Transmissielijn: 5 feiten die u moet weten

Cover Image Credit - Sajad-Hasan AhmadiTV-antenne-aansluitingenCC BY-SA 4.0

Discussiepunten: transmissielijn

  • Introductie
  • Doel van transmissielijn
  • Analyse van transmissielijn
  • Typen transmissielijnen
  • Toepassingen van transmissielijnen

Inleiding tot transmissielijn

Een transmissielijn is een speciaal ontworpen kabel voor het overbrengen van vermogen. Het geleidt alleen elektromagnetische golven op een geleide manier naar de belasting bij lage frequenties.

            Transmissielijn werkt op: microgolf frequentie domein en radiofrequentiedomein waar vermogen wordt aangenomen als een elektromagnetische golf. Dat is de reden waarom als een kabel een elektromagneetsignaal kan geleiden, deze een transmissielijn wordt genoemd.

            De transmissielijn is het resultaat van onderzoek van James Maxwell, Lord Kelvin en Oliver Heaviside. De fout en nadelen van de 'Atlantische telegraafkabel' en de uitvinding van de telegrafievergelijking maakten de weg vrij voor de lijn.

Doel van transmissielijn

Gewone kabels die elektrische energie overbrengen, zijn ontworpen om stroom te geleiden bij wisselstroom met een lagere frequentie. Ze kunnen geen stroom vervoeren in het FR-bereik of boven de 30 kilo hertz, omdat de energie wordt losgekoppeld bij verbindingen en connectoren en enige tijd de bestemming niet bereikt. Deze regels lossen deze problemen op. Ze zijn speciaal geconstrueerd om de reflecties en vermogensverlies te minimaliseren en gebruiken ook de impedantie-aanpassing om stroom te dragen.

            Deze lijnen zijn geconstrueerd met een uniform dwarsdoorsnedegebied. Dat is de reden waarom ze een uniforme impedantie bieden, die in termen bekend staat als karakteristieke impedantie.

Transmissielijn

Gebruik van transmissielijn in antenne

            De golflengte van de elektromagnetische golven wordt korter naarmate de frequentie hoger wordt van de elektromagnetische golven. Transmissielijnen zijn cruciaal, want als de golflengte kort genoeg is, draagt ​​de lengte van de draad bij aan het verleden van de golflengte.

Wat is een Yagi Uda-antenne? Klik hier voor details!

Analyse van transmissielijn

            We gaan uit van een vierterminal model van de transmissielijnen om de constructie en werking van lijnen te analyseren. Het komt overeen met een typisch circuit met twee poorten. 

            We nemen aan dat het circuit lineair is, wat betekent dat de complexe spanning op elke poort een relatie heeft met de complexe stroom voor de reflectieloze toestand. We nemen ook aan dat twee van de poorten transponeerbaar zijn.

Kenmerken impedantie van transmissielijn

Karakteristieke impedantie of (Z0) is een essentiële parameter van de lijn. Het kan worden gedefinieerd als de verhouding tussen de grootte van de spanning en de grootte van de stroom van een golf, die langs een lijn zonder reflectie loopt.

Karakteristieken impedantie regelt het gedrag van de lijn alleen als de lijn uniform van lengte is. Over het algemeen heeft voor coaxiale kabels de karakteristieke impedantie een waarde van vijftig tot zeventig ohm, en voor een kromgetrokken draadpaar is de waarde 100 ohm. Voor een niet-getwist paar is de waarde 300 ohm.

Reflectiecoëfficiënt transmissielijn

De reflectiecoëfficiënt van de lijn wordt gegeven door de verhouding tussen de complexe grootte van het gereflecteerde signaal en het binnenkomende signaal. Het wordt weergegeven door het Griekse alfabet - Г en uitgedrukt als -

Reflectiecoëfficiënt transmissielijn

waarbij V + de complexe spanning van de inkomende spanning is en V- de complexe spanning van de gereflecteerde golf.

Het heeft een relatie met de belastingsimpedantie en karakteristieke impedantie. De uitdrukking wordt hieronder gegeven.

Transmissielijn

Hier ZL is de belastingsimpedantie, en Z0 is de karakteristieke impedantie.

De staande golfverhouding heeft ook een relatie met deze lijnreflectiecoëfficiënt. De verbinding wordt gegeven als -

Transmissielijn

De relatie tussen Standing Wave Ratio en de reflectiecoëfficiënt van de transmissielijn.

Overeenkomende toestand van transmissielijn:

Het doel van een transmissielijn is om het maximale vermogen van de bron naar de bestemmingsbelasting te leveren en om de reflectie en het verlies van het vermogen te minimaliseren. De 'matched' conditie kan aan deze wens voldoen. Als de belastingsimpedantie van de bestemming gelijk wordt gemaakt aan of gelijk is aan de waarde van de karakteristieke impedantie van de lijn, dan bereikt de lijn de 'matched' toestand.

            In plaats van de 'matched' conditie lijdt de transmissie wat verlies. Zoals ohms verlies. Er is nog een ander substantieel verlies dat optreedt wanneer deze lijn werkt in hoge frequentiebereiken. Het verlies staat bekend als diëlektrisch verlies. Hier grijpen de binnenelementen van deze lijn de EM-energie vast en produceren ze warmte.

            Het totale verlies van deze lijn wordt gemeten door de eenheid dB / m. De verliezen zijn afhankelijk van de frequentie van het signaal, zoals eerder vermeld. De aannemersbedrijven hiervan geven meestal een verliesoverzicht. Het toont het vermogensverlies bij verschillende frequenties. Als een lijn een verlies van drie decibel / meter lijdt, is het ontvangen vermogen bij de belasting de helft van het geleverde vermogen.

Wat is hoornantenne? een overzicht krijgen hier!

Soorten transmissielijnen

 Deze komen met bepaalde typen, afhankelijk van de fysieke structuur en volgens de behoeften. Enkele van de essentiële en veelgebruikte soorten transmissielijnen worden hieronder vermeld. Ga er alsjeblieft doorheen en ontdek ze.

Coaxiale kabels:

Het is een van de meest gebruikte lijnenvormen. Het beperkt de hele EM-golf in de kabel. Coaxiale kabels kunnen dus tot op zekere hoogte worden gebogen, vastgebonden en gedraaid zonder de werking te beïnvloeden.

Coaxiale kabel

Doorsnede van coaxiale kabels, beeldcredits: Tkgd2007Coaxiale kabel opengewerktCC BY 3.0

EM-golven verspreiden zich in TEM- of transversale elektrische en magnetische modus Voor toepassingen in het RF-bereik. Hier staan ​​zowel de elektrische als de magnetische velden loodrecht op de verkondigingsrichtingen. Het elektrische veld wordt uitgestraald en het magnetische veld wordt in de omtrek.

Als de golflengte van de golf korter is dan de omtrek van de coaxiale kabel, wordt de TEM in tweeën gedeeld. De modi zijn dan bekend als TE of transversaal elektrisch en TM of transversaal magnetisch.

Coaxiale kabels hebben brede toepassingen voor televisies. Het werd vooral gebruikt voor telefoons in het midden van de twintigste eeuw.

Microstrip transmissielijnen:

Een microstripnetwerk is in feite een minuscuul geleidend vlak, parallel aan het grondoppervlak geplaatst. Het kan worden ontworpen door een dun en plat metalen vlak op de zijkant van een PCB te plaatsen. Het tegenoverliggende oppervlak moet het grondvlak zijn. De karakteristieke impedantie van de microstrip-type lijn hangt af van die geleidende strip. De hoogte, breedte, diëlektrische coëfficiënt van de geleidende strip levert de karakteristieke impedantie. Een punt om in gedachten te houden dat de lijn van het microstrip-type een open structuur is, terwijl de coaxiale kabel een gesloten is.

640px Elektrische en magnetische velden voor Microstrip.svg

Elektrisch en magnetisch veld van Microstrip-transmissielijn,

Krediet van het beeld: Dassault

Twisted pair transmissielijnen:

In dit type lijn waar draadparen worden samengevoegd tot een enkele ketting of een kabel, staat bekend als verwarde paar transmissielijnen. Dit soort lijnen wordt gebruikt in wereldwijde telefonische communicatie. Het is ook gebruikt in de datacirculatie in gebouwen. Dit type is niet economisch vanwege zijn eigenschappen.

640px Gedraaid paar.svg

Afbeelding van een Twisted Pair-type. Afbeelding tegoed - Draaiende vonk at en.wikipediaGedraaid paarCC BY-SA 3.0

Ster quad:

Star quad is een andere draadcombinatie-formatie. Het maakt gebruik van vier kabels en alle geleiders van de vier kabels zijn getwist en langs de as van de kabel gemonteerd. In deze formatie gebruikt elk paar een ver-paar om verbinding te maken.

De combinatievorm van getwist, balancerend en quadrupoolpatroon van transmissielijnen heeft verschillende voordelen omdat het ruis vermindert, met name bij gebruik van korte signaalniveaus zoals - kabels van de microfoon.

Transmissielijn

Beschrijvende afbeelding van een star quad-kabel, afbeeldingsbron - Draaiende vonk at en.wikipediaDM-vierkantCC BY-SA 3.0

Dit type lijn heeft toepassingen in vierdraadstelefonie, tweedraadstoepassingen.

Het veroorzaakt ook een hoge capaciteit die verder vervorming en verliezen veroorzaakt.

Toepassingen van transmissielijnen | Maakt gebruik van transmissielijnen

Transmissielijnen hebben verschillende voordelen ten opzichte van gewone elektrische kabels in specifieke domeinen. Daarom heeft het verschillende toepassingen. Laten we er een paar bespreken.

  • Elektromagnetische vermogens worden geleverd in hoogfrequente domeinen met minimaal verlies. Tv- en radiokabels voor het aansluiten van de antennes is een van de bekendste voorbeelden.
  • Deze worden ook gebruikt voor het genereren van pulsen door deze lijnen op te laden en te ontladen. Een belangrijk voorbeeld van dit type lijn is de Blumlein-transmissielijn. Radars hebben ook meerdere van dit soort toepassingen.
  • Deze worden ook toegepast in stub filters. Stub-filters zijn meestal bedraad in een parallelle verbinding en macht overdragen van de bron naar de bestemming.

Lees meer over elektronica! Klik hier!