Что такое направляющие системы

Направляющие системы

Направляющая система— линия связи, в которой сигналы распространяются вдоль искусственно создаваемой и непрерывной направляющей физической среды Направляющие системы делятся на воздушные линии (ВЛ), кабельные линии (КЛ), волноводы (В) и световоды (С). В простейшем случае это пара проводов, по которым распространяется электрический ток.

Если провода не имеют специального изолирующего покрытия, их разносят в воздушном пространстве на определенное расстояние и подвешивают на столбах.. По сложившейся терминологии такие направляющие системы называют воздушными линиями (ВЛ).

Использование воздушных линий в настоящее время сокращается из-за того, что они пропускают только низкочастотные сигналы и подвержены сильным влияниям климатических условий. Они применяются преимущественно в сельских сетях.

Рис. 6.3 Столбовая и стоечная (на крыше здания) опоры для воздушных линий.

Направляющие системы, образованные проводами с изоляционным покрытием и помещенные в специальную защитную оболочку, называются кабельными линиями (КЛ) или просто кабелями связи. По конструкции и взаимному расположению проводников однопарные кабели делят на симметричные (СК) и (несимметричные) коаксиальные (КК). Основными элементами кабелей являются пары медных проводов, каждая из которых образует физическую цепь для передачи сообщения. В симметричных кабелях пара образуется с помощью одинаковых по конструкции изолированных проводников. В парах коаксиального кабеля один из проводников сплошной и вложен внутрь другого, полого.

Возможности и область применения кабелей определяются шириной полосы пропускания и емкостью кабеля. Ёмкость кабеля определяется числом пар проводников, заключенных в общую оболочку. По условиям прокладки и эксплуатации различают подземные, подвесные и подводные кабели. Различные виды кабелей показаны на рис.6.4. Они используются в телекоммуникационных сетях, для связи компьютеров в локальных вычислительных сетях, в сетях радиовещания и телевизионного вещания.

Рис. 6.4 Кабели связи из медных проводов

Рис. 6.5 Принцип распространения светового луча по волокну

Сигналы связи для передачи в световоде переносятся в оптический диапазон частот (сто террагерц). Принцип распространения светового луча вдоль стекловолокна показан на рисунке. Луч распространяется по сердцевине волокна за счет последовательного и полного отражения от её границы с оболочкой. Для этого коэффициент преломления света у сердцевины должен быть немного больше, чем у оболочки.

В оптическом кабеле стекловолокна свободно помещаются внутри полиэтиленовых трубок, скрученных вокруг прочного пластмассового или металлического сердечника.

Для защиты от внешних воздействий в кабеле предусмотрены оболочка и внешний покров.

Особенности и преимущества световодовперед другими линиями связи:

-Высокая емкость передачи. Стекловолокна имеют широкую полосу пропускания, они способны обеспечить высокую скорость передачи данных, вплоть до 50 Гбит/с.

-Низкая стоимость: Стоимость стекловолокна на порядок выше, чем стоимость симметричной пары, однако покрытие и защита его от внешних влияний обходятся на два порядка ниже.

— Устойчивость к внешним воздействиям: электромагнитные поля не оказывают влияния на световой сигнал внутри стекловолокна.

-Малые размеры и низкий вес: Стекловолокно выполняется из материала с низким весом, его диаметр составляет сотню микрон, в то время как диаметр медного провода порядка одного миллиметра.

— Неограниченные ресурсы материала: Кварц, используемый в стекловолокне, является наиболее распространенным материалом в мире.

— Низкий коэффициент ослабления: менее, чем 0,5 дБ/км. Он практически не зависит от скорости передачи данных.

Волновод(В) представляет собой полую металлическую трубу прямоугольного или круглого сечения, внутри которой могут распространяться электромагнитные волны определенной длины волны. Распространение волн вдоль оси волновода сопровождается их полным отражением от стенок волновода. Чтобы уменьшить возникающие при этом потери внутренние стенки волновода покрывают слоем хорошо проводящего металла.

Волноводы изготавливают секциями 2.5 и 5 метров, монтаж секций осуществляют с помощь специальных фланцев, укрепляемых болтами. Как и световоды, волноводы характеризуются низким ослаблением и широким диапазоном частот пропускаемых колебаний.

Источник

Конспект по дисциплине Телекоммуникации на тему «Направляющие системы»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Если провода не имеют специального изолирующего покрытия, их разносят в воздушном пространстве на определенное расстояние и подвешивают на столбах.. По сложившейся терминологии такие направляющие системы называют воздушными линиями (ВЛ).

Использование воздушных линий в настоящее время сокращается из-за того, что они пропускают только низкочастотные сигналы и подвержены сильным влияниям климатических условий. Они применяются преимущественно в сельских сетях.

Рис. 6.3 Столбовая и стоечная (на крыше здания) опоры для воздушных линий.

Направляющие системы, образованные проводами с изоляционным покрытием и помещенные в специальную защитную оболочку, называются кабельными линиями (КЛ) или просто кабелями связи. По конструкции и взаимному расположению проводников однопарные кабели делят на симметричные (СК) и (несимметричные) коаксиальные (КК). Основными элементами кабелей являются пары медных проводов, каждая из которых образует физическую цепь для передачи сообщения. В симметричных кабелях пара образуется с помощью одинаковых по конструкции изолированных проводников. В парах коаксиального кабеля один из проводников сплошной и вложен внутрь другого, полого.

Возможности и область применения кабелей определяются шириной полосы пропускания и емкостью кабеля. Ёмкость кабеля определяется числом пар проводников, заключенных в общую оболочку. По условиям прокладки и эксплуатации различают подземные, подвесные и подводные кабели. Различные виды кабелей показаны на рис.6.4. Они используются в телекоммуникационных сетях, для связи компьютеров в локальных вычислительных сетях, в сетях радиовещания и телевизионного вещания.

Рис. 6.4 Кабели связи из медных проводов

Рис. 6.5 Принцип распространения светового луча по волокну

Сигналы связи для передачи в световоде переносятся в оптический диапазон частот (сто террагерц). Принцип распространения светового луча вдоль стекловолокна показан на рисунке. Луч распространяется по сердцевине волокна за счет последовательного и полного отражения от её границы с оболочкой. Для этого коэффициент преломления света у сердцевины должен быть немного больше, чем у оболочки.

В оптическом кабеле стекловолокна свободно помещаются внутри полиэтиленовых трубок, скрученных вокруг прочного пластмассового или металлического сердечника.

Для защиты от внешних воздействий в кабеле предусмотрены оболочка и внешний покров.

Особенности и преимущества световодов перед другими линиями связи :

-Высокая емкость передачи. Стекловолокна имеют широкую полосу пропускания, они способны обеспечить высокую скорость передачи данных, вплоть до 50 Гбит/с.

-Низкая стоимость: Стоимость стекловолокна на порядок выше, чем стоимость симметричной пары, однако покрытие и защита его от внешних влияний обходятся на два порядка ниже.

— Устойчивость к внешним воздействиям: электромагнитные поля не оказывают влияния на световой сигнал внутри стекловолокна.

-Малые размеры и низкий вес: Стекловолокно выполняется из материала с низким весом, его диаметр составляет сотню микрон, в то время как диаметр медного провода порядка одного миллиметра.

— Неограниченные ресурсы материала: Кварц, используемый в стекловолокне, является наиболее распространенным материалом в мире.

— Низкий коэффициент ослабления: менее, чем 0,5 дБ/км. Он практически не зависит от скорости передачи данных.

Волновод (В) представляет собой полую металлическую трубу прямоугольного или круглого сечения, внутри которой могут распространяться электромагнитные волны определенной длины волны. Распространение волн вдоль оси волновода сопровождается их полным отражением от стенок волновода. Чтобы уменьшить возникающие при этом потери внутренние стенки волновода покрывают слоем хорошо проводящего металла.

Волноводы изготавливают секциями 2.5 и 5 метров, монтаж секций осуществляют с помощь специальных фланцев, укрепляемых болтами. Как и световоды, волноводы характеризуются низким ослаблением и широким диапазоном частот пропускаемых колебаний.

Источник

ЛЕКЦИЯ 4. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Для передачи информации электрическими сигналами (за исключением радиорелейной и спутниковой связи) применяют направляющие системы, канализующие электромагнитную энергию в заданном направлении. Направляющие системы представляют собой непрерывные, однородные устройства предназначенные для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении.

Распространение поля в заданном направлении обеспечивается наличием границ между средами, имеющими различные свойства (проводник и диэлектрик, два диэлектрика с различными параметрами). Такими направляющими системами являются цепи воздушных и кабельных линий, металлические и диэлектрические волноводы и т.п. Направляющей системой является также любая линия передачи в энергетических системах.

При рассмотрении процесса передачи электромагнитной энергии по различным направляющим системам их принято разбивать на две основные группы. К первой группе относят направляющие системы, подчиняющиеся рассматриваемым в теории цепей уравнениям линии. Поэтому направляющие системы первой группы называют также цепями связи. К их числу принадлежат: симметричная цепь и различные её модификации, а также коаксиальная цепь. Ко второй группе относятся направляющие системы, рассчитываемые только электродинамическими методами. К числу таковых принадлежат различные виды металлических и диэлектрических волноводов.

На рис.1 показана первая группа направляющих систем, объединённых общим признаком: они состоят не менее чем из двух проводников, имеющих разные потенциалы и образующих цепь электрического тока. Проводники, образующие цепь, играют, в сущности, лишь роль направляющих поверхностей, которые определяют направление распространения волны в диэлектрике и ограничивают рассеяние электромагнитной энергии в окружающее пространство.

Симметричная цепь (СЦ

Рис.1

) является наиболее распространённой на воздушных и кабельных линиях. Симметричная цепь по определению должна быть образована из проводников, имеющих одинаковую конструкцию (форму), электрические характеристики и геометрические размеры. Если заменить один её провод землёй, экраном или оболочкой, то она превращается в несимметричную, так называемую однопроводную цепь (ОЦ).

Если провод однопроводной цепи и поверхность земли заменить металлическими лентами, то получится полосковая (несимметричная) линия (ПЛ). Для уменьшения внешних электромагнитных полей используют более сложные, так называемые симметричные полосковые линии (СПЛ), в которых обе внешние полосы составляют один провод. Если они в 2,5 – 3 раза шире внутренней, то электромагнитное поле будет сосредоточено в основном между лентами. Но симметричность здесь геометрическая, а не электрическая.

Перейдя от линии СПЛ к замкнутому вокруг внутреннего проводника внешнему проводнику, получим коаксиальную или концентрическую (КЦ) цепь, применяемую в коаксиальных кабелях. Внешний провод здесь играет и роль экрана. Внешнее электромагнитное поле такой цепи, в отличие от других цепей первой группы, практически отсутствует, поэтому она относится к «закрытым» системам. К первой группе направляющих систем относятся также трёхфазные цепи (ТЦ), воздушные и кабельные, используемые на линиях электропередачи и в сетях электроснабжения.

Иногда для экономии металла организуют искусственные (наложенные) цепи, в которых два провода симметричной цепи с помощью трансформатора со средней точкой используют в качестве одного провода (рис. 2,а). Таким образом, по четырём проводам организуют три независимые двухпроводные цепи. Аналогично на симметричную двухпроводную цепь накладывается «однопроводная» несимметричная (рис. 2,б).

Ко второй группе относятся направляющие системы, содержащие всего один конструктивный направляющий элемент (рис. 3). Это металлические волноводы МВ, представляющие собой металлическую трубу круглого, прямоугольного или эллиптического сечения, в которой распространяется электромагнитная волна, а также диэлектрические волноводы ДВ, устроенные в виде стержней различных сечений из высокочастотного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε >1, благодаря чему токи смещения в стержнях больше, чем в окружающем воздухе, и энергия распространяющейся вдоль него электромагнитной волны концентрируется и движется в основном в массе диэлектрика.

Известны также магнитоэлектрические волноводы, изготовляемые из диэлектрика, у которого ε >1 и магнитная проницаемость μ > 1. Линия поверхностей волны (ЛПВ) – это металлический проводник, покрытый слоем такого же диэлектрика, какой используется

для изготовления диэлектрических и магнитодиэлектрических волноводов. Процесс распространения волны в ЛПВ аналогичен процессу в диэлектрическом волноводе, но здесь есть и токи проводимости. К этой же группе относятся различные световоды, в которых распространяются лучи света, т.е. электромагнитные процессы очень высокой частоты.

Первые световоды строились в виде металлической трубы, в которой луч света распространялся вдоль оси с помощью оптических или «газовых» линз или зеркал, расположенных внутри трубы. Такие световоды были дороги, требовали сложной юстировки и были заменены тонкими (доли миллиметра) прозрачными волокнами из специального стекла или пластмассы, обычно покрытыми отражающими оболочками из того же материала, но с несколько меньшим значением показателя преломления. Лучи распространяются вдоль световода в результате полных (без потери энергии) отражений от границы раздела сердцевины и отражающей оболочки.

Частотные диапазоны, в которых работают различные направляющие системы, приведены на рис. 4.

Перечислим основные области применения направляющих систем. Симметричные двухпроводные цепи широко используются на воздушных линиях и кабельных линиях дальней связи, местной общетехнологической связи (абонентские и соединительные линии), станционной распорядительной и стрелочной связи, вторичной коммутации отделенческой оперативно-технологической связи, двухсторонней парковой связи громкоговорящего оповещения, абонентских участков информационно-вычислительных сетей передачи данных, а также в локальных вычислительных сетях. Однопроводные несимметричные цепи на железнодорожном транспорте практически не находят применения, так как очень чувствительны к индуктивным помехам и к токам, блуждающим в земле. Полосковые линии используют в радиотехнических и других СВЧ устройствах; особенно они удобны при монтаже на печатных платах. Коаксиальные цепи обладают сравнительно большей пропускной способностью и могут быть использованы для частичного резервирования волоконно-оптических линий передачи и в сетях кабельного телевидения. Металлические и диэлектрические волноводы применяются в радио- и других СВЧ приборах для соединения отдельных блоков и в качестве фидеров, соединяющих аппаратуру с антеннами.

Световоды предназначены для передачи больших объемов информации как на дальние расстояния, так и на короткие, например, в локальных вычислительных сетях.

В настоящее время наибольшее применение при изготовлении кабелей нашли симметричная цепь и оптическое волокно. Причём преимущественно применяются однородные кабели, содержащие или симметричные цепи или оптические волокна. На ряде железнодорожных участков проложены комбинированные кабели для технологической связи

и устройств СЦБ, содержащие как симметричные цепи так и оптические волокна. Последние предназначены для организации каналов технологической связи и линейных цепей автоблокировки на сети железных дорог Российской Федерации. Они содержат оптические волокна, высокочастотные и низкочастотные четверки (пары). По низкочастотным парам могут работать устройства СЦБ при номинальном напряжении 380 В переменного тока частотой 50 Гц и 700 В постоянного тока. Особенностью конструкций комбинированного кабеля является использование водо-блокирующих материалов в виде лент и корделя для обеспечения продольной водонепроницаемости кабеля. Поэтому этот кабель не требует постановки под избыточное воздушное давление при его эксплуатации.

Комбинированные кабели могут ис­пользоваться при строительстве и реконструк­ции устройств связи и СЦБ на малодеятельных участках дорог с воздушными линиями связи и сигнальными проводами, подвешенными на вы­соковольтных линиях автоблокировки.

Для участ­ков с тепловозной тягой и электротягой постоянного тока разработаны модификации кабелей с экра­ном из алюмополиэтиленовой ленты типа МКПВБЭпП, а для участков с электротягой переменного тока с алюминиевой обо­лочкой типа МКПВБАШп. В маркировке комбинированных кабелей буквами Эп обозначен экран из алюмополиэтиленовой ленты, а буквами ВБ – обозначен водо-блокирующий материал.

1-контрольная жила; 2-лента из водо-блокирующего материала; 3-поясная изоляция; 4-экран из алюмополиэтиленовой ленты (или алюминие­вая оболочка); 5-оболочка из полиэтилена; 6-алюмополиэтиленовая лента (алюминиевая оболочка); 7-контактная проволока; 8-модули-заполнители из полиэтилена; 9-.централь­ный силовой элемент из стеклопластика; 10-оптические модули; 11-трубка из поли­этилена; 12, 13, 16-кордели из водо-блокирующего материала; 14-изолированные жилы вы­сокочастотных четверок; 15-высокочастотная четверка; 17-звездная четверка вспомогатель­ных жил; 18-изолированная жила вспомога­тельных пар (четверок); 19-вспомогательная пара, скрученная из двух изолированных жил.

Оптический элемент сердечника кабеля представляет собой пучок, скрученных вокруг силового элемента, оптических модулей и корделей-заполнителей. Оптический элемент размещается в трубке из полиэти­лена. Межмодульное пространство заполнено гидрофобным заполнителем, который не выте­кает из сердечника оптического элемента до температуры 50°С.

Оптические волокна удовлетворяют требованиям рекомендации G.652 Международного союза электросвязи (МСЭ). Оптические волокна имеют следующие параметры:

— хроматическая дисперсия не более 3,5 пс/нм в диапазоне волн 1285-1330 нм и не более 18 пс/нм в диапазоне длин волн 1525-1375 нм.

В оптическом элементе, по требованию заказчика, может быть увеличено число оптических волокон с 8 до 20, за счет использования 3-х дополнитель­ных оптических модулей, вместо корделей-заполнителей.

Низкочастотные четверки скручены из че­тырех изолированных жил, имеющих сплошную полиэти­леновую изоляцию.

В табл.1 приведены варианты комплектации сердечника комбинированного кабеля.

В четверке две жилы, расположенные по диагонали, образуют вспомогательную пару. Изоляция жил первой пары каждой четверки имеет красный и белый цвет. Второй – синий и зеленый.

Сердечник кабелей скручивают из вышеуказанных элементов.

Кабели типа МКПВБЭпП и МКПВБЭпБбЩп имеют экран из алюмополиэтиленовой ленты с алюминиевым слоем номинально толщиной не менее 0,1 мм. Под экраном проложена луженая медная контактная проволока с минимальным диаметром 0,4 мм.

Кабели марок МКПВБАШп и МКПВБАБпШп имеют сварную алюминиевую оболочку толщиной не менее 1,1 мм.

При нарушении целостности наружных по­кровов и попадании влаги в сердечник кабеля ленты и кордели из водо-блокирующих материа­лов увеличиваются в объеме в 3

4 раза и обра­зуют пробку, которая препятствует дальнейше­му проникновению воды в кабель.

Для контроля целостности наружных покро­вов и отсутствия воды в сердечнике в конструк­цию кабеля введена неизолированная жила. Це­лостность наружных покровов, а также расстояние до места их повреждения оценивают по величине сопротивления изоляции между кон­трольной жилой и экраном.

Для мон­тажа комбинированного кабеля разработана муфта для соеди­нения и ответвления кабелей в месте стыка строительных длин и врезная муфта для ответвления в любом месте строительной длины кабеля.

Контрольные вопросы

1. Что такое направляющие системы?

2. Назовите разновидности направляющих систем, их рабочие диапа­зоны частот и области применения?

3.На какие группы делятся направляющие системы электросвязи?

4. Какие направляющие системы называются цепями связи?

5. Что заставляет электромагнитную волну двигаться вдоль направляющей системы?

6. Какие направляющие системы относятся к открытым?

7. Назовите направляющие системы, которые нашли наибольшее применение на железнодорожном транспорте?

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

Направляющие системы

Кроме свободно распространяющихся волн, рассмотренных ранее, существуют волны, распространение которых происходит при наличии каких-либо направляющих элементов (границы раздела сред, металлические поверхности и т.д.). Совокупность направляющих элементов образует направляющую систему. Направляющие системы предназначены для решения важнейшей задачи техники СВЧ: передаче электромагнитных волн. В связи с этим направляющие системы называют также линиями передачи. Различные типы линий передачи предназначены для соединения антенных устройств с передатчиками и приемниками, для связи между собой отдельных элементов того или иного устройства, а также в качестве колебательных систем.

При выборе линии передачи руководствуются рядом общих требований.

Первое требование – обеспечение высокого КПД при передаче мощности. Все виды потерь энергии − на нагрев проводников и диэлектриков, на отражение или преобразование в волны паразитных типов и др. −должны быть минимальными.

Второе требовние − максимальная напряженность поля внутри линии передачи при фиксированной проводящей мощности должна быть как можно ниже. Это уменьшает опасность электрического пробоя и позволяет передавать наибольшую мощность.

Третье требование − устранение частотных искажений передаваемых по тракут сигналов и обеспечение возможности работы в нужной полосе частот.

Четвертое требование − отсутствие заметного просачивания электромагнитного поля в окружающее пространство.

И, наконец, пятое требование говорит о необходимости выполнения всех предыдущих требований в рамках установленных ограничений на габаритные размеры поперечного сечения, на погонную массу и погонную стоимость линий передачи.

Не существует универсальных направляющих систем, удовлетворяющих всем поставленным требованиям во всех диапазонах частот. Наоборот, освоение каждого нового участка частотного спектра неизменно сопровождается созданием новых типов линий передачи. Основное противоречие заключается в том, что коэффициент затухания линий передачи большей частью растет вместе с частотой.

Наиболее распространенные типы линий передачи для разных диапазонов перечислены ниже:

1. Проволочные линии: двухпроводные, многопроводные

2. Кабели: коаксиальные, симметричные.

3. Полосковые линии: несимметричная, симметричная, высокодобротная.

4. Волноводы: диэлектрические, поверхностных волн, лучевые.

На рисунке 68 показаны частотные диапазоны применения различных типов линий передачи. Такое деление достаточно условно: так, в коаксиальные кабели успешно работают и в гигагерцовом диапазоне волн.

Рисунок 68 − Линии передачи

Рассмотрим вкратце физические принципы работы основных линий передачи.

Проволочные линии передачи. Открытая линия из двух одинаковых параллельных проводников применятся на гектометровых и метровых волнах для подключения антенн к приемным и передающим устройствам. На более коротких волнах применению двухпроводных линий препятствует заметное излучение, создающее помехи и увеличивающее затухание. Воздушные двухпроводные линии выполняют из неизолированных медных или биметаллических проводов, подвешенных на опорах с помощью специальных керамических изоляторов. Четырехпроводные линии пердачи, образыванне из четырех попарно соединенных проводников, имеют такое же применение, но отличаются меньшим паразитным излучением.

Коаксиальные линии передачи. Тракты коаксиального типа применяются в широком диапазоне частот: для волн короче 10 м и до сантиметров. Коаксиальные волноводы представляют собой жесткие конструкции из металлических трубок, закрепленных одна в другой при помощи диэлектрических шайб. Наиболее широко распространены, однако, гибкие коаксиальные тракты, которые в этом случае называются коаксиальными кабелями. Гибкие коаксиальные кабели состоят из одножильного или многожильного внутреннего проводника, окруженного слоем эластичного диэлектрика (полиэтилен, фторопласт и др.), поверх которого располагается внешний проводник в виде металлической оплетки.

Рисунок 69 − Жесткий коаксиальный волновод

Рисунок 70 − Гибкий коаксиальный кабель

Для предохранения кабеля от внешних воздействий поверх оплетки располагается защитная диэлектрическая оболочка. Из-за уменьшенных размеров поперечного сечения и диэлектрических потерь коэффициент затухания коаксиальных кабелей превосходит коэффициент затухания для жесткого коаксиального волновода. Значение допустимой мощности в непрерывном режиме колебаний для коаксиальных кабелей составляет порядка 3-4 кВт на частотах около 1 ГГц.

Полосковые и микрополосковые линии передачи. Такие линии широко применяются на дециметровых и сантиметровых волнах в основном для образования сложных и разветвленных конструкций тракта.

Поперечные сечения полосковых линий передачи образуются из плоских параллельных проводников и диэлектрических пластин.

Различают симметричные и несимметричные полосковые линии передачи. Симметричные линии имеют в поперечном сечнии две перпендикулярные плоскости симметрии, несимметричные полосковые линии − одну плоскость симметрии.

На рисунке показаны некоторые разновидности полосковых линий передачи. Широкие металлические пластины в полосковых линиях являются экранами и могут рассматриваться как бесконечные плоскости с нулевым потенциалом.

Наиболее распространены, в силу простоты своего изготовления, несимметричные полосковые линии, называемые также просто микрополосковыми (рисунок 71). В таких линиях один слой фольги является экраном, а второй слой используют для образования рисунка полосковой платы.

В симметричных полосковых линиях рисунок полосковой платы покрывают ответной плоской платой, с внутренней стороны которой фольга удалена полностью (рисунок 72).

При необходимости исключения диэлектрических потерь используют так называемую высокодобротную симметричную полосковую линию. Внутренний проводник такой линии образуется из соединенных между собой полосок фольги на двух сторонах тонкого диэлектрического основания. Диэлектрическое основание устанавливают на шайбовых диэлектрических опорах посередине между металлическими обкладками, являющимися экраном полосковой линии.

Рисунок 71 − Несимметричная полосковая линия

Рисунок 72 − Поперечные сечения симметричной и высокодобротной линий

Для передачи оптических сигналов наиболее часто используют волноводы поверхностных волн, называемые также световодами. Световоды существуют пленочные и волоконные: наибольшее распространение получили волоконные световоды, применяемые в волоконно-оптических линиях связи.

Рисунок 73 − Световод

Волоконный световод состоит из диэлектрических сердечника и оболочки. Коэффициенты преломления сердечника и оболочки равны соответственно и , причем . Для защиты от внешних воздействий и повышения механической прочности световода на наружную поверхность наносят полимерное покрытие (на рисунке не показано). Коэффициенты преломления подобраны таким образом, чтобы при распространении света по световоду на границе сердечника и оболочки возникало полное внутреннее отражение, поэтому вся энергия, переносимая по световоду, сосредоточена в сердечнике и оболочке. На оболочку можно снаружи наносить любое покрытие.

На высоких частотах и при больших уровнях мощности для канализации электромагнитной энергии двухпроводные и коаксиальные линии становятся непригодными. В этих случаях используются металлические трубы-волноводы. Исследования показывают, что поля в полых трубах распределены более равномерно в поперечном сечении, чем в коаксиальной линии. Поэтому по полым трубам можно передавать большую мощность с меньшими потерями.

Определение волновода как полой металлической трубы, направляющей распространение электромагнитной энергии, не является полным. Часто любую систему проводников или диэлектриков, предназначенную для направленной передачи электромагнитной энергии, называют волноводом. Далее мы будем рассматривать волноводы в узком смысле этого слова, т.е. полые металлические трубы.

Существуют волноводы различной формы: прямоугольный, круглый, П-образный, Н-образный (рисунок 74).

Рисунок 74 − Сечения волноводов различной формы

Далее мы будем подробно рассматривать распространение поля внутри каждого типа волноводов.

Источник