Двухпроводные кабели благодаря диэлектрическому заполнению (ε > 1) имеют меньшее волновое сопротивление (W≈ 200 Ом). Экранированные кабели, кроме того, лучше защищены от влияния внешних помех и сами создают более низкий уровень помех другим радиосистемам по сравнению с открытыми линиями.
Для передачи мощности до 120 кВт применяют четырехпроводные линии с односторонним и «крест-накрест» расположением синфазных проводов (рис. 10.3). От двухпроводных линий они отличаются меньшим паразитным излучением, большей погонной емкостью и соответственно более низким волновым сопротивлением, лучшей электрической прочностью.
Рис. 10.3. Четырехпроводные линии с односторонним (а) и «крест-накрест» (б) расположением синфазных проводов
Четырехпроводная линия состоит из двух пар синфазно возбуждаемых проводов. При этом синфазные провода располагаются либо вертикально друг над другом (см. рис. 10.3, а), либо «крест-накрест» (см. рис. 10.3, б). Волновые сопротивления четырехпроводной линии в обоих случаях определяются расстояниями между проводами по горизонтали D1и вертикали D2.
Стандартные xетырехпроводные линии первого типа с волновым сопротивлением 300 Ом, применяемые для питания передающих антенн, имеют следующие параметры: d = 3 мм, D1 = 25 см, D2 = 40 см или d= 4 мм, D1 = D2= 30 см. Для подключения антенн к приемникам используется стандартная перекрещенная четырехпроводная линия с волновым сопротивлением 208 Ом и типовыми размерами: d= 1,6 мм, D1 = D2 = 34 мм (см. рис. 10.3, б).
В четырехпроводной линии для придания ей жесткости синфазные провода через интервалы в 2...3 м по длине соединяются перемычками из того же провода, что и проводники линии.
Погонное активное сопротивление четырехпроводной линии вдвое меньше, чем у двухпроводной линии, характеризующейся сравнительно низким коэффициентом затухания. Так, для двухпроводной линии с медными проводами при D= 70 мм и d= 1 мм волновое сопротивление составляет W = 600 Ом, а коэффициент затухания на длине волны λ = 30 м равен 5 дБ/км.
10.2. Коаксиальные линии
В диапазонах метровых, дециметровых и сантиметровых волн широко применяются коаксиальные линии передачи. Они представляют собой два соосных цилиндрических проводника, расположенных один внутри другого. Коаксиальные линии передачи жесткой и гибкой конструкции, а также структура поля Т-волны в коаксиальной линии показаны на рис. 10.4.
Рис. 10.4. Коаксиальные линии передачи жесткой (а) и гибкой (б) конструкции; структура моля Т-волны в коаксиальной линии (в): 1, 3 — проводники; 2 — диэлектрик: 4 — оболочка
Коаксиальные линии выполняются либо в виде жестких конструкций (см. рис. 10.4, а), либо в виде гибких коаксиальных кабелей (см. рис. 10.4, б). В первом случае наружный проводник линии представляет собой жесткую металлическую трубу, внутренняя поверхность которой покрыта хорошо проводящим материалом (алюминий, медь, серебро). Внутренний проводник при малом диаметре выполняется из сплошного металлического стержня, а при большом диаметре — также из трубы. Наружная поверхность его тоже покрыта хорошо проводящим материалом. Положение внутреннего проводника на общей оси линии фиксируется диэлектрическими шайбами. Шайбы выполняют из изоляционного материала с малыми потерями, а объем их стремятся уменьшить, чтобы не сильно искажать однородность линии.
В конструкции гибкого коаксиального кабеля (см. рис. 10.4, б) центральный проводник 1 является сплошным либо для придания ему большой гибкости многожильным. Наружный проводник ^чаще всего выполняется в виде сетчатой цилиндрической оплетки различной плотности из тонких неизолированных проводов. Пространство между проводниками 1 и 3 заполнено твердым эластичным полимерным диэлектриком 2 с низкими потерями (полиэтилен, фторопласт и др.), который обеспечивает соосное расположение проводников вдоль всей длины кабеля. Поверх экранирующей оплетки расположена защитная полимерная оболочка 4.
В коаксиальной линии электромагнитное поле расположено в пространстве между внутренним и внешним проводниками. Если наружный проводник представляет сплошную металлическую трубу, то электромагнитное поле передаваемых по линии радиосигналов полностью экранировано от внешних помех и само не излучается во внешнее пространство и не создает помех другим радиосистемам. Если внешний проводник линии выполнен в виде оплетки, то степень экранировки линии ухудшается и зависит от шага между проводниками оплетки: чем он больше, тем экранировка хуже.
В коаксиальной линии в произвольном случае могут распространяться различные по структуре и свойствам электромагнитные волны. Основным рабочим типом волны в коаксиальной линии, как и в двухпроводной, является Т-волна. Силовые линии полей этой волны в поперечном сечении коаксиальной линии показаны на рис. 10.4, в. Распространение Т-волны в коаксиальной линии возможно только при выполнении условия λ > π(D+ d)/2. При нарушении этого условия в линии возбуждаются так называемые, высшие типы волн, которые существенно ухудшают характеристики линии. Таким образом, приведенное условие определяет верхнюю границу частотного диапазона распространения Т-волны в коаксиальной линии. Нижняя граница этого диапазона равна нулю.
Волновое сопротивление линии
находится по формуле W= 138√μ/ε lg(D/d). Для воздушной линии ε = μ = 1 и W= 138 lg(D/d). Фазовая скорость и длина Т-волны в
коаксиальной линии определяются соответственно выражениями: 
, из
которых следует то, что фазовая скорость Т-волны не зависит от частоты, если в рабочем диапазоне частот относительная диэлектрическая проницаемость е является константой. Это справедливо для любой линии, в которой могут распространяться Т-волны.
Эксплуатационные свойства коаксиальной линии зависят от ее конструктивных размеров, которые определяют и ее волновое сопротивление. Минимальные потери имеет линия с волновым сопротивлением 77 Ом. Линия с волновым сопротивлением 30 Ом с воздушным заполнением при заданных габаритах обеспечивает передачу максимальной мощности. В технике связи наиболее распространены коаксиальные линии с W = 75 Ом, а в радиолокации с W= 50 Ом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.