Передача информации с помощью 2-х проводной линии

ВЧ энергия сосредоточена в Э и М полях и ее передача по линии связана с распространением этих полей. Провода ЛП при этом определяют направление движения энергии, сама же энергия распространяется в прос-ве, окружающем провода, в виде ЭМВ.

Рассмотрим передачу энергии в идеальной 2-х проводной линии.

РИСУНОК 26

Пусть генератор, вырабатывающий напряжение U=U_mcost подключен ко входу идеальной линии бесконечной длины. В момент подключения генератора начинают заряжаться распределенные вдоль линии конденсаторы dC в следствии того что эти элементарные конденсаторы разделены индуктивностями dL процесс заряда распределяется вдоль линии не мгновенно а с некоторой конечной скоростью v_Л. Величина этой скорости зависит только от погонных реактивных параметров линии и определяется выражением: v_Л = с/(L₀C₀) (12).

Погонные параметры линии зависят от ее типа и размера а так же свойств окружающей среды. Для открытых 2-х проводных линии (22а) погонные реактивные параметры вычисляются по формулам: L₀ = (₀ln(2a/d)/) C₀ = ₀/ ln(2a/d) (13), где  и  относительные диэлектрические и магнитные проницаемости среды окружающей линию, а – расстояние между проводами, d – диаметр проводника. Подставляя значения L₀ и C₀ из 13 в 12 получим: v_Л = c/() , где с – скорость света. Для линии с воздушным диэлектриком скорость распространения ЭМ энергии близка к скорости света.

Процесс заряда конденсаторов связана с наличием изменяющегося Э поля. Переменное Э поле вызывает появление М поля поэтому оба изменяющихся поля существуют одновременно, обуславливают друг друга и образуют единое ЭМП.

Взаимная связь Э и М полей приводят к тому что изменения их происходит синфазно. Увеличение напряжения одного поля сопровождается увеличением другого поля и наоборот. Этот процесс распространяется вдоль линии со скоростью v_Л.

РИСУНОК 27

Векторы напряженностиЕ иН полей лежат в одной плоскости перпендикулярны направлению распространения ЭМВ. Такие волны называются поперечными ЭМВ или волнами типа ТЕМ. Величина Э поля Е пропорциональна напряжению между проводами линии, а величина М поля Н – току в проводах. Э и М поля в виде ЭМВ распространяются вдоль проводов перенося энергию от генератора в бесконечность. Плотность потока энергии вдоль линии определяется векторным произведением напряженностей М и Э полей: П =Е Н, П – вектор Умова–Пойнтинга. Направление П совпадает с направлением v_Л.

Итак, в бесконечно большой ДЛ волна напряжения и тока и соответствующие им поля движутся от генератора в бесконечность с постоянной скоростью – это означает что бесконечная длинная линия поглощает всю энергию отдаваемую ей генератором.

Напряжение и ток в любом фиксированном сечении линии изменяется по тому же закону, что и напряжение генератора питающего эту линию, но отстает от него по фазе на угол ?х=?х/?л , иначе говоря, напряжение и ток в любом сечении идеальной линии является функциями 2х переменных: расстоянием между сечением и началом линии и временем t. Система из двух уравнений – 1) Ux(x,t)=Um*cos(?t-φx)= Um*cos(ωt-φx)=Um*cos ω(t-x/υλ) 2) ix(x,t)=Im*cos(ωt-φx)=Im*cos ω (t-x/υλ). Эти уравнения описывают так называемые бегущие волны, режим при котором в линии передачи существует только бегущие волны называется режимом бегущих волн. Мы рассмотрели этот режим в идеальной ?-о длинной линии. Реальные длинные линии имеют конечную длину и нагружены на определенное сопротивление. В зависимости от характера сопротивления нагрузки в 2х проводных линиях различают еще режим стоячих волн. Эти режимы описаны в ФОЗИ.