Líneas de Transmisión
Las líneas de transmisión transportan la corriente de RF de un lugar a otro. .
En las frecuencias de radio, si la línea es larga en comparación con la longitud de onda, puede ra
diar energía, por lo que es ineficaz, por lo que menos energía se recibe en el otro extremo.
Cuanto más largo el cable, más potencia se pierde en la línea actúa como una antena de hilo largo que irradia a lo largo de su longitud. Si la línea es en realidad pérdidas, más poder se puede perder lo que se pierde en la resistencia de los conductores y dieléctricos materiales aislantes
. Si bien no es posible eliminar el poder perdido por completo la resistencia, que perdió por la radiación puede y se debe evitar ...
Esto se logra mediante el uso de dos conductores organizados y operados para el campo electromagnético de uno es equilibrado en todas partes por un campo igual y opuesta de la otra. Hay dos tipos básicos de línea de transmisión: las compañías que tengan los conductores en paralelo, y la línea coaxial que se logre el equilibrio por tener dos conductores, uno dentro del otro.
En la línea coaxial, la corriente que fluye en el conductor interior es equilibrada por una corriente igual que fluye en la dirección opuesta en la superficie interior del conductor exterior. Debido al efecto de la piel, la corriente en la superficie interior del conductor exterior no penetra lo suficiente como para aparecer en la superficie exterior.
Con las corrientes que fluyen en los conductores en el interior, el campo electromagnético total fuera de la línea coaxial es siempre cero. Esto es porque el conductor externo actúa como un escudo en las frecuencias de radio.
En teoría, si un pulso de corriente se desplaza a lo largo de dos alambres paralelos a la velocidad de la luz, harán recorridos de 30 metros en 0,1 microsegundos, de 60 metros en 0,2 microsegundos, de 90 metros en 0,3 microsegundos, y así sucesivamente.
Con un pulso de corriente alterna a una frecuencia de 10 MHz (10 millones de ciclos por segundo), cada ciclo se llevará a 0,1 microsegundos, lo que significa que habrá un ciclo completo cada 30 metros. En viaja la distancia de una longitud de onda, la tensión aplicada pasa por un ciclo de valores. Suponiendo que no hay pérdidas, cada ciclo será el mismo. . Si inserta un amperímetro en cualquier conductor, usted obtendrá la misma lectura en cualquier punto de la línea. Esto se debe a un amperímetro la corriente media durante el ciclo entero. (La diferencia en las fases que existe no puede ser mostrada por un amperímetro.)
Sin embargo, en realidad, la actual sólo puede viajar a la velocidad de la luz si es en un vacío. . Cuando el aislamiento entre los conductores es el aire, la velocidad se aproxima a la velocidad de la luz.Con dieléctricos, la velocidad es menor, con el resultado de que el actual no viajar tan lejos en un ciclo ya que en el espacio libre. ¿Cuánto menos viaja dependerá del tipo de dieléctrico.
Impedancia característica
Porque tiene tanto una línea de capacitancia e inductancia - en efecto, se compone de una serie de pequeños inductores y condensadores - cada inductancia limita la velocidad a la que inmediatamente después de cada condensador se puede cargar, crear resistencia. Como resultado, la corriente que fluye a lo largo de una línea que depende directamente de la tensión. . Esta aparente resistencia se conoce como impedancia característica.
El valor de la impedancia característica de una línea que está influida por el diámetro del conductor y la cantidad de espacio entre los conductores. Una línea con conductores de gran espacio juntos tendrán una impedancia característica relativamente bajo. Por otra parte, una línea delgada con conductores bastante espaciados entre sí tendrá una impedancia característica alta. En realidad, una línea coaxial puede tener una impedancia característica de 30 a 100 W, mientras que las líneas de conductores paralelos varían de alrededor de 200-800 W.
Cuando una línea se termina al final de salida en una carga que es una resistencia pura de un valor igual a la impedancia característica de la línea, se corresponde con la línea. La carga parece más una línea de transmisión de la impedancia característica mismo y toda la corriente es completamente absorbido. La corriente en la línea es igual a la tensión aplicada dividida por la impedancia característica.
Cuando la carga al final de la línea de diferencia, la línea no coincide y el mayor la variación, el más grande la desadaptación y menor la cantidad de corriente absorbida. En una línea coincidente, sólo una parte de la corriente es absorbida. Esto se conoce como incidente o potencia de entrada. Poder que no se absorbe después viaja hacia abajo de la línea como potencia reflejada. La relación entre la tensión a los actuales de la potencia reflejada es la misma, ya que también, está determinada por la impedancia característica de la línea.
En el caso de alimentación de CA, tanto en el incidente y reflejada de tensión están presentes simultáneamente a lo largo de la línea. La tensión real en cualquier punto a lo largo de la línea incluye la suma de los incidentes y reflejados los componentes, así como la actual. Cuanto mayor es la falta de coincidencia, mayor es la cantidad de energía reflejada. En los casos más extremos - se refleja un cortocircuito y un circuito abierto - todo el poder.
Cuando hay falta de coincidencia, se crean ondas estacionarias como las dos ondas de igual frecuencia y la intensidad de los viajes en direcciones opuestas a lo largo de la línea. Cuando la carga es mayor que la impedancia característica, la tensión es mayor y la más corriente en la carga. Cuando la carga es inferior a la impedancia característica, ocurre lo contrario.A 180 ° (1 / 2 onda) el voltaje y la corriente tienen los mismos valores como lo hacen en la carga. A 90 ° (1 / 4 de onda) y 270 ° (3 / 4 de onda) de estos valores se invierten. Estos valores se duplican en cada múltiplo impar de 1 / 4 de onda y cualquier múltiplo de 1 / 2 onda de la carga.
El voltaje es representado por "E" y la corriente de 'I'. Las posiciones de vectores E1 se refieren a la tensión de incidente y E2 a la tensión de reflexión. Del mismo modo I1 se refiere a la corriente incidente y I2 a la corriente de reflexión. Debido a que toma tiempo para que el poder de ser transferido a lo largo de la línea, el E2 tensión reflexiva y I2 actual refleja el retraso de tensión e intensidad incidentes en E1 y I1.
| Cálculo de la impedancia caracteristica | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Diámetro | 10 10 | 50 50 | 100 100 | 200 200 | 300 300 | 600 600 | 1000 1000 | |
| Impedancia característica | 323 323 | 16 16 | 599 599 | 682 682 | 731 731 | 814 814 | 875 875 | |
S.W.R / R.O.E.
La relación entre el máximo de tensión mínima (o actual) puede ser medido para obtener el ROE. Si la carga no contiene ninguna reactancia, los cables de acero es igual a la relación entre la resistencia de carga y la impedancia característica de la línea.Cuando la resistencia de carga es superior a la impedancia característica, el valor de la resistencia de carga se divide por el de la impedancia característica para obtener los cables de acero.Cuando la resistencia de carga es menor, se invierte la ecuación.
Potencia directa y reflejada
Cuanto mayor es la diferencia entre la impedancia característica y los valores de resistencia de carga, mayor es el desfase y el más grande los cables de acero. Con circuitos abierto y corto los cables de acero es infinito como el voltaje y la corriente son cero en los puntos mínimos, se produce reflexión total en la carga y tanto el incidente y reflejada poder tienen amplitudes iguales.
En el caso de la línea en perfecta combinación, el voltaje y la corriente es constante y no cambia de valor, con una proporción de 1:1. Gráficamente, esto está representado por una línea recta.
S.W.R.
donde la carga es inferior a la impedancia característica
(I = Current, E = Voltage) (I = corriente, E = Tensión)
En una línea de transmisión, de tensión y corriente están en fase en la carga, en cada punto de que es un múltiplo de 90 ° de la carga, y también en cada punto de que es un múltiplo de 90 ° de la carga. El valor de la resistencia medida en una línea terminada depende de la longitud de la línea. Cuando la longitud es de 90 ° o un múltiplo impar de 90 ° (de alta tensión / corriente de baja), la resistencia es mayor que en la carga. } Cuando la longitud es de 180 °, o un múltiplo de 180 °, el voltaje y la corriente son los mismos que en la carga, mostrando una resistencia igual a la resistencia de carga real.
} La intensidad y la tensión están exactamente en la fase en los puntos que son múltiplos de 90 ° de la carga (R), mostrando resistencia pura. }En otros lugares la corriente es bien delante o detrás de la tensión. } Cuando la corriente está detrás de la tensión, la impedancia de entrada de la línea ha reactancia inductiva, donde está a la cabeza, ha reactancia capacitiva.
}Voltaje (E) y actual (I) cuando la carga es inferior a la impedancia característica (I)
} Cuando la resistencia de carga es inferior a la impedancia característica, (R
Voltaje (E) y actual (I) cuando la carga es mayor que la impedancia característica
La impedancia de entrada es sobre todo de resistencia en todas las longitudes de línea cuando los cables de acero es bajo, pero puede tener un componente reactiva relativamente alto cuando es alta. Esto puede ser demostrado por una serie de resistencias y reactancias, y se denota que la carga ± jX, la j lo que indica que los dos valores no se puede añadir directamente entre sí y X representa el valor: "+ jX" denota reactancia inductiva "- JX" denota la reactancia capacitiva.
Las pérdidas de la antena
En el caso de una línea de transmisión, junto a una antena diseñada para trabajar a una frecuencia solo punto, la frecuencia de resonancia, la carga puede ser bastante cerca de ser una resistencia pura. Sin embargo, con una antena que opera en un rango de frecuencias, esto sólo será cierto en la frecuencia de resonancia. En todas las otras frecuencias, habrá una cierta cantidad de reactancia, así como la resistencia, lo que redundará en una mayor cables de acero. La reactancia de la carga se desplaza de la fase de la corriente en relación con la tensión y afecta tanto a la incidente y reflejada en curso, y también la tensión resultante. Cuando la carga se ha reactancia inductiva, el punto de tensión máximo y mínimo actual es desplazado hacia la carga. Cuando es capacitiva, ocurre lo contrario.
Además, una línea también tendrá cierta atenuación inherentes o pérdida debido a la resistencia de los conductores, algunos de absorción de los conductores y dieléctricos una cierta pérdida de radiación a través de la línea.
Si bien estas pérdidas tendrán un efecto en la impedancia característica, por lo general esto no es a cualquier grado. Sin embargo, si la longitud de la línea de gran pérdida, ya sea debido a la longitud, la pérdida por unidad, un CA de alta, o combinaciones de estos factores, la impedancia de entrada puede verse afectada de manera significativa.
Una línea perderá un porcentaje de su potencia de entrada durante un período determinado, dependiendo de la frecuencia de operación utilizado. Esto se expresa generalmente en términos de decibelios por 30,5 metros o 100 pies. Cada 3 dB de atenuación significa que la mitad de la potencia disponible se pierde. A medida que aumenta la frecuencia, más energía se pierde a través de conductores y dieléctricos. Donde las largas colas son inevitables, por lo tanto, los cables de baja pérdida son esenciales para garantizar la radiación eficiente.
Pérdidas de potencia en una línea son más bajos cuando la línea se termina en una resistencia igual a su impedancia característica. El aumento actual crea mayores pérdidas en los conductores, mientras que el incremento del voltaje conduce a mayores pérdidas en los dieléctricos. Estas pérdidas pueden o no pueden afectar significativamente la calidad de la señal.
A frecuencias de hasta 30 MHz, si el ROE en la carga es de 2:1 o menos, la pérdida adicional causada por las olas de pie frente a una línea perfectamente igualado sólo será de alrededor de 0,5 dB, incluso cuando se trata de las líneas largas. Tal pérdida tendrá afectan poco apreciable en la fuerza de la señal y, por lo que las pérdidas de ir, en el importe de la práctica a casi un partido perfecto. En las frecuencias de VHF y UHF, sin embargo, como tipos de cable suelen tener pérdidas de líneas de muy alta, incluso un ligero desfase puede tener un impacto grave.
Cuando la línea se adapta perfectamente, pero la línea es muy pérdidas, menos energía es capaz de alcanzar la carga de la reducción del nivel de potencia reflejada. La potencia reflejada medido en la entrada será más atenuado debido a la pérdida adicional a medida que viaja de vuelta a lo largo de la línea. Por ejemplo, en una línea con la pérdida de 6 dB, sólo el 25% de la potencia de entrada se llega a la carga (la mitad de la energía se pierde con la pérdida de cada 3 dB: 50% + 25%). Si el ROE en la carga es de 4:1, sólo el 9% de la potencia de entrada se verá reflejado. Con la pérdida de líneas de más de 6dB al volver, sólo alrededor del 2% de la potencia de entrada va a llegar a los terminales de entrada. Si el ROE se mide a lo largo de la línea, las mediciones de ROE se muestran una disminución progresiva de la carga a los terminales de entrada.
Obviamente, esto puede ser muy engañoso. Así, para conocer la ROE de la antena, es importante tomar las lecturas de la carga.
Una antena como se describe arriba no daría buenos resultados, pero lo más probable es que la lectura VSWR bajo en los terminales de entrada no daría lugar a la liquidación de nuevo transmisor de potencia para compensar, ya que con una línea de baja pérdida, como una baja pérdida en perfecta combinación de conformidad con alto VSWR puede resultar en grandes incrementos en el poder. Sin embargo, esto sólo puede ser pequeño en comparación con la potencia entregada a la carga. El ROE de 10:1 en una línea en perfecta combinación con la pérdida de 0.3dB sólo provocará una pérdida adicional de 1 dB, que sólo se traduciría en una disminución menor en la fuerza de la señal.
| VSWR : 1 VSWR: 1 | % Forward Power Forward% de energía | % Reflected Power % La energía reflejada |
|---|---|---|
| 1.5 1,5 | 96 96 | 4 4 |
| 2.0 2,0 | 89 89 | 11 11 |
| 2.5 2,5 | 82 82 | 18 18 |
| 3.0 3,0 | 75 75 | 25 25 |
| 3.5 3,5 | 70 70 | 30 30 |
| 4.0 4,0 | 64 64 | 36 36 |
| 4.5 4,5 | 60 60 | 40 40 |
| 5.0 5,0 | 56 56 | 44 44 |
| 6.0 6,0 | 50 50 | 50 50 |
| 7.0 7,0 | 44 44 | 56 56 |
| 8.0 8,0 | 40 40 | 60 60 |
| 9.0 9,0 | 36 36 | 64 64 |
| 10.0 10,0 | 33 33 | 67 67 |
En la eliminación o adecuación de arreglos de antenas, a veces es útil para poner fin a un acuerdo con una carga nonresistive, por ejemplo, cuando la inversión de la viga de partida de una matriz de conmutación remota de las terminaciones de reactiva en las secciones de la línea. Esto se debe a las terminaciones nonresistive no consumen energía en absoluto, sino que reflejan toda la energía que llega al final de la línea. Cortocircuitos y circuitos abiertos son las terminaciones nonresistive que pueden ser útiles en la adecuación talón y en la evaluación de la calidad de un tramo de línea de transmisión. La impedancia de la terminación de cortocircuito es 0 + j0 mientras que la impedancia del circuito abierto es infinita.
Cuando una línea es un múltiplo exacto de un 1 / 4 de longitud de onda larga, la impedancia de entrada es puramente resistivo, cuando la terminación es una resistencia pura. . Inductores y condensadores convencional puede ser sustituida por las líneas de circuito en corto o abierto, como la impedancia de entrada es sobre todo puro reactancia de línea, donde las pérdidas son bajas. Además, los artículos de la línea se puede cortar en o fuera de una línea sin cambiar las condiciones de funcionamiento, cuando las pérdidas de línea son insignificantes, si son un múltiplo exacto de la ola de un 1 / 2 de largo, como la entrada y salida existentes son simples repetidas.
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