НСЭ. Современная электрическая связь. Построение сетей электросвязи Единая сеть электросвязи РФ. Классификация под систем
![]()
|
Поверхностный эффектПеременное электромагнитное поле внутри металла, а следовательно, плотность токов проводимости быстро убывает по мере удаления от поверхно- сти. Это создает концентрацию токов СВЧ у поверхности металла. Такое явле- ние называется поверхностным эффектом (скин-эффектом), его схема показана на рисунке 2.1. На основании его анализа можно сделать следующие выводы: ![]() Рисунок 2.1 – Проникновение поля в толще металла
a где k – коэффициент вихревых токов. Глубина проникновения зависит от частоты: чем больше частота, тем меньше глубина проникновения. На частотах СВЧ глубина проникновения в ме- таллах незначительна, и уменьшается с увеличением проводимости и магнитной проницаемости материала. Таблица значений коэффициентов вихревых токов и эквивалентной глуби- ны для некоторых проводников приведена ниже. Таблица 2.1 – Параметры некоторых проводников
Наибольшей глубиной проникновения обладает свинец. При этом с увели- чением частоты глубина проникновения уменьшается. На рисунке 2.2 представлены кривые зависимости проникновения тока в металл от частоты. ![]() Рисунок 2.2 – Частотная зависимость проникновения электромагнитного поля в толщу металла: 1) алюминия; 2) меди; 3) стали Наиболее часто в кабелях используется медный проводник. Инженерная формула для расчета глубины проникновения поля в такой проводник:
и равна реактивной составляющей Xs.
уменьшается. Поверхность не является совершенно гладкой и обладает шероховатостью. Мерой шероховатости является эффективная среднеквадратичная высота неод- нородности поверхности h. На низких частотах глубина проникновения, обу- словленная поверхностным эффектом, превосходит h. На высоких – ток вынуж- ден следовать вдоль всех неровностей, что приводит к увеличению сопротив- ления.
Направляемые волны имеют место в линиях передачи. Их свойства опре- деляются их структурой и свойствами среды, в которой они распространяются. Напомним, что структура электромагнитного поля находится через реше- ние волнового уравнения для одной из продольных составляющих. Затем через уравнения Максвелла находятся поперечные составляющие электромагнитного поля. В реальных линиях передачи все многообразие типов волн можно разде- лить на 4 основных типа:
Е- и Н-волны возбуждаются в высоком диапазоне частот, где определяю- щими являются токи смещения. Используются при передаче энергии по метал- лическим и диэлектрическим волноводам и однопроводным (например, волно- водам) линиям,
Основные типы волн в направляющих средах приведены на рисунке 2.3. ![]() Рисунок 2.3 – Взаимное расположение компонент векторов поля в направляющей системе: 1) T-волна; 2) Е-волна; 3) Н-волна; 4) НЕ-волна
Во многих практических случаях искать точные решения задач на базе электродинамики сложно и нецелесообразно. В этом случае применяются при- ближенные методы решения, в том числе методы теории электрических цепей и геометрической оптики. В первом случае совершается переход от волновых Направляющие среды электросвязипроцессов к колебательным (λ>>D), а во втором – к лучевым (геометрическим) процессам (λ<<D). В зависимости от соотношения длины волны λ и поперечных геометриче- ских размеров D системы можно разделить на три режима передачи:
|