Линии передачи (длинные линии). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Линии передачи (длинные линии) - системы, состоящие из двух или неск. параллельных проводников и предназначенные для передачи по ним эл--магн. энергии. Поперечные размеры таких линий передачи малы по сравнению с продольными, а часто и по сравнению с длиной волны

передаваемых колебаний (отсюда и термин "длинные линии"). Впервые линии передачи появились в 30-х гг. 19 в. в телеграфии, а в кон. 19 в. их стали применять для передачи энергии перем. тока. Различают экранированные линии передачи (напр., коаксиальный кабель) и открытые линии передачи (напр., двухпроводная Л. п., состоящая из двух параллельных проводников). Иногда под линиями передачи понимают любые системы, позволяющие передавать энергию пост. или перем. токов и включающие в себя не только многопроводные линии передачи, но и разл. волноводы ,квазиоптич. и оптич. Л. п. (см. Квазиоптика)и др.

Структура электрического Е и магнитного Н полей в линиях передачи: а - в коаксиальном кабеле (поперечное и продольное сечения); б - в двухпроводной линии (поперечное сечение).

В идеальной линии передачи без потерь распространяются только такие волны, в к-рых электрич. и магн. поля строго поперечны (ТЕМ-моды, см. Волновод металлический ).Распределение этих полей по сечению в точности повторяет распределение электрич. поля Е внутри цилинд-рич. конденсатора и магн. поля Н в системе цилиндрич. проводников с продольными токами (рис.). В многопроводных Л. п. существует N независимых решений(N - число проводников), им соответствует N независимых мод. Одну из них (для к-рой суммарный заряд всех проводников отличен от нуля) в системе с идеальными проводниками реализовать нельзя, т. к. она переносит бесконечно большой поток энергии, поэтому в N-проводной линии может распространяться N-1 независимых мод. Это обстоятельство используют для многоканальной передачи в многопроводных Л. п. Все ТЕМ-моды. распространяются со скоростью света в заполняющей Л. п. среде. Благодаря квазистатич. структуре полей при описании процессов в Л. п. можно оперировать не с полями, а с зарядами Q, токами I и напряжениями V. Соответствующие ур-ния наз. телеграфными уравнениями, для двухпроводной идеальной линии в СИ они имеют вид

где L и С - погонные индуктивность и ёмкость Л. п.,

- координата, t - время. Общее решение ур-ний

для пост. L и С представляет собой суперпозицию волн: I=A

V=AZ_B

где k=

- скорость распространения волн в заполняющей Л. п. среде,

- волновое сопротивление Л. п. Оптимальная передача энергии осуществляется в режиме бегущей волны, когда Л. п. нагружена на сопротивление, равное волновому.

Однородные потери в среде не изменяют структуру поля ТЕМ-моды, но помимо ослабления сигнала вносят фазовые искажения из-за дисперсии (волны разных частот распространяются с разными фазовыми скоростями). Однако ур-ния

сохраняют смысл и в этом случае, если их применять для гармонич. процессов с заменой

- погонная проводимость среды). Потери в проводниках Л. п. приводят к появлению продольных составляющих поля Е и, следовательно, к трансформации моды ТЕМ в моду ТМ. В этом случае уравнения

(при замене

- погонное сопротивление проводников) справедливы лишь приближённо, пока поперечные размеры Л. п. малы по сравнению с

То же относится и к изогнутым, перекрученным и подвергнутым др. деформациям Л. п.

С учётом

волновое сопротивление Л. п. становится комплексным: Z_B= При передаче сигналов по таким

линиям передачи на протяженных трассах, напр. в межконтинентальных подводных кабелях, помимо промежуточных усилителей приходится вводить также и фазовые корректоры.

Литература по линиям передачи

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.