ТОЭ Основы радиотехники и техники СВЧ Коаксиальная линия

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЛИНИЙ

Применяются два основных типа линий: линия из двух одинаковых параллельных проводов, которую для краткости называют симметричной, и коаксиальная линия.

Достоинствами симметричной линии являются простота устройства и симметричность, которая в некоторых случаях необходима, например, если линия связана с симметричной антенной.

Недостатком симметричной линии является антенный эффект, т. е. способность излучать и принимать волны.

Хотя токи в проводах симметричной линии имеют противоположное направление, все же некоторое излучение волн есть, так как провода находятся на расстоянии друг от друга и компенсация их полей получается неполной. Чем больше расстояние между проводами, тем сильнее излучение и тем лучше линия принимает волны.

Симметричная линия должна иметь хорошую изоляцию проводов друг от друга и каждого провода от земли. Для сохранения симметричности линии важно, чтобы ее провода были одинаково расположены относительно земли и различных местных предметов.

Волновое сопротивление симметричной линии Z₀ зависит от отношения расстояния между центрами проводов b к диаметру провода d. Например, для b/d = 4 получается Z₀ = 250 ом, а для b/d = 75 величина Z₀ возрастает до 600 ом.

Если требуется симметричная линия с меньшим волновым сопротивлением, то ее делают из двух плоских лент. Значение Z₀ такой линии зависит от отношения ширины ленты D к расстоянию между лентами b. Для D/b = 1 величина Z₀ составляет 150 ом, а для D/b = 3 она снижается до 20 ом. Приведенные значения Z₀ относятся к воздушным линиям. При наличии твердой изоляции потери в линии возрастают, а скорость распространения волн и волновое сопротивление уменьшаются в (корень из эпсилон раз) раз, где эпсилон — диэлектрическая проницаемость изоляции. Обычно уменьшение получается примерно в 1,5—1,8 раза.

Рис.1 - Коаксиальная линия

Широкое применение нашла коаксиальная линия. Она состоит из внутреннего провода, вокруг которого располагается внешний провод в виде трубки (рис. 1). В гибких кабелях этим проводом является оплетка из медных проводов, обычно покрытая оболочкой из пластмассы. Между внутренним и внешним проводами находятся изоляторы в виде шайб из высокочастотной керамики или пластмассы. Иногда все внутреннее пространство заполняется гибкой пластмассой.

Коаксиальная линия является несимметричной. По своему устройству она сложнее и дороже, чем симметричная линия, но зато имеет ряд преимуществ. Потери энергии на излучение в такой линии практически отсутствуют, так как электромагнитное поле находится только внутри линии. На (рис 1,б) показаны для коаксиальной линии электрические силовые линии, идущие радиально, и магнитные силовые линии в виде концентрических окружностей. Внешний провод является экраном, и поэтому коаксиальная линия не излучает и не принимает волны, т. е. не обладает антенным эффектом. Весьма удобно также то, что ток высокой частоты во внешнем проводе проходит только по его внутренней поверхности. Внешняя поверхность не несет на себе тока и имеет нулевой потенциал. Ее не требуется изолировать от земли, что облегчает прокладку линии.
Следует отметить, что потери в проводах коаксиальной линии меньше, чем в проводах симметричной линии. Это объясняется тем, что активное сопротивление внешнего провода коаксиальной линии, благодаря его большой поверхности, значительно меньше, нежели у обычных проводов.

Волновое сопротивление коаксиальной линии зависит от отношения диаметров D/d обоих проводов. Чем меньше это отношение, тем больше емкость линии и тем меньше волновое сопротивление. Например, для воздушной коаксиальной линии при D/d = 1,5 величина 2,0 составляет 25 ом, а при D/d= 8 она возрастает до 125 ом.

Уменьшение Z₀ из-за наличия изолирующих шайб получается примерно на 15%, а от сплошной изоляции — в 1,5—1,8 раза. В большинстве случаев коаксиальные высокочастотные кабели делаются с волновым сопротивлением от 50 до 75 ом.

Кроме этих двух типов линий изготавливается и применяется линия типа "витая пара", когда в двухпроводной линии проводники скручиваются друх о друга двойной спиралью. Это способствует уменьшению эффективной длины линии как антенны. При этом резко падает уровень излучения линии и учеличивается рабочая полоса частот.

ТОЭ Основы радиотехники и техники СВЧ Коаксиальная линия

Знаете ли Вы, что, как не тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира