1-6. линии передачи

Теория и практика

Итак, если человек хоть немного знаком с основами электротехники, он должен знать, что чем толще провод, тем меньше сопротивление.

Сравнить это теоретически можно с водопроводной трубой, по которой бежит вода. Если диаметр трубы достаточный, то жидкость протекает по ней, не испытывая никакого гидравлического сопротивления, и наоборот, маленькое отверстие увеличивает давление в трубе, пропускная способность падает, гидравлическое сопротивление растет.
Также и поток электронов можно представить в виде воды, которая пытает протечь внутри провода. Однако электричество это совсем иная природа, соответственно и физические свойства у него другие.
К чему может привести слишком высокое сопротивление? Самое банальное – это падение напряжения, в результате чего какая-нибудь лампа накаливания станет гореть тусклее, а какой-нибудь электроприбор не сможет стартовать.
Прямым следствием прохождения мощного тока через проводник с достаточно высоким сопротивлением, будет его перегрев.

Рекомендуем действовать в следующей последовательности:

Первым делом точно узнайте, какую нагрузку создают оба ваших прибора в условиях работы на максимальной мощности. Нас интересует сила тока, измеряемая в Амперах, или мощность — Ватты.
Эти параметры вы легко отыщете в паспортах изделий.
Если оба прибора будут запитаны от одной линии, то суммируйте полученные значения.
Далее прибегайте к помощи таблицы, которая позволит безошибочно определить сечение провода.

На фото — таблица подбора сечения проводника

Как видно из приведенной таблицы максимальный ток для медного провода площадью 0,5 не должен превышать 11 Ампер.

Определение параметров коаксиального кабеля

Одним из основных параметров высокочастотного кабеля является волновое сопротивление. Обычным омметром его не измерить — для этого нужен специальный прибор. Сам кабель (отечественного производства) не имеет маркировки и если вы не знаете его тип, то, воспользовавшись штангенциркулем, легко сможете определить волновое сопротивление с помощью несложных вычислений.

Для этого нужно снять внешнюю защитную оболочку с конца кабеля, завернуть оплетку и измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем снять изоляцию и измерить диаметр центральной жилы. После этого результат первого измерения разделим на результат второго: при полученном отношении примерно 3, 3…3, 7 волновое сопротивление кабеля составит 50 Ом, при отношении 6, 5…6, 9 — составляет 75 Ом.

Вторым важным параметром является удельное затухание. Эта величина характеризует потери уровня сигнала при его прохождении через один метр кабеля и позволяет сравнивать кабели разных марок.

Затухание тем больше, чем больше длина кабеля и чем больше частота сигнала. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в виде таблиц или графиков.

На рисунке приведены зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле, при известной его длине, на любой частоте.

Обозначение коаксиального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК обозначают радиочастотный коаксиальный кабель, первое число показывает волновое сопротивление кабеля в омах, второе — округленный внутренний диаметр оплетки в миллиметрах, третье — номер разработки. Из графика видно, что удельное затухание зависит от толщины кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше.

Зная длину кабеля, воспользовавшись таблицей, можно перевести затухание из децибелов в относительное ослабление уровня сигнала на выходе.

Для практического определения волнового сопротивления любой неизвестной линии передачи, от коаксиального кабеля до пары скрученных проводов, можно также воспользоваться измерителем индуктивности и емкости.

Волновое сопротивление линии с малыми потерями определяется по формуле:

, где

Z — волновое сопротивление (Ом); L — индуктивность закороченной линии (Гн); С — емкость разомкнутой линии (Ф).

Для расчета необходимо выполнить измерение индуктивности закороченного куска линии длиной 1…5 м, а затем измерить емкость разомкнутого на конце куска. При меньшей или большей длине отрезка линии погрешность измерения увеличивается.

Например, волновое сопротивление сетевых шнуров питания лежит в пределах 30…60 Ом, большинства экранированных микрофонных шнуров — 40…70 Ом, телефонной пары — 70…100 Ом.

Выбор сечения кабеля

Сопротивление медного провода

Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.

Выбор по допустимому нагреву

При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:

P=I²*R.

В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.

Таблица выбора сечения провода по допустимому нагреву

Допустимые потери напряжения

Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:

U=I*R.

Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.

В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.

Максимально допустимая длина кабеля данного сечения

Что такое сопротивление медного провода

В металлах ток образуется при появлении электрического поля. Оно «заставляет» двигаться электроны упорядоченно, в одном направлении. Электроны дальних орбит атома, слабо удерживаемые ядром, формируют ток.

Медные провода

При прохождении отрицательных частиц сквозь кристаллическую решетку молекул меди, они сталкиваются с атомами и другими электронами. Возникает препятствие или сопротивление направленному движению частиц.

Для оценки противодействия току была введена величина «электрическое сопротивление» или «электрический импеданс». Обозначается она буквой «R» или «r». Вычисляется сопротивление по формуле Георга Ома: R=, где U — разность потенциалов или напряжение, действующее на участке цепи, I — сила тока.

Понятие сопротивления

Важно! Чем выше значение импеданса металла, тем меньший ток проходит по нему, и именно медные проводники так широко распространены в электротехнике, благодаря этому свойству. Исходя из формулы Ома, на величину тока влияет приложенное напряжение при постоянном R. Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации

Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации

Исходя из формулы Ома, на величину тока влияет приложенное напряжение при постоянном R. Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации.

8 Ответвление

Если импульс распространяется в ответвление кабеля, результирующее сопротивление Z_X равно параллельному соединению входных сопротивлений Z_Lдвух кабелей.

Т.о., сопротивление, которое встречает импульс в месте разветвления, равно половине волнового сопротивления кабеля.

Коэффициент отражения может быть рассчитан по формуле:

Идеальное ответвление: Z_x =Z_L/2 => r=-1/3; Импульс отражается с противоположной полярностью, при этом отражается 1/3 амплитуды импульса . Форма не искажается.

рис 3. Импульс, отражённый от ответвления

Слабое отрицательное отражение можно наблюдать при любом виде параллельного соединения. Если сопротивление соединяется параллельно с волновым сопротивлением кабеля, результирующая величина будет всегда меньше волнового сопротивления, даже если параллельное сопротивление очень велико.

Открытый T-коннектор внутри коаксиальной линии, обычно очень трудно идентифицировать. Если одно гнездо Т-коннектора открыто, то его можно рассматривать как параллельный открытый конец. Параллельный открытый конец не вызывает отражения.

рис 4. Импульс, отражённый от открытого T-коннектора

Величина сопротивления параллельного соединения в этом случае не влияет на результирующее сопротивление:

Если импульс попадает на открытый Т-коннектор, то сопротивление, которое он встречает, близко к волновому сопротивлению кабеля. Идеальный Т-коннектор не отражает импульсов. Однако, как правило, на Т-коннекторе нарушается симметрия кабеля. Экран размыкается; и открытое гнездо действует подобно параллельному присоединению небольшой ёмкости. Неидеальный Т-коннектор можно наблюдать на рефлектограмме.

T-коннектор: Z_x=Z_L => r≈0; Импульс не отражается.

Применение

С помощью двухпроводных микрополосковых линий с боковой связью могут создаваться СВЧ антенны и ответвители, а также некоторые фильтры. Линии этого типа популярны, поскольку их изготовление дешевле, чем обычного волновода, а также они более компактны. Недостатком двухпроводных микрополосковых линий с боковой связью являются их ограничения по мощности. Другими проблемами с такими линиями передачи являются высокие потери мощности, перекрестные помехи и непреднамеренное излучение. Двухпроводные микрополосковые линии с боковой связью также находят применение в конструкциях высокоскоростных цифровых печатных плат, где обрабатываются дифференциальные сигналы.

1.13 Скорость сигнала и время распространения импульса

Импульс распространяется в кабеле со скоростью сигнала v, которая является характеристикой кабеля. Эта скорость может быть примерно описана через относительную диэлектрическую проницаемость материала изоляции и вычислена по формуле:

В этой формуле с обозначает скорость света в вакууме (c=299,79 м/мкс).

В качестве рекомендуемой величины диэлектрической проницаемости воздуха можно принять 1. Для пластмасс значение диэлектрической проницаемости лежит в пределах от 2 до 4, а для воды – 80. Таким образом корень из диэлектрической проницаемости, который входит в аппроксимационную формулу, может использоваться для определения скорости сигнала. Эта величина описывает отношения скорости света в вакууме сигнала в кабеле к скорости распространения сигнала. Это отношение обозначено как коэффициент укорочения КУ=c/v. В зарубежных приборах обычно в качестве коэффициета характеризующего скорость распространения обычно применяют обратную к КУ величину выраженную в процентах – VOP = v/с *100%

Типовые значения коэффициентов укорочения для некоторых типов кабеля

Кабель РК-50-2-11	1.52
Кабель РК-100-7-1	1.20
Воздушная линия	1.00
Кабель П-270	3.00
Кабель П-274М	1.39
Кабель СБ. АБ	1.84

Подводя итог можно сказать:

Если импульс посылается в кабель, он распространяется со скоростью, которая является характеристикой кабеля, такой же уникальной, как волновое сопротивление. В месте, где сопротивление кабеля меняется, часть импульса отражается и возвращается к началу кабеля.

Полная длина пути зависит от затухания и дисперсии кабеля. Сигналы в начале линии могут быть зарегистрированы как функция времени. Результирующая зависимость является так называемой рефлектограммой. Время t_x необходимое импульсу для распространения от начала кабеля до неисправности и обратно, может быть измерено. Используя известную скорость сигнала (или значение g) в кабеле, можно вычислить расстояние l_x между началом кабеля и неисправностью:

Из соображений практичности вместе с g часто используется величина v/2, связанная с коэффициентом укорочения отношением: v/2=c/(2*g) .

Если эта величина известна, её можно непосредственно подставить в предшествующую формулу.

Калькулятор расчета сечения кабеля

Для удобства пользователей разработан онлайн-калькулятор сечения кабеля.

Перевод Ватт в Ампер
U, В	P, Ватт	Ток пот., А

Расчет максимальной длины кабельной линии

Uобр, В	Ток потр., А	Тип кабеля	S, мм2	Длина, м
1	удалить

№	Uбп, В	Uобр, В	Ток потр., А	Тип кабеля	S, мм2	Длина, м
1	удалить

№	Uбп, В	Uобр, В	Ток потр., А	Тип кабеля	S, мм2	Длина, м
1	удалить

№	Uбп, В	Uобр, В	Ток потр., А	Тип кабеля	S, мм2	Длина, м
1	удалить

добавить

Примечания: U — напряжение питания видеокамеры, P — мощность потребляемая видеокамерой, Uбп — напряжение блока питания, Uобр — минимальное напряжение при котором работает видеокамера, S — сечение кабеля, Lмакс — максимальная длина кабельной линии

С помощью сервиса автоматически рассчитывается ток устройства или группы устройств при заданном значении напряжения питания и мощности, которую потребляет прибор. Зная эти данные, можно быстро подобрать проводники с подходящей толщиной жилы с помощью таблиц или формул. Параллельно с этим калькулятор определяет максимальную длину линии при заданных значениях, что удобно для проектов, которые предполагают прокладку трасс большой протяженности.

Примеры

Онлайн-калькулятор способен упростить процедуру вычисления сечений кабелей для подключения к электрической сети всевозможных устройств. Рассмотрим два примера с участием медного и алюминиевого провода.

Пример 1. Необходимо запитать электроустановку мощностью 5,3 кВт медным проводом, проложенным в гофрированной трубе.

Для этого в первую очередь следует вычислить ток потребления электроустановки. Сделать это можно с помощью простой формулы или онлайн-калькулятора.

Значение напряжения известно – U = 220 В, мощность задана условием – P = 5,3 кВт.

Если ввести эти данные в онлайн-калькулятор, система выдаст значение потребляемого тока – 24 А. То же самое можно рассчитать с помощью формулы:.

Теперь можно узнать сечение кабеля, используя таблицу значений для медных жил. Величина составит 2,5 мм 2. Однако здесь стоит внести ясность: 24 А – практически критическое значение тока для такого сечения, а это значит, что при подобных условиях провод будет работать на пределе. Чтобы избежать перегрева жилы, разрушения оплетки и обеспечить надежность проводки, стоит выбрать кабель сечением 4 мм 2.

Пример 2. Электроустановку мощностью 4,8 кВт необходимо подключить к электрической сети 220 В с помощью алюминиевого провода, проложенного в кабель-канале.

Аналогично предыдущему примеру следует рассчитать ток, который потребляет электроустановка. Для этого известны значения мощности прибора – 4,8 кВт и напряжения электрической сети – 220 В.

С помощью онлайн-калькулятора расчета тока потребления электроприбора получаем значение 22 А. Этот же результат можно определить по формуле:

Зная значение тока потребления электроустановки, с помощью таблицы узнаем необходимое сечение алюминиевого провода – 4 мм 2.

Индуктивное сопротивление проводов и кабелей

Для определения индуктивного сопротивления (обозначается Х) кабельной или воздушной линии определенной протяженности в километрах удобно пользоваться выражением:

Где: Х – индуктивное сопротивление одного километра провода или кабеля на фазу, Ом/км.

Х одного километра воздушной или кабельной линии можно определить по формуле:

Где: D_ср – расстояние среднее между проводами или центрами жил кабелей, мм; d – диаметр токоведущей жилы кабеля или диаметр провода, мм; μ_т – относительная магнитная проницаемость материала провода;

Первый член правой части уравнения обусловлен внешним магнитным полем и называется внешним индуктивным сопротивлением Х. Из этого выражения видно, что Х зависит только от расстояния между проводами и их диаметра, а так как расстояние между проводами выбирается исходя из номинального напряжения линии, соответственно Х будет расти с ростом номинального напряжения линии. Х воздушных линий больше, чем кабельных. Это связано с тем, что токоведущие жилы кабеля располагаются друг к другу значительно ближе, чем провода воздушных линий.

Для одной фазы:

Где: D_1:2 расстояние между проводами.

Для одинарной трехфазной линии при расположении проводов по треугольнику:

При горизонтальном или вертикальном расположении проводов трехфазной линии в одной плоскости:

Увеличение сечения проводов линии ведет к незначительному уменьшению Х.

Второй член уравнения для определения X обусловлен магнитным полем внутри проводника. Он выражает внутреннее индуктивное сопротивление Х//.

Таким образом выражение для Х можно представить в виде:

Для линий из немагнитными материалов μ = 1 внутреннее индуктивное сопротивление Х// по сравнению с внешним Х составляет ничтожную величину, поэтому им очень часто пренебрегают.

В таком случае формула для определения Х примет вид:

Для практических расчетов индуктивные сопротивления кабелей и проводов определяют по соответствующим таблицам.

В случае приближенных расчетов можно считать для воздушных линий напряжением 6-10 кВ Х = 0,3 – 0,4 Ом/км, а для кабельных Х = 0,08 Ом/км.

Внутренне индуктивное сопротивление стальных проводов сильно отличается от Х// проводов из цветных металлов. Это вызвано тем, что Х// пропорционально магнитной проницаемости μ_r, которая сильно зависит от величины тока в проводе. Если для проводов из цветных металлов μ_r = 1, то для стальных проводов μ_r может достигать величины в 103 и даже выше.

Х// для линий прокладываемых стальными проводами пренебрегать нельзя. Как правило, данную величину берут из таблиц, составленных на основе экспериментальных данных.

Сопротивления r и Х// при некоторых значениях тока могут достигать максимальных значений, а затем с увеличением тока уменьшатся. Это явление объясняется магнитным насыщением стали.

Таблица сопротивления медного провода

Узнать резистентность проводника можно по таблицам. В них содержатся готовые результаты вычислений для разных кабелей.

Таблица меди на метр 1

Например, сопротивление меди на метр для различных сечений можно определить без вычислений, из соответствующей таблицы.

Таблица меди на метр 2

Важно! Таблицы не содержат данные о всех сечениях. Если нужно узнать величину импеданса для неуказанного кабеля, то находится среднее значение между двумя ближайшими известными сопротивлениями

Таблица сечений, сопротивлений, силы тока

Расчет сопротивления кабеля является важной задачей при проектировании электрической системы. Воспользовавшись формулами или таблицами, можно успешно ее решить

Волновое сопротивление кабеля.

Кабели на 50 и 75 Ом стали настолько привычными, что многим даже не приходит в голову задуматься, почему они имеют именно такое волное сопротивление. По мнению некоторых специалистов, такие значения используются для упрощения производства согласующих устройств для антенн, другие говорят, что такие кабели имеют меньшее затухание в волноводе, а еще некоторые – о дешевизне такого кабеля.

Коаксиальные волноводы используются для передачи к приемному устройству энергии от антенны, или же в обратном направлении.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

При этом волновод должен иметь как можно меньший показатель затухания, что очень важно для работы приемника. А передатчик должен обладать максимальным коэффициентом передачи по мощности

Эти условия позволяют провести некоторые расчеты и убедиться в итоговом результате.

Как было упомянуто выше, приемник должен обладать наименьшим коэффициентом затухание в волноводе. Это значит, что амплитуда напряженности должны быть как можно большей. Для ее определения используются следующее выражение:

Где

Где R указывает на показатель погонного активного сопротивления, а Z — показатель волнового сопротивления кабеля, который рассчитывается по следующей формуле:

Где уровень магнитной постоянной

?
?

Необходимо учитывать, что уровень активного сопротивления кабеля обратно пропорционален диаметру проводников и проводимости материала, из которого они сделаны, а также толщине оболочки.

Где σ указывает на уровень проводимости материала, из которого сделан проводник, а δ — на толщину оболочки.

Если с использованием полученных выражений составить формулу, можно будет рассчитать коэффициент затухания:

При этом затухание будет наименьшим в том случае, если коэффициент проводимости материала проводника будет наименьшим. Чтобы рассчитать максимум функции, следует руководствоваться следующим правилом: при экстремуме дифференцируемой функции в точке Х с индексом 0, производная функции в этой точке будет обращена в ноль, а если при прохождении точки знак будет меняться с положительного отрицательный, то точку можно считать максимумом, если наоборот – то минимумом. Теперь можно продифференцировать функцию:

После приравнивания производной к нулю можно решить уравнение:

Такое соотношение диаметров центральной жилы и оплетки позволяет понять, что уровень волнового сопротивления кабеля будет составлять примерно 77 Ом. Данное волновое сопротивление будет способствовать наименьшему ослаблению сигнала в кабеле. Значение, считающееся сейчас стандартным, было округлено до 75 Ом. Если говорить о передатчике, которому важен уровень коэффициента передачи по мощности и должна учитываться напряженность пробоя линии, имеет дело с формулой, знакомой со школы:

Но вместо напряженности пробоя следует использовать волновое сопротивление, что приводит к необходимости проведения следующих расчетов:

После приравнивания производной к нулю уравнение решится следующим образом:

Получается, что уровень волнового сопротивления кабеля при таком соотношении диаметров будет составлять примерно 30 Ом. Теперь, зная оптимальное волновое сопротивление приемника и передатчика, можно определить, что для приемопередатчика оптимальным будет сопротивление волновода, равное 50 Ом. На практике такой кабель наиболее распространен, поскольку совмещает возможность небольших потерь при передаче радиосигнала, а также имеет предельно достижимые показатели передаваемой мощности и электрической прочности.

Применение

Коаксиальный кабель является, пожалуй, наиболее широко используемым типом линии передачи. Он состоит из твердого центрального проводника, окруженного диэлектрическим материалом, обычно пластиковым изолятором, таким как фторопласт. Также возможно использование воздушного или газового диэлектрика, в котором центральный проводник удерживается на месте повторяющимися проставками. Над изолятором находится второй проводник, цилиндрическая оплетка или экран, выполненный из тонких проволок. Внешняя пластиковая оболочка защищает и изолирует оплетку.

Основным преимуществом коаксиального кабеля является то, что он полностью экранирован, поэтому внешний шум практически на него не влияет. Коаксиальные кабели – это не симметричные линии; ток в центральном проводнике привязан к экрану, который заземлен. Коаксиальные кабели обеспечивают значительную, но не полную защиту от шумовых помех и перекрестных помех, вызванных внешними сигналами из-за индуктивных и емкостных связей. Неэкранированные линии, напротив, могут принимать сигналы и перекрестные помехи и даже излучать энергию, что приводит к нежелательным потерям сигнала.

Волновое сопротивление (импеданс) коаксиальных кабелей необходимо знать, потому что для максимальной передачи мощности необходимо согласовывать импеданс кабеля с тем местом, к которому он подключен (будь то передатчик или антенна). Коаксиальные кабели обычно имеют более низкое волновое сопротивление по сравнению с симметричными линиями и дипольными антеннами. В этом случае для согласования между ними часто используется симметрирующий трансформатор (англ. «balun» от «balanced to unbalanced»).

Примечания

Нечетный импеданс (ZL,o): импеданс между одним проводником из связной пары и полигоном земли при подаче на пару проводников дифференциальных сигналов с противоположными фазами:

Четный импеданс (ZL,e): импеданс между одним проводником из связной пары и полигоном земли при подаче на пару проводников одинаковых сигналов с равными фазами (синфазных сигналов):

Дифференциальный импеданс (Zдифф): импеданс между двумя проводниками связной пары при подаче на на них дифференциальных сигналов (с противоположными фазами):

Синфазный импеданс (Zсинф): импеданс между двумя проводниками связной пары при подаче на на них синфазных сигналов (с одинаковыми фазами):

Таблица сопротивления медного провода

Таблица меди на метр 1

Таблица меди на метр 2

Таблица сечений, сопротивлений, силы тока

Расчет сопротивления токопроводящей жилы провода в зависимости от длины и температуры

Для определения сопротивления жилы провода воспользуемся известным соотношением: сопротивление жилы провода прямо пропорционально длине и обратно пропорционально сечению жилы провода:

В большинстве ссылок приводится значение удельного сопротивления токопроводящей жилы провода для меди r = 0,0175 Ом*мм2/м. Эта величина соответствует температуре t=0°С. С увеличением температуры удельное сопротивление жилы провода заметно увеличивается, что нельзя не учитывать при расчетах.

Зависимость удельного сопротивления жилы провода от температуры:

ВНИМАНИЕ: Формулы (3) и (4) можно использовать, только в том случае, если характеристики применяемого кабеля отсутствуют. Пример: для огнестойкого кабеля UTP-3нг(А)-FRLS Nx2x0,52 на сайте производителя приводятся следующие характеристики (см

рис.1 ):

Пример: для огнестойкого кабеля UTP-3нг(А)-FRLS Nx2x0,52 на сайте производителя приводятся следующие характеристики (см. рис.1 ):

Рис. 1 — Электрические параметры огнестойкого кабеля UTP-3нг(А)-FRLS Nx2x0,52

Разновидности

Как уже говорилось выше предназначение у кабеля трансформатора волнового сопротивления идентичное. Меняются лишь способы согласования. В зависимости от этого показателя выделяют несколько видов кабелей.

Полуволновый

Полуволновые кабели используются отрезки линии передач, кратные половине длины волны. Используются для согласования довольно сильно различающихся критериев. При этом не требуется добиваться точности расчета длин трансформаторных линий и симметричности конструкций.

Свойства проявляются только при работе на одной частоте. При потере длины происходит проведение реактивной составляющей. Она в свою очередь приводит к смещению графика волнового потенциала, изменению сопротивления входа.

Четвертьволновый

Четвертьволновой трансформатор является самой популярной моделью. Дело в том, что это устройство не критично относится к перемещениям длины волны, расчеты мощности происходят максимально быстро.

Представляет собой четвертьволновой тс отрезок СВЧ линии, в котором длина равна четвертой части длины волны, возбужденного состояния. При этом коэффициент укорочения учитывается и на основе этого производятся вычисления.

Устройство обеспечивает согласование в полосах, максимальное колебание, в которых составит до двадцати процентов от усредненных показателей частоты. ТС такого типа — это отрезок кабеля, который выполняет все необходимые функции. Но может быть представлен и в виде устройства, собранного из части коаксиальной линии, оснащенной разъемами.

Экспоненциальный

Экспоненциальный трансформатор представляет собой устройство, которое урегулирует показатели в меньшую или большую сторону в зависимости от действия экспоненциального закона. Достигается согласование участком тракта с показателем технической характеристики, которые могут сильно разниться.

Экспоненциальное оборудование широко используется радиолюбителями. Происходит это из-за увеличенного диапазона рабочих частот. Этот диапазон гораздо шире, чем представленный четвертным. Достигаются такие соотношения в результате изменения диаметра центрального проводника. Если линия состоит их двух проводной, то это свойство достигается смещением расстояния между проводниками.

По своему внешнему виду являются устройствами в виде отрезка коаксиальной линии с разъемами. Напоминают конусы по форме, концы сглаженные и округлые.

Таблица и расчет по формуле

Как показывает таблица, поверхностный эффект не критично влияет на проводники, состоящие из цветных металлов и работающие при переменном напряжении с частотой 50 Гц. Поэтому для выполнения расчетов, сопротивления таких кабелей под действием постоянного и переменного тока принимаются условно равными.

Кроме таблицы, для расчетов проводников из алюминия и меди используется специальная формула r = (l * 103)/ γ3 * S = r * l, в которой l – длина (км), γ – удельное значение проводимости конкретного материала (м/ом * мм2), r – активное сопротивление 1 км кабеля (Ом/км), S – поперечное сечение (мм2).

Значение активного сопротивления кабелей зависит также от температуры окружающей среды. Для того чтобы вычислить r при точной температуре Θ, необходимо воспользоваться еще одной формулой r = r₂₀ * = (l * 103)/ γ₂₀ * S * . Здесь α является температурным коэффициентом сопротивления, r₂₀ – активное сопротивление при t 20C, γ₂₀ – удельная проводимость при этой же температуре. Эти расчеты необходимы, когда определяется точное активное и индуктивное сопротивление какого-либо проводника.

Активное сопротивление стальных проводов существенно превышает аналогичный показатель проводников из цветных металлов. Это связано с более низкой удельной проводимостью и наличием поверхностного эффекта, выраженного намного ярче по сравнению с медными и алюминиевыми проводами. Кроме того, в линиях со стальными проводами активная энергия значительно теряется на перемагничивание и вихревые токи, поэтому такие потери становятся дополнительным компонентом активного сопротивления.

У стальных проводников существует зависимость активного сопротивления от величины протекающего тока, поэтому в расчетах неприемлемо использование постоянного значения удельной проводимости.