VODOVI BEZ DISPERZIJE

-DVOŽIČNI VOD-KOAKSIJALNI VOD-PLANARNI VODOVI

Simetrični vod sa cilindričnim provodnicima („dvožični vod")

• Prenosni sistem od dva paralelna cilindrična provodnika konstantnog preseka nazvali smo simetričan vod sa cilindričnim provodnicima ili kraće — dvožični vod.

• Dvožični vodovi nalaze primenu u donjem području hiperfrekvencija (do 500 MHz), najčešće kao elementi kola.

• Da bi dvožični vod bio bez disperzije, uslov je da rastojanje između provodnika bude znatno manje od talasne dužine generatora.

Dvožični vod (opšti slučaj)

U praksi poluprečnici provodnika su isti

Osnovne formule

• Poluprečnik provodnika - r• Rastojanje između provodnika - D

Podužni kapacitet:

Karakteristična impedansa

Osnovne formule

Konstantna slabljenja

- Vazdušni vod

- izolovan vod

provodnik

izolator

- Oklopljeni vod

Osnovne formule

Zc

Nesimetrični vod sa cilindričnimprovodnicima (koaksijalni vod)

• Prenosni sistem od dva koncentrična provodnacilindra, od kojih je spoljašnji uzemljen, predstavlja nesimetričan vod, poznat pod nazivom koaksijalni vod.

Nesimetrični vod sa cilindričnimprovodnicima (koaksijalni vod)

• Kroz koaksijalni vod mogu se prostiratikako talasi bez disperzije (TEM-talasi), tako i disperzioni talasi (TE i TM talasi).

• Da bi se koaksijalnim vodom prenosioTEM-talas, potrebno je da rastojanjeizmeđu unutrašnjeg i spoljašnjeg cilindrabude znatno manje od talasne dužine.

Osnovne formulePodužna kapacitivnost

Karakteristična impedansa

Osnovne formuleRadijalna komponenta električnog polja

Prenešena snaga

Maksimalna jačina el.polja

Snaga Pt zavisi od jačine polja Eρ.

Koaksijalni vod• Pri jačini polja većoj od jedne određene vrednosti dolazi do

električnog proboja izmedu provodnika, sto je ekvivalentnokratkorn spoju na vodu, tj. potpunorn prekidu prenošenjaenergije.

• Jačina polja pri kojoj dolazi do proboja iznosi Epr = 3,106 V/rn. • Maksirnalna jačina polja u vodu mora da bude, iz razloga

sigurnosti, znatno manja od probojne jačine polja.• Prenosena snaga Pt je rnanja od snage Ppr pri kojoj dolazi do

proboja.• Pri konstrukciji koaksijalnih vodova uzima se da je za vodove

sa metalnim izolatorima ili sa dielektricnirn prstenovimapreneta snaga oko 20 puta rnanja od probojne snage, dok se kod vodova sa izolacijom od polietilena uzima Ppr = (6-7) Pt.

Koaksijalni vod• Najmanja opasnost od proboja na koaksijalnorn vodu je

ako se uzme odnos poluprečnika provodnika 2,72.• Probojna snaga

Koaksijalni vod• u odabiranju dimenzija provodnika ograniceni

smo uslovom eliminisanja disperzionih talasa.

• da na koaksijalnom vodu ne bi bilo disperzionih talasa, tj. dabi postojao samo TEM-talas, potrebno je da bude zadovoljenarelacija

• Na primer, za koaksijalni vod ispunjen dielektrikom Cija jekonstanta εr= 2,6 i za koji je odnos poluprečnika R/r = 3, trebada je poluprečnik unutrašnjeg provodnika r < 1,5 mm, da bi biloobezbeđeno prostiranje samo TEM-talasa na frekvenciji oko 10 GHz. Probojna snaga za isti vod je oko 300 kW.

Koaksijalni vod

• Konstanta slabljenja

Izolator εr v/c

PE- pun polietilen 2,3 0,659

PTFE- politetrafluoretilen 2,1 0,690

FEP- fluor-etilen-propilen 2,1 0,690

penasti polietilen 1,5 0,816

vazdusne komore (srednjiprovodnik nose okrugle plotice ili spirala)

1,05 do 1,30 0,976 do 0,877

vakum 1,0 1,000

Koaksijalni vod

Koaksijalni vod

Minimalno slabljenje ima se pri odnosu poluprečnikaprovodnika R/r = 3,6.

Who invented coax?• Several people patented coaxial cable:

– 1880 Oliver Heaviside (1850-1925) GB#1,407– 1884 Werner von Siemens (1816-1892)– 1894 Nikola Tesla (1856-1943) US#514,167– 1929 Lloyd Espenschied (1889-1986) and Leonard

Affel (1893-1972) US#1,835,031• First practical applications in 1936

– Summer Olympics TV Berlin - Liepzig– Undersea coaxial cable – 1 TV, 7 phone lines

Melbourne, Australia to Tasmania – 1 TV, 240 phone lines NY – PA– 30 phone lines London - Birmingham

Tesla’s Patent

• Rigid outer conductor (C)• Solid dielectric (B)• Solid center conductor (A)• Joints like sewer pipe (D)

Espenschied’s Patent• Part of AT&T videophone

system patent• Rigid outer conductor

(10)• Air dielectric• Washers for mechanical

support (14)• Hollow center conductor

(12)

Koaksijalni vod

Koaksijalni vod

Koaksijalni vod

RG-59 flexible coaxial cable.A: outer plastic sheathB: woven copper shieldC: inner dielectric insulatorD: copper-plated core

Vodovi sa trakastim provodnicima (trakasti vodovi)

• Na hiperfrekvencijama nalaze primenu vodovinačinjeni od tankih metalnih traka. Sa ovakvimvodovima mogu se jednostavno,primenomtehnike štampanih kola, realizovati raznekomponente kola, kao: rezonatori,filtri, direktivnesprege, antene;

• Male dimenzije i tezina, kompaktnost mehanickaizdrzljivost, i jednostavna i jeftina izradapredstavljaju dobre osobine trakastih vodova.

Trakasti vodovi

Trakasti vodovi

• Kapacitivnost C može se smatrati kaoekvivalenat kapacitivnosti između trake i uzemljene ploce Ct i kapacitivnosti krajeva Ck

Trakasti vodovi

• Simetričan trakasti vod

• Nesimetričan trakasti vod

Trakasti vodoviKarakteristična impedansa za simetričan vod

Karakteristična impedansa za nesimetričan vod

Karakteristična impedansa za idealan tr. vod

DlSKONTINUlTETI TRAKASTOG VODA

DlSKONTINUlTETI TRAKASTOG VODA

DlSKONTINUlTETI TRAKASTOG VODA