Credito immagine di copertina - Sajad-Hasan Ahmadi, Connettori per antenna TV, CC BY-SA 4.0
Punti di discussione: linea di trasmissione
- Introduzione
- Scopo della linea di trasmissione
- Analisi della linea di trasmissione
- Tipi di linea di trasmissione
- Applicazioni delle linee di trasmissione
Introduzione alla linea di trasmissione
Una linea di trasmissione è un cavo appositamente progettato per la trasmissione di potenza. Conduce solo onde elettromagnetiche al carico a basse frequenze in modo guidato.
La linea di trasmissione opera a dominio della frequenza delle microonde e dominio delle radiofrequenze in cui la potenza è assunta come un'onda elettromagnetica. Ecco perché se un cavo può guidare un segnale elettromagnete, verrà chiamato linea di trasmissione.
La linea di trasmissione è il risultato delle ricerche di James Maxwell, Lord Kelvin e Oliver Heaviside. La colpa e gli inconvenienti del "cavo telegrafico atlantico" e l'invenzione dell'equazione del telegrafista aprirono la via d'uscita alla linea.
Scopo della linea di trasmissione
I cavi normali che trasferiscono l'energia elettrica sono progettati per condurre l'alimentazione a una frequenza inferiore AC. Non possono trasportare potenza nella gamma FR o superiore a 30 chilogrammi hertz poiché l'energia viene scollegata a giunti e connettori e per un po 'di tempo non raggiunge la destinazione. Queste righe risolvono questi problemi. Sono costruiti appositamente per ridurre al minimo i riflessi e la perdita di potenza e utilizzano anche l'adattamento dell'impedenza per trasportare la potenza.
Queste linee sono costruite con un'area della sezione trasversale uniforme. Questo è il motivo per cui forniscono un'impedenza uniforme, nota in termini di impedenza caratteristica.
Uso della linea di trasmissione nell'antenna
La lunghezza d'onda delle onde elettromagnetiche si accorcia all'aumentare della frequenza delle onde elettromagnetiche. Le linee di trasmissione sono cruciali perché quando la lunghezza d'onda è abbastanza corta, la lunghezza del filo contribuisce al passato della lunghezza d'onda.
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Analisi della linea di trasmissione
Assumiamo un modello a quattro terminali delle linee di trasmissione per analizzare la costruzione e il funzionamento delle linee. È equivalente a un tipico circuito a due porte.
Assumiamo che il circuito sia lineare, il che significa che la tensione complessa su qualsiasi porta è relazionale alla corrente complessa per la condizione senza riflessione. Inoltre, assumiamo che due delle sue porte siano trasponibili.
Caratteristiche impedenza della linea di trasmissione
L'impedenza caratteristica o (Z0) è un parametro essenziale della linea. Può essere definito come il rapporto tra l'ampiezza della tensione e l'ampiezza della corrente di un'onda, che viaggia lungo una linea senza riflessione.
L'impedenza delle caratteristiche controlla i comportamenti della linea solo se la linea è di lunghezza uniforme. Generalmente, per i cavi coassiali, l'impedenza caratteristica ha un valore compreso tra cinquanta e settanta ohm e per coppie di fili deformati, il valore è 100 ohm. Per una coppia non attorcigliata, il valore è 300 ohm.
Coefficiente di riflessione della linea di trasmissione
Il coefficiente di riflessione della linea è dato dal rapporto tra l'ampiezza complessa del segnale riflesso e il segnale in ingresso. È rappresentato dall'alfabeto greco - Г ed espresso come -
dove V + è la tensione complessa della tensione in ingresso e V- è la tensione complessa dell'onda riflessa.
Ha una relazione con l'impedenza di carico e l'impedenza caratteristica. L'espressione è data di seguito.
Qui ZL è l'impedenza di carico e Z0 è l'impedenza caratteristica.
Anche il rapporto delle onde stazionarie ha una relazione con questo coefficiente di riflessione della linea. La connessione è data come -
La relazione tra il rapporto delle onde stazionarie e il coefficiente di riflessione della linea di trasmissione.
Condizione corrispondente della linea di trasmissione:
Lo scopo di una linea di trasmissione è fornire la massima potenza dalla sorgente al carico di destinazione e ridurre al minimo la riflessione e la perdita di potenza. La condizione "abbinata" può soddisfare questo desiderato. Se l'impedenza di carico della destinazione è uguale o uguale al valore dell'impedenza caratteristica della linea, la linea raggiunge la condizione di "corrispondenza".
Invece della condizione "abbinata", la trasmissione subisce una perdita. Tipo, perdita ohmica. C'è anche un'altra perdita sostanziale che si verifica quando questa linea funziona in gamme di alta frequenza. La perdita è nota come perdita dielettrica. Qui, gli elementi interni di queste linee, afferrano l'energia EM e producono calore.
La perdita complessiva di questa linea è misurata dall'unità dB / m. Le perdite dipendono dalla frequenza del segnale, come accennato in precedenza. Le società costruttrici di questo di solito forniscono un grafico delle perdite. Mostra la perdita di potenza a diverse frequenze. Se una qualsiasi linea subisce una perdita di tre decibel / metro, la potenza ricevuta al carico sarà la metà della potenza fornita.
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Tipi di linee di trasmissione
Questi vengono con alcuni tipi a seconda della sua struttura fisica e in base alle esigenze. Di seguito sono elencati alcuni dei tipi essenziali e ampiamente utilizzati di linee di trasmissione. Per favore, esaminalo e scoprili.
Cavi coassiali:
È una delle forme di linee ampiamente utilizzate. Limita l'intera onda EM all'interno del cavo. Pertanto, i cavi coassiali possono essere piegati, legati o attorcigliati in una certa misura senza compromettere il funzionamento.
Sezione trasversale di cavi coassiali, credito immagine: Tkgd2007, Spaccato del cavo coassiale, CC BY 3.0
Le onde EM si propagano in modalità TEM o elettrica trasversale e magnetica Per le applicazioni della gamma RF. Qui, sia il campo elettrico che quello magnetico sono perpendicolari alle direzioni di promulgazione. Il campo elettrico viene irradiato e il campo magnetico diventa circonferenziale.
Se la lunghezza d'onda dell'onda è più corta della circonferenza del cavo coassiale, il TEM viene diviso in due. I modi sono quindi noti come TE o elettrico trasversale e TM o magnetico trasversale.
I cavi coassiali hanno ampie applicazioni per i televisori. È stato utilizzato principalmente per i telefoni nella metà del ventesimo secolo.
Linee di trasmissione microstriscia:
Una rete a microstrisce è fondamentalmente un minuscolo piano conduttivo, posizionato parallelamente alla superficie del terreno. Può essere progettato mettendo un piano metallico sottile e piatto sul lato di un PCB. La superficie opposta deve essere il piano di massa. L'impedenza caratteristica della linea del tipo a microstriscia dipende da quella striscia conduttiva. L'altezza, la larghezza, il coefficiente dielettrico della striscia conduttiva fornisce l'impedenza caratteristica. Un punto da ricordare che la linea di tipo microstrip è una struttura aperta mentre il cavo coassiale è chiuso.
Campo elettrico e magnetico della linea di trasmissione Microstrip,
Immagine di credito: Dassault
Linee di trasmissione a doppino intrecciato:
In questo tipo di linea in cui coppie di fili sono assemblati insieme per formare una singola catena o un cavo è noto come linee di trasmissione a coppie aggrovigliate. Questi tipi di linee vengono utilizzati nelle comunicazioni telefoniche globali. Inoltre, è stato utilizzato nella circolazione dei dati all'interno degli edifici. Questo tipo non è economico a causa delle sue proprietà.
Immagine di un tipo di doppino intrecciato. Credito immagine - Spinningpark at en.wikipedia, Doppino, CC BY-SA 3.0
Quad stella:
Star quad è un'altra formazione combinatoria di fili. Utilizza quattro cavi e tutti i conduttori dei quattro cavi sono attorcigliati e assemblati lungo l'asse del cavo. In questa formazione, ogni coppia utilizza una coppia lontana per connettersi.
La forma combinatoria di linee di trasmissione intrecciate, bilanciate e quadrupolari offre numerosi vantaggi in quanto riduce il rumore, in particolare per l'utilizzo a livello di segnale breve come i cavi del microfono.
Immagine descrittiva di un cavo quad a stella, Fonte immagine - Spinningpark at en.wikipedia, Quad DM, CC BY-SA 3.0
Questo tipo di linea ha applicazioni nella telefonia a quattro fili, applicazioni a due fili.
Induce anche un'elevata capacità che causa ulteriori distorsioni e perdite.
Applicazioni delle linee di trasmissione | Usi delle linee di trasmissione
Le linee di trasmissione hanno diversi vantaggi rispetto ai normali cavi elettrici in domini specifici. Ecco perché ha diverse applicazioni. Parliamo di alcuni di loro.
- Le potenze elettromagnetiche sono fornite in domini ad alta frequenza con perdite minime. I cavi tv e radio per il collegamento delle antenne è uno degli esempi più famosi.
- Questi vengono utilizzati anche per la generazione di impulsi caricando e scaricando queste linee. Un esempio significativo di questo tipo di linea è la Blumlein Transmission Line. Anche i radar hanno molteplici applicazioni di questo tipo.
- Questi sono applicati anche in stub filtri. I filtri stub sono generalmente cablati in una connessione parallela e trasferire potenza dalla sorgente alle destinazioni.
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Ciao, sono Sudipta Roy. Ho fatto B. Tech in Elettronica. Sono un appassionato di elettronica e attualmente mi dedico al campo dell'elettronica e delle comunicazioni. Nutro un vivo interesse nell'esplorazione delle tecnologie moderne come l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico. I miei scritti sono dedicati a fornire dati accurati e aggiornati a tutti gli studenti. Aiutare qualcuno ad acquisire conoscenze mi dà un immenso piacere.
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