Катушка Пупина

Катушка Пупина

Катушка Пупина — катушка индуктивности, используемая для повышения качества и дальности связи посредством передачи через медные кабели и линии связи.

История

В эпоху развития телефонной связи возникала проблема невозможности связи на больших дистанциях, из-за сильного искажения электрического сигнала в линии из-за наличия у проводника индуктивности. Телеграфные низкочастотные коды передавались без проблем, а вот телефонный спектр искажался, в результате чего через несколько десятков миль собеседники не могли понять речь друг друга. Для решения проблемы нужно было найти способ передачи сигнала и при этом сохранить его целостность.

При максимальной скорости передачи телеграфного сообщения азбукой Морзе сигналы не имеют важных составляющих в частотном диапазоне более 100 Гц. Для передачи же речи необходим диапазон в тысячи герц.

В 1887 году Уильямом Присом было опубликовано уравнение для вычисления максимальной длины кабеля для телефонной связи без искажений. Популяризация этого утверждения, задержала развитие дальней связи в Великобритании почти на 20 лет. В его уравнении связывалось полное и удельное сопротивление, ёмкость, полную длину, произвольные параметры материалов цепи и её конфигурацию. Спустя три месяца Хевисайд выступил против теории Приса на страницах журнала Electrician, впервые указав там же, каким условиям должна отвечать кабельная линия связи, в которой потери энергии минимальны: отношение индуктивности к активному сопротивлению линии должно быть равно отношению её емкости к проводимости изоляции.

Хевисайд изобрел устройство, на основе катушки из медного провода, чья индуктивность значительно превышает индуктивность данного отрезка кабельной линии, причем эта катушка лишь незначительно увеличивает сопротивление этого отрезка

Патент на такую катушку получил спустя примерно 10 лет сербский физик Михайло И. Пупин, профессор Колумбийского университета. Впервые она была изготовлена для практических применений Джорджем А. Кемпбеллом, сотрудником американской фирмы «Белл», в самом конце 19 столетия. Хевисайд при этом не получил ни признания, ни вознаграждения.

Принцип действия

Наиболее простым способом получения минимального затухания на линиях связи является искусственное увеличение индуктивности данных линий. М. Пупин для уменьшения затухания абонентской линии в диапазоне частот до 3 кГц предложил периодически включать в линию катушки с индуктивностью, примерно на два порядка превышающей индуктивность самой абонентской линии, и определил оптимальное расстояние между ними.

Пупиновские катушки нашли особенно широкое применение на местных телефонных сетях США. Для выявления пупиновских катушек в линиях связи применяют кабельные рефлектометры с функцией поиска и подсчета пупиновских катушек