- •Сети эвм и телекоммуникации
- •1.1.2.Характеристики затухания флс
- •1.1.3.Эквивалентная схема линии связи.
- •1.2.1Пример расчета коаксиального кабеля
- •1.2.2.Пример расчета симметричного кабеля
- •2.Интерфейс пользователя.
- •3 Порядок выполнение лабораторной работы
- •4.Содержание отчета.
- •5.Контрольные вопросы
1.1.3.Эквивалентная схема линии связи.
В любой проводной направляющей системе электромагнитная энергия переносится не зарядами, движущимися по проводам, т.е. электрическим током, а электромагнитным полем, которое распространяется в окружающем провода диэлектрике. Провода лишь являются только системой, направляющей движение волн в канале между проводами.
Направляющие системы
Двухпроводная Коаксиальная
Магнитное
поле
-
+
Для любой направляющей системы (ФЛС), независимо от конструктивных особенностей можно построить следующую эквивалентную схему однородной линии .
Комплексный коэфициент затухания для такой линии.
K(jw) =(w)+(w) = (1),
где R- удельное сопротивление, [ Ом / м ];
L- удельная индуктивность, [ Гн / м ];
С - удельная ёмкость, [ Ф / м ];
G- удельная проводимость,[ м / мо ].
Коэфециенты затухания и фазы находят по формулам:
(w) = ;
(w) = .
Эти формулы обычно применяют в инженерной практике в упрощённом виде для различных диапазонов частот.
На постоянном токе при w=0
= , =0.
На средних частотах (в тональном диапазоне) при wL<<R,wC<<G.
= = =.
В диапазоне высоких частот при wL>>R,wC>>G.
Применяя к выражению (1) формулу бинома Ньютона и ограничиваясь первыми двумя членами разложения получают:
= R/2+G/2, [нп / м],=w,
где (C/L) -потери в металле; (L/C) - потери в диэлектрике.
Любая однородная цепь характеризуется волновым сопротивлением, не зависящим от её длины.
Zв =Uпад /Iпад = -Uотр /Iотр =
где пад-падающая волна, отр-отражённая волна
при w=0,Zв = приw ,Zв = .
При несогласованной нагрузке (Rн Zв) возникает отраженная волна.
Коэффициент отражения = (Rн -Zв) / (Rн +Zв),
где Rн - нагрузка ФЛС.
Как изменяются параметры ФЛС R,L,C,Gс изменением частоты и какими эффектами обуславливается такое изменение ?
Частотная зависимость этих параметров указана на рисунке .
Поясним какие эффекты обуславливают такие зависимости .
Активное сопротивление проводников цепей увеличивается из-за эффекта близости и поверхностного эффекта , а индуктивность вследствие этих же
причин уменьшается .
Под воздействием переменного поля в проводнике происходит перераспределение электромагнитной энергии по сечению . Поверхностный эффект (скин эффект)заключается в том , что внутреннее магнитное поле наводит в проводнике вихревые токи , направленные обратно основному внутри проводника и совпадающие с основным на его поверхности , т.е. происходит вытеснение тока на его поверхность которое тем более выражено , чем выше частота (ток как бы течет не по проводнику , а по цилиндру , стенки которого утоньшаются с ростом частоты.) .
Эффект близостизаключается в том , что при взаимодействии вихревых токов с основным током электромагнитной волны плотность результирующего тока на обращенных друг к другу поверхностях увеличивается , а на отдаленных - уменьшается , что тоже ведёт к уменьшению эффективности сечения проводников .
Окружающие металлические массы также воздействуют на параметры цепи . Магнитное поле , создаваемое током , протекающим по проводникам цепи , наводит вихревые токи в соседних жилах кабеля , окружающем экране, металлической оболочке , броне и т.д.
Вихревые токи нагревают металлические части кабеля и создают дополнительные тепловые потери энергии , как бы «отсасывают» некоторую долю энергии , передаваемую по цепи . Кроме того , поле вихревых токов воздействует на проводники цепи и изменяет их параметры .
В коаксиальных цепях, вследствие специфичности конструкции , силовые линии магнитного поля располагаются в виде концентрических окружностей внутри диэлектрика . Электрическое поле также замыкается по радиальным направлениям между внутренним и внешним проводником . Поэтому в коаксиальной цепи отсутствует внешнее электромагнитное поле и вся энергия распространяется только внутри цепи . Аналогичный эффект достигается при использовании скрученных пар , учитывая , что в этом случае длина волны передаваемых колебаний значительно превышает поперечные размеры направляющей системы D, ( >>D) .
Увеличение G - потери энергии в изоляции обусловлены несовершенством применяемых диэлектриков (G-проводимость по постоянному току) и затратами энергии на диэлектрическую поляризацию (, где- частота электромагнитной волны, С- электрическая емкость кабеля,tg-тангенс деэлектрических потерь).
Расчеты параметров ФЛС