Длинные линии. Двухпроводная и коаксиальная линии.

 Длинные линии это такие электрические лини, которые образованы двумя или более проводниками тока, которые расположены параллельно. Причем длинна лини, должна быть больше расстояния между проводниками. А также длинна волны распространяемая по длинной линии, должна быть короче, чем длинная линия.


 Длинная линия не содержит сосредоточенных элементов емкости индуктивности и сопротивления. То есть, в ней нет электрических приборов конденсаторов катушек и резисторов соответственно. Но при этом она является системой с распределёнными параметрами. Все выше перечисленные величины присутствуют, в каждом элементе длинны длинной линии. Кроме этого еще существует проводимость диэлектрика между проводниками. Все эти распределённые параметры длинной линии и определяют ее основные характеристики.


 Длинная линия может быть экранированной. Такая линия представляет собой цилиндрический конденсатор, то есть два цилиндра разного диаметра. Причем цилиндр меньшего диаметра помещён внутрь цилиндра с большим диаметром. Такая конфигурация длинной лини в электротехнике называется коаксиальным кабелем и применяется довольно часто.

Длинные линии

Рисунок 1 — коаксиальная длинная линия
 

Коаксиальная длинная линия называется экранированной, так как поле вне лини отсутствует. То есть все поле сосредоточено в диэлектрике между цилиндрами.


 Еще один вид длинной лини это двух проводная линия. Она представляет собой два цилиндра одинакового диаметра либо два проводника находящиеся на одинаковом расстоянии друг от друга по всей длине лини.

Длинные линии
Рисунок 2 — распределение поля в двухпроводной длинной линии
 

 Любая длинная линия обладает так называемым волновым сопротивлением. Грубо говоря это то сопротивление которое оказывает диэлектрик при распространении в нем электромагнитной волны. Также важным параметром длинной лини является скорость распространения электромагнитной волны внутри нее.

Длинные линии
Формула 1 — волновое сопротивление длинной лини
 
Длинные линии
Формула 2 — скорость распространения волны по длинной лини
 

 Мгновенные значения напряжения и тока вдоль всей длинной лини связаны между собой телеграфным уравнением.

Длинные линии
Формула 3 — телеграфные уравнения
 

 Длинная линия имеет некоторое входное сопротивление, которое является нагрузкой для источника электрической волны. В общем случае это сопротивление имеет комплексный характер. То есть в него входят индуктивность емкость и активное сопротивление. Входное сопротивление зависит от длинны линии и того кокая нагрузка находится на конце линии.


 Максимально эффективный режим работы длинной лини это когда вся энергия передается от источника к нагрузке. Для этого необходимо чтобы сопротивление нагрузки имело чисто активный характер, и было равно волновому сопротивлению длинной линии. Такой режим работы называется режимом бегущей волны. То есть отражения волны отсутствует.


 Напротив же когда вся энергия отражается от нагрузки и возвращается в виде отражённой волны обратно к источнику говорит о том, что длинная линия работает в режиме стоячей волны. Волна как бы стоит внутри линии, не выходя за ее приделы. Такой случай возможен, когда линия либо замкнута накоротко на конце либо разомкнута.


 Длинные лини применяются в основном в телевидении в связи телефонной или телеграфной. Также в радиолокации. В общем, там, где надо передавать радиоволны по проводам. Кстати всем известная витая пара, используемая для объединения компьютеров в сеть, также является частным случаем длинной линии.

 
« Пред.   След. »