Физическая энциклопедия - линии передачи

(длинные линии), многопроводные системы, состоящие из параллельных проводников, вдоль к-рых могут распространяться эл.-магн. волны. Поперечные размеры таких систем малы по сравнению с продольными, а часто и по сравнению с длиной волны l (отсюда назв. д л и н н ы е л и н и и). Впервые Л.

п. появились в 30-х гг. 19 в. в телеграфии, а в кон. 20 в. стали применяться для передачи энергии перем. тока. Различают экранированные Л. п. (простейшая коаксиальный кабель) и открытые (двухпроводная из двух цилиндрических параллельных проводников и др.). В идеальной Л. п. (без потерь энергии) распространяются только волны, в к-рых электрич.

и магн. поля строго поперечны (ТЕМ-моды, (см. РАДИОВОЛНОВОД)). Распределение этих полей по сечению Л. п. в точности повторяет распределение электростатич. поля E в цилиндрич. конденсаторе и магнитостатич. поля Н в системе цилиндрич. проводников с продольными токами (рис.). В многопроводных Л. п. может распространяться N-1 (N число проводников) независимых мод.

Это используется для многоканальной передачи. Все ТЕМ-моды распространяются со скоростью света в среде, заполняющей Л. п. Структура электрич. и магн. полей в линиях передачи: а в коаксиальном кабеле (поперечное и продольное сечения); б в двухпроводной линии (поперечное сечение). При теор. описании процессов в Л. п. благодаря квазистатической поперечной структуре полей можно оперировать не с полями E и Н, а с зарядами (>, токами I и напряжениями V.

Процессы в Л. п. описываются т. н. телеграфными уравнениями. Для двухпроводной идеальной линии они имеют вид: где L и С погонные индуктивность и ёмкость Л. п. (в СИ). Общее решение ур-ния(*) для L=const и C=const представляет собой суперпозицию волн: J=Aexp(iwtВ±ikz), V=AZBexp(iwtВ± ikz), где k=w/v=2p/l, v=1/?(LC)= -скорость распространения волн в среде, заполняющей Л.

п., ZB=?(L/C) волновое сопротивление Л. п. Оптим. передача энергии осуществляется в режиме бегущей волны, когда Л. п. нагружена на сопротивление, равное волновому. Однородные потери в среде не изменяют структуру поля ТЕМ-моды, но, помимо ослабления сигнала, вносят фазовые искажения из-за дисперсии волн (волны разных частот распространяются с разными фазовыми скоростями).

Однако ур-ния (*) сохраняют смысл, если их применять для гармонич. процессов с заменой С на C+s/iw (s погонная проводимость среды). Потери в проводниках Л. п. приводят к появлению продольных составляющих поля E, к трансформации моды ТЕМ в моду ТМ.

В этом случае ур-ние (*) (с заменой L на L+r/iw, r погонное сопротивление проводников) справедливо лишь приближённо, пока поперечные размеры Л. п. малы по сравнению с К. Также обстоит дело и для изогнутых, перекрученных и подвергнутых др. деформациям Л. п. Учёт s и r приводит к комплексному волн. сопротивлению ZB=?((L+r/iw)/C+s/iw)). При передаче сигналов по таким Л.

п. на протяжённых трассах, напр. в межконтинентальных подводных кабелях, помимо промежуточных усилителей приходится вводить также и фазовые корректоры. .