ЛИ́НИЯ ПЕРЕДА́ЧИ

Примеры некоторых линий передач: а – однопроводная, покрытая слоем диэлектрика; б – двухпроводная неэкранированная; в – микрополосковая; г – зеркальная; д – линзовая; е &...

ЛИ́НИЯ ПЕРЕДА́ЧИ, уст­рой­ст­во для на­прав­лен­ной пе­ре­да­чи элек­тро­маг­нит­ной энер­гии или элек­трич. сиг­на­лов от од­ного объ­ек­та к дру­го­му. В элек­тро­тех­ни­ке, те­ле­граф­ной и те­ле­фон­ной свя­зи Л. п. вы­пол­ня­ют в ви­де сис­те­мы про­во­дов, под­ве­шен­ных на опо­ре, ли­бо в ви­де ка­бе­лей (си­ло­вых, свя­зи). В тех­ни­ке СВЧ и оп­ти­ке при­ме­ня­ют Л. п. двух ти­пов (рис.): от­кры­тые (од­но­про­вод­ные, не­эк­ра­ни­ро­ван­ные двух- и мно­го­про­вод­ные, по­лос­ко­вые ли­нии, ди­элек­трич. вол­но­во­ды, а так­же зер­каль­ные и лин­зо­вые оп­тич. Л. п.) и за­кры­тые (эк­ра­ни­ро­ван­ные двух- и мно­го­про­вод­ные Л. п., ко­ак­си­аль­ные ли­нии, ме­тал­лич. вол­но­во­ды и др.). При дли­нах волн $λ$, зна­чи­тель­но пре­вы­шаю­щих дли­ну ли­нии $l$, элек­трич. про­цес­сы в Л. п. опи­сы­ва­ют­ся Ома за­ко­ном. По ме­ре умень­ше­ния $λ$ (прак­ти­че­ски с $λ⩽8l$) ста­но­вит­ся за­мет­ным за­паз­ды­ва­ние сиг­на­ла вдоль ли­нии. При $λ⩽8l$ Л. п. пред­став­ля­ют как сис­те­му с рас­пре­де­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, ко­то­рые ха­рак­те­ри­зу­ют­ся зна­че­ния­ми ин­дук­тив­но­сти, ём­ко­сти, ак­тив­но­го со­про­тив­ле­ния и про­во­ди­мо­сти ме­ж­ду про­вод­ни­ка­ми в рас­чё­те на еди­ни­цу дли­ны. Л. п. с рас­пре­де­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми, об­ра­зо­ван­ная дву­мя (или бо­лее) па­рал­лель­ны­ми про­вод­ни­ка­ми то­ка, по­пе­реч­ные раз­ме­ры ко­то­рой ма­лы по срав­не­нию с про­доль­ны­ми, по­лу­чи­ла на­зва­ние длин­ной ли­нии; мгно­вен­ные зна­че­ния си­лы то­ка $i$ и на­пря­же­ния $u$ в лю­бой точ­ке двух­про­вод­ной ли­нии ма­те­ма­ти­че­ски свя­за­ны ме­ж­ду со­бой т. н. те­ле­граф­ны­ми урав­не­ния­ми:

$$\frac{\partial i}{\partial x}+C\frac{\partial u}{\partial t}+Gu = 0,$$

$$\frac{\partial u}{\partial x}+L\frac{\partial i}{\partial t}+Ri = 0,$$

где $x$ – ко­ор­ди­на­та вдоль про­во­да; $t$ – вре­мя; $C$ и $L$ – по­гон­ные (рас­счи­тан­ные на еди­ни­цу дли­ны) ём­кость и ин­дук­тив­ность; $G$ и $R$ – по­гон­ные про­во­ди­мость и ак­тив­ное со­про­тив­ле­ние, учи­ты­ваю­щие то­ки утеч­ки. Оп­ти­маль­ная пе­ре­да­ча энер­гии осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ре­жи­ме бе­гу­щей вол­ны, ко­гда Л. п. на­гру­же­на на со­про­тив­ле­ние, рав­ное вол­но­во­му со­про­тив­ле­нию $R$_в (при от­сут­ст­вии элек­трич. по­терь$R_В=\sqrt{L/C}$). Наи­бо­лее ши­ро­ко в диа­пазо­не СВЧ ис­поль­зу­ют­ся ко­ак­си­аль­ные Л. п. ($λ⩾ 1$ см), вол­но­во­ды (1 мм$<λ< 0,3$ м), а так­же зер­каль­ные Л. п. (напр., в ра­дио­ре­лей­ных ли­ни­ях свя­зи сан­ти­мет­ро­во­го диа­па­зо­на). В уст­рой­ст­вах ма­лой мощ­но­сти при­ме­ня­ют по­лос­ко­вые и ще­ле­вые Л. п., ко­то­рые по­зво­ля­ют соз­да­вать ком­пакт­ные ра­дио­тех­нич. уст­рой­ст­ва (СВЧ ин­те­граль­ные схе­мы и др.). В мил­ли­мет­ро­вом и оп­тич. диа­па­зо­нах ис­поль­зу­ют ди­элек­трич. вол­но­во­ды и лин­зо­вые Л. п. (в оп­ти­ке та­кие Л. п. на­зы­ва­ют оп­тич. сис­те­ма­ми).

Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки Л. п.: ра­бо­чий диа­па­зон час­тот, мак­си­маль­но до­пус­ти­мая мощ­ность (сред­няя и им­пульс­ная), вол­но­вое со­про­тив­ле­ние. Ра­бо­чий диа­па­зон час­тот Л. п. вы­би­ра­ет­ся обыч­но та­ким, что­бы в ней рас­про­стра­нял­ся с ма­лым ко­эф. за­ту­ха­ния и ма­лой дис­пер­си­ей толь­ко один тип вол­ны. Мак­си­маль­но до­пус­ти­мая мощ­ность оп­ре­де­ля­ет­ся в осн. те­п­ло­вы­ми по­те­ря­ми и эф­фек­тив­но­стью те­п­ло­от­во­да при пе­ре­да­че не­пре­рыв­ных сиг­на­лов и про­бив­ной на­пря­жён­но­стью по­ля при пе­ре­да­че им­пульс­ных (напр., для воз­ду­ха при нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии про­бив­ная на­пря­жён­ность $≈ 30$ кВ/см). С це­лью уве­ли­че­ния до­пус­ти­мой мощ­но­сти не­пре­рыв­ных сиг­на­лов про­вод­ни­ки по­ли­ру­ют, по­кры­ва­ют се­реб­ром или (в ря­де слу­ча­ев) зо­ло­том. Для уве­ли­че­ния до­пус­ти­мой им­пульс­ной мощ­но­сти по­вы­ша­ют дав­ле­ние га­за в Л. п. до $5·10^5$ Па и бо­лее. По­вы­ше­нию до­пус­ти­мой мощ­но­сти спо­соб­ст­ву­ет так­же уве­ли­че­ние се­че­ния Л. п. (напр., в т. н. сверх­раз­мер­ных вол­но­во­дах). Од­на­ко та­кое уве­ли­че­ние мо­жет при­вес­ти к рас­про­стра­не­нию выс­ших ти­пов волн на­ря­ду с ос­нов­ным. Для эф­фек­тив­но­го по­дав­ле­ния всех ти­пов волн, кро­ме од­но­го, стен­ки вол­но­во­дов по­кры­ва­ют из­нут­ри тон­ким сло­ем ди­элек­три­ка.

При соз­да­нии разл. уст­ройств, со­дер­жа­щих Л. п., за­кры­тые ли­нии мож­но рас­по­ла­гать сколь угод­но близ­ко друг от дру­га, то­гда как от­кры­тые ли­нии долж­ны от­сто­ять на­столь­ко, что­бы сиг­нал в од­ной Л. п. не на­во­дил по­ме­хи в дру­гой. Боль­шин­ст­во Л. п. од­но­род­ны вдоль на­прав­ле­ния рас­про­стра­не­ния вол­ны. Струк­ту­ра по­ля для волн, бе­гу­щих в од­но­род­ных Л. п., об­ла­да­ет тем свой­ст­вом, что в от­сут­ст­вие по­терь все ком­по­нен­ты элек­три­че­ских и маг­нит­ных по­лей, пер­пен­ди­ку­ляр­ные оси ли­нии, ли­бо син­фаз­ны, ли­бо про­ти­во­фаз­ны; ком­по­нен­ты, па­рал­лель­ные оси (ес­ли они от­лич­ны от ну­ля), сдви­ну­ты по фа­зе от­но­си­тель­но по­пе­реч­ных на $π/2$. Это свой­ст­во по­лей ис­поль­зу­ют при соз­да­нии уст­ройств, со­дер­жа­щих фер­ри­то­вые эле­мен­ты (вен­ти­ли, фильт­ры и т. п.), для ко­то­рых тре­бу­ет­ся по­ле с кру­го­вой по­ля­ри­за­ци­ей.

См. так­же Ли­ния свя­зи.