Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 [185] 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

где d в сантиметрах для формулы (20-75); Z0, L и С представлены на рис. 20-13 как функции от D/d. *

Двухпроводная линия передачи, показанная на рис. 20-12,а, обычно применяется на таких частотах, когда потери на излучение незначительны. Недавно было показано i, что

11 ,2i. Диэлектрик Проводник

L = 0,460 lg 24

D У?;

мкгн/м].

[пф/м];

8,3 Yf

мком/м]

(20-77) (20-78)

(20-79)

В-

и С приведены D/d.

на рис.

Z„, L

20-14, как функции

Рис. 20-12. Двухпроводные линии передачи. а - обычная двухпроводная линия; б- параллельные линии для сантиметровых волн (полосковые линии).

некоторые разновидности двухпроводных линий передачи могут применяться в диапазоне частот почти до сантиметровых волн. Для уменьшения потерь на излучение и для получения приемлемых параметров линии применяются разновидности, показанные на рис. 20-12,6. При больших величинах b/h по сушеству вся

50 г

1600

sllOO

Рис. 20-13. Волновое сопротивление, индуктивность и емкость на едн ницу длины двухпроводной линии как функции D/d.

энергия сосредоточена в пространстве в непосредственной близости от линии. Затухание в этом случае больше, чем в волноводах, но меньше, чем в коаксиальных линиях, использующих такой же диэлектрик. При малых величинах h/~k излучаемая мощность иа длину волны составляет малую часть передаваемой мощности. Этот тип линии имеет уменьшенную допустимую мощность и большую взаимную связь между соседними линиями по сравнению с другими разновидностями линий передач сантиметровых волн. Однако применение таких устройств позволяет значительно упростить элементы сантиметровых линий передач.

20-2в. Четырехпроводные симметричные линии. Этот тип линии обеспечивает лучшее экранирование и меньшие потери на излучение, чем двухпроводная симметричная линия. Параметры линии этого типа следующие:


20-3. КОАКСИАЛЬНЫЕ ПЕРЕДАЮЩИЕ ЛИНИИ

Коаксиальные линии применяются для передачи электромагнитной энергии, начиная от низких частот и до частот порядка тысяч мегагерц. Можно считать, что токи в такой линии текут по внешней поверхности внутреннего проводника и по внутренней поверхности большего по величине внешнего проводника, коаксиального с первым, так как толщина проводников почти всегда больше глубины проникновения тока 30 \ в проводник из-за поверхност- ного эффекта.

*i Следовательно, потери на го излучение у коаксиальных линий передач, которые имеют 10 сплошной внешний проводник, по существу отсутствуют, и изолирующие устройства, поддер-5 живающие внешний проводник, не требуются. Коаксиальные линии могут быть или гибкими с одним или более слоями проводящей оплетки для внешнего проводника, или жесткими с использованием для внешнего проводника сплошной металлической трубки.

Внутренний проводник может быть за-

креплен сплошным диэлектриком, диэлектри-


Z„=138l

D Y2

[ом]; (20-76)

Рис. 20-14. Параметры четырехпроводной линии передачи.

1 Proc. IRE, 1952, № 12, vol. 40, MicroStrip-a new transmission technique for the kilomegacycle range, by D. D. GriegT and H. F. Englemann; Simplified theory of microstrtp transmission systems, by F. Assadourian and E. R i m a i; Microstrip components, by J. A. Kostriza.

ческими шайбами, расположенными на некотором расстоянии одна от другой, или держателями, состоящими из закороченных секций коаксиальной линии, параллельных основной линии.



Основные вопросы, которые необходимо учитывать при проектировании или эксплуатации коаксиальной линии, следующие:

1. Условия, при которых линия должна работать. Сюда можно отнести температуру, влажность, ударные нагрузки, вибрации и т. д.

2. Тип электромагнитных волн, который должен быть использован для передачи электромагнитной энергии (это обычно основной тип волны или тип волн, который имеет наинизшую критическую частоту, как это рассмотрено в разделе 20-Зж).

3. Параметры линии, такие, как волновое сопротивление, последовательные индуктив-

ность и сопротивление, параллельные емкость и проводимость на единицу длины, затухание и фазовый сдвиг.

4. Предельная допустимая мощность передачи.

Наиболее важным параметром при проектировании или применении коаксиальных линий является отношение внутреннего диаметра D внешнего проводника к внешнему диаметру d внутреннего проводника. Так как невозможно получить оптимальными все параметры, рассмотренные выше, при одном и том же значении

отношения , то необходимо при проектировании принимать компромиссные решения. При высоких частотах (1 ООО Мгц и выше) обычно применяются коаксиальные линии с волновым сопротивлением порядка 50 ом. Это cootie

ветствует значению

равному 2,3 в предположении, что между проводниками в качестве диэлектрика используется воздух. Рассмотрение изменения важнейших параметров коак-

сиальнои линии с изменением отношения -=-

дано в следующих параграфах.

Во всех случаях, если специально не оговорено, приводятся данные для основной волны (ТЕМ).

20-За. Параметры коаксиальной линии. Волновое сопротивление Z0, как это рассмотрено в разделе 20-1 г, определяется следующим общим выражением:

Z0 =

g + J«C

(20-6)

• сопротивление в омах на единицу длины;

- проводимость в - на единицу длины;

- емкость в фарадах на единицу длины;

- индуктивность в генри на единицу длины.

Проводимость g почти всегда мала по сравнению с соС. На частотах, которые обычно применяются, и г мало по сравнению с coL. Z0 тогда по существу становится чисто активным сопротивлением, равным

С-L

138 lg

(20-8) (20-80)

В этих соотношениях предполагается, что между внешним и внутренним проводниками находится воздух или другой газ с относительной диэлектрической проницаемостью, равной единице. Если среда имеет диэлектрическую проницаемость, отличную от единицы, то Z0 уменьшается пропорционально коэффициенту

--=- , где вг - относительная диэлектричес-V вг

кая проницаемость по отношению к воздуху.

Если диэлектрическая среда не непрерывна, а выполнена в виде секций или шайб, поддерживающих внутренний проводник, то эффективная диэлектрическая проницаемость е тогда равна:

(20-81)

где t - длина диэлектрической секции;

s - расстояние между секциями.

Индуктивность на единицу длины L с учетом поверхностного эффекта определяется формулой

L = 0,46 lg [мкгн/м)]. (20-82)

Емкость на единицу длины С при однородной среде между проводниками определяется по формуле

С = 24}р[ [пф/м]. (20-83)

Активное сопротивление на единицу длины г равно сумме сопротивлений внутреннего и внешнего проводников.

Внутренний проводник имеет сопротивление

Внешний проводник

nbda

(20-84) (20-85)

где 8 - глубина проникновения; а - проводимость. Если оба проводника медные, то

г = 8,3 Yf

d + D

[мком/м], (20-86)

где / - в герцах, a D и d в сантиметрах. Z0, L и С представлены иа рис. 20-15 для линии

с воздушным заполнением как функции от

20-36. Опоры в коаксиальных линиях 1. Диэлектрические опоры. Внутренний проводник коаксиальной линии может быть закреплен при помощи диэлектрических материалов различными способами. В тех случаях, когда диэлектрические потери не являются препятствием, применяются сплошные диэлектрические линии. Такие линии свободны от внутренних отражений и имеют очень жесткую механическую конструкцию, если не учитывать в предельном случае воздействия температуры



иа диэлектрик. Волна ое быть получено меньшим с диэлектрическим ши oj с линиями с воздуши м же размерах провод: ik


Рис. 20-15. Волновое а ipc и емкость коаксиальной л i ш

Диэлектрические i эт i шены путем применен! i д размещаемых вдоль л ни , щее количество диэлеь i ри Простые шайбы, пок,1 аь i создают отражения в ли и

□ □

Рис. 20-11 . разнесенные диэлек1 ич б - врезан I ая

Рис. 20 7. И й - простой шлейфовый ер

этих шайб. Такие отра tei тически устранены на i ш i

менения шайб длиной -, и

20-16,6. Входное con; т волновой секции равно i on полуволновой секции & случае рассогласованш с ния не имеют места. 1 1 >oi действительная длина oj подобрана, так как дл! ia



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 [185] 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.012