Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Радиочастотные линии

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [26] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

в ф-лах (3.189) и (3.190) первый член характеризует коэффициент затухания ,в проводниках кабеля ад, а второй -в диэлектрике ас-

Для качественной оценки составляющих коэффициентов зату-лано5я ад и ас на рис. 3.31 ириведены соответствующие кривые


100 200 500 1000 2000 500010000

Рис. 3.31. Частотная зависимость составляющих затухания Он н ас кабеля марки РК 50-9-12

дл.ч коаксиального кабеля марки РК 50-9-12, имеющего внутренний проБодник из семи медных проволок диаметром 0,9 ,мм каждая, сплошной изоляционный слой из полиэтилена и внешний проводник в виде оплетки с внутренним диаметром 9,0 мм из медных проволок.

Эти данные показывают, что в спектре частот до 200 МГц коэффициент затухан;ня в металле an во много раз превосходит коэффициент затухания в диэлектрике аа- При дальнейшем увеличении частоты коэффициент затухания в диэлектрике растет быстрее, чем коэффициент затухания в металле. На частоте 1850 МГц для кабеля РК 50-9-12 коэффициент затухания в металле равен коэффициенту затухания в диэлектрике. При дальнейшем увеличении частоты коэффициент затухания в диэлектрике становится больше, чем коэффициент затухания в металле и на частоте 10 ГГц превосходит его в 2,8 раза. Этот пример пока-зывйст, насколько важно для радиочастотных кабелей сверхвы-cowix частот применение диэлектриков, и.меющих малый угол ди-элсктриче.:ких логер.ь.

3.14. НЕОДНОРОДНОСТИ В КОАКСИАЛЬНЫХ КАБЕЛЯХ

Под неоднородной коаксиальной линией понимают перегуляр-Hyjc линию с неоднородными изоляционными и проводниковыми MarepHaviaMi!, т. е. линию с распределенными по одной координа-156

-те параметрами, зависящими от Э1Х)й координаты. Неоднородности в коаксиальных кабелях можно разделить на две основные пруппы:

1. Конструктивные неоднородности, заложенные при конструировании кабеля с целью получения определенных необходимых свойств. Например, воздушно-пластмассовая изоляция, проводники (Пиб1кой 1конструкции в виде гофрироваиной трубки ИЛ1И оплетки, спиральные проводники. Это так называемые юистематические неоднородности и нерегулярности, которые на-блюдаются на всем протяжении кабеля.

2. Технологические неоднородности, обусловленные изменением однородности изоляции и проводников кабеля в процессе производства. Они возникают вследствие неоднородности материалов и непостоянства технологических режимов изготовления. Эти неоднородности могут быть как случайными, так и систематическими.

Распределенные (систематачеекие)

Сесредоточенкые (спутйиые)

Неоднородности S

ткшльныг. Kokm

Ктшракти1ные

1 Техиопогичесние

Зисллиатпционные

Распреёепенные {систомотичеше}

Сосредоточеннее (сядчааные)


Методы исследования

Инженерные (приближенные)

Зксперонентальные

Статистические

to -Q

Рис. 3.32. Классификация иеоднородиостей в коаксиальных кабелях и методов их исследо1ваиия

Классификация неоднородностей в коаксиальных кабелях приведена на рис. 3.32. Такое деление позволяет четко разделить причины неоднородностей в коаксиальных кабелях и методы их исследования.

При конструировании коаксиальных кабелей необходимо проводить оценку параметров на предельное отклонение. Для радиочастотных кабелей важное значение имеет обеспечение однородности волнового сопротивления кабеля по длине. Рассмотрим изменение волновото сопротивления кабеля в зависимости от неоднородностей отдельных элементов кабеля. Для кабеля со сплошной изоляцией основными причинами неоднородности будет нестабильность геометрических размеров элементов кабеля по длине. Формула (3.188) .показывает, что полновос оопрптивлсике ка-



беля является функцией независимых величин D, dg и еэ. Для определения влияния откланений D, dg и еэ на вел1ичйну Zb воспользуемся формулой разложения в ряд Тейлора.

Ограничиваясь лишь первыми членами разложения ряда (для малых отклонений), после необходимых преобразований получим

AZ.,D+Ad, +Аг,. (3.191)

Беря соответствующие частные гароизводные от выражения (3.188) и подставляя их в ф-лу (3.191), после простых преобразований получим

0,43

(3.192)

Эта формула справедлива и для .случая однопроволочного виутреннего проводника, ио ©место da следует подставлять значение d. При сплошном изоляционном слое вместо еэ следует подставлять е изоляционного слоя. При однородном диэлектрике, когда нестабильностью диэлектрической проницаемости можно пренебречь, ф-ла (3.192) примет вид:

дzз = f-l (3.193)

Эта формула показывает, что наибольшее отклонение волнового сопротивления будет соответствовать случаю, когда внутренний диаметр внешнего проводника (в ряде случаев он равен диаметру по изоляции) увеличивается на АЛ, а диаметр внутреннего проводника уменьшается на величину Ad.

Используя полученные формулы, можно определить расчетным путем нестабильность волнового сопротивления кабелей в заз,и-симости от изменений конструктивных размеров и диэлектрической проницаемости. Результаты расчета нестабильности волнового сопротивления кабеля марки РК 75-4-11 в завиаимости от возможных технологических отклонений геометрических размеров и диэлектрической проницаемости приведены на рис. 3.33.

Аналогичные трафики зависимости можно построить и цля других кабелей. Анализ приведенных данных показьивает, что изменения волнового сопротивления в завиоимоста от геометрических размеров и диэлектрической проницаемости носят линейный характер. При этом с увеличением диаметра внуттреннего тровод-ника волновое оопротивление уменьшается, а с увеличеиием диаметра внешнего проводника - увеличивается. При положительных отклонениях диэлектрической проницаемости волновое сопротивление уменьшается, а при отрицательных отклонениях - увеличивается. Проведенные расчеты по,аволяют определить пределы отклонений волнового сопротивления, которые могут получаться при крайних значениях технологических допусков на гео-метричеакие размеры.

ЛС,пЯ>/т


1 1 1

AC=fftu.)

7 1

- /(

С,§0

7 1

> -

Б-О,

2-01

Жй? 0,2 0,3 с

« 0,5 0,6

Рис. 3.33. Нестабильность волнового сопротивления кабеля марки РК 75-4-11 при изменениях геометрических размеров и диэлектрической проницаемости

Рис. 3.34. Нестабильность емкости кабеля марки РК 75-4-11 при изменениях геометрических размеров и диэлектрической проницаемости

Емкость однородных коаксиальных радиочастотных кабелей определяется по ф-ле (3.181). Из этой формулы видно, что емкость кабелей зависит от диэлектрической проницаемости изоляции е, диаметра по изоляции D и диаметра внутреннего проводника d. Используя ту же методику, что при анализе волнового соп-ротивления, получим следующую формулу для определения влияния нестабильности D, d и г на величину емкости:

АС = AD-+Ad- +Ае

(3.194)

Произведя дифференцирование ф-лы (3.181) по соответствующим переменным, получим

10.5.10~Л-зв \gD/d

Ig D/d

. d DI

(3.195)

Если внутренний проводник многопроволочный, то значение диаметра .внутреннего проводника в этой формуле следует принимать разним d.,. При воздушно-пластмассовой изоляции следует вместо е подставлять значение еч,. В случае однородного диэлек-



трика изменением диэлектрической .проницаемости .можно пренебречь, ф-ла (3.195) При это.м запишется так:

(lgD/d)2

/Д d

(3.196)

Эта фор.мула показывает, что наибольшее отклонение емкости будет соответствовать случаю, когда диаметр внутреннего проводника увеличивается на М, а диаметр по изоляции уменьшается на AD.

Используя полученные формулы, можно расчетным путем определить изменение емкост.и в зависи.мости от технологической нестабильности конструктив1НЫХ размеров .и диэлектрической проницаемости. Результаты этих расчетов для кабеля марки РК 75-4-11 приведены .на р.ис. 3.34. Анализ данных показывает, что при увеличении диаметра внутреннего проводника емкость кабеля увеличивается, а при уменьшении соответственно уменьшается. При изменении диаметра кабеля по изоляции имеет место обратная закономерность, т. е. увеличение диаметра по изоляции приводит к уменьшению емкости, а уменьшение - к увеличению емкости.

Изменение емкости пропорционально изменению диэлектрической проницаамости. Таким образом, если в технических услов.иях задано номинальное значение емкости, то должны быть заданы и .возможные пределы ее .нестабильности, получаемые для крайних значений технологических допусков на геометричеокие размеры и диэлектрическую проницаемость.

Затухание однородных коаксиальных радиочастотных кабелей определяется по ф-ле (3.189). Из этой формулы видно, что величина нестабильности коэффициента затухания зависит от из.ме-неяия D, с1э, е, tg6. Можно показать, что нестабильность коэф-ф.ициента затухания в зависимости от нестабильности геометрических размеров и свойств материалов определяется выражением

" (3,197)

Да = А D - + А rf- + Де + А tg 5

до dd дв dtgb

Произведя дифференцирование ф-лы (3.189) по соответствующим переменным, получим

Да =

2.6.10-6 АГзуТГ

1 (Kl , Kfd,

, I- - , ,

2,3\d„ D / \ da

,g+9,08.10-,Krig6(t+-j»)].

(3.198)

Формула (3.198) выведена в предположении, что внешний проводник кабеля выпол.нен в виде оплетки, а внутренний - много-проволоч.ный. При однопроволоч.ном шутреннем проводнике вместо dt и da .следует подставить значение d, а величину Ki принимать равной единице.

А£)

При использовании радиочастотных кабелей в широкополосных системах важными характеристиками являются частотные характеристики КСВН и коэффициента затухания (рис. 3.35).

НСВН

Рис. 3.35. Экспериментальные частотные характеристики КСВН и вносимого коэфф-иииента затухания для кабеля марки РК 75-4-11

Л 13 1,2

Пака КСВН \ 1

/1 /

г 2,5 2,7 ZJS 2,9 {,ГГц

Как видно из этого рисунка, имеется соответствие между частот* ны.ми характеристиками КСВН и коэффициента затухания в некоторой полосе частот (вдали от критических). Пикам КСВН соответствуют максимальные значения коэффициента затухания. Учитывая это, в настоящее время для некоторы1Х типов радиочастотных кабелей (например, для кабелей повышенной однородности) в технических условиях нормируют две величины - средний уровень КСВН и резонансные пики КСВН.

Количественная оценка величины технологической неоднородности волнового сопротивления радиочастотных кабелей может быть проведена с помощью известных методов статистического контроля. На рис. 3.36 даны кривые плотности распределения


Рас. 3.36. Кривые плотносси распределения волиового сопротивлегеня для кабеля марки РК 75-4-11

72 73 74 75 75 77 78

волнового сопротивления, соответствующие нормальному закону распределения. Полученное несовпадение кривых 1 тл 2 для кабеля одной марки, изготовленного в одних и тех же условиях, но в различное время, свидетельствует о нестабильности технологического процесса изготовления.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [26] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68



0.0333
Яндекс.Метрика