Menu

5.1.1. A tápvonal hullámellenállása

 

A nagyfrekvenciás vezetékek egyik legfontosabb jellemzője a Z hullámellenállás: ez a végtelenül hosszú vezetéken kialakuló U feszültség és I áramerősség viszonyaként fogható fel.

Egy nagyfrekvenciás tápvonal lényegében hosszinduktivitások és keresztkapacitások eredőjének is tekinthető. Ennek az elképzelésnek megfelelően szokás a párhuzamos vezeték egyszerűsített helyettesítési vázlatát az 5.1. ábra szerint feltüntetni.

5.1. ábra. Kéthuzalos tápvonal helyettesítő áramköre

 

A nagyfrekvenciás tápvonal Z hullámellenállása bizonyos elhanyagolásokkal, de a gyakorlat számára elegendő pontossággal számítható az alábbi összefüggésből:

 

 

minthogy Z (Ω-ban megadott rezisztív érték, ezért a hullámellenállás a frekvenciától és a vezeték hosszától független.

Az (5.1) összefüggésből látható, hogy a Z hullámellenállás annál nagyobb, minél nagyobb az L önindukció és minél kisebb a C kapacitás.

 

5.2. ábra. Kéthuzalos tápvonal keresztmetszete

 

 

 

 

 

5.3. ábra. Koaxiális tápvonal keresztmetszete

 

5.4. ábra. Légszigeteléses kéthuzalos tápvonal Z hullámellenállásának változása a D huzaltérköz és d huzalátmérő függvényében

 

5.5. ábra. L Légszigeteléses koaxiális tápvonal Z hullámellenállásának változása a D köpeny belső átmérőjének és d belső ér külső átmérőjének függvényében

 

Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy vékony vezetékből (nagy L) és nagy térközzel (kis G) készített tápvonalnak nagyobb a Z hullámellenállása, mint a kis térközű (nagy G) és vastag vezetékből (kis L) készített tápvonalé; vagyis a Z hullámellenállást elsősorban a vezeték keresztmetszetének geometriai viszonyai szabják meg.

Az antennatechnikában legelterjedtebb két tápvonaltípus, a kéthuzalos és koaxiális tápvonal keresztmetszete látható az 5.2., illetve 5.3. ábrákon; a kiviteli formákat a későbbiekben részletesen tárgyaljuk.

Ha feltételezzük, hogy a vezetékek közötti dielektrikum levegő (permittivitása ε=1), akkor a Z hullámellenállás az alábbi közelítő képletekkel számítható ki:

(a) légszigeteléses kéthuzalos tápvonal (5.2. ábra):

vagy

 

 

Z hullámellenállásának változása az átmérő- és térközviszonyok függvényében

b) Légszigeteléses koaxiális tápvonal (5.3. ábra):

vagy

A különféle keresztmetszetű légszigeteléses tápvonalak Z hullámellenállása az 5.4. . .5.7. ábrák alapján egyszerűen és gyorsan határozható meg.

 

5.6. ábra. Légszigeteléses koaxális tápvonal Z hullámellenállásának változása a külső köpenyátmérő és belső érátmérő viszonyának függvényében

 

5.7. ábra. Árnyékolt kéthuzalos, szimmetrikus légszigeteléses tápvonal

 

 

 

Tápvonalak

Tartalom

A nagyfrekvenciás tápvonalak dielektrikuma