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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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BILANCIAMENTO DEI
CAVI A COPPIE SIMMETRICHE
zk
zk
E
1
4
z'k
z'k
2
3
DIAFONIA
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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
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BILANCIAMENTO DEI
CAVI A COPPIE SIMMETRICHE
DIAFONIA
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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
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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
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DIAFONIA NEI CAVI
A COPPIE COASSIALI
DIAFONIA
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ATTENUAZIONE DI PARADIAFONIA
4km di cavo (curve teoriche)
coassiale
coassialino
microcoassiale
DIAFONIA
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11
ATTENUAZIONE DI PARADIAFONIA
4km di cavo schermo in ferro (curve teoriche)
coassiale
coassialino
microcoassiale
DIAFONIA
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ATTENUAZIONE DI PARADIAFONIA
500m di cavo microcoassiale schermo in ferro
DIAFONIA
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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
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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
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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
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DIPENDENZA DELLA DIAFONIA
DALLA FREQUENZA
DIAFONIA
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Altri tipi di DIAFONIA
Telediafonia per paradiafonia riflessa
Telediafonia attraverso un
terzo circuito
DIAFONIA
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