Расчет влияния соотношения размеров проводников коаксиальной пары на параметры передачи

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

От соотношения размеров коаксиальной пары во многом зависит область применения коаксиальных кабелей. Оптимальное соотноше­ние размеров коаксиальной пары может меняться, если кабель необхо­димо получить с минимальным затуханием, по кабелю необходимо обеспечить передачу большой мощности или создать кабель на макси­мальное напряжение.

Для получения кабеля с минимальным затуханием требуется со­блюдение следующего соотношения диаметров внутреннего и внеш­него проводников:

 

 

(2.47)

где

Д- диаметр внешнего проводника;

д - диаметр внутреннего проводника.

Оптимальное соотношение достигается при — = 3,6 для коаксиальной пары с медными проводниками. Если проводники изготовлены из различных металлов, то минимальное затухание достигается при соотношении диаметров коаксиальной пары, определяемом из выра­жения (2.1):

Оптимальные соотношения диаметров проводников для различных металлов внешнего проводника (при медном внутреннем) приведены в табл. 2.5

При применении в конструкциях коаксиальных кабелей различных типов изоляции может меняться значение эквивалентной диэлектрической проницаемости - тогда при соблюдении оптимального соот­ношения п = 3,6 будет меняться величина волнового сопротивления

приведены значения 2_и, изменяющегося в зависимости от л при

Однако, если величина волнового сопротивления коаксиального кабеля строго нормирована, приходится отступать от оптимального

соотношения —. Например, для обеспечения оо=75 Ом соотношение с

определяется по формуле

(2.48)

В табл. 2.7 показано соотношение между и — при нормированной величине волнового сопротивления р=75 Ом.

При существующих типах изоляции трудно получить низкую вели­чину е =1,05, поэтому при повышенных значениях е приходится от­ступать от оптимальной конструкции коаксиальной пары. Так, при

С=1,1 приходится принять соотношение —=3,7. Если по кабелю необходимо обеспечить передачу большой мощности или создать кабель

на максимальное напряжение, то оптимальные соотношения диаметров — будут другими. Их значения представлены в табл. 2.8. Там же представлены значения волновых сопротивлений при оптимальных соотношениях диаметров

 

 

Коэффициент затухания (без учета потерь в диэлектрике) коакси­ального кабеля с медными проводниками в спектре частот до 17 МГц при оптимальном соотношении — определяется из выражения:

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

10. Определить, каким должно быть расстояние между полиэтиленовыми шайбами толщиной 2,2 мм в коаксиальной паре 2,6/9,4 мм с волновым нормированным сопротивлением в 75 Ом.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся методическими указания­ми данного раздела. В табл. 2.6 найдем оптимальную эквивалентную диэлектрическую проницаемость при известном соотношении диамет­ров и при нормированном волновом сопротивлении в 75 Ом. Ее вели­чина равна 1,05.

Определим по формуле определения эквивалентной относительной диэлектрической проницаемости изоляции (2.2) величину расстояния между полиэтиленовыми шайбами. Величина диэлектрической прони­цаемости полиэтилена Сэ=2,1 [1,2]. Диэлектрическая проницаемость воздуха е_рп=1. Размеры поперечного сечения первого и второго диэлек­трика определяются исходя из конструктивных размеров коаксиальной пары.

Толщина шайбы а=2,2 мм, расстояния между шайбами Ь=Х. Эквивалентная диэлектрическая проницаемость измененной коаксиальной пары равна (2.2):

Ответ: Расстояние между шайбами должно быть равным 46 мм.

11. Какое минимальное затухание может быть достигнуто в коаксиальных парах на верхней частоте аппаратуры К-3600, если известно, что диаметр внутреннего проводника равен 2,6 мм, оба проводника медные, а волновое сопротивление равно 75 Ом.

Минимальное затухание в коаксиальных парах достигается при оптимальном соотношении диаметров внешнего и внутреннего проводников, равном 3,6. Для решения воспользуемся уравнением (2.49). Для этого сначала найдем величину внутреннего диаметра внешнего проводника исходя из известной величины диаметра внутреннего проводника. Величина р = 9,36 мм. В табл. 2.6 найдем оптимальную эквива­лентную диэлектрическую проницаемость при известном соотноше­нии диаметров и при нормированном волновом сопротивлении в 75 Ом. Ее величина равна 1,05. Высокочастотная составляющая пе­редаваемого сигнала в аппаратуре К-3600 равна 17600 кГц.

Используя уравнение (2.49), найдем минимально возможное зату­хание в данных коаксиальных парах: