Твин-свинец - Twin-lead

Двухпроводной, 300 Ом

Часть серия на
Антенны
Общие типы Диполь Фрактал Петля Монополь Спутниковая тарелка Телевидение Хлыст
Составные части Балун Блокировать повышающий преобразователь Коаксиальный кабель Противовес (наземная система) Подача Линия подачи Малошумящий блочный понижающий преобразователь Пассивный радиатор Приемник Ротатор Заглушка Передатчик Тюнер Твин-свинец
Системы Антенная ферма Любительское радио Сотовая сеть Точка доступа Муниципальная беспроводная сеть Радио Радиомачты и вышки Вай фай Беспроводной
Безопасность и регулирование Излучение мобильных телефонов и здоровье Беспроводные электронные устройства и здоровье Международный союз электросвязи (Регламент радиосвязи ) Всемирная конференция радиосвязи
Источники излучения / регионы Осмотр Фокальное облако Плоскость земли Главный лепесток Ближнее и дальнее поле Боковой лепесток Вертикальная плоскость
Характеристики Усиление массива Направленность Эффективность Электрическая длина Эквивалентный радиус Фактор Уравнение передачи Фрииса Прирост Высота Диаграмма излучения Радиационная стойкость Распространение радио Радиоспектр Соотношение сигнал шум Побочное излучение
Методы Управление лучом Наклон луча Формирование луча Маленькая ячейка Многослойные Bell Laboratories Пространство-время (BLAST) Массивный Несколько входов и выходов (MIMO) Реконфигурация Расширенный спектр Широкополосный космический отдел Множественный доступ (WSDMA)

Твин-свинец кабель двухпроводный плоский кабель, используемый как сбалансированная линия передачи нести радиочастота (RF) сигналы. Он состоит из двух скрученных или сплошных медь или стальные проволоки, плакированные медью, удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга пластиком (обычно полиэтилен ) Лента. Равномерное расстояние между проводами является ключом к функции кабеля как линии передачи; любые резкие изменения в расстоянии отразят часть сигнала обратно к источнику. Пластик также покрывает и изолирует провода. Он доступен с несколькими различными значениями характеристическое сопротивление, самый распространенный тип - 300 Ом.

Двойной вывод в основном используется в качестве антенны линия подачи в коротковолновый и УКВ частоты, для подключения радиоприемники и передатчики к их антенны. Он может иметь значительно меньшие потери сигнала, чем миниатюрный гибкий коаксиальный кабель, основной альтернативный тип фидера на этих частотах; например, введите RG-58 коаксиальный кабель теряет 6,6 дБ на 100 м на частоте 30 МГц, в то время как двухжильный кабель с сопротивлением 300 Ом теряет лишь 0,55 дБ.^[1] Двойной провод 300 Ом широко используется для подключения FM-радио к их антеннам и ранее использовался для подключения телевизионные антенны к телевизоры пока не заменили на коаксиальный кабель. Однако он более уязвим для помех; близость к металлическим объектам будет вводить сигналы в сдвоенные выводы, которые будут заблокированы коаксиальным кабелем. Поэтому требуется интервал вокруг водостоки, и изоляторы опоры вдоль металлических опорных мачт.

Характеристики и использование

Двухпроводные и другие типы линий передачи с параллельными проводниками в основном используются для подключения радиопередатчики и приемники к их антенны. Параллельная линия передачи имеет то преимущество, что ее потери на порядок меньше, чем у параллельной линии передачи. коаксиальный кабель, основной альтернативный вид ЛЭП. Его недостатки в том, что он более уязвим для вмешательство, и должны храниться вдали от металлических предметов, которые могут вызвать потерю мощности. По этой причине при установке снаружи зданий и на антенных мачтах необходимо использовать изоляторы. Также распространенной практикой является скручивание двойного провода на длинных свободно стоящих отрезках, чтобы исключить любые наведенные дисбалансы в линии.

Twin-lead поставляется в нескольких размерах: 600, 450, 300 и 75.ом характеристическое сопротивление. Самый распространенный, двухпроводный, 300 Ом, когда-то широко использовался для подключения телевидение наборы и FM-радио к их получению антенны. Двухжильный провод на 300 Ом для телевизионных установок был в значительной степени заменен на 75 Ом. коаксиальный кабель питающие линии. Twin-lead также используется в любительское радио станции как линия передачи за сбалансированный передача радиочастота сигналы.

Характеристика сопротивление двухжильный провод зависит от диаметра провода и его шага; в двухпроводном 300 Ом, наиболее распространенном типе, обычно 20 или 22 провода.измерять на расстоянии около 7,5 мм (0,30 дюйма) друг от друга.^[2] Это хорошо согласуется с естественным импедансом сложенный диполь антенна, которая обычно составляет около 275 Ом. Двойной провод обычно имеет более высокий импеданс, чем другая распространенная проводка передачи, коаксиальный кабель (коаксиальный). Широко используемый РГ-6 коаксиальный кабель имеет характеристическое сопротивление 75 Ом, что требует использования балун для согласования импеданса при использовании с обычными типами антенн.

Как это устроено

От 300 до 75 Ом балун, с двумя выводами с правой стороны

Двойной вывод - это форма параллельного провода сбалансированная линия передачи. Расстояние между двумя проводами в двухжильном кабеле мало по сравнению с длина волны из радиочастота (RF) сигнал, передаваемый по проводу.^[3] РФ Текущий в одном проводе равен по величине и противоположен по направлению высокочастотному току в другом проводе. Поэтому в дальнее поле вдали от ЛЭП, радиоволны излучаемые одним проводом равны по величине, но противоположны по фазе (180 ° не в фазе ) к волнам, излучаемым другим проводом, поэтому они совмещать и отменяют друг друга.^[3] В результате линия почти не излучает полезную радиоволны.

Точно так же любые мешающие внешние радиоволны будут вызывать равные, в фазе Радиочастотные токи, идущие в одном направлении по двум проводам. Поскольку нагрузка на конечном конце подключена через провода, только дифференциалпротивоположно направленные токи в проводах создают ток в нагрузке. Таким образом устраняются мешающие токи, поэтому сдвоенный вывод не принимает радиопомех.

Однако, если кусок металла расположен достаточно близко к двухпроводной линии, на расстоянии, сопоставимом с расстоянием между проводами, он будет значительно ближе к одному проводу, чем к другому. В результате РЧ-ток, индуцируемый в металлическом объекте одним проводом, будет больше, чем противодействующий ток, наведенный другим проводом, поэтому токи больше не будут компенсироваться. Таким образом, близлежащие металлические предметы могут вызывать потери мощности в двухпроводных линиях из-за рассеяния энергии в виде тепла наведенными токами. Точно так же радиопомехи, возникающие в кабелях или металлических объектах, расположенных рядом с двухжильной линией, могут вызывать несбалансированные токи в проводах, передавая шум в линию.

Для предотвращения отражения мощности от конца линии с нагрузкой, вызывающего высокий КСВ и неэффективности, нагрузка должна иметь импеданс, соответствующий характеристическое сопротивление линии. Это заставляет нагрузку выглядеть электрически идентичной продолжению линии, предотвращая отражения. Точно так же для эффективной передачи мощности в линию источник также должен соответствовать характеристическому импедансу. Для подключения симметричной линии передачи к несимметричной линии, например коаксиальный кабель, устройство называется балун должны быть использованы.

Лестничная линия

450 Ом «Лестничная линия»

600 Ом «открытая проводная линия»

Лестничная линия или «оконная линия» представляет собой вариант двойного вывода, который сконструирован аналогичным образом, за исключением того, что полиэтиленовая лента между проводами, разделяющая их, имеет прямоугольные отверстия («окна»), прорезанные в ней.^[2][4] Линия состоит из двух изолированных проводов с «перекладинами» из пластика, скрепляющими их через каждые несколько дюймов, что придает ей вид лестница. Преимущество «окон» заключается в том, что они облегчают линию, а также уменьшают количество поверхности, на которой может накапливаться грязь и влага, что делает лестницу менее уязвимой к изменениям характеристического сопротивления, вызванным погодными условиями.^[2] Самый распространенный тип - это лестничная линия с сопротивлением 450 Ом, в которой расстояние между проводниками составляет около дюйма.^[2]

Лестничная линия также может быть изготовлена ​​или Сделай сам - сконструирована как «открытая проводная линия», состоящая из двух параллельных проводов с широко расположенными пластиковыми или керамическими изоляционными стержнями и имеющими характеристическое сопротивление 600 Ом или более.^[5]

Согласование импеданса

В качестве линии передачи эффективность передачи будет максимальной, когда сопротивление антенны характеристическое сопротивление двухпроводной линии и полное сопротивление оборудования одинаковы. По этой причине при подключении двухжильного провода к соединению коаксиального кабеля, такого как двухжильный провод 300 Ом от домашней телевизионной антенны к входу коаксиальной антенны 75 Ом на телевизоре, балун с соотношением 4: 1. Его цель двойная: во-первых, он преобразует сопротивление двухпроводного кабеля в 300 Ом в соответствие с сопротивлением 75 Ом коаксиального кабеля; а во-вторых, он преобразует симметричную симметричную линию передачи в несимметричный коаксиальный вход. В общем, при использовании в качестве фидерной линии двухпроводной (особенно версии с лестничной линией) имеет более высокий КПД, чем коаксиальный кабель, когда существует несоответствие импеданса между фидерной линией и источником (или стоком). Для использования только для приема это просто означает, что система может обмениваться данными в несколько менее оптимальных условиях; при использовании передачи это часто может привести к значительно меньшим потерям энергии в виде тепла в линии передачи.

Twin-lead также может служить удобным материалом, из которого можно построить простой сложенный диполь антенна. Такие антенны могут питаться либо с помощью двухпроводного фидера на 300 Ом, либо с помощью симметрирующего устройства с сопротивлением 300–75 Ом и коаксиального фидера, и обычно они справляются с нагрузками средней мощности без перегрева.

Характеристический импеданс

Характеристический импеданс параллельной линии передачи, такой как двухпроводная или лестничная линия, зависит от ее размеров; диаметр проводов d и их разделение D. Это выводится ниже.

Характеристический импеданс любой линии передачи определяется выражением

${ displaystyle Z = { sqrt {{R + j omega L} над {G + j omega C}}}}$

где для двухпроводной линии константы первичной линии находятся

${ Displaystyle R = 2 {R_ {s} over pi d}}$

${ displaystyle L = { mu over pi} , operatorname {arcosh} left ({D over d} right)}$

${ displaystyle G = { pi sigma over operatorname {arcosh} ({D over d})}}$

${ displaystyle C = { pi epsilon over operatorname {arcosh} ({D over d})}}$

где поверхностное сопротивление проводов

${ displaystyle R_ {s} = { sqrt { pi f mu _ {c} / sigma _ {c}}}}$

и где d диаметр проволоки и D расстояние между проводами, измеренное между их осевыми линиями.

Пренебрегая сопротивлением провода р и проводимость утечки грамм, это дает

${ displaystyle Z = { frac {Z_ {0}} { pi { sqrt { epsilon _ {r}}}}} , operatorname {arcosh} left ({ frac {D} {d} }верно)}$^[6]

куда Z₀ это импеданс свободного пространства (примерно 377 Ом), ε_р эффективный диэлектрическая постоянная (что для воздуха 1.00054). Если разлука D намного больше диаметра проволоки d то это примерно

${ Displaystyle Z приблизительно { гидроразрыва {119.92 , Omega} { sqrt { epsilon _ {r}}}} , ln left (2 { frac {D} {d}} right) приблизительно { frac {276 , Omega} { sqrt { epsilon _ {r}}}} , log _ {10} left (2 { frac {D} {d}} right) }$^[7]

Следовательно, расстояние, необходимое для достижения заданного волнового сопротивления, равно

${ displaystyle D = d , cosh left ( pi { frac {Z { sqrt { epsilon _ {r}}}} {Z_ {0}}} right)}$

Диэлектрический материал между двумя проводниками с двухпроводной или лестничной линией не полностью состоит из воздуха. Эффект «смешанного» диэлектрика, частично состоящего из воздуха и частично из полиэтилена или другого пластика, заключается в том, что фактическое сопротивление будет находиться где-то между значением, вычисленным с учетом всего воздуха или всего полиэтилена. Опубликованные или измеренные значения для Z₀ будет более точным, чем значения формулы.

Антенны

Двойной вывод можно подключить напрямую к антенне подходящей конструкции:

• антенна Windom, резонансные сопротивления которой группируются вокруг 300 Ом,
• а сложенный диполь, характеристический импеданс которого в свободном пространстве составляет около 400 Ом,
• а диполь, хотя центральное сопротивление в резонансе приблизительно 73 Ом в свободное место, поэтому, вероятно, потребуется подача T-соответствия или Y-соответствия,
• а Яги антенна или похожие симметричная антенна, хотя потребуется специальное согласование импеданса в точке питания из-за обычно низкого импеданса Yagi.

Рекомендации