Коаксиални кабели, кабели с оптични влакна и
Изтегляне 1.11 Mb.
|
Свързани:
sistemi-za-videonablyudenie
| Разпределение на плътността на тока в проводниците на коаксиалния кабел. Независимо от предимствата, които имат коаксиалните кабели, те значително увеличават затихването си при високи честоти. Това се дължи на загубите, които се получават в средата, в която се разпространява електромагнитната енергия (проводници и диелектрик) и неравномерното разпределение на плътността на тока в проводниците на кабела.
Неравномерното разпределение на тока в проводниците на коаксиалните кабели и вълноводите води до значително увеличаване на затихването на сигнала в кабелните системи. Разпределението на тока в проводниците на коаксиален кабел е аналогично на разпределението на тока в симетричните кабели и вьлноводните системи. Затова анализът е общ и изводите, които следват за намаляване на затихването в коаксиалните кабели, в симетричните кабели и във вълноводните системи са общи по отношение на разпределението на тока в проводниците. Тук става въпрос за явлението "повърхностен" ефект. Този "ефект" в най-голяма степен влияе върху увеличаване затихването на сигнала в коаксиалния кабел. фиг.3.2. разпределение на тока в проводник “а” Повърхностният ефект е илюстриран на фиг. 3.2. Токът Ia, протичайки в проводника а, създава около себе си магнитен поток. Една от силовите линии на този магнитен поток на фигурата е означена условно с Н. Силовите линии на магнитния поток в проводника а при своето изменение по интензивност и посока индуктират вихрови токове Iвт. Тези вторични "допълнителни" вихрови токове се сумират с основния ток /а, протичащ по проводник а. В резултат на сумирането се получава ново разпределение на тока в проводника: Ia +I/вт. Плътността на тока е максимална по повърхността на проводника и намалява към централната му ос на проводника. Това явление е известно под названието "повърхностен ефект". Колкото честотата на тока е по-висока, толкова този ефект е по-силно изразен, т.е. при по-високите честоти токът преобладаващо протича по повърхността на проводника. фиг.3.3. Разпределение на тока в проводник “б” Във външния проводник плътността на тока нараства в обратна посока - от външната към вътрешната част на проводника. Разпределението на тока във външния проводник е показано на фиг. 3.3 - максимална плътност на тока има във вътрешната повърхност на цилиндричния проводник, като плътността на тока намалява в посока към външната повърхност. Обикновено в практиката повърхностният ефект се оценява с тъй наречената еквивалентна дълбочина на проникване Θ. Тази величина показва дълбочината на проникване, при което токът намалява 2,7 пъти (т.е. 37 %) спрямо максималната му стойност на повърхността на проводника. Коефициентът в зависи от честотата и от магнитните и електрическите свойства на проводника и се определя от израза: където: ω = 2.π.f е ъгловата честота на тока; σ - специфичната електрическа проницаемост на проводника; μ- магнитната проницаемост на проводника. Ако се вземат характеристиките на отделни проводници от мед, алуминий и стомана, могат да се изчислят дълбочините на проникване Θ за отделни честоти. В таблица 3.1 са дадени специфичното съпротивление, проводимостта и магнитната проницаемост на проводници от мед, алуминий и стомана.
Таблица 3.1. Параметри на проводниците Ако се заместят стойностите от горната таблица във формулата, определяща проникването в проводниците Θ, ще се види, че най-слабо проникване Θ се получава при медните и след това при алуминиеви проводници, а най-голямо е при проводниците от желязо. Затова медта и след това алуминият имат най-голямо приложение при изработването на коаксиални кабели. За постигане на по-голяма повърхност и гъвкавост на проводника често се използват многожични проводници. Използването на алуминий намялава цената на коаксиалния кабел при запазване на сравнително добри параметри. Проникването на тока при проводници от сребро и злато е значително по-слабо в сравнение с проводниците от мед и алуминий. Затова при специални случаи с високи изисквания, например при изработване на вълноводни системи за спътници, стените на проводниците на кабелите се позлатяват или посребряват. При изработване на тунери за телевизионни и спътникови приемници "резонансните линии" в тях съшо се позлатяват, а в повечето случаи, от икономически съображения, се посребряват. На фиг. 3.4 е показано проникването в за алуминиеви и медни проводници в честотния обхват от 1 MHz до 10 GHz. От таблицата се вижда. че за честоти над 1GHz проникването е много малко. Това налага при спътниковите приемни системи, които работят в честотния обхват 0,95-2,05GHz, да се използват специализирани кабели за свързване на конвертора с тунера. фиг. 3.4. Зависимост на дълбочината на проникване на тока в проводници от мед и алуминий За да може да се добие по-точна представа за разпределението на тока в проводниците от мед в коаксиалните кабели и във вълноводите (на базата на графиките от фиг. 3.4) в табл. 3.2 са показани стойности на проникването в микрони при различни честоти.
Таблица 3.2. Проникване в медните проводници на кабели и вълноводи Малкото проникване при някои специализирани свръхвисокочестотни коаксиални кабели и особено при вълноводните системи се компенсира посредством посребряване или позлатяване на тоководещите части на системите. При това системата не се оскъпява особено много, тъй като покритието от сребро или от злато представлява много тънък слой. Малката дълбочина на проникване Θ има и положителен ефект. При високи честоти смущаващите външни полета индуктират ток само по външната част на външния проводник при коаксиалните кабели. При вълноводните системи токовете на смущаващите външни полета проникват също на малка дълбочина от външната част на вълновода. Обобщаващо може да се каже, че външният проводник при коаксиалните кабели има две функции: изпълнява ролята на втори проводник във веригата за предаване на сигналите; действа като екран срещу смущаващите външни полета и това е най-голямото предимство на коаксиалните кабели. Често пъти в практиката за външния проводник се казва, че е “екран” или “ширмовка” на кабела. Екраниращото действие на външния проводник е илюстрирано на фиг. 3.5. фиг.3.5. Екраниращо действие на външния проводник в кабела 3.3. Електрически параметри на коаксиалните кабели При използване на коаксиалните кабели като елементи на системата за кабелна телевизия, трябва да се преценяват техните основни характеристики. Основните характеристики на коаксиалните кабели могат да се разделят на две групи: първични и вторични. Първичните параметри са: активно съпротивление R [Ω], проводимост на изолацията G [S], индуктивност L [Н] и капацитет С [F]. Първичните параметри се дават за 1m, 100m или 1km дължина на кабела. Активното съпротивление R и проводимостта на изолацията G силно зависят от честотата на пренасяния сигнал. Индуктивността L зависи от честотата в по-малка степен. Капацитетът С почти е честотно независим. Силното влияние на честотата вързу активното съпротивление R и проводимостта на изолацията G водят до голямо увеличение на затихването на кабела при висока честота. Изтегляне 1.11 Mb. Сподели с приятели:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||