amat urz kr092

11. LINIE PRZESYŁOWE

11.1. Linia długa

Dla dokładnego zrozumienia zasad pracy anten i układów antenowych oraz linii zasilających konieczne jest poznanie zjawisk zachodzących w liniach długich. Z rozwinięcia bowiem linii długiej otrzymuje się po prostu układ promieniujący, nazywany anteną.

Pod pojęciem linii długiej rozumie się tor utworzony z dwóch jednakowych przewodów równolegle umieszczonych w pewnej niewielkiej od siebie odległości. Długość tego toru jest w pewnych granicach współmierna z długością rozchodzącej się wzdłuż niego fali elektromagnetycznej.

Dzieląc linię długą na elementarne odcinki można ją przedstawić jak na rys. 11-1, w postaci szeregowo i równolegle połączonych jednost

Rys. 11-1. Układ zastępczy linii długiej

L

2

L

2

1

2

kowych indukcyjności i pojemności. Włączony na wejściu linii generator zmiennej siły elektromotorycznej powoduje przepływ fali prądu i napięcia zmiennego wzdłuż przewodów, w wyniku czego powstaje między przewodami zmienne pole elektryczne przemieszczające się wzdłuż przewodów linii z prędkością około 300 000 km/s. Wokół tych przewodów powstaje jednocześnie zmienne pole magnetyczne; w rezultacie wzdłuż linii zacznie przebiegać fala elektromagnetyczna. Zjawisko to występuje tylko w przypadku całkowitego pochłonięcia energii dostarczanej z generatora przez oporność obciążenia włączoną na końcu linii długiej. Linia nie promieniuje wówczas energii fal elektromagnetycznych w przestrzeń, ponieważ pola wokół przewodów znoszą się. Stanowi ona w tym przypadku układ z tzw. falą bieżącą i przedstawia oporność wyłącznie czynną, niezależną od długości fali.

Oporność wejściową linii długiej w układzie z falą bieżącą można określić ze wzoru

w którym:

L — jednostkowa indukcyjność linii, G — jednostkowa pojemność linii.

Jest to tzw. oporność falowa linii. W linii z falą bieżącą oporność wejściowa w każdym jej miejscu ma wartość stałą Z_f.

Oporność falowa zależy wyłącznie od konstrukcji linii długiej, a więc średnicy przewodów i ich odległości wzajemnej. Jednostkowe indukcyjności i pojemności toru można określić ze wzorów

C -

12,1

L

= 0,921 lg

2 D d

w których:

D — odległość między przewodami, d — średnica przewodu.

Ostatecznie można określić oporność falową linii jako funkcję średnicy i odległości przewodów

2 D

Z_F = 276 lg _d-

Wartość Z_f określa się na podstawie założeń konstrukcyjnych linii wynikających z potrzeb układu zasilanego i zasilającego, pod względem wytrzymałości mechanicznej oraz strat spowodowanych tłumieniem energii w.cz. przesyłanej linią.

Linia otwarta na końcu

Fala elektromagnetyczna przemieszczająca się wzdłuż linii długiej, określana mianem fali bieżącej, przenosi energię, która nie jest pochłaniana na końcu linii wskutek jej rozwarcia. Następuje odbicie fali w kierunku powrotnym do generatora i w linii przemieszczają się w kierunkach przeciwnych fala bieżąca oraz fala odbita. Obie fale nakładają się i powstaje tzw. fala stojąca.

O ile we wszystkich punktach linii z falą bieżącą amplituda prądu i napięcia zmiennego jest jednakowa, to w układzie z falą stojącą amplituda zmienia się od

0 —2 Im; (2 Urn)

co każdą połowę okresu fali od końca linii. Półokrcs ten można określić rta podstawie wzoru podstawowego ruchu falowego

. C

ⁱ⁼7

w którym:

C — szybkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej,

/ — częstotliwość drgań.

Rozkład amplitud prądu przesuniętego jest w stosunku do rozkładu amplitud napięcia of * (rys. 11-2).

Oporność wejściowa linii z falą stojącą ma charakter bierny (jeśli linia jest bezstratna i nie pochłania energii) i jest nie jednakowa w różnych punktach linii. Np. w odległości * od końca linii oporność ma wartość zerową, a w odległości \ od końca linii nieskończenie dużą.