sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На основании теории скин-эффекта глубина проникновения поли в проводник б (см) и удельное сопротивление квадрата поверхности проводника !г, (Ом) определяются формулами й=3,8 10 ')'!о/~ам~ У~. =0 045А 3~ р„/!ч~ (1.1) где и — отиосительиая магнитная проницаемость металла; Хе— длина олны генератора, см; А =) ' ос~/а — коэффициент, учитываюш отличие проводимости металла проводника от проводимости м (А=1 для меди; 0,98 для серебра; 1,35 для алюминия; 2,1 дл атуни; 1,2 для золота).
Удельиую мощность потерь в проводниках линии передачи можно найти ~интегрированием элементарных потерь 0,5(У !з!г, по периметру Поперечного сечения проводников линии передачи, где 1 — поверхностная плотность электрического тока. Удельную мощность потерь в заполняющем диэлектрике рассчитывают обычно с использованием выражения для неискаженной структуры электрического поля Е в линии передачи путем интегрирования элементарных потерь 0,5(Е (зои„1й;бд по площади поперечного сечения диэлектрика (здесь е, и 1д бл — параметры диэлектрика, заполняющего данную часть линии передачи). Возрастание частоты почти всегда приводит к увеличению коэффициента затухания. Существуют лишь редкие исключения из этого правила, например для волны типа Бо, в круглом волноводе.
Коэффициент затухания из-за потерь и диэлектрике растет прямо пропорционально частоте в (при постоянном (дб„), а коэффициент затухания из-за потерь в проводниках увеличивается с ростом частоты более медленно — прямо пропорционально квадратному корню из частоты. В полых волноводах коэффициент затухания, кроме того, зависит от соотношения между рабочей и критической частотами: при приближении рабочей частоты к критической наблюдается быстрое увеличение затухания и на критической частоте коэффициент затухания стремится к бесконечности. Максимальная пропускаемая мощность ограничивается электрическим пробоем или перегревом проводников и изоляторов линии передачи. При работе в импульсном режиме с высокой скважностью более опасен электрический пробой, а при передаче больших мощностей в непрерывном режиме возникает опасность и теплового разрушения линий передачи.
Допустимую мощность в линии обычно принимают равной 25 — 30% от критической мощности, вызывающей пробой или перегрев в режиме чисто бегущей волны. Примерно трехкратный коэффициент запаса учитывает возможное снижение электропрочности из-за влияния различных нерегулярностей и рассогласования тракта. При укорочении рабочей длины волны размеры поперечного сечения линии передачи приходится уменьшать, чтобы ие допустить распространения волн высших типов.
Уменьшение поперечного сечения увеличивает концентрацию поля в линии передачи и вызывает соответствующее снижение пропускаемой мощности. При укорочении длины волны, кэк уже.отмечалось, возрастает коэффициент затухания, и в сочетании с затрудненным теплоотводом при меньшем поперечиом сечении это также уменьшает максимальную пропускаемую мощность из-за возможности перегрева.
й 1.3. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ бо кн В радиосистемах используются различные линии передачи. В ыор конкретного типа линии определяется назначением и параметрами радиосистемы, условиями ее работы и решающим образом зависит от используемого диапазона длин волн и передаваемой мощности. Наиболее распространенные типы линий передачи для различных диапазонов длин волн представлены на рис! 1.1. Рассмотрим свойства некоторйх линий передачи. Генваываробые,нвнвяьье децоыеввьбыа, санно- есеврабые, иаеааыеврабьв н бенанеоробые бонны ываробые и ыввнывнв- бецонворо- банны и банньь бые банны бые осанвн- анвочесеоса ыеврабые .
бнонаьона денны Рис. 1.1. Типы линий передачи дли различима дивпваоиов волн Проволочные линии передачи. Открытая линия передачи из двух одинаковых параллельных проводников (рис. 1.2, о) с Т-волной применяется на гектометровых и метровых волнах для подключения антенн к приемным и передающим устройствам. На более коротких волнах применению двухпроводных линий препятствует заметное излучение, создающее помехи и увеличивающее затухание. Волновое сопротивление воздушной двухпроводной линии (Ом) зависит от диаметра ее проводников ь1 и расстояния между проводниками ).1 согласно формуле Е,=2761д [йф+)I 1+(Ю!с(Я . При конструктивно удобных соотношениях сь/с( волновое сопротивление двухпроводной линии составляет 200 — 600 Ом.
Воздушные двухпроводные линии выполняют из неизолированных медных нли биметаллических проводов, подвешенных на опо- г л а рах с помощью специальных керамических изоляторов на высоте ие менее 3 и от поверхности земли. Четырехпроводные линии передачи, образованные из попарно соединенных проводников (рнс. 1.2, б), имеют такое же применение, как и двухпроводные линии, но отличаются меньшим паразртным излучением, более низким волновым сопротивлением и лучшей электрической прочностьюе Возможны два способа образования синфазных пар проводников четырехпроводной линии передачи: параллельно-вертикальный и «крест-накрест». При синфазном возбуждении проводов, лежащих по одну сторону от вертикальной Рне.
1.2. Проволочные линни передачи е е Т-волной Рне. 1.3. Неэкранированные двухпро- водные кабели: т — нооаолннкя линна: в — лиалектонк: а- аашитная ляелектончеекаа оболочка плоскости симметрии, волновое сопротивление (Ом) определяется по формуле л,-1н:.':" ч)тТ~Гоеот1.
Если же синфазными являются накрест лежащие провода, то волновое сопротивление более низкое и определяется по формуле 133 1 2 От е тттоеол Четырехпроводная перекрещенная линия передачи, применяемая для питания передающих антенн, имеет типовые размеры: В~ — — йвж40 см, дуб мм и волновое сопротивление 300 Ом. Для подключения антенн к приемникам используется более компактная линия с размерами,0~=0вж3 см, д=1,5 мм и волновым сопротивлением 200 Ом. Коэффициент затухания (Нп/м), обусловленный потерями в проводниках линии, определяется по общей формуле и = =ЮЕ/(ля), ГдЕ )Т, — ПОГОННОЕ СОПрОтИВЛЕНИЕ, раВНОЕ СУММЕ ПОГОН- ных сопротивлений отдельных проводников. Коэффициент затухания двухпроводной линии имеет довольно низкое значение.
Для линии с медными проводниками при 0=70 мм, б=! мм имеем 2,= =600 Ом и на длине волны 30 и расчетный коэффициент затухания 0,005 дБ/и. Отметим, что двухпроводные линии передачи изготовляют также в виде гибких кабелей (рис. 1.3). Коаксиальиые ликии передачи. Область применения ' таких линий охватывает волны длиной от 3 — 5 см до 10 и.
Коаксиальные волноводы представляют собой жесткие конструкции из металлических трубок, закрепленных одна в другой с помощью диэлектрических шайб или металлических изоляторов, либо имеют вид гибких коаксиальных кабелей. Волновое сопротивлениедля Т-волны в коаксиальной линии передачи (Ом) определяется по формуле Я,=138)' в»/в 1п(Р/И). Коэффициент затухания в коаксиальной линии (дБ/и) в общем случае обусловлен потерями в проводниках и в диэлектрике. "а= =а +а„.
Для каждого слагаемого имеют место. несложные фор- мулы с(» Р»» р»»л»» (г 2,~И»(1+В!о) 1/ »» 2730)'в»склв Рил(Р1л) г и» ' ' ~о где Я, — удельное сопротивление квадрата поверхности проводника (Ом), определеямое формулой (1.1); диаметр Р и длину волны ле следует брать в сантиметрах. Отметим, что коэффициент затуха- ния а„ не зависит от размеров и фор- »4;е мы поперечного сечения линии, а опре»(вв ъ деляется только параметрами диэлек- трика и рабочей длиной волны, что (г ргг»л»Г справедливо для любых линий перепа(д чн с Т-волной. Коэффициент затухания ан, напротив, зависит от размеров проводников, н поэтому.
следует выяснить, 06 при каком соотношении Р/д потери в проводниках минимальны. Анализ показывает, что а минимален при Р/с(= р,„ =3,6, что,соответствует волновому сод противлению 77 Ом при воздушном ЛФ заполнении линии. Однако завнсирнс. к4. харвктервстнкн ко- месть относительного коэффициента вкснвлвного волноволв с Т. затухания ан/ан внв От отношения волной Р/г( имеет довольно плавный харак- тер (рис. 1.4).
Критическая мощность коаксиального волновода, соответствующая началу пробоя при чисто бегущей Т-волне, определяется вы- ражением Екв пРт 2!в (Р/г1) 240л 4 (Р(л)т (! .3) где Еэ,р/(240п) = 1,2 МВт/см' — модуль вектора Пойнтинга при начале пробоя воздуха однородной плоской волной; пйэ/4 — площадь поперечного сечения коаксиального волновода. Множитель формы 2 1п (В/И1 (в/ар в формуле (1.3) учитывает неравномерность распределения электрического поля в поперечном сечении. Максимальное его значение, достигается при отношении г)/г(=1,65 и составляет 0,368; волновое сопротивление при этом равно 30 Ом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
