2.Направляющие системы передачи.

Направляющая система (НС.) – это устройство, предназначенные для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении.

Таким канализированным свойством обладает проводник, диэлектрик и любая граница раздела двух сред с различными диэлектрическими свойствами (металл–диэлектрик, диэлектрик–воздух, диэлектрик-диэлектрик).

Роль направляющей системы могут выполнять метал. линия (кабель, волновод) диэлектрическая линия из материала с >1 (диэлектрический волновод, волоконный световод) а также металлодиэлектрическая линия (линия поверхности волн).

Современные направляющие системы делятся на:

- воздушные линии связи (ВЛС)

• симметричные кабели (СК)

• коаксиальные кабели (КК)

• сверхпроводные кабели (СПК)

• волноводы (В)

• световоды (С)

• оптические кабели (ОК)

• линии поверхностной волны (ЛПВ)

• диэлектрические волн. (ДВ)

• ленточные кабели (ЛК)

• полосковые линии (ПЛ)

• радиочастотные кабели (РЧК)

Оптический кабель – скрутка из оптических волокон-световодов, объединенных в единую конструкцию. Сверхпроводящий кабель – имеет коаксиальную конструкцию весьма малых габаритов, помещенную в условия низких отрицательных температур (-269⁰ С).

Направляющие системы могут быть классифицированы по и .

Рис 67

3.Электрические параметры цепей передачи (кабелей связи).

Первичные параметры цепи.

Их четыре. Они определяют величину силы тока и напряжения в каждой точке цепи:

• активное сопротивление R.

• индуктивность L.

• емкость C.

• проводимость изоляции G.

Эти параметры равномерно распределены по всей длине цепи.

В технике связи принято определять все параметры на 1 км. длины цепи. Активное сопротивление складывается из сопротивлений двух токопроводящих жил и потерь обусловленных влиянием электромагнитного поля рассматриваемой цепи на соседние проводники и другие металлические части конструкции кабеля.

Активное сопротивление цепи состоит из двух сопротивлений: сопротивление постоянного тока и сопротивление обусловленное изменением электромагнитного поля переменного тока.

, - удельное сопротивление.

Сu = 0.0175

Al = 0.0291

- длина, км. S – площадь (мм²). d – диаметр.

L каб. цепи складывается L_{вн.пров.} + L_внеш. (обуслов. внешним магнитным полем). С кабельной цепи аналогична С конденсатора, обкладки которого легкопроводящие жилы, а диэлектрик – изолирующий материал кабеля.

Вторичные параметры.

При распространении электромагнитной энергии вдоль линии амплитуда и фаза волны не остается постоянной, она меняется по абсолютному значению и по фазе.

Отношения между напряжением и током в любой точке цепи и напряжением и током в начале зависят от двух параметров:

1. Волнового сопротивления z_в.

2. Коэффициента распространения .

1. z_в опр. в любой точке цепи.

Ом.

R – Ом/км., L – Гн/км., С – ф/км., G – Ом/км.

-компл. величина. В общем случае для всех однородных линий R/L > G/C поэтому фаза отрицательна. При Rи G т.е. для частот > 10 Кгц. .

2. Коэффициент распространения – характеризует изменение мощности при распространении ее вдоль линии и изменении фазы напряжения и тока вдоль линии.

, -изменение амплитуды вдоль линии, - фаза вдоль линии.

Комплексная величина.

- дБ/км (1Нп = 8.69 дБ), - рад/км.

коэффициент затухания коэффициент фазы.

Они зависят от частоты и T⁰C.

Для высоких частот. .

V – скорость распространения [км/с]. . (от чего зависят).

Уравнение однородной линии.

Рассмотрим однородную цепь:

I R L

внутр.

сопр. E

r

Z₀ U₀ G C U₁ Z₁ нагрузка

Рис 68

x dx

e беск. малый участок

I₀, U₀ – ток и напряжение в начале цепи; I₁, U₁ – ток и напряжение в конце цепи; U и I – напряжение и ток проходящие через dx.

Падение напряжение на участке dx:

1. -

утечка тока на участке dx:

2. -

(3)

обозначим , получим:

(4)

Решение данного уравнения имеет вид:

Дифференцируем данное уравнение:

Подставим его в (1):

Введем выражение:

Таким образом имеем два уравнения с двумя неизвестными:

(5)

Для нахождения A и B:

X = 0, U = U₀, I = I₀. Тогда:

(6)

(6) в (5)

Зная, что ; , получим значения U_x и I_x в любой точке цепи x.

(7)

В конце цепи при x = :

(8)

Практически удобно пользоваться выражениями устанавливающими зависимость U₀ и I₀ от U₁ и I₁.

(9) при любых z₀ и z₁.

При согласованных нагрузках z₀ = z₁ = z_в и U₀/I₀ = U₁/I₁ = z_в, уравнения 7, 8, 9 упростятся и примут вид:

Практически наиболее часто пользуются уравнениями вида:

Аналогично для мощности P=IU

Из приведённых формул следует, что распространение энергии по линии, I и U в любой точке цепи обусловлены в первую очередь параметрами  и Z_в.