Хвилі в лініях передачі

По лініях передачі розповсюджуються такі ж самі електромагнітні хвилі, як і в вільному просторі або в повітрі. Але хвилі в лініях передачі відрізняються від хвиль в повітрі тим, що в лініях передачі є певний напрямок розповсюдження, якого в повітрі або зовсім немає, або від слабко виражений. В лініях передачі напрямок розповсюдження задається направляючою системою, і електромагнітна хвиля пов’язана з системою. Електромагнітне поле хвилі обмежене в поперечному напрямку направляючою системою. В повітрі теж є деякі обмеження для радіохвиль. Ці обмеження задає поверхня Землі та високі шари атмосфери, в яких є носії зарядів, тобто ці шари дещо схожі на провідник, але ці обмеження для радіохвиль набагато менші, ніж обмеження в направляючих системах.

Напрямні хвилі поділяються (класифікуються) виходячи з того, які складові поля присутні в направляючої системі. Позначимо напрямок розповсюдження хвилі в направляючої системі літерою z – це повздовжній напрямок системи. Якщо в направляючій системі відсутні повздовжні складові електричного та магнітного полів, то така хвиля має назву поперечна. Тобто для поперечної електромагнітної хвилі Е_z= Н_z = 0. В цій хвилі присутні тільки поперечні складові векторів полів. Скорочено ця хвиля зветься хвилею ТЕМ. Це абревіатура, тобто ці літери є першими літерами англійських слів Transversal Electro Magnetic (поперечна електромагнітна). У неї є тільки поперечні складові електромагнітного поля. Структура ліній векторів Е, Н цієї хвилі надана на рис.22 для симетричного та коаксіального кабельних кіл. Характерним для цих направляючих систем є наявність досить великого повздовжнього струму в проводах лінії. Такий струм має назву струм провідності, тому що цей струм є спрямованим рухом заряджених часток – вільних електронів в провідниках. Процес передачі хвиль ТЕМ пов'язаний з потенціальним полем, тобто для передачі ТЕМ хвилі необхідно створити різницю потенціалів меж двома провідниками. При цьому створюється і відповідне двомірне поле в поперечному перетині.

Рисунок 22 – Електромагнітне поле в симетричному (а) та коаксіальному (б) кабельних колах (пунктирні лінії – магнітне поле, безперервні – електричне)

Великий англійський вчений Максвел увів поняття струму зміщення. На відміну від струму провідності цей струм не є рухом заряджених часток, а є змінним в часі електричним полем. Аналогія цих струмів полягає в тому, що як перший, так і другий струм породжують навколо себе магнітне поле. Струм зміщення протікає між обкладинками конденсатора, коли конденсатор підключено до джерела змінної напруги.

Якщо хвиля, що розповсюджується в направляючій системі, має повздовжні складові електричного або магнітного полів, то така хвиля має відповідно назву Е (Е_z≠0), або Н (Н_z≠0). Такі хвилі переважно розповсюджуються в металевих трубах з різною формою поперечного перерізу, в так званих порожнинних металевих хвилеводах, але можуть існувати і в звичайних симетричних та коаксіальних кабельних колах на дуже високих частотах. Кількість цих хвиль не обмежена – чим більше частота генератора, тим більше може існувати таких хвиль. Ці хвилі є більш складними за структурою поля порівняно з хвилею ТЕМ. Характерною особливістю цих хвиль є наявність для них так званої критичної частоти. Якщо частота генератора нижче критичної частоти деякої хвилі, то ця хвиля не може розповсюджуватися в хвилеводі. Але якщо частота генератора стає вище критичної, то хвиля розповсюджується. Для хвилі ТЕМ критична частота дорівнює нулеві. Передача хвиль Е, Н зв'язана з вихровим полем, тут різниця потенціалів створюється між полюсами хвиль або між полюсами і стінками хвилеводу.

Якщо хвиля, що розповсюджується в направляючій системі, має одночасно повздовжні складові електричного та магнітного полів (Е_z≠0, Н_z≠0), то така хвиля має відповідно назву гібридна (ЕН, або НЕ в залежності від того яка складова поля є більшою в поперечній площині – Е чи Н). Такі хвилі розповсюджуються в діелектричних хвилеводах та оптичних волокнах, які і є одним з видів діелектричних хвилеводів.

Контрольні запитання

1. Опишіть конструкції повітряних ліній зв’язку.

2. Що називається профілем повітряної лінії зв’язку?

3. Які недоліки мають повітряні лінії зв’язку порівняно з кабельними?

4. Опишуть конструкції симетричних та коаксіальних кабельних кіл.

5. Якій сенс має слово "коаксіальний"?

6. Якій принцип класифікації напрямних хвиль?

7. Якій сенс має абревіатура ТЕМ?

8. Які типи хвиль та в яких лініях передачі можуть існувати?

9. Опишіть конструкцію симетричного кабелю (групи, повиви).

10. Опишіть конструкцію коаксіального кабелю.

11. Навіщо потрібна скрутка кабельних кіл?

12. Навіщо потрібні оболонки в кабелі?

13. Навіщо потрібні бронепокрови в кабелі?

14. Порівняйте різні типи оболонок кабелю.

15. Порівняйте різні типи бронепокровів кабелю.

16. Які особливості конструкції підводних кабелів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Основні вимоги до ЛЗ	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.