6.7Коэффициент затухания, общие соотношения

;;

-есть постоянная затухания,- фазовая постоянная. Затухания в линиях передачи оценивают потерями в единицу времени. Рассмотрим отрезок линии передачи единичной длины.

[ Непп /м]-характеристика изменения амплитуды в линиях передачи при прохождении волны в линии передачи 1 м.

[дБ/м]

[дБ/м]

На СВЧ обычно измеряют мощность сигнала, при этом постоянная затухания записывается следующим образом:

[дБ/м], т.к.

(1)

(2)

(3)

Подставляя (3)в(1)получим:

(4) (5)

6.8Затухание, вызываемое потерями в металлических проводниках линии передачи.

(1)

Оценим мощность потерь P_пприходящуюся наZ:

(2) (3)

(4)

; =>(5)

Так как в большинстве случаев линию передач делают из немагнитного материала, то есть , поэтому:

Ом.

Как правило линии передач изготавливают из материалов с наивысшей проводимостью, таких как: медь, алюминий и латунь, содержащей 98% меди.

Для защиты от окисления линию передач покрывают лаками, серебром и другими противокоррозийными материалами.

Серебро наносят электролитическим способом, причем сопротивление, нанесенное таким способом обладает большим сопротивлением, чем медь, поэтому толщину наносимого серебра на медь делают меньше d, где d – глубина проникновения.

В тоже время серебро нанесенное электролизом обладает меньшим сопротивлением, чем латунь и поэтому слой серебра, нанесенный, на латунь делают больше глубины проникновения.

В некоторых случаях волноводы покрывают золотом.

Для сантиметрового диапазона, где d~0,1-0,2 мкм, даже при очень тщательной обработки поверхности шероховатости превышают эту величину, в результате чего значительно возрастают потери в линии передачи.

6.9Затухание, вызванное потерями в среде, заполняющую линию передачи.

В случае, когда линия передач заполнена воздухом, полагают, что потери в линии передач пренебрежительно малы. Но иногда необходимо заполнить линию передач некоторым диэлектриком, при этом затухания в линии передач становятся значительными.

(1)

(2)

(3)

(4)

Из анализа соотношений (2)и(3)вытекает особенность, присущая линиям передач с потерями.

В линиях передач без потерь при нарушении условия процесс распространения прекращаетсяостается действительной величиной, то есть в линии передач с потерями процесс распространения волны продолжается и при нарушении условия распространения, при этом постоянная затухания имеет значительную величину.

6.10Передача энергии по коаксиальной линии.

Основным типом волны в коаксиальной линии передач является волна типа «Т», при этом должно выполняться условие:

(1)

(2)

;

(3)

(4)

Считая R₂величиной постоянной, продифференцируем поR₁:

=>(5)

Ом;(6)

В линии передач коаксиального типа с воздушным заполнением напряженность у поверхности центрального проводника имеет минимальное значение, а значит передача энергии максимальна.

(7)

Из (7)получим выражение для предельной мощности:

(8)

(9) Подставив(9) в(1), получим:(10)

[см]

В ряде случаев оптимизация по напряжению между проводниками в коаксиальной линии передач является наиболее оптимальным.

(11)

Считая R₂постоянной величиной, продифференцируем поR₁:

;(12)

(13)

По установке международной электротехнической комиссии (МЭК) принято считать Ом

Если коаксиальная линия заполнена диэлектриком, то предельно допустимые мощности должны быть снижены в раз, где– диэлектрическая проницаемость диэлектрика. В этом случае постоянная затухания равна:;

При частичном заполнении:

(14)

Определим постоянную затухания в коаксиальной линии, обусловленную потерями в металле:

;;

(15)

(16)

Если полагать, что R₂– постоянная величина, то, при этом коаксиальные линии передач изготавливают так, чтопоэтомуОм.

На частотах свыше 3 ГГц потери становятся очень высокими, поэтому коаксиальные линии используют лишь в качестве некоторых соединительных отрезков.

6.12Передача энергии по прямоугольному волноводу.

();

;;;

H₁₀:;

E_0y<E_пробив= 30 кВ/см;;=>Ом

=[см]

[Нп/м]

Для волновода 23 10 мм=3см

2,31,0 мм=3мм

С ростом частоты R_sвозрастает, а значит возрастает и

При устремлении fкf_крколичество переотражений парциальной «Т» волны на единицу длины возрастает. Причем каждое переотражение сопровождается потерями.

6.13Передача энергии по круглому волноводу.

Условие распространения основного типа волны в круглом волноводе:

;,

то есть:

или:

;

;

,=[см]

Из анализа зависимостей следует, что потеря для волны Н₀₁становится меньше, чем у волны основного типа Н₁₁.

Наиболее существенный выигрыш наступает при . При этом в сантиметровом диапазонепостоянное затухание для волны Н₀₁составляет 1…2 дБ на км. При этом в круглом волноводе до ста типов волн. Необходимо принять меры, обеспечивающие фильтрацию всех этих типов волн. Следующие рассуждения поясняют принципы реализации подобной фильтрации. Как уже отмечалось волны Н_0nили Н₀₁имеют только поперечные токи. В отличие от всех остальных типов волн, которые имеют обязательную составляющую продольную поверхностного тока. Если волновод набран из металлических колец, разделенных диэлектрическими кольцами, то этим самым будет исключена возможность возбуждения типов волн, имеющих продольную составляющую. Н₀₁будет распространяться в такой линии передач с малыми потерями.