НСЭ. Современная электрическая связь. Построение сетей электросвязи Единая сеть электросвязи РФ. Классификация под систем

• Название: Современная электрическая связь. Построение сетей электросвязи Единая сеть электросвязи РФ. Классификация под систем
• Дата: 09.12.2018
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: НСЭ.docx
• Тип: Документы; #59415
• страница: 4 из 5

Электромагнитные процессы в проводниках и ди- электриках

Часто для упрощения анализа используется понятие идеального проводни- ка и идеального диэлектрика. Идеальный проводник – среда с бесконечно


большой удельной проводимостью (   

или

tg  1 ). Идеальный диэлек-


трик – среда, не обладающая проводимостью (   0

или

tg  1). В идеальном


проводнике может существовать только ток проводимости

I_пр  E , а в идеаль-


ном диэлектрике – только ток смещения

I_см  i_aE .

В реальных средах имеется как ток проводимости, так и ток смещения. В этом случае принято считать среду проводящей, если

Iсм   a  0,1 . Iпр 

(2.16)

Диэлектрик характеризуется неравенством

Iсм   a  10 . Iпр 

(2.17)

Металлы практически во всем диапазоне частот являются проводниками. Диэлектрики (полистирол, полиэтилен и пр) на всех частотах действуют как изоляция с преобладанием токов смещения. Естественные среды (почва, вода, ^{лед) обнаруживают проводниковые свойства в области низких частот (f<f}0^{), а} выше – действуют как диэлектрики.

Ниже приведены исходные формулы для определения диэлектрических характеристик диэлектриков и проводников.

1 Диэлектрики без потерь ( tg   0 , α=0). Данными свойствами обладает вакуум. Соотношения для расчета основных характеристик электромагнитного поля в вакууме приводятся к виду:

  i  i aa  i0  ,	(2.18)
vф  vгр1 c, aa 	(2.19)
 2 0 ,  aa 	(2.20)
Zв a  Z0   376,7  . ka  	(2.21)

^{где β}0 ^{– коэффициент фазы в вакууме;}

^Z0^{=120π=376,7 (Ом) – характеристическое сопротивление плоской волны в} вакууме;

c=300000 км/с – скорость света в вакууме;

^0 ^{– длина волны в вакууме.}

Таким образом, плоские однородные волны в диэлектрике без потерь имеют следующие свойства:

• 
  отсутствие затухания;
  
• 
  независимость скорости распространения от частоты (нет дисперсии);
  
• 
  равенство скоростей распространения волны и света;
  
• 
  независимость характеристического сопротивления от частоты;
  
• 
  ^{отсутствие временного фазового сдвига между составляющими поля E}x^,
  

^Hy^.
2 Диэлектрики с малыми потерями ( tg   10^2 ): все диэлектрики, исполь-

зуемые в технике СВЧ (полиэтилен, фторопласт, керамика и др.). Для этих сред также справедливы формулы (2.18)-(2.21). Поскольку tg - конечная величина, в остальных расчетах необходимо учитывать потери в этих средах. Диэлектри- ки, которые используются в кабелях связи, не являются диспергирующими ^{средами, т.к. их параметры }а ^{и μ}а ^{слабо зависят от частоты.}

3. 
   Диэлектрики с большими потерями ( tg   1): оксиды металлов и другие соединения. Являются диспергирующими соединениями и, следовательно, все основные характеристики электромагнитных волн зависят от частоты. Коэффи-
   

циент затухания имеет очень большое значение. Не используются в электросвя-

зи.

3. 
   Металлы ( tg   1). Для расчета основных характеристик электромагнит- ного поля используются следующие соотношения:
   

  (1 i)  f a ,	(2.22)
     f a ,	(2.23)
vф    2 f,  a	(2.24)
  2  2 .  fa	(2.25)
Zв i a  1 i  f a.  	(2.26)

Таким образом, электромагнитное поле в металлах имеет следующие ос- новные свойства:

• 
  коэффициенты фазы и затухания равны между собой;
  
• 
  реактивная и активная составляющие характеристического сопротивле- ния равны между собой;
  
• 
  вектор H отстает по фазе от вектора E на угол, равный 45°;
  
• 
  основные характеристики по абсолютной величине на несколько поряд- ков отличаются от соответствующих в диэлектриках (затухание больше, осталь- ное – меньше);
  
• 
  амплитуды волн вдоль направления распространения быстро уменьшают-
  

ся.