Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи

.pdf
Скачиваний:
302
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
23.29 Mб
Скачать

странство между

проводниками; 'согласно ф-лам (10.6)

и

(10,12)

v V

 

 

 

 

ец

 

с о п р о т и в л е н и е легче

всего

Х а р а к т е р и с т и ч е с к о е

определить через

статическую

емкость единицы длины

линии, вы­

численную в 5.3. Согласно ф-ле (5.17), Сі = 2яєа /1п(Ь/а). Следова­ тельно, из ф-лы (10.9) имеем:

 

 

с и

а

=

138

Vfl«4-.

 

(Ю.18)

 

 

Z c 0 =

- ^ - l n —

 

 

 

К о э ф ф и ц и е н т

з а т у х а н и я . Составляющая

а д

опреде­

ляется

ф-лой

(10.15). Потери

в

металле зависят от

соотношения

между

радиусом проводников

и толщиной скин-слоя. На

частоте

1 МГц

для

диаметра

внутреннего проводника 2 а ^ 0 , 8 мм

и тол­

щины наружного проводника

d = bt —Ь>0,14 мм уже

соблюдаются

условия применимости приближенных формул для сильного скинэффекта (а>6Д; а">'2Д). Тогда при расчете активного сопротивле­ ния 'единицы длины внутреннего и внешнего проводников предпо­

лагается, что

их

эквивалентный

проводящий

едой имеет

толщину

А [ом. ф-лы (6.25), 1(6.30), (6.46),

(6.47)]:

 

 

 

 

# 1 =

fl<a)+fl<«=_L/_l__j

L _ \ .

(Ю.19)

 

 

2л \ а и Д а а

оь&Ь Ь )

 

 

Объединяя

ф-лы (10.19) и (10.11), получаем выражение для

аП р,

справедливое

на высоких частотах:

 

 

 

 

 

a "p = T V ( — г - + - - т т ) •

( ]

° - 2 0 )

Исследование ф-лы (10.20) на минимум с учетом (10.18) по­ казывает, что при заданном b затухание минимально при некото­ ром оптимальном соотношении размеров Ь/а. Для проводов из од­ ного материала (Ь/a) opt=3,6. Если проводимость внешнего провод­ ника меньше, чем .внутреннего, оптимум вдвигается в сторону -больших значений {Ь/а). Например, при 'сплошной медной жиле и алюминиевой оіболочіке (b/a)0pt—S,8; для оплетки из медной про­ волоки (b/a) opt=6,6.

При расчете коэффициента затухания линии на низких частотах, когда .скин-эффект выражен слабо, сопротивление внутреннего про­ вода Ria рассчитывается по строгим формулам или графикам, по­ лученным в 6.6.

Сопротивление внешнего проводника (при малой его толщине d по сравнению с радиусом Ь) рассчитывается по ф-ле (6.47), при­ чем в зависимости от отношения d к А для Zs—Rs+^^s исполь­ зуется ф-ла (6.44) или (6.45). JB частности, при а*<0,5Д #іь = =\\/(2nabdb), что совпадает с 'сопротивлением внешнего проводни­ ка постоянному току.

238

КОНСТРУКЦИЯ КОАКСИАЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Конструкция коаксиальных кабелей чрезвычайно многообразны и зависят от их назначения и диапазона рабочих частот. Поэтому удобнее рассмотреть варианты конструкции каждого элемента в отдельности.

В н у т р е н н и й п р о в о д н и к выполняют из медного прово­ да. В высококачественных кабелях поверхность проводов серебрят.

В гибких конструкциях применяется стренка

провод из 7, 19,

37, 49, 361 скрученных между собой проволочек

(рис. 10.5а); в ра-

^ у Кордель

6)

в)

г)

Стренка

Рис. 10.5

счетах используется эквивалентный радиус аэ сплошного внутрен­ него проводника с той же площадью сечения, что и все провода стренки і[13].

Внешний проводник в магистральных линиях связи изготов­ ляют из медной ленты с продольным зигзагообразным швом «мол­ ния» (полужесткая конструкция). В шибких радиочастотных кабе­ лях чаще ©сего используются оплетки из медных, луженых и по­ серебренных проволок, 'сопротивление оплетки принимают В /С0пл = = 1,5+0,176 [мм] раз больше, чем у •оплошного медного экрана то­ го же радиуса [13]. Применяют также спиральный повив из плос­ ких медных ленточных проводников.

И з о л я ц и я гибких радиочастотных кабелей выполняется из сплошного полиэтилена, резины или вплотную навитых лент фто- ропласта-4. Для уменьшения а д применяют полувоздушную изоля­ цию: трубку и спирально навитый кордель (цилиндрический гибкий стержень) из полиэтилена (рис. 10.5а), оплетку из нитей и лент фторопласта-4, полиэтилено-

вую трубку с выступами (рис. 10.56), пористый поли­ этилен и колпачки из поли­ стирола (рис. 10.Ъв). В этих конструкциях эквивалентное значение гэ меньше, чем s диэлектрика, и зависит от конфигурации изоляции.

Еще меньшее содержа­ ние диэлектрика у кабелей

Дизлектрическая шайба (С)

Воздух

Ш1

I

Рнс. т е

тг

Т т н а

пР°іая

1

с шайбовой изоляцией из фторопласта или полиэтилена (рис. 10.6), так как расстояние между шайбами намного больше их толщины. Мощные радиочастотные фидеры часто изготавливают из массив­ ных медных труб. Их собирают из отдельных секций. Крепление внутреннего проводника осуществляется диаметрально расположен­ ными фторопластовыми стержнями (рис. 10.5г), которые вносят в линию лишь незначительную нерегулярность.

Н а р у ж н а я

о б о л о ч к а

кабеля изготавливается из

поли­

этилена, іполихлорвинилового

пластиката,

резины; ік

ним

добав­

ляют чфасители

(пигментируют), чтобы

предохранить

от

разру­

шающего влияния света. Применяют также оплетку из хлопчато­

бумажной пряжи и из стекловолокна с покрытием

кремниеоргани-

ческмм лайдам.

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ КАБЕЛЕЙ С КОМБИНИРОВАННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

 

Ш а й б о в а я

и з о л я ц и я

(ірис. 10.6). К данному

случаю

приме­

нимы соотношения, полученные для плоскопараллельной

диэлек­

трической пластины. Коэффициент отражения рассчитывается

по

ф-ле (6.39). В

данном

случае Zi = Z3 ; 1\\1% — У~г.

Считаем

толщи­

ну шайбы малой: &2 d<Cl, тогда

 

 

 

r = i i

i Z f L M

=

i - ^ ^ - l / e d = - i ( J L z l L ^ .

(Ю.21)

 

2Z2 2!

 

2 Ye К

%

У

'

іВедачина Р очень мала (порядка djX) и растет пронорциональ- «о частоте. Так каїк допустимо лишь определенное отражение от каждой шайбы, кабель удовлетворяет этим требованиям лишь до

некоторой частоты. Пусть, например,

| Р | д о п ^ 0 , 1 % ,

d = 3 мм

и

с =12,1. Тогда из ф-лы (10.21) следует,

что Xmin^

10 ІМ,

Т . е. fmax

=

=іЗО МГц.

 

 

 

 

Для снижения коэффициента отражения на более высоких ча­ стотах шайбы 'устанавливают нруппами, чтобы достичь 'взаимной камяеаюащии отражения от отдельных шайб. Так, группа из двух шайб практически не отражает при / » А / 4 , поскольку две отражен­ ные волны складываются в противофазе. Однако три уїходе от рас­ четной частоты 1фХ/4, отраженные волны не противофазны и ком­ пенсируются не полностью. Поэтому описанный способ применим лишь 'в ограниченном частотном интервале.

Для расчета скорости распространения и диэлектрических потерь в кабеле с шайбовой изоляцией удобно ввести величины еэ и tg Оэ, характеризующие экви­ валентный сплошной диэлектрик. Найдем изменение фазы волны на длине периода расстановки шайб /. Сдвиг фазы в шайбе определяется фазой коэффициента про­

хождения Т [ф-ла (6.38)] при Z i = Z 3 , 21/22=1^6 и

Ы < 1 :

Z \ + A

8 + 1

a r g r = -

tgk2d=-—j—k0d.

Сдвиг же фазы в воздухе на расстоянии (I—d) равен ko(l-d). Суммарный

сдвиг

фазы приравняем

сдвигу фазы эквивалентного диэлектрика: koY e 8 f=

= (e+l)M/2+fe

0 (/—d)=k„l

+ (&—l)&0rf/2.

Отсюда У3 = \ +{е—\)ёЩ.

Так

как

то

 

 

 

 

 

 

 

d

a d)+zd

(10.22)

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

Эквивалентная диэлектрическая проницаемость равна усредненной по длине проницаемости шайбовой изоляции. Если в этом выражении перейти к комплек­ сным проницаемостям е = е ( 1 — і tg6) и пренебречь потерями в воздухе, то из равенства мнимых частей получим уравнение для эк­ вивалентного тангенса угла потерь:

 

 

е э tg бэ

I

 

etgd.

 

<10.23)

 

 

 

 

 

 

М н о г о с л о й н а я

 

и з о л я ц и я

(ірис.

10.7).

 

 

 

 

 

Диэлектфичеюкэя

щроиицаемюсть

е» опіредеяяетіся ра­

 

 

 

 

 

венством емкостей эквивалентного одноюлойного кои-

 

 

 

 

 

денсатора и многослойного коаксиального конденса­

 

 

 

 

 

тора [который можно представить как последова­

 

 

 

 

 

тельное соединение слоев согласно ф-ле (5.17)]:

 

 

Рис.

10.7

 

 

 

ф(а)-ф(Ь)

 

 

 

\п(Ь/а)

1

 

1

,

"1

 

l n ^

+

 

Сі

 

 

 

 

 

 

 

2 Л Ео

 

 

 

 

 

 

2 Я 8 Э

Ео

— In —-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Ъ \

Є І .

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

— Ш — .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 3

« 2

/

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

I

 

 

1 ,

а«

 

1

Ь

 

 

 

 

In

Ь_

 

 

 

а,

 

 

(10.24)

 

 

а

 

 

 

In - f I n — +

 

I n — .

 

 

 

еэ

 

81

 

а

82

 

а і

 

е з

а2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перейдем к

комплексным

проницаемостям

єт ->-Єт = Єт(1—tg6m).

Ввиду

малости tg© по сравнению

 

с

единицей

справедливо

соотношение

1/(1—

—і tg 6 m ) — 1 + i t g 6 m .

Тогда

равенство

мнимых частей

приводит к

формуле

для расчета эквивалентного тангенса угла потерь:

 

 

 

 

 

l

b

l

a

,

 

 

 

l

a ?

 

 

 

1

 

•tg63 .

(10.25)

I n — tg6 9

= —

In —

 

tgoi + — I n —

- tg 62 + — In

Вычисленные по ф-лам (10.22)—(10.25) значения еэ и tg 6а позволяют опре­ делить скорость волны, характеристическое сопротивление и диэлектрические потери в кабелях с комбинированной изоляцией.

МОЩНОСТЬ ВОЛНЫ В КАБЕЛЕ

П р е д е л ь н а я ' м о щ н о с т ь їв (коаксиальном ікабеле определяет­ ся возможностью пробоя. Уязвимым местом является граница с внутренним проводником, где напряженность поля Е достигает максимума.

Для вычисления предельной 'мощности используем методику, изложенную в 0.3. Соотношение (10.16) определяет максимальную

напряженность поля (при г —а):

тах\

= | / 2 | / л 2 в | / ( 2

я а ) .

Следо­

вательно, предельная мощность три Emax

= EnVo6-

 

 

 

 

Рпред =

|/л PZe

= 2 - ^ Z c £ n p o 6 =

*f

In А

£*

 

 

(Ю.26)

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

Найдем, при

каком

отношении

(Ь/а)

эта 'мощность

максималь­

на, если b = const. Исследуя ф-лу

(10.26)

на максимум в

зависи­

мости от а, получаем 1п(6/а)=0,5,

или Ь/а = ]/е=

1,65.

 

 

 

Еще один оптимум .в соотношении размеров кабеля

 

определяет­

ся на максимум напряжения, которое 'соответствует пробою в ка­ беле:

^ л п р о б = у 2 ^ л = - ^ Т а \ п ± Е п р

о б .

(10.27)

При b = const оптимальное соотношение Ь/а=е =

2,72.

 

В кабелях с воздушной и лолувоздушной изоляцией пробой воз­ никает в воздухе (^проб^З МВ/м). Наиболее опасна в этом смыс­ ле граница с диэлектрической шайбой, где напряженность поля вы­ ше. Так как напряжение (7Л в любом сечении кабеля одинаково, то распределение Ег в шайбе такое же, как в воздухе. При не­ плотной посадке шайбы на внутренний проводник в образовавшем­

ся воздушном зазоре по граничным условиям (2.22)

напряженность

поля в

є раз больше, чем при г = а в івоздухе. Д а ж е

при

отсутствии

зазора

почти такое же поле будет в точке на границе

трех сред:

диэлектрика, металла и воздуха (точка пробоя на рис. 10.6).

При использовании кабелей со сплошной изоляцией їв отсут­ ствие таких зазоров значение £Проб выбирают для соответствующе­ го диэлектрика.

Н о м и н а л ь н а я м о щ н о с т ь

кабеля

определяется

в режи- •

ме бегущей волны по допустимой

температуре нагрева

 

изоляции.

Для определения Рном рассчитывают тепловые потери,

исходя из

следующих соображений. Тепловые потери

возникают

в

провод­

никах и изолгации кабеля. Тепловой поток, (благодаря теплопровод­ ности коаксиального диэлектрического промежутка, внешнего про­ водника и оболочки кабеля, достигает его поверхности и затем рассеивается в окружающем пространстве конвекционными пото­ ками воздуха и теплоизлучением. Температура изоляции макси­ мальна на границе с внутренним проводником.

Очевидно, что мощность Яном обратно пропорциональна коэф­ фициенту затухания, причем основную роль играет его составляю­

щая, обусловленная

потерями во внутреннем проводнике.1

Д о п у с т и м а я

м о щ н о с т ь

определяется как

меньшая из

двух значений: по пробою и нагреву. Первая, согласно

ф-ле (9.33),

выражается как Р^

=РпредК,бъИ,

где к н ~ 2 — .коэффициент, учи­

тывающий действие

нерегулярностей.

 

 

При неполном

согласовании в кабеле возникают стоячие волны

и его напрев по

длине становится

неравномерным

с

.максимумом

в пучности тока.

Поэтому номинальную мощность

следует прирав-

нять квадрату «армированного тока ов тучности

i m a x . Тогда, сог­

ласно ф-ле i(9.32), имеем

 

= К 6вЛ,0 М .

(Ю.28)

На частотах свыше ІООч-ЗОО МГц распределение температур по кабелю выравнивается благодаря теплопроводности проводников, так как при этом (расстояние между пучностями тока относительно мало. Кроме того, їв данном диапазоне заметную роль играют по­ тери їв диэлектрике, которые максимальны в пучности напряжения. Поэтому на высоких частотах можно приравнять номинальную мощность суммарной мощности падающей и отраженной волн (см. 8.49):

Р„ОЫ = Р+ + Р- = (\и+\2 + \и~ПРН = \и+\\\

+ \г\*)Р\

Тогда с учетом ф-лы (8.60) допустимая мощность, поступающая в нагрузку,

Р ^ п = ( | £ / + | 2 _ | ^ - | 2 ) р н =

( 1 _ | Г | 2 ) | ( / + | 2 р Н =

 

= Т + Т п 7 Р н о м =

і _ Д В Р н о м '

( 1 ° ' 2 9 )

При передаче импульсных сипналов средняя мощность нагрева невелика по сравнению с пиковой мощностью и допустимая мощ­ ность, как правило, определяется пробоем.

ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Полученные выше 'соотношения оптимальности для (Ь/а) опреде­ ляют однозначно соответствующие величины Z c по ф-ле (10.18); при (л='1 получаем:

 

 

 

 

 

 

 

(b/a)opt

Zc opt,

Ом

минимум

затухания

 

 

 

 

3,6-=-5,6

(77—103)/ У~г

максимум

напряжения

пробоя

 

2,72

60/ У~г

максимум

предельной

мощности . . . .

1,65

30/ V~s

Заметим, что все эти оптимумы некритичны и отклонение Z c

на

± 2 0 %

от указанных здесь значений приводит к увеличению а

все­

го на

2%, уменьшению

£/щ>0б на '5% или

Рпред на 10%.

 

Кабели 1С Z c =7 5 Ом

обычно оптимальны по затуханию,_напри-

мер, кабель с медной трубкой и шайбовой изоляцией

(]/^e3 =l,03;

Z C 0 P ( = 75 Ом);

кабель

ic медной оплеткой и сплошной изоляцией

из полиэтилена

или

фторопласта

(Уе

1,54-г-1,45;

Zcopt=Q7—

—71 Ом). Кабели с шайбовой и полувоздушной изоляцией опти­

мальны по напряжению при Z c « 5 0

Ом.

 

 

 

Часто при выборе коаксиальных линий на большие (мощности (например, для телевизионных передатчиков) определяющими все же являются требования к 'коэффициенту затухания. Поэтому по-

243

давляющая часть отечественной аппаратуры и коаксиальных ка­ белей выпускается с номинальным характеристическим ((волно­ вым) сопротивлением 75 Ом. Второй стандартной величиной яв­ ляется Zc =G0 Ом — компромисс между всеми оптимумами. Кабе­ ли с .меньшими (значениями характеристического сопротивления се­ рийно не выпускаются, что не исключает возможности использо­ вания коаксиальных линий, оптимальных ото 'мощности, в тех слу­ чаях, когда это целесообразно.

ПРИМЕНЕНИЕ КОАКСИАЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ

Диапазон использования коаксиальный линий начинается с (нуле­ вых частот. Верхний предел ограничен возрастающими с частотой тепловыми потерями и отражениями от диэлектрических шайб; должно выполняться также условие одномодового режима.

Гибкие кабели небольшой длины применяют в приемной и из­ мерительной аппаратуре для соединения отдельных 'блоков т івнут-

риблочных 'соединений до частот порядка

10

ГГц. Антенные фи­

деры жесткой и полужесткой конструкции

на

значительные

мощ­

ности длиной до нескольких ісотен .метров

используются в

диапа­

зоне до сотен .мегагерц.

 

 

 

На магистральных линиях связи для передачи телевидения и многоканальной телефонии в диапазоне 60 кГц-f-: 10 МГц приме­ няют коаксиальные кабели полужесткой конструкции с коэффи­ циентом затухания 8дБ/кім на частоте 10 МГц. Часто (конст­ руктивно объединяют неаколько коаксиальных линий. Эти кабели экранируют дополнительно стальными либо 'биметалличеакими лен­ тами или свинцовой оболочкой, так как для низкочастотных ситналов их внешний проводник еще слишком прозрачен.

 

10.4.

Симметричные линии

 

 

 

 

 

 

 

ПАРАМЕТРЫ ДВУХПРОВОДНЫХ ЛИНИЙ

 

 

 

 

 

Э л е к т р и ч е с к о е и

їм а г н и т н о

е . п о л я

волны ТЕМ

в двух­

проводной симметричной линии

(рис.

10.8) имеют такую же

струк­

туру, как и стационарное ((см. параграф (5.3). Как следует

из (5.18),

на достаточно

большом

(расстоянии

г^>2й

от

ливии

потенциал

\ф(М)\~

11п(гг/Гі) | = | l n ( l + 2 d / r ) | = 2 d / r .(при

<р = 0);

тогда

на­

 

 

 

пряженности поля Е и Н~1/г2.

Поэто­

 

 

 

му, хотя

линия

открытая

(неэкраниро-

 

 

 

ванная), ее поле почти полностью

 

 

 

сконцентрировано

внутри

окружности

 

 

 

радиусом

I0d.

Диапазон

использова­

 

 

 

ния такой линии начинается с нулевых

 

 

 

частот.

На высоких частотах,

когда

 

 

 

длина

волны становится

соизмеримой

 

 

 

с

расстоянием

 

между

 

проводами

Рис. 10.8

 

 

2cf>0,IA,

линия

начинает

заметно

из-

лучать, так ,как внешние электромагнитные поля, созданные проти­ воположно направленными токами в проводах, полностью не ком­ пенсируются. Это ограничивает диапазон использования линий сверху.

Ф а з о в а я с к о р о с т ь волны в линии (без учета поправки! на потери) равна ее скорости vBVL в окружающем диэлектрике.

Х а р а к т е р и с т и ч е с к о е

с о п р о т и в л е н и е

линии

опре­

деляется ф-лами

(10.9) и

(5.20):

 

 

 

 

ZCA

е а 2В

ZB

д __u

^

2В

ІП

 

 

 

= ^±в_ =

_*в Arch — =

±2-

 

 

 

 

С1

л

 

а

л

 

 

 

 

 

 

 

 

ж Ь . 1 п — .

 

(10.30>

 

 

 

 

 

п

а

 

 

 

Последнее выражение приближенное; его погрешность для

d>5a

не превышает 1%.

 

 

 

 

 

 

 

К о э ф фи цій е н т

з а т у х а н и я

практически

целиком

опре­

деляется

потерями в

проводниках

и

вычисляется по ф-ле (10.11).

При расчете сопротивления единицы длины линии

нужно

учесть,,

что напряженности £

и Я

электромагнитного поля

не одинаковы

вразных точках на границе проводника: они 'максимальны в про­ межутке между проводниками :и минимальны в диаметрально про­ тивоположных точках. Описанное распределение поля волны ТЕМ

впространстве не зависит от частоты. На достаточно высоких ча­ стотах (а>А) 'эквивалентная поверхностная плотность тока в про­ водниках /2 = Яф также распределена неравномерно по периметру.

Вследствие этого сопротивление каждого из

проводников

линии

больше сопротивления уединенного

проводника

на той же частоте.

Это явление, называемое эффектом

близости, сказывается тем силь­

нее, чем меньше отношение d/a.

 

 

 

Проведем количественный анализ эффекта близости. Распреде­ ление поверхностных зарядов в проводах описывается соотноше­

нием (5.22); ф-лы

(10.7) и (10.8)

позволяют перейти

к плотности

эквивалентного поверхностного тока

 

 

 

 

\ г iVd2—a4[2na

(d—a

cos q>) ].

 

 

Мощность потерь в одном проводе, приходящаяся

на единицу

длины,

 

 

 

 

 

 

о

 

0

 

 

Сопротивление

двухпроводной

линии

#ідВ = 2Ріпот/|/л І2 -

Най­

дем сперва отношение активного сопротивления Я\яв единицы

дли­

ны двухпроводной

линии к удвоенному сопротивлению Ri=iRsl

(2па)

уединенного провода с равномерным по периметру распределением! тока. Полученный выше интеграл берется в соответствии с [11,. ф-лы (2.554.3) и (2.553.3)]:

2Rt

я a J (d — a cos ф)2

JX

di—a*-

 

о

 

 

(

n

я

d d ф

 

- а 8 І П ф

- Г -

X

 

a — a cos ф I

J

• a cos ф

]/" da -

X arctg l - j - — t g T

V d a — aa

Объединяя полученные (результаты, получаем формулу для ра­ счета 'составляющей коэффициента затухания:

г

_

^ідв

_

 

(10.31)

 

 

2ZC

ZC

Vd$

п р

 

 

Формула (10.31) является

строгой для 'Случая сильного окин-

эффекта їй применима

при

а > Д . Н а

іболее низких частотах из-за

взаимодействия внутри проводника іволи, пришедших из разных

точек его периметра, распределение плотности тока по сечению

становится более равномерным, и

RiKB приближается к QRi.

Сопро­

тивление Ri одиночного провода

во всех случаях (вычисляется для

соответствующей частоты.

 

 

 

 

 

 

П р е д е л ь н а я

м о щ н о с т ь

двухпроводной линии

опреде-

ляетея

возможностью пробоя у

поверхности

проводника

в

точке

<р = 0,

тде напряженность электрического

поля максимальна.

Сог­

ласно

ф-лам і(б.і20)

и (5.22), имеем

 

 

 

 

 

 

Етах

=

і

/

^

£ .

(Ю.32)

 

 

V 2 a Arch (d/a)

\

d

~ а

 

 

Следует учесть, что двухпроводные линии находятся на откры­ том воздухе и подвержены внешним воздействиям. Пробой может возникнуть по 'случайным причинам. Тогда факел, образовавший­ ся (вследствие ионизации, продолжает гореть, если напряженность поля выше критической. Критическая напряженность поля доста­ точна для поддержания уже возникшего газового разряда. Она

равна ориентировочно

£К р=0,6-4-1 МВ/м=6ч - 1 0 ікВ/юм, т. е. в

три-

четыре раза

меньше,

чем Ещ,0б, и снижается при повышении

тем­

пературы и влажности воздуха.

 

 

 

Методика расчета допустимой мощности остается прежней. По­

ложив E m a x = E K V , определяем из ф-лы (10.32) Un

и затем

Пред =

= \Ua\-2JZc.

Допустимая мощность рассчитывается

по.ф-ле

(9.33).

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХПРОВОДНЫХ СИММЕТРИЧНЫХ ЛИНИЙ

Двухпроводные линии из неизолированных проводов, подвеши­ ваемых к столбовым опорам, применяются на воздушных линиях связи и проводного вещания. Их характеристическое сопротивле-

ниє Z c =500-4-600 Ом, частоты передаваемых сигналов обычно н е превышают 120 «Гц, хотя это не является предельной частотой для такой конструкции. Аналогичные линии используются в качестве

антенных

фидеров

 

на

передающих и

приемных радиоцентрах д о

частот 30-4-50 МГц; в этом слу­

 

чае

применяются

палочные

 

изоляторы,

выдерживающие

 

без

пробоя

значительные

на­

 

пряжения.

 

 

 

 

 

 

 

Гибкую

линию

 

выполняют

 

из

двух

изолированных

про­

 

водников,

соединенных

мости­

 

ком

из пластмассы

(рис. 10.9а),

 

обычно ее

характеристическое Рис.

10.9

сопротивление

Z c » 2 0 0

Ом.

 

Очень высокая гибкость достигается при скручивании двух провод­ ников с отдельной изоляцией (рис. 10.96). Скручивание уменьшает излучение линии и протяженность внешнего поля, поэтому такая линия может применяться до частот порядка сотен мегагерц. Скру­ ченные линии широко используются также в кабелях связи на ча­

стотах до 10 кГц. При расчете параметров линий с изоляцией

нуж­

но учитывать, что поле распространяющейся волны

частично

про­

ходит в воздухе и частично в диэлектрике. Поэтому

эквивалентное

значение гэ меньше, чем е.

 

 

МНОГОПРОВОДНЫЕ ЛИНИИ

Т и п ы в о л н . В линиях, состоящих из трех и более 'проводников, возможно существование нескольких типов ТЕМ-волн, соответст­ вующих различным фазам возбуждения каждого из проводов. Это способствует неустойчи­ вости передаваемой вол­ ны, так как на нерегуляр­ ностях и особенно на по­ воротах линии каждая волна частично преобра­ зуется в волны других ти­ пов. Поле на выходе ли­ нии представляет тогда сумму нескольких типов, волн и не идентично по­ лю на ее входе. Искаже-

Р и с Ю.10

ние поля линии нарушает

 

ее согласование, что огра­

ничивает применение многопроводных линий на свч.

Э к р а н и р о в а н н а я

д в у х п р о в о д н а я

л и н и я (рис.

10.10) позволяет устранить излучение, свойственное

открытой свм-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ