Semnalul răspândit pe o linie lungă
În cazul în care transmiterea semnalelor de impulsuri peste linia de două fire este adesea necesar să se ia în considerare viteza finită de propagare de-a lungul liniei. La frecvențe joase, unde timpul de propagare a semnalului de-a lungul liniei este mică în comparație cu vremurile caracteristice ale semnalului, lungimea liniei nu joacă un rol. Cu toate acestea, atunci când transmite semnalul RF sau impulsuri scurte, întârzierea semnalului în raport cu durata impulsului poate fi semnificativ. De ce este depinde de viteza de propagare a semnalului pe linie?
Orice linie de transport este format din două, distanțate o anumită distanță unul de altul, conductori. Atunci când fluxurile de curent, se formează în jurul fiecărui conductor un câmp magnetic. În cazul în care firele sunt aceleași, atunci câmpul va fi aceeași formă și mărime și invers, în direcție, dar compensează pe deplin reciproc, ei nu pot, deoarece conductorii au o dimensiune finită și alinierea lor completă nu este posibilă. Acolo împrăștiate câmp (câmp împrăștiată similare în transformator), și, ca rezultat, unele inductanță longitudinale. Pe de altă parte, imediata apropiere a conductoarelor dă naștere unui câmp electric între ele, și, astfel, unele capacitate electrică. Se poate imagina că fiecare secțiune din lungimea liniei are o inductanță Ax longitudinală
ΔL și ΔC capacitate transversală (Ris.4.1.1), numit aport de căldură
inductanțe și capacități care formează rezonant LC-link. atitudine
ΔL / ΔC este constantă linia caracteristică și determină unda ei
rezistență:
Viteza de propagare a unei linii de semnal este de asemenea dependentă de ΔL și
ΔC se exprimă și viteza de fază:
Amploarea inductanțe și capacități pe unitatea de lungime, precum și trageți de undă depinde de geometria conductoarelor de linie și din proprietățile magnetice și dielectrice ale izolatorului din jurul conductorului.
posibil ca semnalul de impuls pentru a spune că linia de două fire
Se introduce o anumită întârziere în semnalul transmis. Această proprietate este folosită pentru construirea de linii de întârziere și linii care formează.
Luați în considerare ca
linie Exemplu întârziere cablu coaxial.
Chemat cablu electric coaxial format dintr-un conductor centru de aranjat coaxial și în jurul mantalei (ecran). În figura 4.1.2. Acesta arată un cablu de circuit de comutare. Din cauza vitezei de propagare finite de-a lungul cablului nu se poate presupune că fiecare punct al liniei de tensiune are aceeași valoare. Să presupunem tensiunea de intrare este un semnal sinusoidal de frecvență ω.
Rin U (t) U 0 sin ( t).
atunci distribuția de tensiune de-a lungul liniilor de:
U (x) U sin (2 x).
în cazul în care - lungime de undă în cablu. Viteza de propagare a undei în cablul coaxial este exprimat prin permeabilitatea dielectrică și magnetică a materialului izolator interior.
Impedanța caracteristică a cablului depinde de raportul dintre diametrele conductoarelor și materialul dielectric. Figura 4.1.3 prezintă două exemple de realizare ale conductorul central de cablu.
Din pot fi date considerații generale
o evaluare comparativă a rezistenței lor val, sugerând că materialul dielectric este același.
impedanță caracteristică este direct proporțională cu inductanța pe unitatea de lungime și invers proporțională cu capacitance pe unitatea de lungime a cablului. Inductanța este invers proporțională cu lungimea medie a liniilor de câmp magnetic produs în jurul conductorului interior. În ceea ce privește capacitatea pe unitatea de lungime, este invers proporțională cu distanța dintre conductoare. În consecință, inductanța pe unitatea de lungime a primului cablu să fie mai mic decât al doilea, iar capacitatea pe unitatea de lungime dimpotrivă - mai mare. Aceasta înseamnă că impedanța caracteristică a cablului 1 este mai mic decât cablul 2.
Prizele coaxiale disponibile au un set standard de impedanțe:
50 ohmi - cel mai frecvent tip de cablu. Este folosit în toate domeniile de radio, datorită rezistenței electrice maximă accesibilă și transmite puterea de la o pierdere relativ scăzute.
100 ohmi sau mai mult - sunt rar utilizate, în circuite specifice. impedanță cablu crescut asociat cu dificultăți tehnologice. De exemplu, pentru a realiza inductanță ridicată pe unitatea de lungime, conductorul centru trebuie să facă sub forma unei spirale. Figura 4.1.4 prezintă o nomogramă pentru calcularea impedanței cablului în funcție de raportul dintre diametrele conductoarelor și materialul izolator.
Atunci când linia de cablu în circuitul electric (fig.4.1.2)
trebuie să aibă grijă de impedanța impedanta cablului de potrivire sursă și de sarcină, astfel încât să nu reflecte valuri. Coeficientul de reflexie este exprimat prin formula:
procesele de impuls de reflexie pot fi observate pe un osciloscop, dacă încasați diagrama din Fig. 4.2.1. Fie U și - un generator de impulsuri de o formă dreptunghiulară. r i - coordonată cu impedanța de ieșire linie a generatorului, adică r i = ρ.
Figura 4.2.2 arată curbele de tensiune la diferite valori ale lui r H și generatorul lățimea impulsului.
Desigur, o astfel de linie puls generat va fi diferit de „cablu“ neuniformitate vertex în funcție de numărul de unități și mai ușor înclinată față, care
determinată de intervalul de întârziere a unei unități. Artificial linie de formare (PL) sunt utilizate pe scară largă în tehnologia accelerator pentru generarea impulsuri scurte pentru alimentarea cu mare putere
tunuri de electroni, clistroane etc.
Astfel de cositoare sunt numite modulatori. Cerințe pentru neuniformității modulator de impulsuri de sus poate fi destul de mare - mai puțin de 1%. Principiul de formare a impulsului este linia de preîncărcare capacitate la o anumită tensiune și linii, apoi trecând la sarcina prin cheie impulsuri de putere. Linia de tensiune de încărcare poate ajunge la 50 kV. Figura 4.5.3 prezintă varianta de realizare a circuitului modulator. Prima linie este încărcat de la sursa de tensiune U 0 printr-un limitator de curent rezistor R și sarcina Res rezistență R N. Deoarece media modulatoarele de putere de obicei scăzută datorită unei frecvențe joase de repetiție a impulsurilor, curentul de încărcare este mult mai mic decât curentul de descărcare de linie, iar R >> R ogre N. Prin urmare , curentul de încărcare nu cauzează nici o cădere semnificativă de tensiune pe sarcină. Inductanțe au, de asemenea, nici o influență asupra procesului de tarifare, precum taxa este constantă și curent care variază lent. Din punctul de vedere al dispozitivului de încărcare care formează linia reprezintă un singur condensator cu o capacitate totală egală cu suma tuturor liniei de containere. După linia este încărcat la o tensiune nominală, modulatorul este gata pentru formarea impulsului.
Odată cu închiderea funcțiilor cheie ale care efectuează un T tiratronice,
o conductă de evacuare rapidă a încărcăturii și formarea ei
„Dreptunghiular“ impuls de tensiune U 0 de polaritate negativă, a cărei durată este determinată de lungimea electrică a liniei. Pentru a descărca linia „-o singură trecere“ linia de impedanță caracteristică trebuie să fie egală cu rezistența de sarcină.
modulator Ris.4.5.3 FL
În exemplul dat este clar în ce cazuri linia se comportă ca un element de parametru distribuit, și în care - ca o capacitate Lumped. Totul depinde de timpul caracteristic modifică nivelul semnalului pe linie în raport cu propria lungimea liniei electrice.