4.2. Az áthallások keletkezése és kiegyenlítése

iDevice ikon

Azokat az okokat, amelyek miatt áthallás jön létre, csatolásoknak nevezzük. A csatolások legdurvább formája a közvetlen, vagy galvanikus csatolás. Ilyenkor fémes kapcsolaton keresztül közvetlenül jut át az energia a zavaró áramkörből a zavart áramkörbe. Ez a típusú csatolás megfelelően karbantartott áramköröknél ritkán fordul elő. A csatolások másik nagy csoportja az elektromágneses csatolások. Ezek szétválaszthatók elektromos és mágneses csatolásokra. Az elektromos csatolások kapacitívak, illetve átvezetésből származóak, a mágnesesek pedig az induktív csatolások. Ezek a csatolások mindig valamilyen meglévő aszimmetria miatt jönnek létre. A 10. ábra kapacitív és induktív csatolásokat szemléltet két áramkör között.

 

10. ábra
Kapacitív és induktív csatolások két áramkör között

 

A kapacitív csatolással egymáshoz közel fekvő vezetékek, tehát kábelek esetében kell számolnunk. Az induktív csatolás a nagy felületet körülölelő vezetékek, tehát a légvezetékes áramköröknél jelentős, de légvezetékes távközlő hálózatok ma már nincsenek Magyarországon. Ezért itt csak a kábelekkel foglalkozunk.

 

A csatolást általában koncentráltan képzeljük el a vezeték valamely pontján. Természetesen ez általában nem pontszerűen jelentkezik, hanem a hossz mentén elosztva. Az eredő hatás szempontjából azonban mindig helyettesíthető koncentrált csatolóelemmel.

A kábeleknél a kapacitív csatolás a jelentős, az induktív csatolás csak nagyfrekvencián okoz problémát. Kábelnél a kapacitív csatolás pF, az induktív csatolás pedig nH nagyságrendű. Az átvezetés nagysága a gyártás során elhanyagolható értéken tartható, így az abból származó csatolástól eltekinthetünk, mivel hatása jelentéktelen.

Ahhoz, hogy a csatolások értéke minimális legyen, a vezetékek tökéletes szimmetriája szükséges. Ez a ma használatban lévő csillagsodrású kábelek esetében teljesül. Az érpárok különböző sodrásmagassága miatt, a csatolásból eredő áthallások jelentős része kompenzálódik, tehát az eredő csatolás kis értéken tartható.

A kapacitív csatolás értelmezéséhez tekintsük meg a 11. ábrán látható érnégyes törzsáramkörei között lévő kapacitásokat.

 

11. ábra
Az érnégyes kapacitásai

 

A C1, a C2, a C3 és a C4 kapacitások egy hidat alkotnak. Ha a híd kiegyenlített, az Ucd feszültség zérus. Ennek az a feltétele, hogy a szemben lévő hídágak impedanciáinak szorzata azonos legyen:


Mivel minden ágban csak kapacitás szerepel, amelynek értékével az impedancia fordítottan arányos, ezért:

                                          , illetve .

Ha ez az egyenlőség teljesül, akkor az áramkörök között kapacitív csatolás nincs.

Mivel a C1, a C2, a C3 és a C4 igen kis - pF nagyságrendű - értékű, a hídegyensúly felírható az alábbi formában is:
 

Ebből kapjuk a kapacitív áthallásra jellemző kapacitív csatolás mértékét, a törzsek közötti kapacitív csatolást:

Ha tehát k1 értéke zérus, akkor áthallás nincs. Ha k1 értéke nem zérus, akkor segítségével ki lehet számítani az áthallásból keletkező Ucd feszültséget.

 

A csatolások maximális értékeit - pF-ban - egy gyártási hosszra (230m) adják meg, és azokat gondos gyártási eljárással be is lehet tartani. A gyártási·hosszak fektetése és szerelése során azonban, ahhoz, hogy az eredő csatolási értékek a megengedett határt ne lépjék túl, kiegyenlítést kell végezni.

 

A kábelek áthallásának kiegyenlítésének két eljárása ismeretes:

Az egyik a keresztezéses kiegyenlítés, vagy Western eljárás, a másik a kondenzátoros kiegyenlítés, vagy Siemens eljárás.

 

1. Keresztezéses kiegyenlítés (Western) eljárás

lényege, hogy az érnégyes a kötési pontokon, a kábel keresztmetszetében elfoglalt helyét változtatja. A kábelek csatlakozási pontjain csatolásmérővel megmérik mindkét irányban a csatolások értékeit. A mért csatolások pozitív, vagy negatív előjelűek, és így az előzetes mérések után, a párok és a négyesek összeválogathatók úgy, hogy összekötés után az eredő csatolások kisebbek, mint két gyártási hossz csatolásai külön-külön.

 

2. Kondenzátoros kiegyenlítéses (Siemens) eljárás

mivel az érnégyes a kábel keresztmetszetében elfoglalt helyét mindig megtartja, a csatolások kiegyenlítő kondenzátorok bekötésével szüntethetők meg. A kiegyenlítést a kiegyenlítési szakasz közepén kell végezni.