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

Таблица 4.2

Параметры коаксиальных радиочастотных кабелей, близких по геометрическим размерам

Марка кабеля

§д

«

t" t" &s

u) X X

>.

CD C[

£s

(t) с

X X V

§•

>.

ii II

Ч tao

dj tK P

ж II

СЕ О

1 га Ч X

О»

ra i£ <a

ra * з: . = к л *=:

>.

РК 50-2-11

50+3

1,85

1,52

0,02

21,4

4,0+0,3

РК 50-2-12

50±3

1,52

0,023

16,4

3,2+0,3

РК 50-2-13

50-+-3

1,85

1,52

0,025

24,6

4,0+0,3

РК 50-2-14

50±3

1,49

0.02

14,1

2,7+0,2

РК 50-2-15

50±3

1,52

0,025

37,4

4.4+0,5

РК 50-2-16

50-f 3

1,52

0.023

16,6

3,2+0,3

РК 50-2-21

50-+-3

1,42

+200

0,07

3.5+0,3

РК 50-2-22

50d-3

1,44

+200

25,1

3,2+0,3

РК 50-2-23

50±2

1,43

+200

4,1+0,3

РК 50-2-24

50±3

1,42

+200

0,08

24,7

3,2+0,3

РК 50-2-25

50±2

1,42

+ 125

0,07

28,6

2,7+0,05

РК 50-2-26

50+3

1,43

+200

31,2

4,0+0,4

РК 75-2-11

75+5

1,52

0,025

19,5

3,5+0,3

РК 75-2-12

75+5

1,52

0,03

14,5

3,2+0,3

РК 75-2-13

75+5

1,52

0,03

14,7

3,2+0,3

РК 75-2-21

75+5

1,42

+200

0,06

3,5+0,2

РК 75-2-22

75+5

1,44

+200

0,09

23,5

3,2+0,3

РК 100-2-31

100+10

1,20

6,0+0,1

РК 200-2-11

200+20

1,25

18,3

4,5+0,3

роз: са.мый легкий и са.мый тяжелый, с .максимально и минимально стабильными параметрами, наиболее и наименее нагревостойкие, наиболее однородные и помехозащищенные и т. д.

Если из существующего многообразия кабелей необ.чодимо выбрать несколько кабелей различных типов, целесообразно вос-нользоватыся ЭВМ. Для этого необходимо закодировать номинальные /параметры требуемых кабелей с учето.м существующих стандартных параметров, таких, как геометрические размеры, волновое сопротивление, коэффициент затухания, затуха1ние экранирования, мощность, испытательное напряжение, рабочий диапазон температур, рабочий диапазон частот, назначение кабеля, номинальная масса кабеля, минимальный радиус изгиба, методы монтажа, тип соединителей и другие, и решать задачу оптимизации по заданным параметра.м.

Конструктивные и электрические параметры радиочастотных кабелей отечественного производства приведены в приложении 4.

4.20. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

Основными направлениями развития радиочастотных кабелей являются:

расширение частотного диапазона использования кабелей; уменьшение геометрических размеров кабелей - миниатюризация;

уменьшение (потерь электро.магнитной энергии в кабеле (решается в основном путем создания (Кабелсй с (воздушно-пластмассо-вой изоляцией);

создание кабелей с очень малыми потерям1И и (использованием явления (Сверхпроводимости. Это позволяет существен1Н0 снизить потери и расширить рабочую (полосу частот при малых геометрических размерах коакаиальной линяй;

(расширение температуряо(го диапазона использоваИ(Ия кабелей. Кабели нормальной (нагревостойкости используются в диапазоне температур от -60 (-40) до +85 ( + 70)°С, кабели повышенной на(грввастойкости - в диапазоне температур от -60 до +200°С. В ряде случаев возникает необходимость расширения температурного диапазона от -200 до +500°С;

/создание герм(етичных (И механичеаки (прочных (Коаксиальных кабелей, обладающих хорошими и стабильнькми элвктричеок1им(И свойствaiMH в СЛОЖ(ных и разнообразных условиях эксплуатации;

создание (кабелей с павышен(Ной стабильностью коэффициентов затухания и фазы;

создание радиациониостойких радиочастотных (кабелей;

повышение качества и надежности радиочастотных кабелей, работающих в сложных условиях эксплуатации;

унификация технологичеоких (р(еж1Имов изготовления кабелей и использование единых методов (контроля их основных параметров;

введение автоматизации измерений параметров радиочастотных кабелей с использованием панорамных (и регистр!Ирующих измерительных приборов, маш:инной обработки данных измерений и систематизации (ИХ результатов.

ГЛАВА 5

СПИРАЛЬНЫЕ РАДИОЧАСТОТНЫЕ КАБЕЛИ

5.1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СПИРАЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ И ОБЛАСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

С пир ал Ь(ны ми называют такие коакаиальные (и сим(метрич-ные радиочастотные (кабели, у которых внутренний проводник коаксиальной пары (ИЛИ (Каждый проводник двухпроводной экрани-



рощанной цагаи лредставляет собой .проволочную опираль, навитую на сердечник нз диэлектрика, обычно из полиэтилена нли композиций на его основе. Так как ib процессе произ(ВОДстза кабеля на сердечник действуют значительные растягивающие усилия, нередко в сочетании с повышенной температурой, сердечник армируют прочной теплостойкой нитью (тросиком) из стекловолокна.

Проводники симметричного кабеля могут быть навиты на общий сердечник. При этом намотка произ1водится в противоположных направлениях так, чтобы на любом обороте они дважды пересекались между собой, причем каждый проводник в одной из точек пересечения должен быть снаружи, а в другой - внутри. Можно навивать проводники на параллельны-е (сердечники, но этот BapnaiHT на практике используется редко. Основные типы .спиральных кабелей .изображены на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Спиральные радиочастотные кабели:

а) коаксиальный кабель с замкнутым экраном; б) коаксиальный кабель с незам.к-нутым экраном:

в) сим.метричный кабель с общим сердечником; г) симметричный кабель с .парал-лельиы.чи сердечниками;

/ - нить; 2 - сердечник; 3 - спиральный проводник: 4 - изоляция; 5 - поясная изоляция; 6 - экран; 7 - защитная оболочка



Спиральные проводники изготовляются ,из круглой медной проволоки, голой .или изолированной. В .симметричных кабелях с общим .сердечником проводники обязательно и.меют высокочастотную изоляцию (полиэтилен, фторопласт), в прочих случаях применяют обычную эмаль. Для изготовления коаксиальных кабелей с низким волновым .сонротивлением используют плоскую (прямоугольную) пр.овол.оку или делают намотку .многозаходной. Для изоляции коаксиальных кабелей и .поясной .изоляции симметричных кабелей применяют только высокочастотные диэлектр.ики. В,вешние проводники л экраны спиральных .кабелей не отличаются от обычных (оплетка, повив плоских .или .круглых проволок, обмотка .мед.ны1ми лентами).

Спиральная конструкция проводников приводит к появлению сильного магнитного поля, .напра.в.ленного параллельно о.си кабеля, и вследствие этого - к значительному (в сотни и тЫ1СЯЧ1И, а .иногда даже в десятки и сотни ты.сяч раз) увеличеппю индуктивности кабеля. Соответственно, как видно .из ф-лы (3.59), у15ел1И-20П

1 чивается коэффициент фазы р, т. е. уменьшается фазовая ско-рость. Коэффициент укорочения длины вол.ны I таких кабелей онределяется не только проницаемостью диэлектрика, как обычно fcM. ф-лу (3.63)], .но и .всей конструкцией .кабеля. Для хара.к-теристики (Спиральных кабелей часто (пользуются (понятиями «погонная задерж1ка» .или .«время задержки», которые означают время пр.охождения волной 1 м (кабеля, .с/.м:

Г = - = i- = VLC.

V с

(5.1)

Спиральные проводники позволяют з1нач1ительно за.медлить процесс передачи энергии по кабелю. Так, если в обычных радиочастотных кабелях .с (воздуШно-пла.стмаасо.Бой или сплошной изо-ляцией время задержки составляет 3,5-5 ihc/im, то в спиральных кабелях .оно может быть увеличено до 1 М1кс/м .и даже более. Иначе говоря, для задержки .сигнала .на 1 mikc .необходимо использовать 200-300 м .обыч.но.го кабеля, а ширального-менее 1 (м. Такие .кабели .с малой .скор.остью .передачи эн.ер.гии называют кабелями задержки.

Задержку (сигнала (приходится пр.аизводить ibo м.ногих радиотехнических устройствах, .в частности, в .осцилл.ографах, .в радиолокационной технике и !в неко.торых системах цветного тел.евиде-ния. Для этого .наряду с кабелями, обычнькми (и .спиральными, - применяют также .модульные, ультразвуковые (и магнитострик-ционные линии задерж1ки. Спиральные кабели, наиболее удобны для за,держки .сигналов .на .время .порядка 1 мкс в диапазоне частот ло 100 МГц, обыч,ные - для задерж,ки на (время .до 0,1 мкс при СВЧ. И те и другие имеют почти линейную фазовую характеристику, т. е. их (Время задержки практически (Не зависит от частоты. Кабели задержки .широко при.меняют также в схемах формирования прямоугольных импульсов, где используется их (способ-иость накапливать большую энергию в сра.внительно малом объеме.

Наряду с увеличением времени задержки увел.ичение (индук-тиз(ности .приводит к возрастанию вол-нового .со.противления кабеля, что ясно ,из ф-лы (3.51). Поэтому .спиральные кабели используются (в (качестве вы.с0ко.ом:ных л(иний для .соадинения радиотехнических устройств с вы.сокоом.ным входом (и выходом. Обычные радиочастотные кабели жмеют .волновое сонротивление, (исчисляемое десятками ом, (изредка (сотням.и (для симметричных .систем). Увеличение волнового .сопротивления может быть достигнуто лишь за счет применения .сверхтонких пр.оводни.ков, что .связано с ростом затухания и 3(начительньгми .конструкти;в1НЫми (и технологическими трудностям1И. Так, 150-ом.ный .коаксиальный .кабель с изоляцией из пол.иэтилена должен (иметь диам(етр внутреннего пр.ов.одника в 42 раза меньше, чем диаметр (изоляции, что .сделать достаточно сложно, а 300-омный-в 1800 раз, что .невыпол.нимо. Между тем .входное сопротивление ряда радиотехнических устройств значительно .выше .и достигает 500-1000 Ом. Во (избежа-



1ние отражен1ИЯ электрамагнитной анергии на (входе, нео1бходимо .согласовать 1Бол.н(авое оопротавление (кабеля 1и входное сопротивление аппаратуры. Для этой цели мож.но Использо,вать вы.соко-ом.ные кабели.

В спиральных кабелях требуемое воли.овое С0(проти1влен1ие получается за счет ша(га опирали (и может достигать м(но(гИх тысяч ом. При Z;ii>200 Ом .их затухание меньше, чем у коаксиальных, имеющих тот же диаметр, а их электрическая прочность (и пропускаемая ими мощность много выше. С увеличением волнового сопротивления эти преимущества растут.

Волновое .оопротивление и .время задержки можно увеличить, ,применяя сердечн:ик из ди(элвк!тр.ика .с высокой магнитн.ой проницаемостью (магнитодиэлектрик), яапр(Имер в виде смеси полиэтилена с карб0(н;иль(ным железом или ферритовым порошком с эквивалентной проницаемостью Цэ~4-8. Однако такие кабели имеют меньшую полосу .пропускания - обычно порядка 1 МГц.

Бели (Необходимо получить большое (время задержки пр.и срав-НИтельн.о (низком волн.обом (сопр.отивлвнИ(И, следует увеличить емкость кабеля. Это мож.но сделать, (Прим.еняя изоляцию с повышенной электричеокой проницаемостью, наприм.ер смесь полиэтилена с порошкообразным рутилом Ti02. При этом 8э~7-10. Практически такую изоляцию целесообразно использовать только в коа1Ксиальнам кабеле с замкнутым экраном (обычным), изображенном на р,ис. 5.1а.

В коакоиально.м (кабеле с (незамкнуты.м экраном (р[ис. 5.16) увеличение емкости достигается пр1именением тон.кослойной изоляции, например, об.мотки одной (Или несколькими полиэтилено-вым.и ИЛ(И фторопластовыми ле(нтами толщиной 0,1-0,5 м(М. Внешний проводник этого (кабеля (представляет собой повив из эмалированных про(волок, наложенных с большим шагом. Такой внешний .проводник .не полностью экранирует эл.вктромагнитное поле, (Поэтому (подобные (кабели ,не могут работать на коротких волнах. Их (рабочее (напряжение невмико. Кабели с незамкнутым экраном часто (Снабжаются сердечником из магннтодиэле1Ктрика, что позволяет получить .особенно большое время задержки.

В (кабелях с зам1кнуты.м экрано.м тонкослойную (изоляцию применять не рекомендуется, так (как пр-и приближении экрана к спиральному проводнику ib нем индуктируются токи, у.меньшающие индукти(В1насть кабеля и повышающие затухание. Однако именно этот эффект 0(Казывается полезным ,в (спиральных кабелях поглощения (затуха1ния), кото,рые .могут использоваться в качестве ши-(рокополосных активных ,на(грузо(К и аттенюаторов. Коаксиальный кабель поглощения имеет вол.но;в.ое сопротивление 50 или 75 Ом (и очень большое затухание, которое вьовано близостью экрана ,к опирал(И (И дополнительно увеличено тем, что экраном является свинцовая оболочка. Так .как основная часть .потерь проИсходит в оболочке, теплоотвод облегчен, и такой кабель может погл-ощать значительную мощность.

Изменяя шаг намотки .опирального проводника, легко полу-

ч,ить кабель, волновое сопротивлен.ие которого меняется по длине по любому требуемому закону, так ка(К оно пр.и.м(ер.но обрат.но .пропорционально шагу (намотки. Кабель (С переменным (волновым сопротивлением м.ожет быть (использ.ован в (Качестве трансформа-то,ра сопротивлений, а также (играть роль фильпра.

В .современной проводной .связи ;и радиотехнике может возникнуть (необходимость в злектр1ичеоком согласовании двух установок, .имеющих различные входные характеристические (сопротивле-Н(Ия, (Пр1ичем согла.сование должн>о (быть О(существл©н.о во в(сем спектре передаваемых частот. Так, (например, антенное устройство, имеющее Zb = 200 Ом, .надо .согла(Совать .с (коаксиальным ф(Идером, у которого Zb = 50 Ом, иди (Необходимо подключить магистральный коаксиальный кабель, имеющ(ий Zb = 75 Ом, (к станционной аппаратуре, рассчитанной на Zb=600 Ом.

В технике н,изкоча.стот1ной связи для эле,ктр1ичеокого .согласования широко пр1именяются четырех1п.олюсн1ики типа травсформа-TOipO(B, автотрансформаторов и другие контуры с сосредоточенными параметрами. В области ньгсоних частот указанные методы согласования не (всегда дают должный эффект.

Эксперимвнта.льно (и теоретически устан.овлвн.о, что согласова-н,ие электрических устройств с различным1и .сопротивлениями в высокочастотном диапазоне ;м.ожет быть успеш.но выпоЛ(Нено с помо(щью кабеля трансф.ор1мации, который и.меет (на концах раз-лич.ны.е (Волновые .сопротивления, .соответствующие сопротивле-Н(ия.м устройств, подлежащих согласованию, причем 1изм.енение вол(нового сопротИ1Влвн,ия от (Величины Zo до величины Z; происходит по определенному закону плавно (по всей длине кабеля. Такой кабель эффективно согла(сует сопротивление в широкой полосе частот от нижней границы, определяемой электрической дл.иной кабеля - трансформатора (т. е. его геометрической длиной, ум.но-женной (на среднее значение (Коэфф(Ициента укорочения), до верхней границы пропускания данной с(пиральной .системы.

В случае, если требуется согласовать .сопротивления в сравнительно узкой полосе частот, более целесообразно пр.именять не плавное, а ступенчатое .изменение Zb, (напр(имер, по закону, определяемому пол1ин.01мами Чебышева. В любом .случае спиральные кабели - трансформаторы получаются гораздо короче, чем при использовании обычных ра,диочастотных линий. Этот эффект можно еще усилить, если сочетать (Изменение шага намотни с соответствующим .изменением погонной еМ(К(Ости, (напр(имер, ,за счет проницаемости материала изоляции. Согласованное изменение шага (намотки и емкости поз(воляет (Существенно уменьш.ить также длину стиральных (кабелей поглощения.

5.2. РАСЧЕТ СПИРАЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ

При выводе формул для расчета .спиральных кабелей (Принимаем, что в (них, .как (и в обычных кабелях, осиоВ(Ным типом распространяющейся волны является (ВОлна типа ТЕМ, и применим



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



0.0467
Яндекс.Метрика