Важнейшим условием работоспособности линий пойерхностнон волны является требование неизменности структуры поля в некоторой окрестности диаметром Do от линии. С целью концентрации энергии волны вблизи линии и, следовательно, уме1/ьнления диаметра Do, провод покрывают диэлектриком Аналогичный эффект Мож-но получить, применяя в качестве линии передачи другие замедляющие структуры, например спираль.

Для перехода от коаксиальной линии к линии Губо и от линии Губо к нагрузке необходимо использовать специальные возбудители поверхностной волны, например показанные на рис 2 ЗОе. Как правило, для современных конструкций линий Губо эффективное сечение, в котором в основном сосредоточена электромагнитная энергия, имеет диаметр [15, 17, 18]

Do= (0,9...1,15)Яо. (2.76)

Волновое сопротивление линии Губо зависит от частоты, причем с ростом частоты его значение уменьшается.

Формальное определение волнового сопротивления линии Губо имеет вид

2o = i / = P/P. (2.77)

На графиках рис. 2 30а приведены зависимости Zo и Dq некоторых типов линии Губо от частоты. На рис. 2.306 приведена типовая схема применения линии Губо в качестве линии питания.

Целесообразно привести следующую дополнительную информацию, касающуюся применения линии Губо.

1. Линия Губо, как правило, крепится на тонких оттяжках. Несущие конструкции, к которым прикреплены концы оттяжек, должны быть выполнены так, чтобы не нарушать структуру поля, т. е. должны находиться от нее на расстоянии, превышающем £>о (см. рис. 2.306).

2. Условие, сформулированное в п.1, должно выполняться и при воздействии ветровых нагрузок.

3. Любая деформация линии Губо, приводящая к ее искривлению или излому, увеличивает потери линии иа излучение. В качестве примера можно привести экспериментальные данные, полученные на линии Губо длиной 33 м, работающей в диапазоне частот 432 МГц. Недеформированная линия имела затухание 2,7 дБ. После деформации линия стала иметь переломы под углом 30° в трех точках ее подвеса, что привело к увеличению затухания до 6 дБ.

4 Устройства возбуждения линии Губо (см. рис. 2 ЗОе) в большой степени определяют согласование линии передачи в целом, а также вносят дополнительные потери. Обычно эти устройства выполняются в виде рупоров, поверхность которых соединена с внешним экраном коаксиальной линии. Бнутреиний провод коаксиальной линии непосредственно соединен с линией Губо. Диаметр конических рупоров выбирается из условия допустимых дополнительных потерь, которые могут быть определены из графика иа рис 2 30г.

Для ответвления энергии от линии Губо могут быть использованы, например, рамочные антенны (с яебольшям периметром) расположенные ,в области диаметром До.

Линии Губо используются в диапазоне 50-2000 МГц. В диапазоне 144 МГц рупор-возбудитель для линии Губо должен иметь

длину около 4 м, что не всегда приемлемо с практической точки зрения. Отметим, что линии Губо мало чувствительны к атмосферным воздействиям, однако при их обледенении резко возрастают потери. Так, например, при покрытии линии слоем льда толщиной 1 мм возникают дополнительные потери в 10 дБ.

0 50 50 80 100

200 300 Ш 500 600 а)

Дерева

янная мачта

Рнс 2 30 Линия Губо:

а - зависимость волнового сопротивления Zo и эффективного сечения Во от частоты для некоторых типов линий Губо (дроби над кривыми означают отношения диаметра внутренней жилы d к диаметру изоляции di); б -типовая схема использования линии Губо в качестве линии передачи; в - возбудитель поверхностной волны (/ - коаксиальная линия, 2 - рупорный переход, 3 - линия Губо): г - зависимость дополнительных потерь от диаметра

Еще одним возможным применением линий Губо является их совместное использование с поглотителем электромагнитной энергии (например, бетонной трубой), размещенным а расстоянии Do от линии, В таком варианте линия может служить для передачи мощности большого уровня.

Теория длинных линий. Как уже отмечалось, электромагнитная волна распространяется как в свободном пространстве, так и вдоль линии передачи. В последнем случае важным понятием является понятие длинной линии, т. е. линии, длина которой соизмерима или превышает длину волны (рис. 2.31а). Короткие отрезки линии (/0,1Л.) будем в дальнейшем рассматривать как элементы с сосредоточенными параметрами. Ввиду ебольшого объема данной книги авторы ограничиваются только рассмотрением основных свойств и теорем длинных линий. Более подробную информацию по данному вопросу читатель может найти в [2, 8, 13].

-А с\ с\ Л\-ф.

ТГТ-г

Рис, 2,31. Длинная линия;

а - используемые обозначения; 6 - распределение тока и напряжения и структура магнитного поля Я при прохождении постоянного тока; s - распределение тока и структура электромагнитного поля при прохождении переменного тока

Постоянный ток, протекающий в линии, создает стационарные магнитное поле Н и электрическое поле Е, структура которых показана а рис. 2.316. При прп.сожденин в линии переменного тока возникает электромагнитное поле, причем амплитуды £ и Я не только изменяются во времени, но и зависят от положения точки наблюдения относительно линии (рнс. 2,31в).

Распределение тока и напряжения в длин-н о н лини и. Напряжение и ток в каждой точке длинной линии изменяются по синусоидальному закону. В начале линии (точка Л на рис. 2.31а) изменение мгновенного значения напрял<:ения

и = (/i sin (со /-f Фо), (2,78)

где У, - амплитуда напряжения; фо - начальная фаза пои t=Q.