Расчет первичных и вторичных параметров кабеля




Цель работы

Изучение конструкций и характеристик коаксиальных кабелей связи, ознакомление с образцами кабельной продукции различных типов, получение навыков по расчету первичных и вторичных параметров.

Расчет первичных и вторичных параметров кабеля

Таблица 1 – Исходные данные коаксиального кабеля

 

№ варианта Тип кабеля, мм Материал проводников Тип изоляции Частота, МГц
  2,6/9,5 Медь-медь Полиэтиленовая спираль  

 

Коаксиальные кабели обычно используются в диапазоне частот свыше 60 кГц, при этом расчет первичных параметров на этих частотах можно производить по упрощенным формулам.

1 Активное сопротивление коаксиальной пары состоит из сопротивления внутреннего проводника и внешнего (полого) проводника и рассчитывается из выражения

где f ‒ частота, при которой производится расчет, Гц;

мм – радиус внутреннего проводника;

мм – радиус внешнего проводника.

 

Таблица 2 – Зависимость сопротивления коаксиальной пары от частоты

 

f, МГц        
R, Ом/км 40,95384615 91,575584 129,50743 317,22713

 

Рисунок 1 ‒ Зависимость сопротивления коаксиальной пары от частоты

2 Индуктивность цепи L состоит из наружной межпроводниковой индуктивности и внутренней индуктивности внутреннего и внешнего проводника и определяется на частотах > 60 кГц по формуле:

.

Таблица 3 – Зависимость индуктивности коаксиальной пары от частоты

f, МГц        
L, Гн/км 0,00026568 0,0002621 0,0002612 0,00026

 

Рисунок 2 ‒ Зависимость индуктивности коаксиальной пары от частоты

3 Емкость коаксиальной пары аналогична емкости цилиндрического конденсатора. Его электрическое поле создается между двумя цилиндрическими поверхностями с общей осью. Емкость определяется по формуле:

где ‒ эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость изоляции.

Тогда при любых частотах.

Рисунок 3 ‒ Зависимость емкости коаксиальной пары от частоты

4 Проводимость изоляции характеризует потери энергии в изоляции проводников коаксиальной пары. Проводимость изоляции обусловлена сопротивлением изоляции изолирующего материала и диэлектрическими потерями. В используемом диапазоне частот (>60 кГц) первой составляющей можно пренебречь. Тогда проводимость изоляции определяется из выражения:

,

где ‒ эквивалентная величина тангенса угла диэлектрических потерь, определяется из таблицы 4.

Таблица 4 – Зависимость tgδэ от типа кабеля и частоты

 

Тип кабеля Тип изоляции tgδэ.10-4 при частоте, МГц
       
2,6/9,5 Полиэтиленовая спираль 0,4 0,4 0,5 0,6

 

Таблица 5 – Зависимость проводимости изоляции от частоты

 

f, МГц        
G, См/км

Рисунок 4 – Зависимость проводимости изоляции от частоты

 

5 Волновое сопротивление в общем случае определяется выражением

.

В области высоких частот (при f >40 кГц) волновое сопротивление можно определить по формуле:

.

Таблица 6 – Зависимость модуля волнового сопротивления от частоты

 

f, МГц        
, Ом/км 75,05593454 74,54853547 74,42043287 74,24928562

 

Рисунок 5 – Зависимость модуля волнового сопротивления от частоты

6 В области высоких частот (при f >40 кГц) коэффициент затухания определяется по формуле:

Таблица 7 – Зависимость коэффициента затухания от частоты

 

f, МГц        
, дБ/км 2,373596107 5,354140207 7,596046672 18,78463224

 

Рисунок 6 – Зависимость коэффициента затухания от частоты

7 Коэффициент фазы определяет угол сдвига между током (или напряжением) на протяжении одного километра. Для определения коэффициента фазы в областях высоких частот (при f >40 кГц) можно пользоваться выражением

.

Таблица 8 – Зависимость коэффициента фазы от частоты

f, МГц        
, дБ/км 22,240968 110,45307 220,52653 1320,1163

Рисунок 7 – Зависимость коэффициента фазы от частоты

8 Модуль коэффициента распространения определяется из формулы:

.

Таблица 9 – Зависимость коэффициента распространения от частоты

 

f, МГц        
, 1/км 2,288838663 3,360771279 3,973070768 6,148495276

 

Рисунок 8 – Зависимость модуля коэффициента распространения от частоты

 

9 Скорость распространения электромагнитной энергии является функцией частоты и фазовой постоянной, которая в свою очередь зависит от первичных параметров линии. В общем виде она определяется по формуле:

.

 

Таблица 10 – Зависимость коэффициента фазы от частоты

 

f, МГц        
, км/с 282505,03 284427,83 284917,43 285574,17

 

Рисунок 9 – Зависимость скорости распространения энергии от частоты

Вывод

В ходе данной лабораторной работы были рассчитаны первичные и вторичные параметры заданного коаксиального кабеля.

Внутренний проводник данного кабеля – медная проволока диаметром 2,6 мм, на который накладывают спираль из полиэтиленового материала с различным шагом – в зависимости от требований к гибкости кабеля. Диаметр корделя применяют таким, чтобы обеспечить получение заданных электрических характеристик кабеля.

Внешний проводник кабеля изготавливается из медной проволоки диаметром 9,5 мм.

Такой кабель применяется для многоканальной связи и телевидения, с рабочим диапазоном частот до 60 МГц.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-07 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: