32
Электрические процессы в КК цепях Особенности распространения электромагнитной энергии по коаксиальной паре обусловливают возможность передачи широкого спектра частот и ставят высокочастотные связи в преимущественное положение по сравнению с низкочастотными. Магнитное поле коаксиальной цепи: I— поле проводника а; II — поле проводника б; III — поле кабеля

Электрические процессы в КК цепях

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Электрические процессы в КК цепях. Особенности распространения электромагнитной энергии по коаксиальной паре обусловливают возможность передачи широкого спектра частот и ставят высокочастотные связи в преимущественное положение по сравнению с низкочастотными. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Электрические процессы в КК цепях

Электрические процессы в КК цепях

Особенности распространения электромагнитной энергии по коаксиальной паре обусловливают возможность передачи широкого спектра частот и ставят высокочастотные связи в преимущественное положение по сравнению с низкочастотными. Магнитное поле коаксиальной цепи: I— поле проводника а; II — поле проводника б; III — поле кабеля

Page 2: Электрические процессы в КК цепях

Электромагнитное поле симметричной (а) и коаксиальной (б) цепей.

электромагнитное поле коаксиальной пары полностью замыкается внутри нее, а силовые линии электрического поля симметричной пары действуют на довольно значительном от нее расстоянии.

Page 3: Электрические процессы в КК цепях

Распределение плотности тока во внутреннем проводнике (поверхностный эффект) и распределение плотности тока во внешнем проводнике

токи в проводниках а и б как бы смещаются и концентрируются на взаимно обращенных поверхностях

проводников

Page 4: Электрические процессы в КК цепях

внешний проводник коаксиальной пары выполняет две функции: 1) является обратным проводником цепи передачи; 2) защищает (экранирует) передачу, ведущуюся по кабелю, от мешающих влияний.

основной ток передачи концентрируется на внутренней поверхности внешнего проводника, а ток помех — на наружной стороне внешнего проводника

Таким образом, в отличие от всех других типов кабелей, требующих для защиты от помех специальных мер (симметрирования, экранирования и т. д.), в коаксиальных кабелях на высоких частотах это обеспечивается самой их конструкцией.

Page 5: Электрические процессы в КК цепях

Электромагнитное поле в коаксиальной цепи

a z

H Hj E

r r

a r

Hj E

r

r za

E Ej H

z r

Page 6: Электрические процессы в КК цепях

Рис. Составляющие электромагнитного поля коаксиальной цепи

Page 7: Электрические процессы в КК цепях

Передача энергии по идеальной коаксиальной цепи

ln2

a b

a

rL

r

2

ln b

a

Grr

2

ln

a

b

a

Crr

Page 8: Электрические процессы в КК цепях

Передача энергии в коаксиальной цепи с учетом потерь в проводниках

0 1aR R F kr

4102a

Q krL

Page 9: Электрические процессы в КК цепях

kr F(kr) G(kr) H(kr) Q(kr)

0,5 0,000326 0,000975 0,042 0,9998

1,0 0,00519 0,01519 0,053 0,997

1,5 0,0258 0,0691 0,092 0,937

2,0 0,0782 0,1724 0,169 0,961

2,5 0,1756 0,295 0,263 0,913

3,0 0,31:8 0,405 0,348 0,945

3,5 0,492 0,499 0,416 0,766

4,0 0,678 0,584 0,466 0,686

4,5 0,862 0,669 0,503 0,616

5,0 1,042 0,755 0,530 0,556

7,0 1,743 1,109 0,596 0,400

10,0 2,799 1,641 0,643 0,286

Page 10: Электрические процессы в КК цепях

kr для медных

0,0105d f

для алюминиевых

0,0082d f

для остальных

0,0375d f

Page 11: Электрические процессы в КК цепях

910

18ln

qC

DUd

G Ctg

Page 12: Электрические процессы в КК цепях

д д д в в вэ

д д в в

V tg V tgtg

V V

Рис. Типовые частотные зависимости коаксиальной цепи

Page 13: Электрические процессы в КК цепях

Конструктивные неоднородности в коаксиальных кабелях

Различают неоднородности внутренние – в пределах строительной длины кабеля – и стыковые, обусловленные различием характеристик сопрягаемых строительных длин.

Page 14: Электрические процессы в КК цепях

Особенности расчета первичных и вторичных параметров радиочастотных коаксиальных кабелей

многопроволочный внутренний и спиралеобразный внешний проводники

3 21 2210 1

10a bf

R ctgd D

при многопроволочном внутреннем проводнике и внешнем проводнике в виде оплетки

3 1 1 2 2210

10a bk kf

Rd D

Page 15: Электрические процессы в КК цепях

с учетом антикоррозийного покрытая (олово, серебро и т.д.)

1 1 2 23210

10a bk k k kf

Rd D

k1

Рис.Огибающая многопроволочного проводника с эквивалентной окружностью радиусом r0

2 21 1 0 1 1

1 2 20

2

8 2

n d a n d Dk

a h h

2

1 11D d

h

0

31

2a

Page 16: Электрические процессы в КК цепях

Число проволок во внутреннем проводнике

1 7 12 19

k1 1 1,1-1,2 1,3-1,4 1,5-1,6

Диаметр кабеля по изоляции, мм

2 4 6 8 12 16 20 24 26

k2 1,7 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 3,2 3,6 4,0

Page 17: Электрические процессы в КК цепях

0 0 0 02 2 2

0 0 0

11

1

S t g g S S t g t gk

g g S t g

10

2g

0

2

jS jt th

лужение медной проволоки может быть рекомендовано при изготовлении кабелей для сравнительно низкого диапазона частот: до 1000 МГц при =2 мкм, 400 МГц при =5 мкм и 20 МГц при =7-10 мкм.

Page 18: Электрические процессы в КК цепях

На СВЧ наилучшие результаты дает покрытие из серебра, причем с увеличением толщины покрытая коэффициент k изменяется незначительно.

2 2 2 2в

в

R C G L R GZ

L C Z

в

LZ

C CL

1фV

LC

Page 19: Электрические процессы в КК цепях

В области ВЧ и СВЧ, при kr>10

72 10 lnD

Ld

910

18lnC

Dd

27

9

36 10 60ln ln

10в

D DZ

d d

Page 20: Электрические процессы в КК цепях

97 810 2

2 10 ln 10318ln

Df

Ddd

83 10ф

cV

Page 21: Электрические процессы в КК цепях

581 22 10

9,1 10lg

a bff tg

D d Dd

В спектре частот до 8-12 МГц при 1=2=1 и а=b=:

52 10 1 1

lg

fD d Dd

Page 22: Электрические процессы в КК цепях

Материал внешнего проводника

Сu А1 сталь РЬ Zn

D/d 3,6 3,9 4,2 5,2 4,3

Рис. Зависимость =f(D/d) при различных материалах внешнего проводника

Page 23: Электрические процессы в КК цепях

э 1,03 1,15 1,25 1,45 1,54

Zв, Ом 75 67 61 53 50

э 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 2,3

D/d 3,5 3,7 3,9 4,2 4,36 4,5 6,8

D/d , Ом Свойства конструкции

3,6 Минимум затухания

2,718Максимум электрической

прочности

1,65Максимум передаваемой

мощности

вZ L C

76,6

59,9

30,0

Page 24: Электрические процессы в КК цепях

Тепловой расчет радиочастотных коаксиальных кабелей

Рис. К определению теплового сопротивления РК

Page 25: Электрические процессы в КК цепях

вн ot tW

S

Рис. Тепловая схема замещения РК

Page 26: Электрические процессы в КК цепях

из об oS S S S

ln2из

из

DS

d

2

1

ln2об

об

DS

D

Page 27: Электрические процессы в КК цепях

2d dW I R

2D DW I R

2 2GW U G U Ctg

Page 28: Электрические процессы в КК цепях

в

U LZ

I C

2 2 2d D в

d D Gв в

R R GZ

Z Z

Page 29: Электрические процессы в КК цепях

2d d вR Z

2D D вR Z

2 G

вG Z

Page 30: Электрические процессы в КК цепях

22d d вW I Z

22D D вW I Z

2 22G в G вW I Z G I Z

Page 31: Электрические процессы в КК цепях

2

1oS hD

h=1,2-1,4 Вт/см2оС

2из

вн o d из об o G об o D об o

St t W S S S W S S W S S

2 2 2вн o в d G из об ot t I Z S S S

Page 32: Электрические процессы в КК цепях

2 2вн o

из d G об o

t tP

S S S

2

100

2, 100

1

доп

доп

P КБВ Р при f МГц

КБВ РP при f МГц

КБВ