Открытые линии передачи

Размещено на http://www.allbest.ru//

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Электронного приборостроения

Реферат

по дисциплине «Электродинамика»

Тема: Открытые линии передачи

Аннотация

Данный реферат содержит информацию о понятии «Линии передачи». Я описала основные классификации и типы понятия.

Реферат будет полезен для первичного ознакомления об указанном понятии. Материал для реферата, собран из учебников для ВУЗов.

Summary

This essay contains information on the concept of "Transmission line's". I have described basic category and type's.

The abstract is recommended to use for initial acquaintance about the specified concept.

Material for the essay, collected from textbooks for universities.

Введение

Электромагнитные волны, распространяющиеся вдоль направляющей границы, называются направляемыми, а сама направляющая граница (линия) - линией передачи (ЛП) или фидером.

Электромагнитной направляющей системой называют совокупность металлических и диэлектрических тел, осуществляющих передачу (канализацию) электромагнитной энергии в определенных направлениях с малым затуханием без излучения в окружающее пространство.

НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ

Составляющие электромагнитной волны

В теории линий передачи направляемые электромагнитные волны классифицируются в зависимости от наличия или отсутствия в них продольных составляющих электрического либо магнитного векторов. При этом под продольным направлением подразумевается направление распространения электромагнитной волны (продольная ось линии передачи - ось Z). Здесь могут быть четыре случая.

Оба вектора, электрический и магнитный, перпендикулярны оси ЛП и, следовательно, не имеют продольных составляющих

Рисунок

т.е. HZ = 0, EZ = 0. Вектор Пойнтинга П направлен вдоль оси Z. Такие волны носят название поперечных электромагнитных волн - волн типа Т или ТЕМ (Transverse Electromagnetic).

Электрический вектор имеет отличную от нуля продольную составляющую EZ ? 0, в то время как магнитное поле волны поперечно, т.е. HZ = 0 .

Рисунок

Вектор Пойнтинга П лежит в плоскости XOZ и направлен под углом ? относительно оси Z. Такие направляемые волны называются волнами типа E (Electric).

Продольную составляющую имеет магнитный вектор (HZ ? 0), а электрическое поле поперечно (EZ = 0). Вектор Пойнтинга П лежит в плоскости YOZ и направлен под углом ? относительно оси Z. Такие направляемые волны называются волнами типа H

Рисунок

В ЛП могут существовать волны, одновременно имеющие продольные составляющие электрического и магнитного полей (EZ ? 0, HZ ? 0). Вектор Пойнтинга П не лежит в плоскости YOZ или XOZ. Такие волны получили название смешанных или гибридных .

Рисунок

На основе классификации ЭМВ в линиях передачи проводится классификация самих ЛП

Классификация линий передачи

Линии передачи различаются конфигурацией и материалом, из которых они образованы. В зависимости от конструкции и материалов направляющие системы и ЛП разделяют на отдельные типы.

Регулярными считают ЛП, свойства которых вдоль направления распространения неизменны или меняются по периодическому закону. В первом случае регулярную ЛП называют продольно-однородной, во втором - периодической.

Если электромагнитное поле ЛП не ограничено в направлениях, перпендикулярных направлению передачи энергии, то её называют открытой. В закрытых ЛП электромагнитное поле существует только внутри замкнутой металлической оболочки.

В соответствии с материалом тел, образующих ЛП, их делят на металлические, диэлектрические и металлодиэлектрические.

Свойства ЛП существенно зависят от связности их поперечного сечения. Если любой контур, расположений в этом сечении, можно стянуть в точку, не пересекая границу раздела диэлектрик-металл, то ЛП называют односвязной. В противном случае ЛП многосвязна, причем степень связности равна числу различных типов контуров, которые можно выделить в её поперечном сечении.

Различают также ЛП, заполненные однородным в поперечном сечении диэлектриком (поперечно-однородные ЛП), и ЛП с поперечно-неоднородным заполнением.

ОТКРЫТЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ

Многосвязные линии передач

Многосвязные линии передачи состоят из нескольких изолированных друг от друга проводников. Они могут быть как открытыми, так и закрытыми.

Двухпроводная симметричная ЛП

Рисунок

Симметричная двухпроводная линия (линия Лехера) состоит из двух одинаковых проводников круглого поперечного сечения, находящихся в однородном диэлектрике (обычно в воздухе). Заданное расстояние h между осями проводников поддерживается с помощью периодически расположенных тонких диэлектрических распорок, не оказывающих существенного влияния на процесс распространения низших типов волн.

Рабочий диапазон частот двухпроводной ЛП начинается от нуля и ограничивается частотой fmax, на которой начинается возбуждение высших типов волн, излучающихся в окружающее пространство.

Возможность излучения энергии в окружающее пространство ограничивает использование двухпроводных линий передачи в микроволновом диапазоне. Такие линии используют для возбуждения симметричных относительно земли антенн и для передачи сигнала от этих антенн к приемнику. В радиотехнике такие линии называют фидерами.

Полосковые линии передач

Полосковыми называют линии передачи, содержащие металлические проводники в форме тонких лент (полосок).

Рисунок

Симметричная полосковая линия содержит центральный проводник в виде тонкой узкой полоски, расположенной симметрично между двумя широкими металлическими плоскостями (экранами), электрически соединенными между собой. Пространство между экранами заполнено однородным диэлектриком.

Чтобы увеличить максимальную передаваемую мощность, полоску выполняют сравнительно толстой, с закруглёнными краями. Волновое сопротивление такой линии меньше чем СПЛ с полоской нулевой толщины.

Если центральный проводник расположен несимметрично относительно экранов или один из экранов отсутствует, полосковая линия называется несимметричной.

Микрополосковая линия передачи

Широко применяется в интегральных схемах микроволнового диапазона, состоит из проводника (полоски) 1, расположенной на одной стороне диэлектрической пластины 2 и экрана 3 -на другой стороне.

Рисунок

Предельная мощность МПЛ существенно меньше, чем у СПЛ. Это объясняется наличием острых краев полоски, у которых концентрируется электрическое поле, малым зазором между полоской и экраном и плохой теплопроводностью подложки. Для увеличения предельной импульсной мощности следует увеличивать толщину полоски, закруглять её края, помещать МПЛ в корпус, заполненный газом с большой пробивной напряженностью поля.

Круглый диэлектрический волновод

Круглым диэлектрическим волноводом называют направляющую систему, выполненную, из диэлектрического стержня. Направляемые волны переносят часть мощности в диэлектрике, а другую часть - в окружающем пространстве, которое, являясь сухим воздухом, имеет малые потери. Поэтому тепловые потери такой направляющей системы определяются проводимостью диэлектрика. Появление диэлектриков с очень малыми тепловыми потерями на КВЧ, ГВЧ и в оптическом диапазоне привело к широкому применению диэлектрических волноводов. Применению диэлектрических волноводов обязано развитие интегральной оптики и волоконно-оптических линий связи. Диэлектрические волноводы применяются и как элементы антенных систем.

Понятие об оптических волноводах

Оптические волноводы (световоды) применяются для передачи электромагнитной энергии в оптическом диапазоне длин волн на расстояния от миллиметров (в интегральных микросхемах) до десятков километров (в оптических линиях связи).

Их делят на четыре группы:

полые (металлические или диэлектрические) с зеркальной внутренней поверхностью; электромагнитный волна линия оптический

поверхностных волн;

диафрагмированные, линзовые, зеркальные;

волоконные световоды (ВС).

По сравнению с ВС полые с зеркальной внутренней поверхностью имеют большие поперечные размеры, а волноводы поверхностной волны слабо защищены от внешних влияний.

Линзовые световоды состоят из металлической трубы с периодически расположенными линзами. С помощью линз ЭМ поле фокусируется так, что поперечное сечение, через которое переносится мощность, находится у оси световода и стенки трубы мало влияют на процесс распространения поля. Поэтому коэффициент затухания определяется в основном тепловыми (и дифракционными) потерями в линзах, и может составлять около 2,5 -10-3 дБ/м. Недостатками линзовых световодов является их сложная конструкция.

Волоконные световоды - это диэлектрические волноводы. Наибольшее распространение получили диэлектрические волноводы круглого поперечного сечения, состоящие из нескольких концентрических слоев диэлектрика.

Диэлектрическими волноводами называют (ДВ) называют линии передачи, состоящие из двух и более диэлектрических тел (слоев) с различными показателями преломления.

Заключение

В реферате представлены основные виды открытых линий передачи. Перечислены классификации направляющих систем.

Список использованных источников

А. Д. Григорьев Электродинамика и микроволновая техника: Ученик. СПб.: Издательство «Лань», 2007. - 704 с.

Д.Ю. Муромцев, Ю.Т. Зырянов, П.А. Федюнин и др., ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН: учебное пособие. Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. - 200 с

Б.М. Петров. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. 558 с.

Д. М. Беневоленский, С. М. Мовнин Электродинамика:учеб.-метод. Пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. 24 с.

Размещено на Allbest.ru