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
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 |
_ R± |
|
(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 |
-РПред = |
|||
= \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 2аХ2с?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»