Rövidítő tényező

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. november 17-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 8 szerkesztést igényelnek .

A rövidítési tényező egy dimenzió nélküli mennyiség , egy átviteli vezeték (elektromos, száloptikai , hullámvezető ) jellemzője, amely megmutatja, hogy a távvezetékben a fázis- vagy csoporthullám sebessége hányszor kisebb, mint a vákuumban lévő fénysebesség .

A rövidítési tényezőt a következő képlet határozza meg: ${\displaystyle k_{p))$

k_{p}=c/c_{l},

hol a fény sebessége vákuumban;

c

{\displaystyle c_{l))

- az elektromágneses hullám terjedési sebessége a távvezetékben.

A külföldi szakirodalomban a rövidítő tényező helyett gyakran használják ennek reciprokát , amelyet sebességtényezőnek vagy lassítási tényezőnek ( Locity of Propagation, Velocity Factor ) neveznek : $v_p$

v_{p}=1/k_{p}=c_{l}/c.

A rövidítési tényező az elektromos távvezetékekben

A rövidülési együttható függ a távvezeték típusától, és általában a vezetékek keresztmetszetének méretétől vagy a hullámvezető keresztmetszeti területétől, az elektromágneses paraméterektől ( ε dielektrikum, μ ) a vezeték anyagai, hullámtípusa, ezek a paraméterek együttesen határozzák meg az átviteli vonal lineáris paramétereit ( kapacitás , induktivitás egységnyi vezetékhosszonként).

Általában a sebességtényezőt T-hullámú (például koaxiális vonalakban) vagy kvázi-T-hullámú (például mikroszalagos vonalakban ) átviteli vonalakhoz kell megadni, vagyis a jelentős diszperzió nélküli hullámtípusokhoz. a működési frekvenciasávban ilyen feltételek mellett feltételezhetjük, hogy a hullám fázis- és csoportsebessége egyenlő.

Ha jelentős szóródás van, akkor a sebességtényező a frekvenciától függ, míg az elektromágneses hullám fajlagos terjedési sebességét nem lehet megadni, fázissebességgel működnek.

Az elektromágneses hullám terjedési sebessége a vezetékekben a lineáris paramétereitől függ - az egységnyi hosszra eső induktivitás és az egységnyi hosszon belüli kapacitás ( SI H /m és F /m-ben): ${\displaystyle L_{x))$ $C_{x}$

c_{l}=1/{\sqrt {L_{x}C_{x}}}.

Rövidítési tényező:

k_{p}=c/c_{l}=c{\sqrt {L_{x}C_{x}}}.

A sebességtényező antennarendszerekben

A gyakorlatban a rövidítési tényező fogalmát a rezonáns huzal- ( vibrátor ) antennákra is kiterjesztik, amikor meghatározzák a tényleges hosszúságuk és az elektromos hosszúságuk közötti különbséget, például az antennavezető bevonatának hatására . dielektromos anyag, hozzávetőleges számítási módszerek vagy az antenna közelében elhelyezkedő tárgyak hatása. A rövidülési együttható fogalmának itt más jelentése lehet.

Egy hullám sebességi együtthatója szabad térben

Ha egy elektromágneses hullám terjed egy anyaggal teli térben, akkor terjedési sebessége kisebb, mint a fény sebessége vákuumban:

c_{l}=1/{\sqrt {\mu _{0}\varepsilon _{0}\mu \ \varepsilon ))=c/{\sqrt {\mu \ \varepsilon )),

hol és vannak elektromos és mágneses állandók ;

\varepszilon_{0}

\mu_{0}

\varepsilon

és a közeg relatív permittivitása és relatív mágneses permeabilitása .

\mu

Rövidítési tényező: $k_{p}={\sqrt {\mu \ \varepsilon )).$

A dielektrikumokban ezért általában $\mu=1,$ $k_{p}={\sqrt {\varepszilon )).$

A sebességtényező száloptikai átviteli vonalakban

Száloptikai átviteli vonalakban a rövidítési tényező az optikai szál világító magjának törésmutatójától függ: $n$

k_{p}=n.

A sebességtényező gyakorlati alkalmazása

A rövidítési tényezőt figyelembe kell venni az elektromos (az elektromágneses hullám terjedésének fáziseltolása vagy késleltetése által meghatározott) és az átviteli vezeték fizikai (valós) hossza közötti kapcsolat megállapításához.

Ez a probléma akkor merül fel, ha átviteli vonalszegmenseken alapuló elemeket terveznek: késleltetési vonalak , hurkok és átalakító szegmensek az illesztő eszközökhöz, fáziseltoló és fázisinvertáló vonalszegmensek, beleértve a kiegyenlítő eszközöket, például az U-könyököt.

A paramétert az adagolódiagnosztikában is használják a vonal inhomogenitásainak lokalizálására (a vezetékekben a hiba helyének meghatározására).

A sebességegyüttható mérési módszerei

Impulzus módszer

A rövidítési tényezőt a legegyszerűbb impulzusreflektométerrel mérni - a távvezetékek paramétereinek mérőjét. Ebben az esetben az elektromágneses impulzus vonalon való oda-vissza áthaladásának idejét a vizsgált kábel kellően hosszú, ismert hosszúságú szakaszának távoli végéről való visszaverődéskor mérjük. A mérési pontosság növelése érdekében szükséges a vizsgált vonal meghosszabbítása és/vagy rövidebb impulzusokkal történő szondázása. Rövid kábelhosszúság esetén ez a módszer nem biztos, hogy megfelelő.

Rezonancia módszer

Rövid kábelhosszúságok esetén rezonáns módszereket alkalmaznak. A kísérletben a távoli végén rövidre zárt vagy szakadt kábeldarab rezonanciáját mérik. Rövidre zárt kábelnél a maximális feszültség a rezonanciánál figyelhető meg, és ebben az esetben a kábelszakasz hossza megegyezik a kábel hullámhosszának negyedével. Az ismert kábelhosszból és a mért rezonanciafrekvenciából meghatározzuk a rövidítési tényezőt. Hasonlóképpen nyitott kábelnél a rezonancia minimális feszültség mellett érhető el, míg a kábel hossza megegyezik a rezonanciafrekvencia hullámhosszának negyedével.

Kényelmesebb a kábel félhullámhosszúságán méréseket végezni, majd rövidre zárt kábellel minimális feszültség figyelhető meg a rezonanciánál, és fordítva, nyitott kábelnél a rezonancia a maximális feszültségen érhető el.

Mivel a kábelnek több frekvencián van rezonanciája, a méréseket a legalacsonyabb frekvencián kell elvégezni. A mérések előtt célszerű hozzávetőlegesen kiszámítani az első rezonancia frekvenciáját a kábel hossza alapján, 1 és 1,5 közötti tartományban lerövidítéssel.

Hullámimpedancia és lineáris kapacitás szerint

Általában a kábel műszaki jellemzőiből ismert a jellemző impedanciája , és a sebességtényező a kábel ismert vagy mért lineáris kapacitásából számítható ki. A lineáris kapacitás AC híd segítségével is mérhető ismert hosszúságú kábeldarabra: - a kábeldarab mért kapacitása, - hossza. $C_{x}=C/L,$ $C$ $L$

Mivel a kábel hullámimpedanciája valahonnan származik . Ha a fénysebességet behelyettesítjük ebbe a képletbe, és a lineáris kapacitást pF/m-ben fejezzük ki, a képlet kényelmesebbé válik a gyakorlati használatra: ${\displaystyle \rho ={\sqrt {L_{x}/C_{x))))$ $L_{x}=\rho ^{2}C_{x},$ $k_{p}=c\ \cdot \rho \ \cdot C_{x}.$ $k_{p}=0,0003\cdot \rho \cdot C_{x}.$

Irodalom

Baskakov S.I. Rádiótechnikai áramkörök elosztott paraméterekkel - M: Vyssh. iskola, 1980.
Klaus W. Kark Antennen und Strahlungsfelder. Elektromagnetische Wellen auf Leitungen im Freiraum und ihre Abstrahlung, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2016, ISBN 978-3-658-13965-0 .
Andres Keller Breitbandkabel und Zugangsnetze. Technische Grundlagen és szabványok. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17631-9 .
Frieder Strauss Grundkurs Hochfrequenztechnik. Eine Einführung. 2. Auflage. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2016, ISBN 978-3-658-11899-0 .