Особенности и основные характеристики ТЭМ-волн

Основные х-ки таких волн:

Особенности: распостраняются в сбоводном пространстве и коаксиальных кабелях

9. Типові конструкції однокоаксиальних кабелів.

11. Первинні та вторинні параметри багатопроводних ліній.

Первичные параметры цепи: активное электрическое сопротивление R, индуктивность L, емкость С и прово­димость изоляции G. Эти параметры равномерно распределены по всей длине цепи, их принято определять все параметры на 1 км длины цепи.

Активное электрическое сопротивление кабельной цепи складывается из сопротив­лений двух токопроводящих жил и потерь, обусловленных влиянием электромагнитного поля рассматриваемой цепи на соседние проводники и другие металлические части конст­рукции кабеля (экран, металлическую оболочку и др.).

Индуктивность кабельной цепи складывается из внутренней индуктивности каждого проводника и внешней индуктивности, обусловленной внешним магнитным потоком.

Емкость кабельной цепи аналогична емкости конденсатора, у которого роль обкла­док выполняют токопроводящие жилы (проводники), а диэлектриком служит изолирую­щий их материал.

Проводимость изоляции кабельной цепи складывается из проводимости изоляции по­стоянному току и проводимости изоляции переменному току.

Вторичные параметры цепи. Отношения между током и напряжением в любой точке цепи и током и напряжением в начале цепи зависят от двух параметров — волнового со­противления и коэффициента распространения, которые носят название вторичных параметров цепи.

Волновое сопротивление – это сопротивление, которое встречает ЭМВ при распространении вдоль однородной линии без отражения, т. е. при условии отсутствии влияния на процесс передачи несогласованности нагрузок по концам линии отношением напряжения к току в любой точке цепи и выражается через первичные параметры

Коэффициент распространения у характеризует изменение мощности электромаг­нитной волны при распространении ее по линии и изменение фазы напряжения и тока вдоль линии. Коэффициент распространения является комплексной величиной, где действительная составляющая определяет затухание, а мнимая составляющая характеризует величину изменения фазы напряжения и тока на единицу длины линии.

12. ТЕМ-хвиля коаксіальної лінії.

Электромагнитная волна, векторы напряженности электромагнитного и магнитного полей которой лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения

Будем считать, что проводники обладают бесконечно большой проводимостью, а про­странство между ними заполнено идеальным диэлектриком. При этих предположениях в коаксиальной линии могут распространяться волны ТЕМ, Е и Н.

Векторы Е и Н TЕМ-волны представим в виде

где векторы Е °(г, ф) и Н °(г. ф) не имеют продольных составляющих

В результате находим

Как и у любой другой ТЕМ-волны, фа­зовая скорость и скорость распространения энергии ТЕМ-волны в ко­аксиальной линии равны скорости света в среде, заполняющей линию.

Так как поле в поперечном сечении линии (векторы Е° и Н°) у ТЕМ-вопиы имеет потенциальный характер, можно говорить о токе и напряжении в коаксиальной линии. Комплексные амплитуды тока и разности потенциалов между центральным и внешним про­водниками равны соответственно:

13. Розрахунок напруги, хвильового опору, мощности та коефіцієнтів затухання.

Волновое сопротивление – это сопротивление, которое встречает ЭМВ при распространении вдоль однородной линии без отражения, т. е. при условии отсутствии влияния на процесс передачи несогласованности нагрузок по концам линии; ZВ можно измерить в двух случаях: 1) когда линия однородна и нагружена на приёмник с сопротивлением Z = ZВ; 2) если однородная линия электрически длинная (её затухание не менее 13 дБ). И отражённые волны возвращаются к началу линии настолько ослабленными, что не оказывают влияния на вход.

Следовательно, через падающие и отражённые волны: ZВ = UП/ІП и ZВ = UО/ІО (если учитывать только падающую и только отражённую волну линии соответсвенно).

ZВ = . ZВ не зависит от длины кабельной линии и постоянно в любой точке цепи. В общем виде волновое сопротивление – комплексная величина:

ZВ = |ZВ| ejφ = |ZВ| cos φ + j|ZВ| sinφ. (Ом).

Коэффициент затухания a, дБ/км. Зависит от свойств материалов проводников и изоляционного материала. Наилучшими свойствами (малым сопротивлением) обладают медь и серебро. Коэффициент затухания зависит также от геометрических размеров проводников. СК с большими диаметрами проводников обладают меньшим коэффициентом затухания. Коэффициент затухания КК зависит от соотношения диаметров внешнего и внутреннего проводника (Рис. 5.2). Оптимальными соотношениями являются (материал внешнего проводника): для меди - 3.6, для алюминия - 3.9, для свинца - 5.2.

Очень важной характеристикой, фактически определяющей широкополосность системы связи, является зависимость коэффициента затухания от частоты (Рис. 5.3). Если определен граничный коэффициент затухания a ГР (обычно он определяется возможностями усилителей или регенераторов (см. подраздел 6.1.4)), то данному коэффициенту соответствует граничная частота пропускания системы fГР. Полоса пропускания системы не превышает граничной частоты пропускания.

Затухание принято измерять в неперах (неп) на 1 км. Затухание 1 неп - затухание кабельной цепи, у которой ток или напряжение в начале ее больше по абсолютной величине, чем ток или напряжение в конце, в 2,718 раза (е=2,718), т. е. αl = 1. В радиочастотных кабелях затухание обычно выражают в децибелах (дб) на 1 м (1 неп=8,65 дб; 1 дб = 0,115 неп).

14. Первинні параметри коаксіальної лінії.

Активное сопротивление коаксиальной пары складывается из активного сопротивления внутреннего и внешнего проводников. Вследствие это­го активное сопротивление коаксиальной пары Я, Ом/км, на частотах свыше 60 кГц прак­тически не зависит от толщины внешнего проводника и определяется по формуле:

Если материал проводников одинаковый, то активное сопротивление может быть оп­ределено по формуле:

Для медных проводников Ам- 0,0835, а для алюминиевых Аа = 0,108.

Индуктивность коаксиальной пары L, Г/км, определяется суммой наружной межпро­водниковой индуктивности L„ и внутренних индуктивностей обоих проводников Ld и LD.

Для медных проводников Бм = 133,3, а для алюминиевых Ба = 102,5. Для области высоких частот (практически с 1 МГц) можно пользоваться упрощенной формулой

Емкость коаксиальной пары С, Ф/км, определяется по формуле:

Проводимость изоляции коаксиальной пары определяется по формуле:

15. Вторинні параметри коаксіальної лінії.

---

Дата добавления: 2015-10-16