Закрытые НСЭ

Лекция №7

Одним из важнейших параметров в НСЭ является электромагнитная совместимость соседних цепей. НСЭ создаёт внешнее поле, которое является помехой для соседних цепей и кабелей. Кроме того, помехозащищённая цепь может сама быть подвержена электромагнитным влияниям. Поэтому критерию все НСЭ подразделяются на два основных вида: открытые и закрытые.

Не создают внешних помех, и сами обладают повышенной защищённостью от внешних и взаимных влияний. К таким НСЭ относят (коаксиальные цепи и кабели, металлические волноводы и волоконные световоды).

Открытые НСЭ.

Симметричные цепи и кабели, ЛПВ и диэлектрические волноводы. В открытых НСЭ наряду с процессом распространения электромагнитной энергии от источника к нагрузке происходят излучения энергии в окружающее пространство. Внешнее пространство, в которое происходит излучение энергии, условно делится на ближнюю и дальнюю зоны, для которых изменяется характер электромагнитного поля.

БЛИЖНЯЯ ЗОНА – это часть пространства, для которого длина передаваемой электромагнитной волны на много больше расстояния до точки наблюдения.

l>>r

ДАЛЬНЯЯ ЗОНА – это часть пространства, для которого длина передаваемой электромагнитной волны на много меньше расстояния до точки наблюдения.

l<<r

Границей двух зон условно считается расстояние r=l/6. Для симметричных цепей r=50м. Для коаксиальных цепей верхний диапазон 10⁸Гц. Граница двух зон в этом случае 50см. Следовательно, все соседние цепи в металлических кабелях связи находятся в ближней зоне для рабочего диапазона частот. В ближней зоне электромагнитное поле носит явно выраженный электрический или магнитный характер, то есть преобладает электрическая или магнитная составляющая. В дальней зоне, начиная с l/6 состояние электромагнитного поля выравнивается и оно приобретает вид плоской волны, когда составляющие Е и Н находятся в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Волновое сопротивление такой волны в свободном пространстве будет равно волновому сопротивлению диэлектрика:

Для ближней зоны преобладание электрической составляющей характерно для цепей, работающих с большими сопротивлениями нагрузки при малых токах и больших напряжениях. В случае преобладания магнитной составляющей в ближней зоне это соответствует работе цепи на малое сопротивление нагрузки при больших токах и малом напряжении. Энергия поля в ближней зоне соответствует величине вектора Пойнтинга, определяемого в ближней зоне.

Собственно, вектор Пойтинга дальней зоны:

Где I –ток,действующийв цепи, является источником поля, h – длина цепи, l - длина волны, r –расстояние до точки наблюдения.

Из первой формулы видно, что в ближней зоне электрическое и магнитное поле имеют фазовый сдвиг близкий к 90⁰, а вектор Пойтинга имеет только реактивную составляющую. При этом, основная часть энергии электрического поля сосредоточена около источника излучения. Основная часть энергии поля носит колебательный характер, когда электрическое поле переходит в магнитное и наоборот, а процессы излучения практически отсутствуют. В дальней зоне происходит активное излучение энергии и она переносится на большие расстояния от источника излучения, то есть в ближней зоне энергия «связана источником, не дающим ей распространяться». В дальней зоне энергия теряется, будучи «не связанной с источником».

По соотношению составляющих в ближней и дальней зоне можно составить таблицу:

Зона	Ближняя	Дальняя
Составляющая Инд.	10^11
Составляющая	10^8	10^4
Составляющая Инд./Изл.	10^3	1/10^3

Таким образом, в ближней зоне эффект индукции в 1000 раз больше эффекта излучения, а в дальней зоне наоборот. В двухпроводных НСЭ эффект передачи и излучения энергии можно связать с расстоянием между проводниками (a). Если l>>a, то преобладает эффект индукции. Если l соизмеримо с a, то будет резко возрастать эффект излучения и линия превратится из направляющей системы в антенну.

Для ВЛС a»20см, что является ограничивающим фактором для рабочего диапазона частот, потому что для частот >10⁵ Гц ВЛС превращается в антенну, когда большая часть энергии излучается в окружающее пространство, что приводит к бесполезным потерям энергии и резкому возрастанию затухания.

Дата добавления: 2014-01-06