Оптимальное соотношение диаметров проводников коаксиальной цепи

Оптимальная конструкция коаксиальной пары предполагает при минимальных затратах материалов получить минимально возможные потери энергии.

Анализируя выражения для определения потерь в металле на высоких частотах (5.26), можно сделать вывод, что при определённом соотношении диаметров проводников коаксиальной пары, коэффициент затухания принимает минимальное значение.

Выразив через х продифференцировав первое слагаемое (5.26) по и приравняв производную , получим условие минимума функции

(5.30)

Таким образом, минимальное затухание коаксиальной цепи обеспечится отношением . Это соотношение справедливо для кабелей с одинаковыми (медными) проводниками. Характер изменения затухания от соотношения диаметров проводников приведён на рис. 5.5.

 

 

 

Рисунок 5.5 – Характер изменения затухания коаксиальной цепи с медными проводниками в зависимости от соотношения диаметров проводников

 

Так как волновое сопротивление коаксиального кабеля строго нормировано, на практике отношение несколько отличается от оптимального. Волновое сопротивление коаксиальной цепи существенно зависит от величины диэлектрической проницаемости. Для достижения нормированной величины Ом, при необходима изоляция с малым содержанием диэлектрика . При увеличении конструкция коаксиальной пары не является оптимальной, так при .

Если по кабелю необходимо обеспечить передачу большой мощности, то . Если же по кабелю необходимо передать максимальное напряжение, обеспечить максимальную электрическую прочность, то .

Для кабелей связи необходимо обеспечить минимальные потери энергии . Условие передачи максимальной мощности или достижение максимальной электрической прочности необходимо – в фидерах электро питании.

 

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие особенности распространения энергии в коаксиальной цепи?

2. Какие составляющие поля существуют в коаксиальной цепи?

3. Объясните сущность эффекта самоэкранирования в коаксиальной цепи.

4. Как используется эффект самоэкранирования в коаксиальных кабелях различного назначения?

5. Объясните связь между составляющими поля и токами в коаксиальной цепи.

6. Объясните, почему коаксиальные кабели используются в области высоких частот.

7. Какими процессами определяется затухания в металле и затухание в диэлектрике?

8. Объясните смысл коэффициента фазы.

9. Как постоянная фазы и скорость распространения влияют на распространение цифровых сигналов?

10. Чем определяется волновое сопротивление КЦ на высоких частотах?

11. Каким конструктивным параметром определяется затухание коаксиального кабеля?

12. Какими параметрами диэлектрика определяется волновое сопротивление КК?

13. Какие свойства КП определяют различные соотношения её диаметров?