Kredit na titulní obrázek - Sajad-Hasan Ahmadi, TV anténní konektory, CC BY-SA 4.0
Body diskuse: Přenosová linka
- Úvod
- Účel přenosového vedení
- Analýza přenosového vedení
- Typy přenosového vedení
- Aplikace přenosových vedení
Úvod do přenosové linky
Přenosové vedení je speciálně navržený kabel pro přenos energie. Vede pouze elektromagnetické vlny k zátěži při nízkých frekvencích vedeným způsobem.
Přenosová linka funguje na mikrovlnná frekvenční doména a oblast rádiové frekvence, kde se energie předpokládá jako elektromagnetická vlna. To je důvod, proč pokud jakýkoli kabel může vést elektromagnetický signál, pak se bude nazývat přenosové vedení.
Přenosová linka je výsledkem výzkumů Jamese Maxwella, lorda Kelvina a Olivera Heavisideho. Porucha a nevýhody „atlantického telegrafního kabelu“ a vynález telegrafické rovnice vytvořily cestu pro linku.
Účel přenosového vedení
Pravidelné kabely, které přenášejí elektrickou energii, jsou navrženy tak, aby vedly energii při střídavé frekvenci nižší. Nemohou přenášet energii v rozsahu FR nebo nad 30 kil hertzů, protože se energie odpojuje ve spojích a konektorech a nějaký čas nedosáhne cíle. Tento řádek tyto problémy vyřeší. Jsou konstruovány speciálně pro minimalizaci odrazů a ztrát energie a pro přenos síly využívá také impedanční přizpůsobení.
Tyto čáry jsou konstruovány s jednotnou plochou průřezu. Proto poskytují jednotnou impedanci, která se nazývá charakteristická impedance.
Použití přenosové linky v anténě
Vlnová délka elektromagnetických vln se zkracuje s rostoucí frekvencí elektromagnetických vln. Přenosové linky jsou zásadní, protože když je vlnová délka dostatečně krátká, délka drátu přispívá k minulosti vlnové délky.
Co je anténa Yagi Uda? Podrobnosti zobrazíte kliknutím sem!
Analýza přenosového vedení
Předpokládáme čtyřkoncový model přenosových vedení, abychom mohli analyzovat konstrukci a fungování vedení. Je to ekvivalent typického dvouportového obvodu.
Předpokládáme, že obvod je lineární, což znamená, že komplexní napětí na libovolném portu je vztaženo ke komplexnímu proudu za podmínek bez odrazu. Předpokládáme také, že dva z jeho portů jsou transponovatelné.
Charakteristiky impedance přenosového vedení
Charakteristická impedance nebo (Z0) je základním parametrem linky. Lze jej definovat jako poměr velikosti napětí k velikosti proudu vlny, pohybující se podél čáry bez odrazu.
Charakteristická impedance řídí chování linky pouze v případě, že linka má stejnou délku. Obecně má pro koaxiální kabely charakteristická impedance hodnotu padesát až sedmdesát ohmů a pro zkroucený pár vodičů je hodnota 100 ohmů. U nekrouceného páru je hodnota 300 ohmů.
Koeficient odrazu přenosové linky
Koeficient odrazu čáry je dán poměrem komplexní velikosti odraženého signálu k příchozímu signálu. Je reprezentován řeckou abecedou - Г a vyjádřen jako -
kde V + je komplexní napětí vstupního napětí a V- je komplexní napětí odražené vlny.
Má vztah k impedanci zátěže a charakteristické impedanci. Výraz je uveden níže.
Tady ZL je impedance zátěže a Z0 je charakteristická impedance.
Poměr stojatých vln má také vztah k tomuto koeficientu odrazu čáry. Spojení je uvedeno jako -
Vztah mezi poměrem stojatých vln a koeficientem odrazu přenosového vedení.
Odpovídající stav přenosového vedení:
Cílem přenosového vedení je dodat maximální výkon ze zdroje do cílového zatížení a minimalizovat odraz a ztrátu výkonu. Podmínka „uzavřeno“ to může splnit. Pokud je impedance zátěže cíle nastavena na stejnou nebo stejnou hodnotu jako charakteristická impedance linky, pak linka dosáhne „shodné“ podmínky.
Namísto „uzavřeného“ stavu utrpí převodovka určitou ztrátu. Jako ohmická ztráta. Když tato linka pracuje ve vysokofrekvenčních rozsazích, dochází také k další podstatné ztrátě. Ztráta je známá jako dielektrická ztráta. Zde vnitřní prvky této linie uchopují EM energii a produkují teplo.
Souhrnná ztráta této linky se měří jednotkou dB / m. Ztráty jsou závislé na frekvenci signálu, jak již bylo zmíněno dříve. Konstrukční společnosti obvykle poskytují graf ztrát. Ukazuje ztrátu energie na různých frekvencích. Pokud kterákoli linka utrpí ztrátu tři decibelů / metr, pak bude energie přijímaná při zatížení polovinou dodávané energie.
Co je to rohová anténa? získejte přehled zde!
Typy přenosových vedení
Ty přicházejí s určitými typy v závislosti na jeho fyzické struktuře a podle potřeb. Níže jsou uvedeny některé základní a široce používané typy přenosových vedení. Projděte si to a objevte je.
Koaxiální kabely:
Je to jedna z nejrozšířenějších forem čar. Omezuje celou EM vlnu uvnitř kabelu. Koaxiální kabely lze tedy do určité míry ohýbat, páskovat nebo zkrucovat, aniž by to ovlivnilo provoz.
Průřez koaxiálních kabelů, obrazový kredit: Tkgd2007, Koaxiální kabel výřez, CC BY 3.0
EM vlny se vyhlašují v TEM nebo v příčném elektrickém a magnetickém režimu Pro aplikace v dosahu RF. Zde jsou jak elektrické, tak magnetické pole kolmé na vyhlášené směry. Elektrické pole se vyzařuje a magnetické pole se stává obvodovým.
Pokud je vlnová délka vlny kratší než obvod koaxiálního kabelu, pak se TEM rozdělí na dvě. Tyto režimy jsou pak známé jako TE nebo příčné elektrické a TM nebo příčné magnetické.
Koaxiální kabely mají široké využití pro televizory. Primárně se používal pro telefony v polovině dvacátého století.
Mikropáskové přenosové linky:
Síť mikropásků je v podstatě malá vodivá rovina, umístěná rovnoběžně s povrchem země. Může být navržen tak, že na stranu desky s plošnými spoji se umístí tenká a plochá kovová rovina. Protilehlým povrchem musí být základní rovina. Charakteristická impedance vedení typu mikropásků závisí na tomto vodivém pásu. Výška, šířka, dielektrický koeficient vodivého pásu poskytuje charakteristickou impedanci. Je třeba si pamatovat, že linka typu mikropásků je otevřená struktura, zatímco koaxiální kabel je uzavřený.
Elektrické a magnetické pole mikropáskového přenosového vedení,
Kredit: Dassault
Přenosová vedení s kroucenými páry:
V tomto typu vedení, kde jsou páry vodičů sestaveny dohromady za účelem vytvoření jediného řetězce nebo kabelu, je známý jako spletený pár přenosových vedení. Tyto typy linek se používají v globální telefonické komunikaci. Také se používá při oběhu dat uvnitř budov. Tento typ není ekonomický díky svým vlastnostem.
Obrázek typů Twisted Pair. Image Credit - Spinningspark at en. Wikipedie, Kroucená dvojice, CC BY-SA 3.0
Hvězdná čtyřkolka:
Star quad je další kombinační formace drátu. Používá čtyři kabely a všechny vodiče čtyř kabelů jsou zkroucené a sestavené podél osy kabelu. V této formaci používá každý pár vzdálený pár, aby se připojil.
Kombinovaná forma zkrouceného, vyvažovacího a kvadrupólového vzoru přenosových vedení má několik výhod, protože snižuje šum, zejména pro použití na krátkou úroveň signálu, jako jsou kabely mikrofonu.
Popisný obrázek kabelu se čtyřmi hvězdami, zdroj obrázku - Spinningspark at en. Wikipedie, DM čtyřkolka, CC BY-SA 3.0
Tento typ linky má aplikace ve čtyřvodičové telefonii, dvouvodičových aplikacích.
Rovněž indukuje vysokou kapacitu, která dále způsobuje zkreslení a ztráty.
Aplikace přenosových vedení Použití přenosových vedení
Přenosová vedení mají v určitých doménách oproti běžným elektrickým kabelům několik výhod. Proto má několik aplikací. Pojďme si o některých z nich promluvit.
- Elektromagnetické síly jsou dodávány ve vysokofrekvenčních doménách s minimální ztrátou. Televizní a rádiové kabely pro připojení antén je jedním z nejznámějších příkladů.
- Ty se také používají pro generování impulzů nabíjením a vybíjením těchto vedení. Významným příkladem tohoto typu linky je - Blumlein Transmission Line. Radary mají také více aplikací tohoto druhu.
- Ty se také aplikují v útržku Filtry. Pahýlové filtry jsou obvykle zapojeny paralelně přenos výkonu od zdroje k cíli.
Podívejte se na další informace o elektronice! Klikněte zde!
Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!