20. Линии передач т-волны (Основные конструкции, параметры, достоинства и недостатки)

Т-волна – это волна которая имеет только поперечные составляющие вектора Е и Н и не имеет продольных составляющих этих векторов.

Направляющие системы в виде линии передачи Т-волны широко применяются в радиотехнике в диапазоне от низких частот и до СВЧ. Данные ЛП обладают малой дисперсией и малым затуханием.

К двухсвязным ЛП Т-волны относятся коаксиальная, двухпроводная и различные виды полосковых линий. Для анализа распространения ЭМВ в таких ЛП применяют обобщенную модель, в которой элементарный отрезок линии заменяется эквивалентом из элементов с сосредоточенными параметрами.(рис 17.1)

П оперечное сечение двухпроводной линии (ДЛ) показано на рис. 17.3 (а-радиус проводника, D – расстояние между осями проводников). Хотя данная линия является открытой, при выполнении условия квазистационарности считается, что все ЭМП ДЛ сконцентрировано вокруг линии внутри окружности радиусом 5D. Однако на ВЧ(3-30 МГц) и выше ДЛ начинает заметно излучать, так как внешние ЭМП, создаваемые противоположно направленными токами в проводах, компенсируются не полностью.

При малых расстояниях между проводниками проявляется эффект близости, который заключается в появлении асимметрии в распределении тока по сечениям проводников, что увеличивает затухание ДЛ.

При D/a > 8 эффектом близости можно пренебречь.

Проводники ДЛ одинаковы, поэтому при аналогичных с КЛ(коаксиальной линией) размерами затухание в проводниках линии будет меньше.

Для повышения рабочей частоты проводники ДЛ скручивают (такая линия называется также витой парой). Устранить излучении из ДЛ можно с помощью экранирования, но экранированная ДЛ относится к многосвязным ЛП.

21. Коаксиальная линия передач. Основные конструкции и характеристики.

Коаксиальная линия представляет собой провод 1, окруженный диэлектриком 2 (изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников), и заключенный в металлическую оплетку 3 (в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;), которая в свою очередь защищена оболочкой 4 (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала) (рис.2). Все электромагнитное поле такой линии заключено внутри нее, поэтому ее можно располагать как угодно (сгибать, свивать в бухту) и где угодно (около металла и даже под водой).

Для уменьшения потерь коаксиальных линий передач используют высококачественный диэлектрик, в некоторых случаях он состоит из фарфоровых чешуек.

Работа с большим КСВ (коэффициент стоячей волны) особенно опасна для коаксиальных кабелей, так как протекающие при этом значительные токи могут привести к перегреву внутренней жилы и местному расплавлению внутренней изоляции кабеля и, как следствие этого, кабель в этом месте “стягивается” и приходит в негодность. В пучности напряжения возможен пробой коаксиального кабеля. При плохой оплетке работа с КСВ ведет к усилению излучения кабеля.

Волновое сопротивление коаксиальных кабелей Zo лежит в пределах 30-120 Ом

Минимум затухания достигается при b/a = 3,6…5,6 Zc0 = (77…103)/ε^(1/2), что соответствует стандартному значению Zc0 = 75 Ом.

Максимум напряжения пробоя коаксиальной линии достигается при b/a = 2,72, Zc0 = 60/ε^(1/2), что соответствует стандартному значению Zc0 = 50 Ом.

Максимум передаваемой мощности достигается при b/a = 1,65, Zc0 =30/ ε^(1/2), что соответствует Zc0 = 30 Ом. В данное время КЛ с Zc0 = 30 Ом применятеся достаточно редко.

КЛ с Zc0 = 75 Ом применяется в приемной технике УКВ(ультрокороткие волны 300 – 3000 МГц) диапазона (соединение приемника телевещания или радиовещания с антенной), а с Zc0 = 50 Ом – в связной технике (передача, прием-передача).