Двухпроводная симметричная линия передачи

Двухпроводная симметричная линия передачи, изображенная на рис. 2.19, представляет собой два провода диаметром d см, расположенных на расстоянии е см друг от друга. На этом же рисунке приведена структура электромагнитного поля, возбуждаемого вокруг двухпроводной линии, расположенной в свободном пространстве (рис. 2.19а), и при размещении линии в диэлектрике специальной формы, покрытом каплями воды (рис. 2.19б). Как правило, для таких линий передач выполняется условие $e\gg10d$.При этом условии взаимосвязь первичных параметров линии с ее геометрией, частотой колебаний и свойствами материала, из которого выполнены провода линии, определяется соотношениями $$\begin{equation}R_i=\frac{2a\sqrt{f}}{d}\end{equation}\tag{2.56}$$ $$\begin{equation}C_i=\frac{12,06\cdot{10^{-12}}\varepsilon_r}{\lg\left[\frac{e}{d}+\sqrt{\left(\frac{e}{d}\right)^2-1}\right]}\approx\frac{12,06\cdot{10^{-12}}\varepsilon_r}{\lg\frac{2e}{d}}\end{equation}\tag{2.57}$$ $$\begin{equation}L_i=0,921\cdot{10^{-6}}\lg\left[\frac{e}{d}+\sqrt{\left(\frac{e}{d}\right)^2-1}\right]\approx{0,921\lg\frac{2e}{d}\cdot{10^{-6}}}\end{equation}\tag{2.58}$$

Рис. 2.19. Структура электромагнитного поля, возбуждаемого вокруг двухпроводной симметричной линии.

Волновое сопротивление двухпроводной линии $$\begin{equation}Z_0=\frac{276}{\sqrt{\varepsilon_r}}\lg\left[\frac{e}{d}+\sqrt{\left(\frac{e}{d}\right)^2-1}\right]\approx\frac{276}{\sqrt{\varepsilon_r}}\lg\frac{2e}{d}\end{equation}\tag{2.59}$$

На рис. 2.20 приведены графики зависимости волнового сопротивления двухпроводной линии от ее геометрических параметров.

Рис. 2.20. Зависимость волнового сопротивления и затухания двухпроводной линии от её геометрических параметров.

Затухание двухпроводной линии αi, имеет в общем случае две составляющие: $$\begin{equation}\alpha_i=\alpha_{п}+\alpha_{изл}\end{equation}\tag{2.60}$$ где αп — затухание, обусловленное потерями во внешней среде; αизл — затухание, обусловленное потерями на излучение. Можно считать, что в диапазоне КВ потери на излучение отсутствуют, т. е. αизл=0. В этом случае потери будут обусловлены только первым слагаемым формулы (2.60): $$\begin{equation}\alpha_{п}=2,62\cdot{10^{-3}}\frac{\sqrt{f}}{d}\lg\frac{2e}{d}\end{equation}\tag{2.61}$$

В этой формуле α дано в децибелах на метр, частота f — в мегагерцах, а параметры линии е и в миллиметрах. На рис. 2.20 приведены зависимости затухания двухпроводной линии от ее параметров для частоты f=20 МГц. Затухание для других частот можно легко пересчитать, используя формулу (2.61).

В диапазоне УКВ нельзя пренебречь потерями на излучение. Эти потери (в децибелах на метр) можно определить по эмпирической формуле, заимствованной из [15]: $$\begin{equation}\alpha_{изл}=1,86\cdot{10^3}\frac{\left(\frac{e}{\lambda}\right)^2}{\lg\frac{2e}{d}}\end{equation}\tag{2.62}$$

Рис. 2.21. Варианты конструкции двухпроводных линий.

Примерные конструкции некоторых двухпроводных линий приведены на рис. 2.21.