Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 245

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

2Rt

я a J (d — a cos ф)2

JX

di—a*-

 

о

 

 

(

n

я

d d ф

 

- а 8 І П ф

- Г -

X

 

a — a cos ф I

J

• a cos ф

]/" da -

X arctg l - j - — t g T

V d a — aa

Объединяя полученные (результаты, получаем формулу для ра­ счета 'составляющей коэффициента затухания:

г

_

^ідв

_

 

(10.31)

 

 

2ZC

ZC

Vd$

п р

 

 

Формула (10.31) является

строгой для 'Случая сильного окин-

эффекта їй применима

при

а > Д . Н а

іболее низких частотах из-за

взаимодействия внутри проводника іволи, пришедших из разных

точек его периметра, распределение плотности тока по сечению

становится более равномерным, и

RiKB приближается к QRi.

Сопро­

тивление Ri одиночного провода

во всех случаях (вычисляется для

соответствующей частоты.

 

 

 

 

 

 

П р е д е л ь н а я

м о щ н о с т ь

двухпроводной линии

опреде-

ляетея

возможностью пробоя у

поверхности

проводника

в

точке

<р = 0,

тде напряженность электрического

поля максимальна.

Сог­

ласно

ф-лам і(б.і20)

и (5.22), имеем

 

 

 

 

 

 

Етах

=

і

/

^

£ .

(Ю.32)

 

 

V 2 a Arch (d/a)

\

d

~ а

 

 

Следует учесть, что двухпроводные линии находятся на откры­ том воздухе и подвержены внешним воздействиям. Пробой может возникнуть по 'случайным причинам. Тогда факел, образовавший­ ся (вследствие ионизации, продолжает гореть, если напряженность поля выше критической. Критическая напряженность поля доста­ точна для поддержания уже возникшего газового разряда. Она

равна ориентировочно

£К р=0,6-4-1 МВ/м=6ч - 1 0 ікВ/юм, т. е. в

три-

четыре раза

меньше,

чем Ещ,0б, и снижается при повышении

тем­

пературы и влажности воздуха.

 

 

 

Методика расчета допустимой мощности остается прежней. По­

ложив E m a x = E K V , определяем из ф-лы (10.32) Un

и затем

Пред =

= \Ua\-2JZc.

Допустимая мощность рассчитывается

по.ф-ле

(9.33).

ПРИМЕНЕНИЕ ДВУХПРОВОДНЫХ СИММЕТРИЧНЫХ ЛИНИЙ

Двухпроводные линии из неизолированных проводов, подвеши­ ваемых к столбовым опорам, применяются на воздушных линиях связи и проводного вещания. Их характеристическое сопротивле-


ниє Z c =500-4-600 Ом, частоты передаваемых сигналов обычно н е превышают 120 «Гц, хотя это не является предельной частотой для такой конструкции. Аналогичные линии используются в качестве

антенных

фидеров

 

на

передающих и

приемных радиоцентрах д о

частот 30-4-50 МГц; в этом слу­

 

чае

применяются

палочные

 

изоляторы,

выдерживающие

 

без

пробоя

значительные

на­

 

пряжения.

 

 

 

 

 

 

 

Гибкую

линию

 

выполняют

 

из

двух

изолированных

про­

 

водников,

соединенных

мости­

 

ком

из пластмассы

(рис. 10.9а),

 

обычно ее

характеристическое Рис.

10.9

сопротивление

Z c » 2 0 0

Ом.

 

Очень высокая гибкость достигается при скручивании двух провод­ ников с отдельной изоляцией (рис. 10.96). Скручивание уменьшает излучение линии и протяженность внешнего поля, поэтому такая линия может применяться до частот порядка сотен мегагерц. Скру­ ченные линии широко используются также в кабелях связи на ча­

стотах до 10 кГц. При расчете параметров линий с изоляцией

нуж­

но учитывать, что поле распространяющейся волны

частично

про­

ходит в воздухе и частично в диэлектрике. Поэтому

эквивалентное

значение гэ меньше, чем е.

 

 

МНОГОПРОВОДНЫЕ ЛИНИИ

Т и п ы в о л н . В линиях, состоящих из трех и более 'проводников, возможно существование нескольких типов ТЕМ-волн, соответст­ вующих различным фазам возбуждения каждого из проводов. Это способствует неустойчи­ вости передаваемой вол­ ны, так как на нерегуляр­ ностях и особенно на по­ воротах линии каждая волна частично преобра­ зуется в волны других ти­ пов. Поле на выходе ли­ нии представляет тогда сумму нескольких типов, волн и не идентично по­ лю на ее входе. Искаже-

Р и с Ю.10

ние поля линии нарушает

 

ее согласование, что огра­

ничивает применение многопроводных линий на свч.

Э к р а н и р о в а н н а я

д в у х п р о в о д н а я

л и н и я (рис.

10.10) позволяет устранить излучение, свойственное

открытой свм-



метричной линии. В ней могут распространяться ТЕМ-волны двух типов.

Синфазная волна (СФ) соответствует одинаковым фазам про­ водников / и 2 и противоположной ей іфазе экрана і(3), который служит обратным проводом. Дл я этой волны Линия .аналогична ко­ аксиальному кабелю с разделенным внутренним проводником1 ). Антифазная волна (АФ) соответствует противоположным фазам проводников / и 2 (они образуют линию) и нейтральному экрану. По сравнению с открытой двухпроводной линией при тех ж е а и сі емкость Сі у экранированной линии с антифазной волной несколько больше, а характеристическое сопротивление 'соответственно мень­ ше. Оно рассчитывается по приближенной (формуле ,(при D>10a):

2 асо :

Arch

d

D 2 4 (d2 — a2)

(10.33)

 

D2 + 4(d2 + a2) J

 

 

 

 

Обычно в экранированной линии используют антифазную вол­ ну. Двухпроводную экранированную линию применяют в тех 'слу­ чаях, когда нагрузка симметрична ^например, вход симметричного вибратора — антенны, состоящей из двух одинаковык проводов).

Ч е т ы р е х о р о в о д н а я л и н и я (рис. 10.11) представляет со-

.а) с<Р

1 ГТт

V - 4

Рис. 10.11

 

 

 

 

бой две параллельные двухпроводные линии /—2

и 3—4, располо­

женные одна под другой. В ней распространяются

два типа ТЕМ-

волн. Синфазная волна

имеет иоле, симметричное относительно

вертикальной

плоскости,

что (соответствует одинаковым потенциа­

л а м и токам

левых и правых проводов (примерно такую же

струк­

туру имеет поле двухпроводной линии, (состоящей

іиз двух

прово­

дов прямоугольного сечения размерами Х2с?г).

Напряженности

') Синфазную волну называют также однотактной и четной, антифазную — противофазной, двухтактной и нечетной.


поля СФ волны, как и у двухпроводной линии, убывают с расстоя­ нием от ЛИНИИ ІПО закону 1/г2 і(нри r^>d\).

Поле антифавной іволньї обладает центральной симметрией от­ носительно продольной оси линии. Поле этой волны сконцентриро­ вано вокруг линии сильнее, чем у СФ волны, так как Е и Я при удалении от оси линии убывают по закону 1/г3. Соответственно меньше излучение такой линии на высоких частотах и прием волн, из окружающего пространства.

Четырехпроводную линию летко превратить в одномодовую, 'сое­ динив попарно ее провода в ряде точек вдоль линии. Возможны

два варианта таких линий: симметричная

с волной

СФ

(соединены

провода 1 м 3, 2 и 4) и перекрещенная

с волной

АФ

(соединены

накрест лежащие провода 1 и 4, 2 и 3).

В обоих 'случаях

из-за уве­

личения емкости С\ характеристическое 'сопротивление линии при­ мерно їв два раза меньше, чем у двухпроводной с такими же про­ водами. Дли синфазной и антифазной волн оно рассчитывается по приближенным формулам ,(при d>6a) :

(10.34>

Сравнение этого выражения с ф-лой ,(10.30) дли Z c 0 двухпроводной линии позволяет установить, что Z £ 0 > Z c 0 / 2 > Z * 0 .

Коэффициент 'затухания четырехщроводной линии определяется,, прежде всего, сопротивлением линии на единицу длины. При d>6a, когда эффект близости практически не оказывается, оно в. два раза меньше, чем у двухпроводной линии, так как соединены параллельно по два провода. Однако и Z c четырехпроводной ли­ нии примерно в два раза меньше, чем двухпроводной, поэтому ве­ личина коэффициента затухания остается почти прежней. У сим­ метричной линии она на '20—30% меньше, чем у перекрещенной.

Предельная мощность четырехпроводной линии

примерно в дв а

раза больше, чем двухпроводной.

 

Симметричные четырехпроводные линии часто

используются в

качестве антенного фидера мощных передатчиков кв, ев и дв диа­

пазонов; здесь ценятся ее меньший коэффициент затухания и удоб­ ство соединения с передатчиком и 'антенной. Перекрещенные фи­ деры получили наибольшее распространение на приемных радио­ центрах, где наиболее важна их лучшая помехозащищенность,, обусловленная сильной концентрацией поля вокруг линии.

10.5. Линии над землей

М Е Т О Д И З О Б Р А Ж Е Н И Й В Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И К Е

Линии связи и антенные фидеры обычно расположены параллель­ но поверхности земли. На низких частотах (f<0,lfC p (см. табл. 3.1) почву можно считать проводником. Вели, кроме того, і/<о-108 , мо-

249»