Лекция 2

Первичные параметры передачи:

Сопротивление Индуктивность Емкость Проводимость Одинаковы и для симметричных и для коаксиальных кабелей. Сопротивление (физический смысл) - потери в проводниках при протекании в них переменного электрического тока. Индуктивность (физический смысл) - это коэффициент пропорциональности между протекающим по проводникам переменным током и магнитным потоком, который этот ток вызывает. Емкость - характеризует количество заряда, которая накапливается между двумя откладками конденсатора. Два рядом расположенных проводника представляют своего рода конденсатор. Емкость это коэффициент пропорциональности между зарядом на обкладках конденсатора (два провода или один провод в другом) и величиной электрического поля, создаваемого этим зарядом. Проводимость - характеризует потери электромагнитной волны в диэлектрике. Сопротивление и проводимость НЕ обратные друг другу величины в данном случае. Как выглядит ЭМП в симметричной и коаксиальной цепи: Е - электрическое поле, Н – магнитное

Внешнее ЭМП в коаксиальной паре практически отсутствует и между парами нет помех и мы можем передавать больший диапазон частот. Как же меняются эти параметры от частоты?!??!?!?! Частотные зависимости первичных параметров передачи в симметричной линии. Нарисуем все частотные зависимости на одном графике: Сопротивление возрастает по формуле корню из частоты:

Это происходит потому что переменный ток Y создает магнитное поле, которое создает вихревые токи, которые на внешней поверхности проводника совпадают с направлением тока, а внутри нет.

Чем больше частота, тем концентрация протекания тока ближе к поверхности проводника и больше сопротивление (при постоянном токе по всему объему проводника течет ток):

Это называется поверхностным эффектом. В симметричной паре есть еще один эффект, который приводит к росту сопротивления - эффект близости. Силовые линии одного из проводников пересекают не только «свой» проводник, а и соседний, где наводятся вихревые токи:

В результате сечение, по которому протекает ток, уменьшается (ближе к соседнему). Но и это еще не все! Рост сопротивления симметричной пары происходит еще из за того, что вокруг сердечника находятся разные штуки из металла, где тоже возникают вихревые токи - в окружающих металлических массах. Вывод - чем выше частота, тем больше сопротивление и тем больше потери. Теперь про сопротивление в коаксиальной паре: Характер сопротивления будет такой же, отличие только в физических процессах. Поверхностный эффект тут будет. Эффект близости тоже:

В окружающих металлических массах практически равно нулю, тк ЭМП внутри. ИНДУКТИВНОСТЬ Индуктивность - коэффициент пропорциональности между током и магнитным потоком, который создается этим током, а магнитный поток пропорционален площади, который этот магнитный поток пересекает:

Индуктивность состоит из двух слагаемых - внутренней и внешней индуктивности:

Внутренняя индуктивность: Ток создал МП, силовые линии которого пересекают толщу самого проводника. Возникает поверхностный эффект и площадь, которую пересекает МП уменьшается и величина МП падает: Значит уменьшается и величина индуктивности

Но общая индуктивность будет стремиться не к нулю, а к величине постоянной индуктивности (которая не зависит от частоты):

Внешняя индуктивность - МП пересекает не только площадь проводника, а и площадь между проводниками, которая не зависит от частоты (а зависит от геометрии, радиуса проводников и расстояния между ними). При этом величина тока, протекающего в проводниках, неизменна. Поэтому внешняя индуктивность постоянна:

Тут разницы между симметричными и коаксиальными кабелями нет. ЕМКОСТЬ - коэффициент пропорциональности между Она не зависит от частоты, а зависит только от геометрии проводника (размер самих проводников и расстояния между ними):

Проводимость - характеризует потери в изоляции проводника. В диэлектриках существуют разнозаряженные частички, которые хаотично расположены внутри диэлектрика, и когда диэлектрик попадает в переменное ЭМП, частички должны колебаться в соответствии с ним, на что тратится энергия электромагнитного поля (токи смещения), поэтому проводимость начинается не от нуля:

Вторичные параметры электрических кабелей Выражаются эти параметры через первичные. Ко вторичным параметрам передачи относятся следующие параметры: Коэффициент затухания (альфа) - дБ/км. Характеризует потери электромагнитной волны при её распространении вдоль линии. Коэффициент фазы (Бетта) - радиан/км. Волновое сопротивление (Zв) - Ом. Электромагнитная волна распространяется от передатчика к приемнику, приемник это нагрузка, которая имеет величину сопротивления, если волновое сопротивление совпадает с величиной нагрузки, то вся энергия электромагнитной волны поглотится нагрузкой и не будет отраженных ЭМВ. Если нагрузка не будет согласована, возникнут отраженные ЭМВ, что приводит к увеличению затухания линии и к увеличению взаимных влияний между ними. Скорость распространения (Vгр) - км/с

Зависимость вторичных параметров передачи от частоты: Коэффициент затухания зависит так: По закону корень из частоты:

Коэффициент фазы - линейная зависимость:

Волновое сопротивление: Стремится к постоянной величине (корень из L делить на C):

Групповая скорость: Скорость света - пунктиром С ростом частоты приближается к скорости света: