Лінії передачі - фізична енциклопедія

ЛІНІЇ ПЕРЕДАЧІ (довгі лінії) - системи, що складаються з двох або неск. паралельних провідників і призначені для передачі по ним ел - магн. енергії. Поперечні розміри таких Л. п. Малі в порівнянні з поздовжніми, а часто і в порівнянні з довжиною хвилі передаються коливань (звідси і термін "довгі лінії"). Вперше Л. п. З'явилися в 30-х рр. 19 в. в телеграфії, а в кін. 19 в. їх стали застосовувати для передачі енергії змін. струму. Розрізняють екрановані Л. п. (Напр. Коаксіальний кабель) і відкриті Л. п. (Напр. Двухпроводная Л. п. Складається з двох паралельних провідників). Іноді під Л. п. Розуміють будь-які системи, що дозволяють передавати енергію пост. або змін. струмів і включають в себе не тільки багатопровідні Л. п. а й разл. хвилеводи, квазіоптіч. і оптич. Л. п. (Див. Квазіоптіка) і ін.

Структура електричного Е і магнітного Н полів в лініях передачі: а - в коаксіальному кабелі (поперечне і поздовжнє перетину); б - в двухпроводной лінії (поперечний переріз).

В ідеальній Л. п. Без втрат поширюються тільки такі хвилі, в яких брало електричні. і магн. поля строго поперечно (ТЕМ -моди, см. Хвилевід металевий) .Распределеніе цих полів по перерізу в точності повторює розподіл елект. поля Е всередині цилинд-річ. конденсатора і магнітного. поля Н в системі цилиндрич. провідників з поздовжніми струмами (рис.). У багатопровідних Л. п. Існує N незалежних рішень (N - число провідників), їм відповідає N незалежних мод. Одну з них (для якої сумарний заряд всіх провідників відмінний від нуля) в системі з ідеальними провідниками реалізувати не можна, т. К. Вона переносить нескінченно великий потік енергії, тому в N -проводной лінії може поширюватися N -1 незалежних мод. Ця обставина використовують для багатоканальної передачі в багатопровідних Л. п. Все ТИМ -моди. поширюються зі швидкістю світла в заповнює Л. п. середовищі. Завдяки квазістатіч. структурі полів при описі процесів в Л. п. можна оперувати з полями, а з зарядами Q. струмами I і напругою V. Відповідні ур-ня зв. телеграфними рівняннями. для двухпроводной ідеальної лінії в СІ вони мають вигляд

де L і С - погонні індуктивність і ємність Л. п. - координата, t - час. Загальне рішення ур-ний для пост. L і С є суперпозицію хвиль: I = AV = AZB де k = - швидкість поширення хвиль в заповнює Л. п. Середовищі, - хвильовий опір Л. п. Оптимальна передача енергії здійснюється в режимі біжучої хвилі. коли Л. п. навантажена на опір, рівний хвильовому.

Однорідні втрати в середовищі не змінюють структуру поля ТИМ -моди, але крім ослаблення сигналу вносять фазові спотворення через дисперсії (хвилі різних частот поширюються з різними фазовими швидкостями). Однак ур-ня зберігають сенс і в цьому випадку, якщо їх застосовувати для гармонич. процесів із заміною - погонна провідність середовища). Втрати в провідниках Л. п. Призводять до появи поздовжніх складових поля Е і, отже, до трансформації моди ТИМ в моду ТМ. У цьому випадку рівняння (при заміні - погонное опір провідників) справедливі лише приблизно, поки поперечні розміри Л. п. Малі в порівнянні з Те ж відноситься і до зігнутим, перекрученим і підданим ін. Деформацій Л. п.

З урахуванням іволновое опір Л. п. Стає комплексним: ZB = При передачі сигналів по таким л. п. на протяжних трасах, напр. в міжконтинентальних підводних кабелях, крім проміжних підсилювачів доводиться вводити також і фазові коректори.

Літ .: Пірс Дж. Символи, сигнали, шуми. Закономірності та процеси передачі інформації, пров. з англ. М. 1967; Нікольський В. В. Електродинаміка та поширення радіохвиль. 2 изд. М. 1978.