Kredyt na zdjęcie okładki - Sajad-Hasan Ahmadi, Złącza antenowe TV, CC BY-SA 4.0
Punkty dyskusji: linia przesyłowa
- Wprowadzenie
- Cel linii przesyłowej
- Analiza linii przesyłowej
- Rodzaje linii przesyłowych
- Zastosowania linii przesyłowych
Wprowadzenie do linii przesyłowej
Linia transmisyjna to specjalnie zaprojektowany kabel do przesyłu energii. Przewodzi tylko fale elektromagnetyczne do obciążenia przy niskich częstotliwościach w sposób prowadzony.
Linia przesyłowa działa w domena częstotliwości mikrofalowej oraz domena częstotliwości radiowych, w której moc jest przyjmowana jako fala elektromagnetyczna. Dlatego jeśli jakikolwiek kabel może prowadzić sygnał elektromagnesu, to będzie on nazywany linią transmisyjną.
Linia transmisyjna jest wynikiem badań Jamesa Maxwella, Lorda Kelvina i Olivera Heaviside'a. Usterka i wady „atlantyckiego kabla telegraficznego” oraz wynalezienie równania telegrafika pozwoliły na rozwinięcie linii.
Cel linii przesyłowej
Zwykłe kable przenoszące energię elektryczną są przeznaczone do przewodzenia prądu przemiennego o niższej częstotliwości. Nie mogą przenosić mocy w zakresie FR lub powyżej 30 kilo Hz, ponieważ energia zostaje odłączona na złączach i złączach, a przez pewien czas nie dociera do celu. Te linie rozwiązują te problemy. Są skonstruowane specjalnie w celu zminimalizowania odbić i strat mocy, a także wykorzystują dopasowanie impedancji do przenoszenia mocy.
Te linie mają jednolity przekrój poprzeczny. Dlatego zapewniają jednorodną impedancję, nazywaną impedancją charakterystyczną.
Wykorzystanie linii transmisyjnej w antenie
Długość fali fal elektromagnetycznych maleje wraz ze wzrostem częstotliwości fal elektromagnetycznych. Linie transmisyjne mają kluczowe znaczenie, ponieważ gdy długość fali jest wystarczająco krótka, długość drutu wpływa na przeszłość długości fali.
Co to jest antena Yagi Uda? Kliknij, aby poznać szczegóły!
Analiza linii przesyłowej
Przyjmujemy czteroterminalowy model linii przesyłowych do analizy budowy i eksploatacji linii. Jest to odpowiednik typowego obwodu dwuportowego.
Zakładamy, że obwód jest liniowy, co oznacza, że złożone napięcie na dowolnym porcie jest relatywne do złożonego prądu dla stanu bez odbicia. Zakładamy również, że dwa z jego portów są przenośne.
Charakterystyka impedancji linii przesyłowej
Charakterystyczna impedancja lub (Z0) jest istotnym parametrem linii. Można go zdefiniować jako stosunek wielkości napięcia do wielkości prądu fali poruszającej się wzdłuż linii bez odbicia.
Impedancja charakterystyczna kontroluje zachowanie linii tylko wtedy, gdy linia ma jednakową długość. Ogólnie rzecz biorąc, dla kabli współosiowych impedancja charakterystyczna ma wartość od pięćdziesięciu do siedemdziesięciu omów, a dla par skręconych przewodów wartość wynosi 100 omów. Dla pary nieskręconej wartość wynosi 300 omów.
Współczynnik odbicia linii transmisyjnej
Współczynnik odbicia linii jest określony przez stosunek złożonej wielkości sygnału odbitego do sygnału przychodzącego. Jest reprezentowany przez alfabet grecki - Г i wyrażony jako -
gdzie V + to złożone napięcie przychodzącego napięcia, a V- to złożone napięcie fali odbitej.
Ma związek z impedancją obciążenia i impedancją charakterystyczną. Wyrażenie podano poniżej.
Tutaj ZL jest impedancją obciążenia, a Z0 jest charakterystyczną impedancją.
Współczynnik fali stojącej ma również związek z tym współczynnikiem odbicia linii. Połączenie jest podane jako -
Zależność między współczynnikiem fali stojącej a współczynnikiem odbicia linii transmisyjnej.
Dopasowany stan linii przesyłowej:
Celem linii przesyłowej jest dostarczenie maksymalnej mocy od źródła do obciążenia docelowego oraz zminimalizowanie odbicia i strat mocy. Warunek „dopasowany” może spełnić to oczekiwane. Jeśli impedancja obciążenia miejsca docelowego jest taka sama lub równa wartości impedancji charakterystycznej linii, wówczas linia osiąga warunek dopasowania.
Zamiast „dopasowanego” warunku transmisja ponosi pewną stratę. Na przykład strata omowa. Występuje również inna znacząca strata, która występuje, gdy ta linia działa w zakresie wysokich częstotliwości. Strata jest znana jako strata dielektryczna. Tutaj wewnętrzne elementy tej linii chwytają energię EM i wytwarzają ciepło.
Łączna strata na tej linii jest mierzona za pomocą jednostki dB / m. Jak wspomniano wcześniej, straty zależą od częstotliwości sygnału. Firmy konstruktorskie zwykle dostarczają wykres strat. Pokazuje utratę mocy przy różnych częstotliwościach. Jeśli na którejkolwiek linii wystąpi utrata trzech decybeli / metr, wówczas moc odbierana przy obciążeniu będzie równa połowie mocy dostarczanej.
Co to jest antena tubowa? uzyskać przegląd tutaj!
Rodzaje linii przesyłowych
Są one dostępne w określonych typach w zależności od ich fizycznej struktury i zgodnie z potrzebami. Poniżej wymieniono niektóre z podstawowych i powszechnie stosowanych typów linii przesyłowych. Proszę, przejrzyj to i odkryj je.
Kable współosiowe:
Jest to jedna z powszechnie stosowanych form linii. Ogranicza całą falę elektromagnetyczną wewnątrz kabla. Dzięki temu kable koncentryczne można zginać, wiązać i skręcać w pewnym stopniu bez wpływu na działanie.
Przekrój kabli współosiowych, fot. Źródło: Tkgd2007, Wycięcie kabla koncentrycznego, CC BY 3.0
Fale EM są propagowane w trybie TEM lub poprzecznym trybie elektrycznym i magnetycznym Do zastosowań w zakresie RF. Tutaj zarówno pola elektryczne, jak i magnetyczne są prostopadłe do kierunków ogłaszania. Pole elektryczne zostaje wypromieniowane, a pole magnetyczne staje się obwodowe.
Jeśli długość fali jest krótsza niż obwód kabla koncentrycznego, wówczas TEM zostaje podzielony na dwie części. Tryby te są wtedy znane jako TE lub poprzeczne elektryczne i TM lub poprzeczne magnetyczne.
Kable współosiowe mają szerokie zastosowanie w telewizorach. Był używany głównie w telefonach w połowie dwudziestego wieku.
Linie transmisyjne Microstrip:
Sieć mikropasków jest w zasadzie małą przewodzącą płaszczyzną, umieszczoną równolegle do powierzchni ziemi. Można go zaprojektować, umieszczając cienką i płaską metalową płaszczyznę z boku PCB. Przeciwległa powierzchnia musi być płaszczyzną podłoża. Charakterystyczna impedancja linii typu mikropaskowego zależy od tego przewodzącego paska. Wysokość, szerokość, współczynnik dielektryczny paska przewodzącego zapewnia charakterystyczną impedancję. Należy pamiętać, że linia typu mikropaskowego jest strukturą otwartą, podczas gdy kabel koncentryczny jest konstrukcją zamkniętą.
Pole elektryczne i magnetyczne linii transmisyjnej mikropaskowej,
Kredytowych Image: Dassault
Linie transmisyjne po skrętce:
W tego typu liniach, w których pary przewodów są łączone razem, tworząc pojedynczy łańcuch lub kabel, nazywa się to liniami przesyłowymi splątanej pary. Te typy linii są używane w globalnej komunikacji telefonicznej. Służy również do obiegu danych wewnątrz budynków. Ten typ nie jest ekonomiczny ze względu na swoje właściwości.
Obraz typów skrętki. Źródło obrazu - Wirująca iskra at pl.wikipedia, Zakręcona para, CC BY-SA 3.0
Czterogwiazdkowy:
Gwiezdny quad to kolejna formacja łącząca drut. Wykorzystuje cztery kable, a wszystkie żyły czterech kabli są skręcone i zmontowane wzdłuż osi kabla. W tej formacji każda para używa dalekiej pary do połączenia.
Kombinacyjna postać skręconych, zbalansowanych i kwadrupolowych wzorów linii transmisyjnych ma kilka zalet, ponieważ zmniejsza szumy, szczególnie w przypadku krótkich sygnałów, takich jak kable mikrofonu.
Opisowy obraz czterordzeniowego kabla, źródło obrazu - Wirująca iskra at pl.wikipedia, Czwórka DM, CC BY-SA 3.0
Ten typ linii ma zastosowanie w telefonii czteroprzewodowej i zastosowaniach dwuprzewodowych.
Indukuje również wysoką pojemność, która dodatkowo powoduje zniekształcenia i straty.
Zastosowania linii przesyłowych | Zastosowania linii przesyłowych
Linie przesyłowe mają kilka zalet w porównaniu ze zwykłymi kablami elektrycznymi w określonych dziedzinach. Dlatego ma kilka zastosowań. Omówmy niektóre z nich.
- Moce elektromagnetyczne są dostarczane w domenach o wysokiej częstotliwości z minimalnymi stratami. Jednym z najbardziej znanych przykładów są kable telewizyjne i radiowe do podłączenia anten.
- Są one również wykorzystywane do generowania impulsów poprzez ładowanie i rozładowywanie tych linii. Znaczącym przykładem tego typu linii jest – Linia Transmisyjna Blumlein. Radary mają również wiele zastosowań tego typu.
- Są one również stosowane w stub filtry. Filtry odgałęźne są zwykle połączone równolegle i moc transferu od źródła do miejsca docelowego.
Sprawdź więcej na temat Elektronika! Kliknij tutaj!
Cześć, jestem Sudipta Roy. Zrobiłem B. Tech w elektronice. Jestem entuzjastą elektroniki i obecnie zajmuję się dziedziną elektroniki i komunikacji. Interesuję się nowoczesnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Moje teksty skupiają się na dostarczaniu dokładnych i aktualnych danych wszystkim uczniom. Pomaganie komuś w zdobywaniu wiedzy sprawia mi ogromną przyjemność.
Połączmy się poprzez LinkedIn –