Titelbild-Gutschrift - Sajad-HasanAhmadi, TV-Antennenanschlüsse, CC BY-SA 4.0
Diskussionspunkte: Übertragungsleitung
- Einleitung
- Zweck der Übertragungsleitung
- Analyse der Übertragungsleitung
- Arten von Übertragungsleitungen
- Anwendungen von Übertragungsleitungen
Einführung in die Übertragungsleitung
Eine Übertragungsleitung ist ein speziell entwickeltes Kabel zur Energieübertragung. Es leitet nur elektromagnetische Wellen bei niedrigen Frequenzen auf geführte Weise zur Last.
Übertragungsleitung arbeitet an Mikrowellen-Frequenzbereich und Hochfrequenzbereich, in dem Leistung als elektromagnetische Welle angenommen wird. Wenn also ein Kabel ein elektromagnetisches Signal leiten kann, wird es als Übertragungsleitung bezeichnet.
Die Übertragungsleitung ist das Ergebnis von Forschungen von James Maxwell, Lord Kelvin und Oliver Heaviside. Der Fehler und die Nachteile des "Atlantischen Telegraphenkabels" und die Erfindung der Telegraphengleichung machten den Weg für die Linie frei.
Zweck der Übertragungsleitung
Normale Kabel, die elektrische Energie übertragen, sind so ausgelegt, dass sie Strom mit niedrigerer Frequenz AC leiten. Sie können keinen Strom im FR-Bereich oder über 30 Kilo Hertz transportieren, da die Energie an Gelenken und Verbindern getrennt wird und einige Zeit das Ziel nicht erreicht. Diese Zeilen lösen diese Probleme. Sie sind speziell konstruiert, um Reflexionen und Leistungsverluste zu minimieren, und verwenden auch die Impedanzanpassung, um Leistung zu übertragen.
Diese Linien haben eine einheitliche Querschnittsfläche. Deshalb liefern sie eine gleichmäßige Impedanz, die als charakteristische Impedanz bezeichnet wird.
Verwendung der Übertragungsleitung in der Antenne
Die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen wird kürzer, wenn die Frequenz der elektromagnetischen Wellen höher wird. Übertragungsleitungen sind entscheidend, denn wenn die Wellenlänge kurz genug ist, trägt die Länge des Drahtes zur Vergangenheit der Wellenlänge bei.
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Analyse der Übertragungsleitung
Wir nehmen ein Vier-Terminal-Modell der Übertragungsleitungen an, um den Aufbau und die Funktionsweise von Leitungen zu analysieren. Dies entspricht einer typischen Zwei-Port-Schaltung.
Wir nehmen an, dass die Schaltung linear ist, was bedeutet, dass die komplexe Spannung an jedem Port für den Zustand ohne Reflexion relativ zum komplexen Strom ist. Wir gehen auch davon aus, dass zwei seiner Ports transponierbar sind.
Eigenschaften Impedanz der Übertragungsleitung
Die charakteristische Impedanz oder (Z0) ist ein wesentlicher Parameter der Leitung. Es kann definiert werden als das Verhältnis der Größe der Spannung zur Größe des Stroms einer Welle, die sich entlang einer reflexionslosen Linie bewegt.
Die Impedanz der Eigenschaften steuert das Verhalten der Leitung nur, wenn die Länge der Leitung gleichmäßig ist. Im Allgemeinen hat für koaxiale Kabel die charakteristische Impedanz einen Wert von fünfzig bis siebzig Ohm, und für verzogene Adernpaare beträgt der Wert 100 Ohm. Für ungedrehtes Paar beträgt der Wert 300 Ohm.
Reflexionskoeffizient der Übertragungsleitung
Der Reflexionskoeffizient der Linie ergibt sich aus dem Verhältnis der komplexen Größe des reflektierten Signals zum eingehenden Signal. Es wird durch das griechische Alphabet - Г dargestellt und ausgedrückt als -
Dabei ist V + die komplexe Spannung der ankommenden Spannung und V- die komplexe Spannung der reflektierten Welle.
Es hat eine Beziehung zur Lastimpedanz und zur charakteristischen Impedanz. Der Ausdruck ist unten angegeben.
Hier Z.L ist die Lastimpedanz und Z.0 ist die charakteristische Impedanz.
Das Stehwellenverhältnis hat auch eine Beziehung zu diesem Linienreflexionskoeffizienten. Die Verbindung wird angegeben als -
Die Beziehung zwischen dem Stehwellenverhältnis und dem Reflexionskoeffizienten der Übertragungsleitung.
Übereinstimmender Zustand der Übertragungsleitung:
Das Ziel einer Übertragungsleitung ist es, die maximale Leistung von der Quell- zur Ziellast zu liefern und die Reflexion und den Verlust der Leistung zu minimieren. Die "angepasste" Bedingung kann diesen Wunsch erfüllen. Wenn die Lastimpedanz des Ziels gleich oder gleich dem Wert der charakteristischen Impedanz der Leitung gemacht wird, erreicht die Leitung eine "angepasste" Bedingung.
Anstelle der "angepassten" Bedingung erleidet die Übertragung einen gewissen Verlust. Wie ohmscher Verlust. Es gibt auch einen weiteren erheblichen Verlust, der auftritt, wenn diese Leitung in hohen Frequenzbereichen arbeitet. Der Verlust ist als dielektrischer Verlust bekannt. Hier greifen die inneren Elemente dieser Leitungen die EM-Energie auf und erzeugen Wärme.
Der Gesamtverlust dieser Linie wird durch die Einheit dB / m gemessen. Die Verluste hängen, wie bereits erwähnt, von der Frequenz des Signals ab. Die Bauunternehmen stellen in der Regel eine Verlustkarte zur Verfügung. Es zeigt den Leistungsverlust bei verschiedenen Frequenzen. Wenn eine Leitung einen Verlust von drei Dezibel / Meter erleidet, beträgt die an der Last empfangene Leistung die Hälfte der gelieferten Leistung.
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Arten von Übertragungsleitungen
Diese kommen mit bestimmten Typen, abhängig von ihrer physischen Struktur und den Bedürfnissen. Einige der wesentlichen und weit verbreiteten Arten von Übertragungsleitungen sind nachstehend aufgeführt. Bitte gehen Sie es durch und entdecken Sie sie.
Koaxialkabel:
Es ist eine der am weitesten verbreiteten Linienformen. Es schränkt die gesamte EM-Welle im Kabel ein. Somit können Koaxialkabel beliebig gebogen, gebündelt und verdreht werden, ohne dass die Funktion beeinträchtigt wird.
Querschnitt eines Koaxialkabels, Bildnachweis: Tkgd2007, Koaxialkabel abgeschnitten, CC BY 3.0
EM-Wellen verbreiten sich im TEM- oder transversalen elektrischen und magnetischen Modus. Für Anwendungen im HF-Bereich. Hier sind sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld senkrecht zu den Promulgate-Richtungen. Das elektrische Feld wird abgestrahlt und das Magnetfeld wird umlaufend.
Wenn die Wellenlänge der Welle kürzer als der Umfang des Koaxialkabels ist, wird das TEM in zwei Teile geteilt. Die Moden sind dann als TE oder transversal elektrisch und TM oder transversal magnetisch bekannt.
Koaxialkabel finden breite Anwendung für Fernseher. Es wurde Mitte des XNUMX. Jahrhunderts hauptsächlich für Telefone verwendet.
Microstrip-Übertragungsleitungen:
Ein Mikrostreifen-Netzwerk ist im Grunde eine winzige leitende Ebene, die parallel zur Bodenoberfläche angeordnet ist. Es kann entworfen werden, indem eine dünne und flache Metallebene an der Seite einer Leiterplatte angebracht wird. Die gegenüberliegende Fläche muss die Grundebene sein. Die charakteristische Impedanz der Mikrostreifenleitung hängt von diesem leitenden Streifen ab. Die Höhe, Breite und der Dielektrizitätskoeffizient des leitenden Streifens liefern die charakteristische Impedanz. Ein Punkt, an den man sich erinnern sollte, dass die Mikrostreifenleitung eine offene Struktur ist, während das Koaxialkabel eine geschlossene ist.
Elektrisches und magnetisches Feld der Mikrostreifenübertragungsleitung,
Bild-Kredit: Dassault
Twisted Pair-Übertragungsleitungen:
Bei dieser Art von Leitung, bei der Drahtpaare zu einer einzigen Kette oder einem Kabel zusammengefügt werden, spricht man von Übertragungsleitungen mit verwickelten Paaren. Diese Leitungstypen werden in der globalen Telefonkommunikation verwendet. Es wurde auch für die Datenzirkulation in Gebäuden verwendet. Dieser Typ ist aufgrund seiner Eigenschaften nicht wirtschaftlich.
Bild eines Twisted Pair-Typs. Bildnachweis - Spinnfunke at en.wikipedia, Twisted Pair, CC BY-SA 3.0
Sternquad:
Star Quad ist eine weitere drahtkombinatorische Formation. Es werden vier Kabel verwendet, und alle Leiter der vier Kabel werden entlang der Kabelachse verdrillt und montiert. In dieser Formation verwendet jedes Paar ein Fernpaar, um eine Verbindung herzustellen.
Die kombinatorische Form des verdrillten, ausgleichenden und Quadrupolmusters von Übertragungsleitungen hat mehrere Vorteile, da sie das Rauschen reduziert, insbesondere bei Verwendung mit kurzem Signalpegel wie Kabel des Mikrofons.
Beschreibendes Bild eines Stern-Quad-Kabels, Bildquelle - Spinnfunke at en.wikipedia, DM Quad, CC BY-SA 3.0
Dieser Leitungstyp findet Anwendung in der Vierdraht-Telefonie und in Zweidraht-Anwendungen.
Es induziert auch eine hohe Kapazität, die weitere Verzerrungen und Verluste verursacht.
Anwendungen von Übertragungsleitungen Verwendung von Übertragungsleitungen
Übertragungsleitungen bieten gegenüber bestimmten elektrischen Kabeln in bestimmten Bereichen mehrere Vorteile. Deshalb hat es mehrere Anwendungen. Lassen Sie uns einige davon diskutieren.
- Elektromagnetische Leistungen werden in Hochfrequenzbereichen mit minimalem Verlust geliefert. Fernseh- und Funkkabel zum Anschließen der Antennen sind eines der bekanntesten Beispiele.
- Diese dienen auch zur Erzeugung von Impulsen durch Laden und Entladen dieser Leitungen. Ein bedeutendes Beispiel für diesen Leitungstyp ist die Blumlein Transmission Line. Auch Radargeräte finden vielfältige Anwendungsmöglichkeiten dieser Art.
- Diese werden auch im Stich angewendet Filter. Stub-Filter werden typischerweise in einer Parallelschaltung verdrahtet und Macht übertragen von der Quelle bis zum Ziel.
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