la diafonia nelle linee per telecomunicazioni definizioni
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LA DIAFONIA NELLE LINEE PER TELECOMUNICAZIONI DEFINIZIONI ¾ Diafonia (Crosstalk) 9 Passaggio di potenza del segnale da un circuito (disturbante) a un altro (disturbato) 9 Intellegibile si sente in sottofondo un’altra comunicazione (violazioni della segretezza) 9 Non intellegibile si sente un rumore di fondo dovuto alla sovrapposizione di effetti di diafonia da parte di più circuiti ¾ Causa 9 Accoppiamenti elettromagnetici tra i due circuiti induttivi capacitivi DIAFONIA 2 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 1 DEFINIZIONI ¾ Scenario 9 Accoppiamento concentrato e localizzato tra due sezioni a e b di due linee 9 Una delle estremità delle due linee è alimentata da un segnale (f.e.m.) 9 Le rimanenti estremità sono tutte chiuse dall’impedenza immagine zk zk a1 a P1 E zk Pa 1 ai 4 P3 Pb z'k P2 2 a2 b a3 z'k 3 DIAFONIA 3 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DEFINIZIONI ¾ Attenuazione di diafonia intrinseca 9 Rapporto (in dB) tra la potenza prodotta nel punto a dalla sorgente e metà della potenza presente in b a causa degli accoppiamenti di diafonia P ai = 10log 1 a P 2 b ¾ Paradiafonia (NEXT crosstalk) 9 Effetto che si rileva nei morsetti dalla stessa parte della sorgente disturbante (para = vicino) ¾ Telediafonia (FEXT crosstalk) 9 Effetto che si rileva nei morsetti dalla parte opposta della sorgente disturbante (tele = lontano) DIAFONIA 4 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 2 DEFINIZIONI ¾ Attenuazione di paradiafonia 9 Attenuazione vista attraverso il quadripolo fittizio avente i morsetti d’ingresso in 1 e quelli di uscita in 2 P Ap = 10log 1 = lP1 − lP2 P2 ¾ Attenuazione di telediafonia 9 Attenuazione vista attraverso il quadripolo fittizio avente i morsetti d’ingresso in 1 e quelli di uscita in 3 P At = 10log 1 = lP1 − lP3 P2 ¾ Le attenuazioni di paradiafonia e telediafonia 9 Non cambiano se si invertono circuito disturbante e disturbato 9 Non dipendono dalle impedenze di terminazione DIAFONIA 5 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DEFINIZIONI ¾ Note 9 l’attenuazione a1 del tratto di linea che collega la sorgente con il punto a nel circuito disturbante 9 l’attenuazione a2 del tratto di linea che collega il punto b con la destinazione vicina nel circuito disturbato 9 l’attenuazione a3 del tratto di linea che collega il punto b con la destinazione lontana nel circuito disturbato Ap = a1 + ai + a2 ¾ Sarà At = a1 + ai + a3 ¾ Nel caso comune di linee disturbante e disturbata uguali (a1 = a2) Ap = ai + 2a2 At = a2 + ai + a3 9 l’attenuazione di paradiafonia dipende dalla posizione delle sezioni a-b lungo le quali avviene l’accoppiamento 9 l’attenuazione di telediafonia non dipende dalla posizione delle sezioni a-b lungo le quali avviene l’accoppiamento essendo a2+a3=atot (costante) DIAFONIA 6 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 3 DEFINIZIONI ¾ Scarto di diafonia 9 Anche per la diafonia non è indicativo il livello assoluto del disturbo ma il suo livello rispetto a quello del segnale utile 9 Indicando con lu il livello di potenza assoluto del segnale utile all’uscita di un circuito nelle normali condizioni di esercizio (quando all’entrata del circuito si trasmette il livello nominale l0) ld il livello di potenza assoluto del disturbo all’uscita di un circuito per effetto della diafonia quando nel circuito disturbante ci troviamo nelle normali condizioni di esercizio (all’ingresso del disturbante si trasmette sempre il livello nominale l0) 9 Lo scarto di diafonia sarà ∆A = lu − ld DIAFONIA 7 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DEFINIZIONI ¾ Scarto di paradiafonia ¾ Scarto di telediafonia L zk L1 L L2 zk ll00 E 1 zk zk E ll0 3 ∆Ap = lu − l p L2 zk ll00 1 4 llpp 2 L1 E Ap lluu zk At zk 4 lltt E llu0 2 zk ll0u 3 ∆At = lu − lt DIAFONIA 8 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 4 DEFINIZIONI ¾ Se indichiamo 9 L la lunghezza del collegamento 9 α1 la costante di attenuazione chilometrica del circuito disturbante 9 α2 la costante di attenuazione chilometrica del circuito disturbato lu = l0 − α 2 L l p = l0 − α1L1 − ai − α 2 L1 lt = l0 − α1L1 − ai − α 2 L2 ∆Ap = l0 − α 2 L −l0 + α1L1 + ai + α 2 L1 = = a1 + ai + a2 − α 2 L = Ap − α 2 L ∆At = l0 − α 2 L −l0 + α1L1 + ai + α 2 L2 = = a1 + ai + a3 − α 2 L = At − α 2 L DIAFONIA 9 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) ACCOPPIAMENTO TRA I CIRCUITI Linee Aeree e Coppie Simmetriche ¾ Accoppiamento magnetico 9 Il flusso concatenato con il circuito disturbato prodotto dal circuito disturbante dipende dalla corrente che attraversa il circuito disturbante secondo la relazione φ= 1 3 4 2 D ⋅D µ ⋅ i ⋅ ln 14 23 D24 ⋅ D13 2π ¾ Accoppiamento elettrico 9 La differenza di potenziale prodotta sul circuito disturbato dalla presenza della carica q sul circuito disturbante è data dalla relazione V34 = D ⋅D ⋅ ln 14 23 D24 ⋅ D13 2πε q DIAFONIA 10 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 5 ACCOPPIAMENTO TRA I CIRCUITI Linee Aeree e Coppie Simmetriche ¾ Se supponiamo che sul disturbante si abbia una tensione v v(t ) = v ⋅ e jω t ⇒ i (t ) = ⋅ e jω t zk considerando un tratto infinitesimo dx di linea sarà la tensione longitudinale dovuta all’accoppiamento magnetico em = − D ⋅D dφ µ dx = − jω ⋅ i ⋅ ⋅ ln 14 23 ⋅ dx dt D24 ⋅ D13 2π la tensione trasversale dovuta all’accoppiamento capacitivo, essendo q=Cv=Czki ec = C ⋅ zk ⋅ i D ⋅D ⋅ ln 14 23 D24 ⋅ D13 2πε DIAFONIA 11 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) ACCOPPIAMENTO TRA I CIRCUITI Linee Aeree e Coppie Simmetriche dx i(t) zk v(t) E zk 1 4 em/2 em/2 + + ~ im z'k ic ~ + ~ ec z'k ic C’ 2 3 DIAFONIA 12 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 6 ACCOPPIAMENTO TRA I CIRCUITI Linee Aeree e Coppie Simmetriche ¾ La tensione longitudinale si chiude sulla serie delle due impedenze di terminazione del circuito disturbato per cui sarà im = − jω ⋅ i ⋅ D ⋅D µ 1 ⋅ ' ⋅ ln 14 23 ⋅ dx 2π 2 zk D24 ⋅ D13 ¾ La tensione trasversale si chiude, attraverso la capacità distribuita del circuito disturbato C’ sul parallelo delle due impedenze di terminazione dello stesso circuito disturbato C ⋅ zk ⋅ i D ⋅D 1 ic = ec ⋅ jω C ' ⋅ dx = jω C ' ⋅ ln 14 23 ⋅ dx 2 4πε D24 ⋅ D13 ¾ Entrambe le correnti sono proporzionali alla frequenza ¾ Paradiafonia: le correnti si sommano ¾ Telediafonia: le correnti si elidono DIAFONIA 13 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DIAFONIA NELLE LINEE AEREE ¾ Nel caso di armamento a quadrato l’annullamento delle correnti di diafonia si ottiene disponendo i conduttori di una linea ai vertici del quadrato stesso 1 3 4 2 D14 D23 =1 D24 D13 ¾ Con il metodo della rotazione le due linee vengono protetti dai disturbi provenienti dagli altri conduttori presenti nella stessa palificazione ¾ Le rotazioni dei diversi circuiti sono sfalsate fra loro ¾ Il metodo degli incroci viene utilizzato per gli armamenti in piano ¾ Per la telediafonia è possibile effettuare un solo incrocio a metà della linea o un numero dispari di incroci distanziati ¾ Per la paradiafonia gli incroci devono essere a distanze piccole rispetto alla lunghezza d’onda del segnale (∆<λ/8) DIAFONIA 14 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 7 BILANCIAMENTO DEI CAVI A COPPIE SIMMETRICHE ¾ L’accoppiamento può essere compensato con uno squilibrio opportuno di tipo capacitivo o magnetico ¾ Telediafonia 9 I vari contributi si sommano tutti in fase (in quanto avranno percorso tutti la stessa distanza) 9 Lo squilibrio può essere inserito in un punto qualunque del circuito ¾ Paradiafonia 9 I vari contributi si sommano con fase diversa (in quanto ognuno avrà percorso una distanza diversa) 9 La compensazione deve essere fatta in punti elettricamente vicini a quelli dove avviene l’accoppiamento DIAFONIA 15 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) BILANCIAMENTO DEI CAVI A COPPIE SIMMETRICHE zk zk E 1 4 z'k z'k 2 3 DIAFONIA 16 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 8 BILANCIAMENTO DEI CAVI A COPPIE SIMMETRICHE ¾ Metodo degli incroci 9 Le bicoppie da giuntare, all’atto della giunzione fra due coppie di cavo, vengono scelte opportunamente in modo da avere squilibri capacitivi uguali ed opposti Due bicoppie possono essere collegate fra loro in 8 modi diversi Si ha la possibilità di cambiare il segno degli squilibri ¾ Metodo dei condensatori 9 Si inseriscono dei condensatori di bilanciamento fra i fili e la massa e fra i fili di coppie diverse Non è molto impiegato ¾ A frequenze elevate la compensazione è critica 9 In particolare per la paradiafonia (a 100kHz, la lunghezza d’onda è di 2km e quindi sarebbe necessario effettuare la compensazione troppo spesso) DIAFONIA 17 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) BILANCIAMENTO DEI CAVI A COPPIE SIMMETRICHE DIAFONIA 18 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 9 DIAFONIA NEI CAVI A COPPIE COASSIALI ¾ La protezione nelle coppie coassiali deriva dall’effetto pelle che si verifica alle alte frequenze ¾ A frequenze basse la corrente che scorre sulla superficie esterna del tubo provoca degli accoppiamenti ¾ L’effetto predominante è comunque quello di paradiafonia ¾ L’attenuazione di paradiafonia può essere espressa come Ap = 20log 4γ zk z DD χ 2 zie 1 − e −2γ L ( ) 9 γ è la costante di propagazione 9 zk è l’impedenza caratteristica 9 L è la lunghezza del cavo DIAFONIA 19 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DIAFONIA NEI CAVI A COPPIE COASSIALI 9 zie è l’impedenza di trasferimento del conduttore esterno (rapporto fra tensione applicata sulla superficie esterna del cavo e corrente che scorre sulla superficie interna per unità di lunghezza) V I Il modulo rappresenterà quindi una misura dell’effetto schermante del conduttore esterno Valori bassi implicano che la corrente scorre principalmente lungo la superficie interna e quindi l’attenuazione di paradiafonia aumenta 1m 9 zDD è l’impedenza serie per unità di lunghezza del circuito costituito dai conduttori esterni delle due coppie 9 χ è un termine correttivo per tenere in considerazione l’effetto degli altri circuiti DIAFONIA 20 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 10 DIAFONIA NEI CAVI A COPPIE COASSIALI DIAFONIA 21 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) ATTENUAZIONE DI PARADIAFONIA 4km di cavo (curve teoriche) coassiale coassialino microcoassiale DIAFONIA 22 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 11 ATTENUAZIONE DI PARADIAFONIA 4km di cavo schermo in ferro (curve teoriche) coassiale coassialino microcoassiale DIAFONIA 23 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) ATTENUAZIONE DI PARADIAFONIA 500m di cavo microcoassiale schermo in ferro DIAFONIA 24 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 12 DIAFONIA NEI CAVI A COPPIE COASSIALI ¾ Il peggioramento al crescere della frequenza è dovuto essenzialmente 9 alla struttura non perfettamente coassiale dei conduttori 9 alla presenza di giunzioni 9 alla presenza di irregolarità nel conduttore esterno spesso nel microcoassiale è realizzato da una fascia di rame avvolta a cilindro con i lembi sovrapposti, schermata da una fascia di ferro realizzata alla stessa maniera quando le fenditure coincidono il cavo si comporta come un’antenna irradiante verso l’esterno del cavo DIAFONIA 25 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DIPENDENZA DELLA DIAFONIA DALLA LUNGHEZZA DELLA LINEA ¾ Telediafonia 9 Cavi a coppie simmetriche Le tensioni si sommano in fase e in opposizione di fase a causa dell’effetto della cordatura Se il circuito è sufficientemente lungo i contributi si sommano in potenza Lo scarto di telediafonia fra due circuiti lunghi rispettivamente L1 e L2 sarà 9 Cavo coassiale L ∆At ( L2 ) = ∆At ( L1 ) − 10log 2 L1 Le tensioni si sommano sempre in fase Lo scarto di telediafonia fra due circuiti lunghi rispettivamente L1 e L2 sarà ¾ Paradiafonia L ∆At ( L2 ) = ∆At ( L1 ) − 20log 2 L1 9 Se il circuito è sufficientemente lungo l’attenuazione di paradiafonia non dipende dalla lunghezza dello stesso DIAFONIA 26 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 13 DIPENDENZA DELLA DIAFONIA DALLA FREQUENZA ¾ Telediafonia ∆At ( f ) = ∆At ( f0 ) − 20log f f0 ∆Ap ( f ) = ∆At ( f0 ) − 15log f f0 ¾ Paradiafonia ¾ Entrambe le relazioni valgono per frequenze sufficientemente elevate (sopra i 10kHz) ¾ Nella realtà l’andamento di entrambi gli scarti si discosta di molto da quello teorico a causa di accoppiamenti di tipo più complesso DIAFONIA 27 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) DIPENDENZA DELLA DIAFONIA DALLA FREQUENZA DIAFONIA 28 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 14 Altri tipi di DIAFONIA Telediafonia per paradiafonia riflessa Telediafonia attraverso un terzo circuito DIAFONIA 29 Corso "Sistemi di Telecomunicazioni" - CdL Ingegneria Informatica e delle Telecomunicazioni N.O. - (Docente: Ing. Salvatore Serrano) 15
