме диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, описан состав и структура работы, определены ее новизна и практическая ценность.

В первой главе «Подходы к обеспечению электромагнитной совместимости распределительных сетей кабельного телевидения» рассмотрены два традиционных направления решения задачи ЭММ применительно к диссертационной работе:

экспериментальный и расчетный.

Описаны процедуры наземного и воздушного ЭММ согласно общеевропейской Директиве ЭМС 2004/108/EC.

Отмечено, что использование традиционного экспериментального метода, в отличие от расчетного, при решении задач ЭММ не позволяет, во-первых, получить достаточный объем данных, во-вторых, осуществлять прогнозирование ЭМО для экстремальных режимов работы и случаев развития сети.

Для разработки электродинамических моделей, составляющей основу расчет­ ного прогнозирования, рассмотрены основные принципы построения систем кабель­ ного телевидения.

Для распределительной сети, представляющей собой структуру с ярко выра­ женной иерархией, предложены модели излучений коаксиального кабеля, домовой распределительной сети (ДРС) и коаксиальной магистральной линии. Первая модель является базовой для остальных, так как распределительная сеть самоподобна при рассмотрении ее геометрической структуры.

Вторая глава «Обоснование моделей и исследование электромагнитного поля коаксиального кабеля» посвящена анализу ЭМП, создаваемого коаксиальным кабелем, обтекаемого токами утечек.

Определено распределение тока утечки на внешнем проводнике отрезка коаксиаль­ ного кабеля при рассмотрении наружной стороны внешнего проводника как однопро­ водной линии, покрытой слоем диэлектрика и возбуждаемой сосредоточенным источ­ ником гармонического тока. С точки зрения анализа распределения тока, было принято допущение, что внешний проводник коаксиального кабеля представляет собой регулярную линию передачи с произвольными нагрузками на концах.

Для отрезка коаксиального кабеля конечной длины суммарное распределение тока на наружной поверхности внешнего проводника представляет собой сумму двух распределений токов утечек разной амплитуды с учетом многократных отра­ жений от концов кабеля:

л п I l = I [e-lГ e-2 L-l ]I [e- L-lГ e-lL], (1) 1-Г e-2 L где L – длина анализируемого участка коаксиального кабеля, = – комплексный коэффициент распространения, и – соответственно коэффициенты затухания и фазы волн тока на внешнем проводнике, l – координата, проходящая по оси кабеля, лп I Г – комплексный коэффициент отражения тока; – амплитуда сосредоточенного источника гармонического тока утечки, возбуждающего наружную сторону внешнего проводника коаксиального кабеля, определяемая как лп лп I =y I, (2) 0 d лп I где амплитуды внутреннего тока на конце кабеля слева и справа соответственно, d y – коэффициент утечки тока.

Распределение (1) представляет I, мкА собой смешанную волну тока по структуре близкой к стоячей волне (рис. 1).

0 10 20 30 40 50 C учетом распределения тока l, м для вертикального и горизонталь­ Рис. 1. Распределение тока на внешнем проводнике ного коаксиальных кабелей с коаксиального кабеля использованием метода суперпо­ зиции для компонент ЭМП были выведены общие соотношения, с учетом подстилающей поверхности и для расчета в дальней зоне. Ниже представлены полученные общие расчетные соотношения для компонент поля горизонтального коаксиального кабеля.

y, x-x, I y,, (3) E,x,,z,= y-y, Ф1,,G,,dy, r r r r r x 0 y, r-, r y, I (4) E, x,,z,= Ф2,,G,,dy,, r r r r r y, y 0 y, r-, r y, z-z, I y, (5) E,x,,z,= y-y, Ф1,,G,,dy,, r r r r r z 0 y, r-, r y, (6) H,x,, z,=z-z, I y,Ф3,,G,,dy,, r r r r r x y,, H, x,, z,=0 (7) r y y, (8) H, x,,z,=-x-x, I y,Ф3,,G,,dy,, r r r r r z y, где ik2 3k 3i Ф1 r,r,= (9), -, r-,r r r r-,r y-y,2-r-,2k r 3 y-y,2-r-,2-i r 3 y-y,2-r-,2 (10) r Ф2,,=ik r r, r-, -,2 -,r r r r r 1 ik Ф3 r,r,= (11), r-, r r r-,функция Грина уравнения Гельмгольца для свободного пространства:

r-r, e-ik Gr,r,= (12), 4-, r r r – радиус-вектор точки наблюдения, – радиус-вектор точки на оси кабеля, и r yy2 – координаты соответственно начала и конца провода, – циклическая частота тока в кабеле, -,= x-x,2 y-y,2z-z,2 – расстояние от кабеля до точки наблю­ r r дения, k – волновое число свободного пространства, – электрическая постоянная.

Для произвольной ори­ E, мкВ/м y, м ентации кабеля в гори­ зонтальной плоскости вы­ 40 полнены соответствующие преобразования получен­ ных расчетных соотноше­ ний с использованием мат­ -рицы поворота.

-Входящие в полученные формулы (3-8) интегралы -150 -100 -50 0 50 100 х, м были рассчитаны числен­ ными методами.

H, мкА/м y, м 0,Проведены тестовые рас­ 0,четы ЭМП коаксиального 0,кабеля, обтекаемого токами 0,утечек, для различных длин, 0,для различных подстилаю­ -20 0,щих поверхностей. Получе­ 0,ны соответствующие распре­ -деления компонент поля и -150 -100 -50 0 50 100 диаграммы направленности х, м (рис. 2, 3).

Рис. 2. Распределения суммарных составляющих поля на Третья глава «Разра­ расстоянии 50 м над коаксиальным кабелем, подвешен­ ботка метода анализа и ным на высоте 10 м над идеально проводящей исследование электромаг­ подстилающей поверхностью нитных полей фрагментов распределительных сетей» посвящена разработке метода анализа ЭМП, создаваемых участками, представляющими собой систему коаксиальных кабелей со сложной пространственной конфигурацией — коаксиальные магистрали, домовые распреде­ лительные сети.

В составе распредели­ тельных сетей на маги­ стральном уровне можно выделить участки, по­ строенные по радиаль­ ной, древовидной и сме­ шанной конфигурациям, Рис. 3. Диаграмма направленности коаксиального кабеля длиной а в составе ДРС — верти­ 15, обтекаемого током утечки, рассчитанная с учетом реальной кальные (домовые маги­ подстилающей поверхности страли) и кабели различ­ ным образом ориентированные в горизонтальной плоскости (абонентские, субмаги­ стральные).

Общее поле, создаваемое системой кабелей, входящих во фрагмент распредели­ тельной сети, равно сумме полей, создаваемых каждым кабелем отдельно.

Сложение векторов напряженностей электрического и магнитного полей прово­ дится путем разложения их на отдельные составляющие.

В декартовой системе координат отдельные компоненты всей системы будут определяться следующим образом:

N N E= E, H = H, ={x, y, z}, (13) i i i=1 i= E H где, — составляющие векторов электрического и магнитного полей i-го i i кабеля; N — число кабелей во фрагменте.

В результате расчетов показано, что коаксиальные магистрали, построенные по радиальной конфигурации, создают меньшие уровни напряженностей ЭМП, чем ма­ гистрали, построенные по древовидной конфигурации. Смешанная топология созда­ ет наиболее сложную интерференционную картину поля за счет неравномерного рас­ пределения коаксиальных кабелей по территории. Это объясняет и тот факт, что диа­ грамма направленности (рис. 4) участка коаксиальной магистрали, построенного по смешанной топологии, имеет множество игольчатых боковых лепестков с практически равно­ мерной концентрацией энергии по всем угловым направлениям.

Рис. 4. Диаграмма направленности коаксиальной Расчеты ЭМП, создаваемых магистрали со смешанной топологией, рассчитанная на ДРС, подтвердили предположе­ частоте 111,25 МГц ние зарубежных авторов о том, что основной вклад в суммарное поле, создаваемое всей распределительной сетью, вносят ДРС, которые являются источником ЭМП значительных уровней, с точки зре­ ния проблем ЭМС.

В результате электродинамического моделирования ДРС получено, что:

– на создаваемые уровни ЭМП ДРС существенное влияние оказывает этажность зданий и число домовых магистральных кабелей;

– нет необходимости учитывать абонентские кабели, так как уровни сигнала в магистральных кабелях существенно больше, чем в абонентских;

– расположение усилителя (снизу или сверху) не влияет на структуру поля, что связано с распределением тока на внешнем проводнике коаксиального кабеля по структуре близкого к стоячей волне.

В разделе проведен анализ возможных способов учета стен и перекрытия зданий. Показано, что использование коэффициента проникновения адекватно с точки зрения задач, поставленных в диссертационной работе, получены соответ­ ствующие численные результаты (рис. 5). Для всех рассмотренных конфигураций рассчитаны диаграммы направленности (рис. 6).

E, мкВ/м Н, мкА/м 0,0,0,y, м 0 0,y, м 0,--0,--0 -400 -200 0 200 -400 -200 0 200 х, м х, м Рис. 5. Распределения суммарных составляющих поля на высоте 450 м, создаваемого ДРС 9-ти этажного 2-х подъездного дома, рассчитанные на частоте 111,25 МГц c учетом железобетонных стен ==Рис. 6. Диаграммы направленности ДРС 9-ти этажного 2-х подъездного дома, рассчитанные на частоте 111,25 МГц Четвертая глава «Методика анализа электромагнитной обстановки над терри­ торией с распределительными сетями» посвящена объединению предложенных ранее подходов в единую расчетную методику, позволяющую исследовать ЭМО на любой высоте над распределительными сетями кабельного телевидения с произ­ вольной конфигурацией.

Разработан алгоритм расчетного прогнозирования ЭМО над территорией с по­ следующей реализацией на ЭВМ (рис. 7). В качестве основного критерия ЭМС при­ нято соответствие нормативно-технической документации, регламентирующей ра­ боту технических средств в данном частотном диапазоне. В частности, уровень напряженности электрического поля распределительных сетей, не должен превы­ шать 10 мкВ/м (20 дБмкВ/м) на высоте 450 м — этот критерий является основным при проведении ЭММ распределительных сетей в зарубежной практике.

Начало Формирование банка данных о распределительных сетях Д екомпозиция по фрагментам Идентификация электродинамической модели фрагмента Р асчет собственных Р асчет собственных уровней ЭМП, создаваемых уровней ЭМП, создаваемых домовыми коаксиальными распределительными сетями магистральными сетями Определение суммарных уровней Формирование расчетного прогноза Принятые Оценка ЭМО критерии Конец Рис. 7. Алгоритм расчетного прогнозирования ЭМО над территорией мегаполиса с распределительными сетями Для тестирования разработанной методики проведены расчеты с использованием проектной документации коаксиального распределительного сегмента компании телерадиовещания и печати ОАО «АВТОВАЗ» «ВАЗ-ТВ» города Тольятти, предо­ ставленной ведущей организацией.

Исследуемый сегмент (рис. 8) характеризуется следующими параметрами:

– занимаемая площадь 1000х1000 м2;

– количество подключаемых домов 30;

– количество домовых усилителей и магистралей — 84;

– количество коаксиальных магистральных участков — 44;

– число абонентов — 5000.

Представленные на рис. 9 диаграммы направленности по напряженности поля в ор­ тогональных плоскостях соответствуют физическому представлению решения задачи — наличие большого числа коаксиальных кабелей, обтекаемых токами утечек, создает сложную интерференционную картину поля. Значительное число игольчатых боковых лепестков с практически равномерной концентрацией энергии по всем угловым направ­ лениям может послужить причиной затруднения работы аэронавигационных служб.

Рис. 8. Коаксиальный сегмент распределительной сети кабельного телевидения города Тольятти Проведено сравнение (рис. 10) результатов расчета ЭМП для исследуемого распределительно­ го кластера, полученных расчет­ ными методами, с существую­ щими и опубликованными экс­ периментальными данными за­ рубежных авторов для распреде­ =лительного сегмента, который по ряду параметров близок к иссле­ дуемому в частности, по числу абонентов, по общей длине коак­ сиальных кабелей, по количеству операторов кабельного телевиде­ ния (один).

Сравнение показало, что уровни напряженности электри­ =ческого поля, полученные рас­ четными методами, близки к Рис. 9. Диаграммы направленности коаксиального распределительного сегмента сети уровням, полученным эмпири­ кабельного телевидения города Тольятти, ческим путем, что позволяет рассчитанные на частоте 111,25 МГц сделать вывод о дальнейшем перспективном использовании разработанной методики анализа ЭМО над территорией с распределительными сетями.

Полученные результаты расчета свидетельствуют о том, что ЭМО над исследу­ емым сегментом неблагоприятна, с точки зрения принятых критериев ЭМС.

E, дБмкВ/м 30-20-< Рис. 10. Сравнение уровней напряженности электрического поля, полученных расчетными методами для города Тольятти со среднестатистическими уровнями, полученными эмпирическим путем, для города Дублин В заключении приведены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

1. В работе систематизированы сведения о проектировании и построении распределительных сетей. Отмечено, что сети кабельного телевидения имеют ярко выраженную иерархическую структуру, в связи с этим, был использован струк­ турный подход к моделированию.

2. Разработаны модели излучения, возникающего за счет антенного эффекта, фрагментов распределительной сети: сетевой магистрали, домовой распредели­ тельной сети, коаксиального сегмента микрорайона. В основу этих моделей легла базовая электродинамическая модель коаксиального кабеля, обтекаемого токами утечек.

3. Исследованы ЭМП, создаваемые фрагментами распределительных сетей различной конфигурации, выделены особенности фрагментов, существенно влия­ ющих на структуру и уровни ЭМП. Анализ полученных результатов расчета показал, что основной вклад в суммарное поле, создаваемое всей распределительной сетью, вносят ДРС, которые являются источником ЭМП значительных уровней, с точки зрения проблем ЭМС.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»