Расчет параметров электромагнитной волны в коаксиальном кабеле марки РК-50-3-11 - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет параметров электромагнитной волны в коаксиальном кабеле марки РК-50-3-11

Конструкция и основные элементы коаксиального кабеля, общая характеристика и преимущества коаксиальной линии, ее параметры и сферы применения. Электрические процессы, протекающие в коаксиальном кабеле. Расчет основных параметров кабеля марки РК 50–3–11.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Запишем уравнения Максвелла в дифференциальной форме:
? - плотность стороннего электрического заряда (в единицах СИ - Кл/м?)
j - плотность электрического тока (в единицах СИ - А/м?)
E - напряжённость электрического поля (в единицах СИ - В/м)
H - напряжённость магнитного поля (в единицах СИ - А/м)
D - электрическая индукция (в единицах СИ - Кл/м?)
B - магнитная индукция (в единицах СИ - Тл = Вб/м?= кг·с -2 ·А -1 )
Так как энергия сосредоточивается внутри коаксиального кабеля в диэлектрике, а проводники задают лишь направление распространению электромагнитных волн и этот диэлектрик не является проводящим материалом, то токи утечки в них отсутствуют. Также, в обычных условиях, материалы из которых может быть изготовлен диэлектрик, электрически нейтральны, поэтому положим:
Для того чтобы получить дифференциальное уравнение второго порядка описывающее изменение электрического и магнитного поля во времени и в пространстве продифференцируем первое уравнение из системы уравнений (9) по времени:
Из первого уравнения системы (8) получим:
Подставим сюда второе уравнение из системы (10):
Подставим (18) в (17), а затем (17) в (16) получим:
Полученное выражение может быть преобразовано к следующему виду:
Произведем замену на v 2 . Получим:
Аналогичным образом, исключая вектор E из уравнений Максвелла можно получить волновое уравнение для вектора Н:
волновому уравнению подчиняется также скалярный ? и векторный a потенциалы.
Если коаксиальную пару расположить так, чтобы ее ось совпадала с осью z, то электромагнитное поле вследствие цилиндрической симметрии не будет зависеть от координаты ?. Кроме того, по физическим соображениям будет отсутствовать составляющая Н z -напряженность магнитного поля по оси z. Также отсутствует тангенциальная составляющая напряженности электрического поля Е ? и радиальная составляющая напряженности магнитного поля Н r .
Таким образом, применительно к коаксиальной паре идеальной конструкции действуют лишь три составляющие электромагнитного поля: E r , E z и Н ? (рис. 9).
Электрическое поле характеризуется двумя составляющими: радиальной E r и продольной E z . Радиальная составляющая E r обуславливает наличие тока смещения в диэлектрике I см и совпадает по направлению с вектором плотности последнего. Продольная составляющая E z вызывает ток проводимости I пр в проводниках, направленных вдоль кабеля.
В результате волновые уравнения для коаксиальной пары будет иметь вид:
Если Ez=0 то система уравнений (23) примет вид:
Так как, для системы уравнений 1.18, векторы напряженности электрического и магнитного полей лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, то в волноводе распространяется поперечная электромагнитная волна или волна типа ТЕМ.
Электромагнитные волны - поперечные волны: векторы Е и Н поля волны лежат в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны, т.е. к вектору ее скорости v в рассмотренной точке поля. В этом проще всего убедиться на примере плоской волны, распространяющейся вдоль положительного направления оси ОХ.
Векторы Е и Н и их проекции на оси координат не зависят от y и z:
Из уравнений Максвелла (8,9) следует, что для поля плоской волны
т.е. Е и Н не зависят ни от координат, ни от времени. Поэтому для переменного поля плоской волны Е= Н=0 и векторы Е и Н перпендикулярны к направлению распространению волны:
Для направляющих систем уравнения Максвелла наиболее часто применяются в цилиндрической системе координат:
Электромагнитное поле коаксиальной пары определяется уравнениями:
5 . Ос новные параметры коаксиального кабеля
1. Волновое сопротивление Z в , [Ом]
Волновое сопротивление - это сопротивление, которое встречает бегущая по линии от генератора к нагрузке электромагнитная волна, причем включенная в конце линии нагрузка имеет чисто активное сопротивление, равное этому же волновому сопротивлению.
Пятидесятиомные линии применяются обычно в диапазоне волн короче 15 - 20 см. В более длинноволновом диапазоне, т.е. на дециметровых и метровых волнах, до последнего времени наиболее часто применялись коаксиальные линии с волновым сопротивлением 75 Ом.
Важным параметром коаксиальной линии является ее так называемая погонная емкость С 0 , т.е. емкость цилиндрического конденсатора, приходящаяся на единицу его длины.
3. Погонная индуктивность L, [Гн/м]
Другим электрическим параметром коаксиальной линии является ее погонная индуктивность Lо, которая представляет собой сумму индуктивностей наружного и центрального проводников, приходящихся на единицу длины линии.
Коэффициент затухания нормируется обычно на стандартных частотах при температуре окружающей среды 20°С и указывается в технических условиях или спецификациях на кабели конкретных марок.
Малый коэффициент затухания обеспечивается прежде всего высокими электрическими свойствами материалов (медь и полиэтилен) и конструктивным исполнение кабеля - трубчатые проводники и вспененная или кордельная изоляция. В таких кабелях изоляция состоит на 85-90% из воздуха.
Теоретически коэффициент затухания можно рассчитать по следующей формуле
? 0 - относительная диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля,
d - диаметр внутреннего проводника кабеля, [мм]
D - диаметр внешнего проводника кабеля, [мм]
? 1 - проводимость внутреннего проводника, [Мсим/м]
? 2 - проводимость внешнего проводника, [Мсим/м]
tg ? - тангенс угла потерь изоляции
На практике коэффициент затухания рассчитывают измеряя мощность сигнала на входе и выходе волновода по формуле:
мощность сигнала на входе в волновод, [Вт].
мощность сигнала после прохода по волноводу, [Вт].
5. Скорость распространения волны в волноводе v, [м/с].
В частотном диапазоне, для которого предназначены коаксиальные кабели, в кабеле распространяется поперечная электромагнитная волна. Скорость ее распространения определяется из соотношения:
Производитель кабелей указывает относительную скорость распространения волны в кабеле [%], которая демонстрирует, насколько последняя отличается от скорости распространения электромагнитной волны в свободном пространстве,
6. Коэффициент укорочения длины волны.
Величина, показывающая, во сколько раз длина волны в волноводе, заполненным диэлектриком с > 1, меньше длины волны в воздухе, называется коэффициентом укорочения длины волны:
Так как любой металлический проводник имеет хотя и малое, но конечное сопротивление, то это сопротивление применительно к коаксиальной линии удобно выражать через погонное активное сопротивление обеих токопроводящих жил Rо, измеряемое в Ом/м (ом на метр). Погонное сопротивление Rо характеризует тепловые потери в металлических проводниках коаксиальной линии.
Диэлектрик между проводниками, если это не вакуум или воздух, не является идеальным, и его погонную проводимость обозначают G 0 и называют проводимостью изоляции. Погонная проводимость G 0 характеризует тепловые потери передаваемой по линии высокочастотной энергии в диэлектрической изоляции между проводниками коаксиальной линии. Подчеркнем, что проводимость G 0 не является обратной величиной G 0 и не зависит от нее.
9. Напряженность электрического поля, при которой наступает пробой:
7 . Пр именение коаксиального кабеля
Коаксиальные кабели, предназначенные для работы в СВЧ диапазоне, называются еще радиочастотными кабелями. Это гибкие коаксиальные линии. Они применяются не только в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазоне волн, но и на длинных, средних и коротких волнах радиовещательного диапазона, а также во многих низкочастотных устройствах систем автоматики и телемеханики.
8 . Ра счет основных параметров коаксиального кабеля марки РК _5 0 - 3-1 1
Каждому кабелю присвоено условное обозначение, которое включает буквы, обозначающие марку кабеля, - РК (радиочастотный коаксиальный) и три числа. Первое число указывает на величину номинального волнового сопротивления, второе - на величину номинального диаметра по изоляции, округленную для диаметра 2 мм до ближайшего целого числа, третье число - двух- или трехзначное. Первая цифра указывает на материал изоляции кабеля, а последующие обозначают порядковый номер конструкции кабеля.
РК_50-3-11 обозначает: радиочастотный коаксиальный кабель с номинальным волновым сопротивлением 50 Ом, с номинальным диаметром по изоляции 3 мм, изоляция из полиэтилена (1), порядковый номер конструкции 1.
Конструктивные и электрические данные берем из справочных данных:
Диаметр центрального проводника d=0.0009 м
Внутренний диаметр оболочки D=0,003 м
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика 2,3
1. Рассчитаем волновое сопротивления по формуле (33):
2. Рассчитаем погонную емкость по формуле (35):
3. Погонную индуктивность выразим из формулы (34):
4. Коэффициент затухания сигнала определим по графику зависимости удельного затухания от частоты сигнала определенного заводом-изготовителем, определил коэффициент при частоте сигнала 200 МГц:
5. Рассчитаем скорость распространения волны в волноводе по формуле (39):
6. Рассчитаем относительную скорость распространения волны в кабеле по формуле(40):
7. Рассчитаем коэффициент укорочения длины волны по формуле(41):
8. рассчитаем напряженность электрического поля, при которой наступает пробой по формуле (42):
При расчетах данного кабеля были получены следующие результаты:
Погонная индуктивность - 2.41*10Гн/м;
Фазовая скорость волны - 198000 км/с
Относительная скорость распространения волны - 66%;
Коэффициент укорочения длины волны - 0,67
Напряженность эл. поля, при которой наступает пробой - 1,37*10В/м
Фазовая скорость волны - 200000 км/с
Относительная скорость распространения волны - 67%;
Коэффициент укорочения длины волны - 0,76
Погрешность расчета параметров коаксиального кабеля относительно табличных данных:
Волновое сопротивление, погрешность равна:
Погонная емкость, погрешность равна:
Фазовая скорость волны, погрешность равна:
Относительная скорость распространения волны, погрешность равна:
Коэффициент укорочения длины волны, погрешность равна:
Погрешность расчета параметров коаксиального кабеля относительно данных предоставленных фирмой, является следствием учета производителя факторов окружающей среды.
1. Гроднев И.И. Кабели связи-М.: Энергия, 1965.
2. Дональд Дж., Стерлинг Кабельные системы - М.: Лори, 2003.
3. Изюмова Т.И., Свиридов В.Т. Волноводы, коаксиальные и полосковые линии - М.: Энергия, 1975.
4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети 3-е издание-СПб.: Питер, 2007.
5. Свешников И.В., Кузьмина Т.В. Электромагнитное поле: Учеб. пособие. - Чита: ЧитГУ, 2005.
6. Трафимова Т.И. Курс физики - М.: Выш. шк., 2002.
Расчет электрических параметров радиочастотного кабеля марки РК 75–1–11, сравнение их с паспортными данными из ГОСТа. Конструктивные элементы кабеля, их размеры. Расчет активного сопротивления, индуктивности, электрической емкости и проводимости изоляции. курсовая работа [81,1 K], добавлен 22.12.2013
Классификация современных кабелей связи. Типы изоляции коаксиальных кабелей. Выбор конструкции внешних проводников, расчет габаритов и параметры передачи радиочастотного коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Расчет параметров передачи. курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.07.2012
Ситуационная схема трассы и расчет необходимого числа каналов. Выбор системы передачи и определение требуемого числа оптических волокон в кабеле. Выбор марки кабеля и его технические параметры, расчет длины участка. Составление сметы на строительство. курсовая работа [363,2 K], добавлен 17.09.2014
Расчет емкости реальной симметричной цепи в кабеле МКСГ-4х4х1,2, коэффициента фазы коаксиальных пар в комбинированном кабеле КМ-8/6, критической частоты в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛС-01 при увеличении диаметра его сердцевины. контрольная работа [1018,9 K], добавлен 15.04.2009
Выбор оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля. Выбор типа кабеля и описание его конструкции. Прокладка и монтаж кабеля. Расчет параметров передачи выбранного кабеля. Расчет надежности проектируемой кабельной линии связи. курсовая работа [654,0 K], добавлен 18.05.2016
Строение, типы, классификация и основные параметры коаксиального кабеля. Его электрические показатели: полоса частот и потери передачи, волновое сопротивление, показатель возвратных потерь, сопротивление по постоянному току, коэффициент экранирования. курсовая работа [738,0 K], добавлен 16.06.2014
Типы и основные группы кабелей. Назначение и структура коаксиального кабеля и витой пары. Среды передачи сигналов этих двух разновидностей Ethernet. Расчет компьютерной сети на основе коаксиального кабеля и витой пары на примере компьютерного класса. курсовая работа [55,8 K], добавлен 15.12.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет параметров электромагнитной волны в коаксиальном кабеле марки РК-50-3-11 курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Қыз Намысы Туралы Эссе
Хемингуэй Полное Собрание Сочинений
Козге Урман Сочинение 6
Реферат: Сказка о царе Салтане
Реферат Синдром Дауна Скачать
Реферат: Югославия в 1918-1939 годах
Сочинение На Тему Троекуров И Александр Дубровский
Сочинение На Тему Описать Человека
Реферат по теме Рим первых царей: власть и социальное управление
Реферат по теме Первісна культура
Доклад: Гранин Даниил Александрович
Отчет По Производственной Практике Недвижимость
Реферат: Добро и зло в романе Мастер и Маргарита. Скачать бесплатно и без регистрации
Понятие Общественного Питание Его Функция Реферат
Философские Взгляды Платона Реферат
Реферат: Банковская система в РФ. Небанковские организации
Контрольная работа по теме Розрахунок ефективності інвестиційного проекту
Развитие Скоростных Расчетов Реферат
Эссе На Тему Культура Восточных Славян
Курсовая работа по теме Сексуальные дисфункции и другие сексуальные расстройства
Антиокислительные эффекты биологически активных веществ в составе растительных масел - Биология и естествознание статья
Технологическое обеспечение боевых действий - Военное дело и гражданская оборона курсовая работа
Метаболічні особливості фізіології та біохімії водоростей - Биология и естествознание курсовая работа