Проводные электрические линии связи. Виды проводных электрических линий связи и их основные параметры и характеристики

Проводные линии связи подразделяются на симметричные, несимметричные, коаксиальные. Симметричные двухпроводные линии связи имеют два провода, по одному из которых течёт прямой ток, а по другому – обратный. Симметричные двухпроводные линии могут быть реализованы в виде двух параллельных проводов, закреплённых на изолирующих распорках (рисунок3.1, а) или иметь непрерывную гибкую оболочку (рисунок 3.1,б) из диэлектрика, или в виде двух свитых про­водов (рисунок 3.1,в), или в виде двух одинаковых печатных проводни­ков, расположенных с одной (рисунок 3.1, г) или с двух (рисунок 3.1, д) сто­рон печатной платы. Линии связи (ЛС), выполненные на печатной плате, называют полосковыми.

Несимметричныеоднопроводные линии связи (рисунок 3.2) состоятиз одного провода, по которому проходит прямой ток. В качестве обратного провода могут использоваться корпус блока, земляная шина, шина питания или провод, общий для нескольких линий связи.

Рисунок 3.1 - Электрическая схема и варианты конструктивного исполнения двухпроводных симметричных линий связи:
а - жесткая линия на распорках; б - гибкая ленточная линия; в‑
витая пара; г - односторонняя печатная линия; д - двусторонняя
печатная линия; Uг напряжение генератора; Rн - сопротивление
нагрузки.

Несимметричные однопроводные линии могут быть реализованы в виде одиночного объемного (рисунок 3.2,а) или печатного (рисунок3.2, б- г) проводников. В несимметричных однопроводных ЛС токи, теку­щие по прямому и обратному проводам, в общем случае не равны между собой.

Коаксиальный кабель, представляющий собой экранирован­ный провод, состоит из двух цилиндрических проводов, вставлен­ных концентрично один в другой (рисунок 3.3,а). Прямой ток проходит по центральному проводу, обратный - по оболочке (рисунок 3.3, б).

Линии связи обладают электриче­скими и конструктивными параметрами. Электрические парамет­ры ЛС подразделяются на первичные и вторичные.

К первичным параметрам относятся L_П - погонная индуктивность, С_П - погонная емкость, R_П - погонное сопротивление потери, G_П - погонная проводимость линии.

К вторичным параметрам относятся Z_B -волновое сопротивление, К_В - коэффициент укорочения волны в линии.

Рисунок 3.2 - Электрическая схема и варианты конструктивного исполнения несимметричных однопроводных линий связи:
а - объёмный проводник; б - печатный проводник на двусторонней
плате; в - печатный проводник на односторонней плате с общим проводом на плате; г - печатный проводник вблизи токопроводящего корпуса,
используемого в качестве общего провода

Рисунок 3.3 - Коаксиальная линия связи (а) и электрическая схема её включения (б)

Конструктивные параметры составляют длина линии l_с, форма и размеры проводников, расстояние между проводниками, электромаг­нитные свойства материала проводников и окружающей среды.

Вторичные параметры линии определяются через первичные и конструктивные параметры:

где ω – частота сигнала, передаваемого линией связи; V₀=1/ – скорость распространения электромагнитной волны в открытом пространстве(скорость света); V_c=1/ – скорость распространения электромагнитной волны в линии связи; µ₀ = 4π · 10^-7 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, Гн/м; ε₀=1/(36π·10⁹) – абсолютная диэлектрическаяпостоянная вакуума; μ, ε – относительные магнитная и диэлектрическаяпостоянные среды, в которой расположены проводники линии.

Электромонтажные линии связи в микроэлектронных устройствах могут иметь вид системы проводников круглого сечения в объем­ном монтажном пространстве или вид плоских проводников на пе­чатной плате.

Взаимная индуктивность двух электромонтажных ЛС зависит от взаимного расположения и расстояния между проводами линий. Для двух линий, лежащих в параллельных плоскостях (рисунок 3.4, а), взаимная индуктивность

(3.1)

для линий, лежащих во взаимно перпендикулярных плоскостях (рисунок 3.4, б),

, (3.2)

Рисунок 3.4 - Линии связи, лежащие в параллельных (а) и взаимно перпендикулярных плоскостях (б)

Взаимная индуктивность двух одиночных проводов (рисунок3.5) определяется выражением

. (3.3)

Рисунок 3.5 - К расчету взаимной индуктивности двух одиночных проводов