Upload
macey-barnes
View
53
Download
0
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
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
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.
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
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.
Электромагнитное поле в коаксиальной цепи
a z
H Hj E
r r
a r
Hj E
r
r za
E Ej H
z r
Рис. Составляющие электромагнитного поля коаксиальной цепи
Передача энергии по идеальной коаксиальной цепи
ln2
a b
a
rL
r
2
ln b
a
Grr
2
ln
a
b
a
Crr
Передача энергии в коаксиальной цепи с учетом потерь в проводниках
0 1aR R F kr
4102a
Q krL
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
kr для медных
0,0105d f
для алюминиевых
0,0082d f
для остальных
0,0375d f
910
18ln
qC
DUd
G Ctg
д д д в в вэ
д д в в
V tg V tgtg
V V
Рис. Типовые частотные зависимости коаксиальной цепи
Конструктивные неоднородности в коаксиальных кабелях
Различают неоднородности внутренние – в пределах строительной длины кабеля – и стыковые, обусловленные различием характеристик сопрягаемых строительных длин.
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
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
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
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.
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
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
97 810 2
2 10 ln 10318ln
Df
Ddd
83 10ф
cV
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
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
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
Тепловой расчет радиочастотных коаксиальных кабелей
Рис. К определению теплового сопротивления РК
вн ot tW
S
Рис. Тепловая схема замещения РК
из об oS S S S
ln2из
из
DS
d
2
1
ln2об
об
DS
D
2d dW I R
2D DW I R
2 2GW U G U Ctg
в
U LZ
I C
2 2 2d D в
d D Gв в
R R GZ
Z Z
2d d вR Z
2D D вR Z
2 G
вG Z
22d d вW I Z
22D D вW I Z
2 22G в G вW I Z G I Z
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
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