Особенности исследования характеристик ленточных высокочастотных проводов, использующих трехпроводную схему передачи сигналов

Аннотация

Рассмотрены характеристики ленточных проводов, использующих трехпроводную схему передачи сигнала. Теоретические и экспериментальные исследования цепей ленточных проводов основаны на анализе многопроволочных планарных линий связи.

На первом этапе задействован метод моделирования цепей кабельных изделий. Приведен пример модели электромагнитного поля в трехпроводной линии ленточного провода с изоляцией ограниченной толщины. Уточнено, что электромагнитное поле концентрируется не только в плоскости ленточного провода, а частично распространяется в окружающее пространство.

Основой моделирования является аналогия, существующая между электростатическим полем в изоляции провода и стационарным электрическим полем модели. Ее сложность — главное затруднение реализации метода.

Дана модель электрических полей на основе метода «косоугольных квадратов», позволяющая определить значения емкости, защищенности цепей ленточных проводов от взаимного влияния. Электроды в модели расположены с учетом значений относительной диэлектрической проницаемости отдельных слоев изоляции.

Для теоретических расчетов изучена не только структура элегического магнитного поля изоляции, но и структура электрического поля в проводниках трехпроводной линии. Представлены эпюры распределения плотности тока в сечениях проводников при влиянии поверхностного эффекта.

Приведены формулы расчета коэффициента затухания для одиночной трехпроводной цепи высокочастотного ленточного провода, а также формулы для расчетов электрического сопротивления с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости для круглых и прямоугольных жил ленточных проводов и расчет электрической ёмкости при соотношении толщин ленточных проводов. Дана частотная зависимость коэффициента затухания для трехпроводной кабельной цепи.

Полученные результаты исследования показывают, что при условии идентичности всех остальных факторов, меньшим коэффициентом затухания обладают ленточные провода с жилами прямоугольного сечения. Это объясняется влияниями поверхностного эффекта и эффекта близости на потери в жилах и подтверждается при анализе картин электромагнитных полей цепей ленточных проводов, полученных с помощью моделирования.