Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Измерение параметров кабелей радаром TDR
    В.А. Коваль, г. Чернигов
    Параметры и физические процессы При работе на постоянном токе или низких частотах основным параметром кабеля является сопротивление жил, которое можно измерить омметром. В тонких кабелях длиной в несколько метров сопротивление жил не превышает 1 Ом. Другим параметром кабеля, достаточно важным в диапазоне низких частот, явлется емкость. Речь идет о емкости между жилами, которая в зависимости от типа кабеля может иметь значение 10…100 пФ/м. Эту емкость можно легко измерить с помощью измерителя емкости. Отрезок кабеля, подключенного к измерителю, ведет себя на низких частотах как небольшой конденсатор. Так же можно измерить индуктивность одной либо двух жил отрезка кабеля для низкочастотных процессов. Индуктивность кабеля длиной в несколько метров невелика (несколько мкГн) и не имеет практического значения на низких частотах. На рис.4 показана эквивалентная схема кабеля для низкочастотных процессов. Явление, происходящее при подключении к двум жилам кабеля источника постоянного или переменного (низкочастотного) тока, легко объяснимо. Когда кабель имеет разрыв на противоположном конце, протекание постоянного тока невозможно. Соответственно, через емкость между жилами кабеля может протекать небольшой переменный ток. В случае, когда противоположный конец кабеля имеет короткое замыкание, протекает ток КЗ, величина которого определяется величиной сопротивления жил кабеля и сопротивлением внешнего источника питания. На высоких частотах физические процессы и свойства кабеля резко отличаются от рассмотренных ранее. Источник сигнала уже "не видит" кабель как конденсатор небольшой емкости, он становится волноводом, а не обычным проводом. Волна высокой частоты будет отражаться от препятствий в кабеле. На рис.5 показана эквивалентная схема кабеля для высокочастотных процессов. Описанный прибор позволяет воочию убедиться в наличии отражений импульсного сигнала от неоднородностей в кабеле. От препятствий также отражается и непрерывный синусоидальный сигнал - создается эффект стоящей волны. Если кабель разомкнут на конце и в такой кабель послать короткий импульс, то этот импульс отразится от разомкнутого конца кабеля и через некоторое время возвратится на вход. Если бы кабель не имел потерь, отраженный импульс имел бы такой же уровень, что и излученный (см. рис.6). Идеальных кабелей нет, они обладают сопротивлением, и отраженный импульс всегда будет меньшим за излученный. В случае, когда кабель на конце имеет короткое замыкание, произойдет отражение импульса, который будет иметь противоположную полярность (рис.7). Стоит отметить, что посылаемый в кабель импульс имеет некоторую энергию. В случае обрыва на противоположном конце или короткого замыкания вся энергия возвращается ко входу. Когда на удаленном конце кабеля подключен нагрузочный резистор Rн (рис.8а), результат отражения импульса будет зависеть от величины сопротивления этого резистора. В случае, когда Rн имеет большое сопротивление, произойдет частичное отражение импульса (рис.8б). Когда Rн очень малое, произойдет частичное отражение импульса обратной полярности (рис.8в). Если Rн = Rо, т.е. равно волновому сопротивлению кабеля, отражения импульса не будет (рис.8г) - произойдет передача энергии импульса нагрузочному резистору. Таким образом, несогласование концов кабеля приводит к отражениям сигнала. Для работы на ВЧ или с сигналами малой длительности используют коаксиальный кабель. Внутренняя жила отделена слоем изоляции от внешней, выполненной в виде оплетки (сетки). Такое устройство минимизирует влияние внешних помех и предотвращает излучение энергии наружу. Волновое сопротивление коаксиального кабеля зависит от соотношения диаметров внутренней и внешней жил и от свойств диэлектрика и обычно составляет 20…150 Ом. Чаще встречаются кабели 75- и 50-омные. Имеются также симметричные (плоские) кабели, обладающие сопротивлением в границах от 70 Ом до 1 кОм. Для передачи энергии сигнала по кабелю с минимальными потерями его следует согласовывать на обоих концах. Это очень важно при приеме и передаче слабых сигналов по антенному кабелю. Следует заметить, что даже в случае двустороннего согласования в нагрузку поступит только половина мощности, созданной источником (остаток выделяется на сопротивлении источника), в других случаях намного меньше. Другая немаловажная деталь, о которой следует вспомнить, - затухание импульса в кабеле. В обычном кабеле часть энергии тратится и выделяется в качестве тепла. Очевидно, чем длиннее кабель, тем большее затухание в нем, которое также зависит от строения кабеля и используемого диэлектрика. В зависимости от применения и рабочей частоты, необходимо использовать кабель с наименьшим затуханием. Например, для питания антенны системы GSM, размещенной на крыше дома, необходим коаксиальный кабель диаметром 5 см. В качестве диэлектрика в кабелях используют полиэтилен, искусственную пену. В коаксиальных кабелях с малыми потерями в качестве диэлектрика используется воздух, а средняя жила поддерживается с помощью специальных креплений, расположенных на равной дистанции друг от друга. Следует отметить, что скорость распространения волн в кабеле значительно меньше скорости распространения света. Она, в основном, зависит от применяемого диэлектрика и обычно составляет 60…70% скорости света в вакууме. В среднем принимают, что скорость распространения электромагнитной волны в кабеле равняется около 195000 км/с. Для расчета длины волны можно воспользоваться формулой l=v/f, где v - скорость волны, f - частота. Например, для аудиосигналов с наибольшей частотой 20 кГц длина волны будет равна около 10 км. Если подключенный кабель имеет длину даже сотни метров, в нем не возникнут волновые процессы.


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100