к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Линии передачи

Линии передачи (длинные линии) - системы, состоящие из двух или неск. параллельных проводников и предназначенные для передачи по ним эл--магн. энергии. Поперечные размеры таких линий передачи малы по сравнению с продольными, а часто и по сравнению с длиной волны передаваемых колебаний (отсюда и термин "длинные линии"). Впервые линии передачи появились в 30-х гг. 19 в. в телеграфии, а в кон. 19 в. их стали применять для передачи энергии перем. тока. Различают экранированные линии передачи (напр., коаксиальный кабель) и открытые линии передачи (напр., двухпроводная Л. п., состоящая из двух параллельных проводников). Иногда под линиями передачи понимают любые системы, позволяющие передавать энергию пост. или перем. токов и включающие в себя не только многопроводные линии передачи, но и разл. волноводы ,квазиоптич. и оптич. Л. п. (см. Квазиоптика)и др.

Структура электрического Е и магнитного Н полей в линиях передачи: а - в коаксиальном кабеле (поперечное и продольное сечения); б - в двухпроводной линии (поперечное сечение).

В идеальной линии передачи без потерь распространяются только такие волны, в к-рых электрич. и магн. поля строго поперечны (ТЕМ-моды, см. Волновод металлический ).Распределение этих полей по сечению в точности повторяет распределение электрич. поля Е внутри цилинд-рич. конденсатора и магн. поля Н в системе цилиндрич. проводников с продольными токами (рис.). В многопроводных Л. п. существует N независимых решений(N - число проводников), им соответствует N независимых мод. Одну из них (для к-рой суммарный заряд всех проводников отличен от нуля) в системе с идеальными проводниками реализовать нельзя, т. к. она переносит бесконечно большой поток энергии, поэтому в N-проводной линии может распространяться N-1 независимых мод. Это обстоятельство используют для многоканальной передачи в многопроводных Л. п. Все ТЕМ-моды. распространяются со скоростью света в заполняющей Л. п. среде. Благодаря квазистатич. структуре полей при описании процессов в Л. п. можно оперировать не с полями, а с зарядами Q, токами I и напряжениями V. Соответствующие ур-ния наз. телеграфными уравнениями, для двухпроводной идеальной линии в СИ они имеют вид

где L и С - погонные индуктивность и ёмкость Л. п., - координата, t - время. Общее решение ур-ний для пост. L и С представляет собой суперпозицию волн: I=A V=AZ_B где k= - скорость распространения волн в заполняющей Л. п. среде, - волновое сопротивление Л. п. Оптимальная передача энергии осуществляется в режиме бегущей волны, когда Л. п. нагружена на сопротивление, равное волновому.

Однородные потери в среде не изменяют структуру поля ТЕМ-моды, но помимо ослабления сигнала вносят фазовые искажения из-за дисперсии (волны разных частот распространяются с разными фазовыми скоростями). Однако ур-ния сохраняют смысл и в этом случае, если их применять для гармонич. процессов с заменой - погонная проводимость среды). Потери в проводниках Л. п. приводят к появлению продольных составляющих поля Е и, следовательно, к трансформации моды ТЕМ в моду ТМ. В этом случае уравнения (при замене - погонное сопротивление проводников) справедливы лишь приближённо, пока поперечные размеры Л. п. малы по сравнению с То же относится и к изогнутым, перекрученным и подвергнутым др. деформациям Л. п.

С учётом иволновое сопротивление Л. п. становится комплексным: Z_B= При передаче сигналов по таким линиям передачи на протяженных трассах, напр. в межконтинентальных подводных кабелях, помимо промежуточных усилителей приходится вводить также и фазовые корректоры.

Литература по линиям передачи

Пирс Дж., Символы, сигналы, шумы. Закономерности и процессы передачи информации, пер. с англ., М., 1967;
Никольский В. В., Электродинамика и распространение радиоволн, 2 изд., М., 1978.

М. А. Миллер, А. И. Смирнов

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира