На рис. 2.26 приведены графики волнового сопротивления коаксиальной линии в зависимости от ее параметров, а также графики волнового сопротивления других типов линий передач. На рис. 2.27 приведена номограмма для определения волнового сопротивления коаксиальной линии в зависимости от отношения Djd и от диэлектриче- ской проницаемости среды, заполняющей пространство между внешней и внутренней жилами.

Удельное затухание коансиальной линии, зависящее как от ее гео-

Рис. 2.27. Номограмма для определения волнового сопротивления коаксиальной линии, заполненной различными диэлектриками

30-20-

10-8-

6-5-

3-2,5

2-1,8-

1,6 1,5

1,2-

2 а, ом

240 200 - 160

-120 -100 ~80

-60 60

-40 -30

-20 16

-3 1-2

Сг Свододное f-1 пространство

Пористый -1 потэтилен

-2 teqjaoh Полиэтилен

-2,5 Полистирол

Плексиглас Резина,

Бакелит Стекло

Слюда Papqjop -6

- 7 Целлулоид

метрических параметров, так и от свойств среды заполнения, определяется по формуле

(2.72)

2,62-10- У8./(1+Д/) , , , з а=-ШЩЩ-+ 9,МО /Ve,tg6,

где а дано в децибелах на метр.

Необходимо обратить внимание на следующие свойства параметров коаксиальной линии:

1. Потери в коаксиальной линии зависят как от отношения так и от значения диэлектрической проницаемости среды заполнения и достигают минимума при D/d=3,6. Это отношение соответствует волновому сопротивлению 75 Ом для линии с воздушной изоляцией, волновому сопротивлению 50 Ом для линии с полиэтиленовой изоляцией или волновому сопротивлению 60 Ом для линии с изоляцией в виде пористого полиэтилена (рис. 2.28).

2. Коаксиальная линия с волновым сопротивлением 75 Ом. имеющая полиэтиленовую изоляцию, обладает потерями на 16% больше по сравнению с линией, имеющей волновое сопротивление 50 Ом, при равенстве диаметров внешних эвраиов у обеих линий.

3. Увеличение внешнего диаметра D линии при сохранении отношения Djd приводит к уменьшению потерь в коаксиальной линии.

4, Коаксиальная линия со сплошной внутренней жилой имеет меньшее затухание.

5. Для уменьшения затухания в коаксиальной линии (без увеличения внешнего диаметра) целесообразно уменьшить значение диэлектрической проницаемости среды заполнения, что позволяет при увеличенно.м значении диаметра виутреннего провода получить прежнее значение волнового сопротивления.

, дЬ/ЮОм

f = ЮОМГц

5w .50 soz,0M]Oaj

50ео?о\ ао оо оогомer=im

3 3,6f 5 В 7 8

I 0,6 0,4

ос, дЬ/юОм

20 40

80 too

Рис 2 28 Зависимость затухания в коаксиальной линии:

а - от отношения B/d для двух сред заполнения: свободного пространства, 6,.= !, и полиэтилена, г,.1,?)\ б - от диаметра внешнего экрана; / - сплошная внутренняя жила; 2 - внутренняя жила из скрученных проводников

6. Уменьшение эквивалентного значения диэлектрической проницаемости среды заполпеиня может быть достигнуто или путем использования набора шайб для крепления средней жилы, или путем применения для той же цели кордельной намотки (как правило, с большим шагом).

7. Попадание влаги во внутреннюю полость коакоиальной лч-нии, приводящее к резкому изменению ее параметров (волновое сопротивление уменьшается, а потери увеличиваются), недопустимо с точки зрения обеспечения нормального режима эксплуатации.

Эффективность экранирования определяется как отношение энергии, передаваемой внутри коаксиальной линии, к энергии, просачивающейся во внешнее пространство:

5, р = 20 1§(Я,/Я2),

(2.73)

где Hi и Яг - напряженность магнитного поля внутри и снаружи экрана коаксиальной линии соответственно (см, рис. 2.25а). Необходимо отметить следующее.

1. На эффективность экранирования решающее влияние оказывает состояние поверхности экрана. Так, например, результаты сравнительных испытаний двух коаксиальных линий, проводники которых были выполнены из меди и серебра, показали, что после 18-месячной эксплуатации в коаксиальной линии, выполненной из меди, потери увеличились в 2 раза, а эффективность экранирования уменьшилась на 27 дБ. За это же время в коаксиальной линии, выполненной из серебра, потери увеличились только на 10% и эффективность экранирования уменьшилась только на 6 дБ

2. Эффективность экранирования новых, т. е. не бывших в эксплуатации коаксиальных линий, составляет 60-100 дБ.

3 Экспериментальные частотные характеристики эффективности экранирования некоторых типов коаксиальных кабелей приведены на рис. 2.29. Эти данные носят скорее не справочный, а люстративный характер и могут служить начальной основой

для выбора типа экрана коаксиального кабеля.

- I-

ха- 10

Рис. 2.29. Экспернмен тальные частотные ха рактеристики эффективности экранирования ко- с аксиальных кабелей: SO 1 - с одинарной оплет- кой 2 - с двойной он- леткой; 3 - с планиро- к ff ванной оболочкой

Допустимый уровень мощности, который можно пропустить по линии питания на данной частоте, задается при условии полного согласования линии с нагрузкой, т. е. при Кстс/ = 1. Этот -уровень мощности определяется следующими условиями:

1. В коаксиальной линии с волновым сопротивлением Zo = =50 Ом на средней жиле выделяется примерно 78% общего количества тепла, а в коаксиальной линии с волновым сопротивлением Zo=75 Ом-87%.

2. Большое количество тепла, выделяемое на средней жиле, может привести к деформации диэлектрических элементов крепления средней жилы. Это приведет к асимметрии коаксиальной липни, т. е. к дальнейшему возрастанию потерь.

Теперь приведем формулы, связывающие уровень пропускаемой мощности Р, напряжение U и ток /:

U = yPZ; / = Vp7Zo. (2.74); (2.75)

В приведенных формулах мощность выражается в ваттах, напряжение - в вольтах, ток - в амперах, волновое сопротивление- в вмах.

Пример: если коаксиальная линия с волновым сопротивлением Zo=75 Ом пропускает мощность Р=100 Вт, то ток в ней согласно формуле (2.75) /=У 100/75= 1,15 А.

Линия Губо. Прежде чем перейти к рассмотрению этой линии передачи, вспомним, что энергия электромагнитного поля распространяется в виде волны, а собственно проводники необходимы для направленного распространения этой волны. Так, например, в двухпроводной линии волна существует .в пространстве между обоими проводниками, в коаксиальной линии - полностью между внутренним проводником и экраном.

Аналогичная картина наблюдается и при использовании однопроводной линии поверхностной волны. На поверхности этой линии существуют две компоненты электрического поля - Ег и Eg (см. рис. 2.6в), причем компонента Ег сильно ослабевает с увеличением расстояния г от линии. Также ослабевает, но в меньшей степени, и вторая компонента £9.