例如:一条2.0的单铁线架空明线,在频率为1000赫时的各项参数是:电容C为0.0619×10\(^{-7}\)法/公里,电感L为7.82×10-3亨/公里,特性阻抗为1370欧,相角为-22.8°,β为0.0219奈/公里。若将这条单铁线用聚氯乙烯作外皮(厚1毫米),然后埋入地下1米深处,设环境温度为20℃,则在1000赫时各项参数的计算结果如下:

根据表2(见上期)可知,
X=0.0447d\(_{0}\)\(\sqrt{f}\)=0.0447×21000≈2.8
在频率为1000赫时,对聚氯乙烯来说tgδ≈0.04(根据表4推算),所以电导为:

分析一下架空明线和地下线的参数可以看出,在同样导线的情况下,地下线的衰耗要大大超过明线,因此传输距离也就大大缩短了。此外,通过实验和分析,还可以看到地下线有如下几个特点:
1.线路的输入阻抗Z\(_{in}\)随频率升高而降低,到音频段的中、高频范围后,输入阻抗变化就不大了。我们曾对直径为1.76毫米的双芯铝线做过试验,该线用聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套,线路长3公里,终端接上等于线路特性阻抗的负载电阻(216欧),输入阻抗随频率的变化规律见表5(见上期)。
2.长距离(15公里以上)线路输入阻抗随终端负载的变化改变不大。比如,有一路直径为1.76毫米的单铝芯聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套线(埋二根,间距约10厘米),线长20.5公里,实验数据见表6。
3.随着线路延长和频率的升高,线路衰耗也相应增大。
4.终端接感性实际负载,其频率响应比接纯电阻负载好。
地下线的传输距离
一、县广播站——公社广播放大站节目信号线的传输距离。
掌握地下线长距离传输规律和容许使用长度,是规划县至公社广播传输网路的重要依据。如果县广播站扩音机有足够的余量,能满足频率升高时线路输入功率增大的要求,我们就可以只从线路终端的频响效果来考虑传输距离。对于节目信号线来说,传输效率的高低不是主要矛盾,要考虑的首先是频率响应问题。所以,可以依此来确定线路的使用长度。

在《农村有线广播技术标准和技术管理规程》中,对县站到公社放大站节目信号线的指标要求见表7,埋设地下线传输节目信号也应符合表7的要求。如果使用聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的双芯铝线回路传送节目信号,并且埋设时严格按照施工要求,则按甲级以上指标要求,对其传输距离可作如下考虑:
1.不加任何补偿措施,其传输距离可达到20~25公里。
例如,我们曾测试一条20.5公里直径为1.76毫米的铝芯双线线路,导线用聚乙烯(厚0.6毫米)绝缘,用聚氯乙烯护套(厚0.8~1毫米)。线对地绝缘电阻均为8兆欧(每公里为164兆欧),线对线绝缘电阻为10兆欧(每公里205兆欧);频率在200赫时特性阻抗Z\(_{C}\)为489欧,频率在1000赫时ZC为229欧,频率在5000赫时Z\(_{C}\)为160欧。经测试其频率响应看出:当终端接230欧负载电阻时,在1000~5000赫范围内频率畸变为2.87分贝,即每公里频率畸变为2.87/20.5=0.14(分贝)。则按频率畸变不超过3分贝的指标要求,传输距离为L=\(\frac{b}{B}\)=3;0.14=21.4(公里),式中L代表传输距离(公里);b代表频率指标要求(分贝);B代表每公里频率畸变数(分贝)。利用同样的分析和计算方法,可求出终端接200欧负载电阻时,传输距离为22.7公里;终端接160欧负载电阻时,传输距离为30公里。对于信杂比来说,我们在线路终端实测杂音电压为40~30毫伏,经过1:1隔离变压器后是1.1毫伏。所以,只要变压器次级信号电压超过100毫伏,其信杂比就能满足40分贝以上的要求。这在实际上是完全不成问题的。
2.在终端适当加设补偿网路,其传输距离可达到40公里。
我们试验了一条42公里长的线路,在终端接上广东广播器材厂生产的JZ5—12B型前置增音机,将增音机的频响提升旋钮放在高频提升位置,然后接到扩音机主机(负载),所测得的频响数据如表8。
从表8可看出其频率响应在±3分贝要求之内,因此适当采取一些措施,传送距离就能达到40公里以上。
3.若传输距离需要60公里,则可设计一个具有频率补偿的负阻抗中间放大器,将该装置放在适当位置(如沿途的公社放大站内),估计也可满足要求。
总之,经过正确施工和良好维护的铝芯聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的地下线双线回路,一般能满足县广播站至公社放大站节目信号传输的要求。
二、功率馈送线的传输距离
对于地下线功率馈送线来说,一般也是要求始端与终端电压之比不大于1.41倍,即线路传输效率不低于50%。频响最低要求为150赫~4000赫范围内不均匀度±3分贝。
功率馈送线一般距离较短,对双线回路来说主要矛盾是传输效率问题,频响已降到次要位置。尤其是采用聚乙烯绝缘层的铝芯线。其距离在10公里以内,频率为100赫~6000赫范围时,不均匀度只有±1分贝;距离在15公里以内,频率在100赫~8000赫范围时,不均匀度为±3分贝,从频率畸变要求来说,它是完全能满足指标要求的。所以,我们考虑功率馈送线,主要是看效率如何。单线回路频率特性很差,因此规划传输距离时又必须考虑频率响应指标。
根据计算和实际测试情况来看,目前做功率馈送线的地下线,还只能在较短距离内(约5公里左右)使用。其传输里程见表9。

从表9来看,直径为1.76毫米的铝芯线作为功率馈送线,在衰耗要求为3分贝时,其容许使用长度在比较好的情况下只有5公里;如果衰耗要求为6分贝,芯线线径1.76毫米以上的铝芯线的传输里程也只能达到8~10公里;直径为2.0毫米的铁芯线只能传送4公里,远远不能满足公社放大站的馈送距离要求。因此,关于这方面的情况,尚待进一步研究和试验。
三、村内用户地下线
村内地下线的传输性能应与节目信号线和功率馈送线要求一致,其频响特性和传输效率仍然要按技术规程所规定的要求:在100赫到5000赫范围内不均匀度仍然要求±3分贝,始端电压与终端电压衰耗比不大于1.41倍(3分贝),这样就能使全村喇叭响度均匀,声音好听。
村内线长度一般不超过2公里,无论是铁芯或铝芯的聚氯乙烯绝缘线均能符合要求。从试验来看,使用芯线线经1.6~1.8毫米铁芯聚氯乙烯绝缘线,既能满足电气指标要求,又有较高的机械强度,成本也低。这里强调的是线的绝缘必须在10兆欧/公里以上,作绝缘的塑料不能使用再生塑料。
地下线的传输方式
1.节目信号线
节目信号线所需传送功率不大,因此在建网程式上可采用沿途串接的方式,这样能节省投资。单线回路易受干扰,埋入地下后并不能解决串扰问题。有的广播单线回路受电力线的影响,感应电压达几十伏;有的线路受其它广播线、电话线串音干扰很大。同时,用单线传输频率响应也较差。为了提高抗杂散干扰的能力,改善频响特性,节目信号线应采用双线传输。
节目信号线在传输过程中,如遇中途搭挂应采用高阻配接。在终端所接的负载阻抗,最好等于频率为5000赫时线路的特性阻抗,这样做可大大改善频率响应特性。
节目信号线采用音频形式传送时,发送电压在30~60伏范围内为宜。也可以采用载波形式传送。
2.功率馈送线
从使用管理和配接计算角度来看,以集中辐射程式为好;从投资来看,以沿途不均匀搭挂的程式比较节约。究竟使用哪一种程式要因地制宜地选择。馈送线可以单线传输或双线传输。馈送电压的高低应根据线路负荷的轻重合理选择,一般不应超过240伏。
线材的选择
1.芯线。一般采用材料有铝、铁、铜。铁线导磁率很大(约140),交流电阻随频率的上升而迅速增加(集肤效应严重),这就使地下线的衰耗随频率上升而迅速增加;铝的导磁率很小(约为1),和铁线比较起来它的集肤效应就小得多,因此铝线的直流电阻与交流电阻均比铁线小,线路的衰耗比铁线小,频率响应也比铁线好;铜线的电气性能比铁线和铝线都好,但是价格高。考虑到上面一些情况,县至公社的节目信号线一般采用铝芯为宜。公社以下网路,因用线量大,可考虑铝心和铁心同时使用。根据我们试验情况来看,直径为1.6毫米以上的铁芯单层聚氯乙烯绝缘线,其绝缘在10兆欧/公里时,完全能满足农村广播网大队以下作用户线要求,其质量指标优于村内架空明线,但绝缘层一定要用新塑料,不能用再生塑料。
2.对于绝缘材料,主要应考虑其绝缘质量。节目信号线应用聚乙烯作绝缘。护套层除考虑绝缘质量外,还应考虑机械强度和抗腐蚀性,因此用聚氯乙烯比较好。绝缘层和护套层的厚度应从绝缘和减小线路电容来考虑,但也要考虑其经济指标。
节目信号线和功率馈送线线料外皮要采用双层结构,特别是信号线,这样做能使导线的机械强度、绝缘性能、防水、防腐蚀性能更好,更能保证传输质量。聚氯乙烯作绝缘无护套的铝芯线和聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的铁芯线,由于高频衰耗大,在100赫~5000赫范围内频率畸变很大,不宜作较长距离(8公里以上)信号传输线。聚乙烯绝缘无护套的铝芯线,虽有良好的电气性能,但机械强度差,也不宜作长距离传输线用。
在结构形式上采用单芯或双芯平行线均可。线料长度最好每盘1千米以上,最短不小于500米。线料的选择可参考表10。(狄波初)


