Twin-lead - Twin-lead

300 ohmi dublu plumb

Twin-plumb cablu este cu doi conductori de cablu plat utilizat ca o linie de transport echilibrat pentru a efectua frecvență radio (RF). Este construit din două irecuperabile sau solid cupru fire de oțel sau placată cu cupru, a avut loc o distanță precisă de plastic în afară ( de obicei , polietilenă ) panglică. Distanța uniformă a firelor este cheia funcției cablului ca linie de transmisie; orice schimbare bruscă a spațiului ar reflecta o parte din semnal înapoi spre sursă. Plasticul acoperă și izolează firele. Este disponibil cu mai multe valori diferite ale impedanței caracteristice , cel mai comun tip este de 300 ohmi.

Cablul dublu este utilizat în principal ca linie de alimentare a antenelor la frecvențe cu unde scurte și VHF , pentru a conecta receptoare și emițătoare radio la antenele lor . Poate avea o pierdere de semnal semnificativ mai mică decât cablul coaxial flexibil în miniatură , principalul tip alternativ de linie de alimentare la aceste frecvențe; de exemplu, cablul coaxial de tip RG-58 pierde 6,6 dB la 100 m la 30 MHz, în timp ce 300 ohmi dublu-plumb pierde doar 0,55 dB. Conductorul dublu de 300 ohmi este utilizat pe scară largă pentru a conecta aparatele de radio FM la antenele lor și a fost folosit anterior pentru a conecta antenele de televiziune la televizoare până când a fost înlocuit cu un cablu coaxial. Cu toate acestea, este mai vulnerabil la interferențe; apropierea de obiecte metalice va injecta semnale în plumb dublu care ar fi blocat de cablul coaxial. Prin urmare, necesită spațierea în jurul jgheaburilor de ploaie și izolatoare de separare de -a lungul catargelor de sprijin metalice.

Caracteristici și utilizări

Plumbul dublu și alte tipuri de linii de transmisie cu conductor paralel sunt utilizate în principal pentru a conecta emițătoare și receptoare radio la antenele lor . Linia de transmisie paralelă are avantajul că pierderile sale sunt de un ordin de mărime mai mic decât cel al cablului coaxial , principala formă alternativă a liniei de transmisie. Dezavantajele sale sunt că este mai vulnerabil la interferențe și trebuie ținut departe de obiectele metalice care pot provoca pierderi de energie. Din acest motiv, atunci când este instalat de-a lungul exteriorului clădirilor și pe catargele antenelor, trebuie să se utilizeze izolatoare de separare. De asemenea, este o practică obișnuită să răsuciți cablul dublu pe lungimi libere lungi pentru a respinge în continuare orice dezechilibre induse la linie.

Twin-lead este furnizat în mai multe dimensiuni diferite, cu valori de impedanță caracteristică de 600, 450, 300 și 75 ohmi . Cel mai comun, 300 ohmi dublu-plumb, a fost odată utilizat pe scară largă pentru a conecta televizoarele și radiourile FM la antenele lor de recepție . Conductorul dublu de 300 ohmi pentru instalațiile de televiziune a fost în mare parte înlocuit cu linii de alimentare coaxiale de 75 ohmi . Twin-lead este, de asemenea, utilizat în posturile de radio amatori ca linie de transmisie pentru transmisia echilibrată a semnalelor de frecvență radio .

Impedanța caracteristică a plumbului dublu este o funcție a diametrului firului și a distanței acestuia; în 300 ohmi dublu-plumb, cel mai comun tip, firul este de obicei de 20 sau 22 gabarit , la aproximativ 7,5 mm (0,30 țoli) distanță. Acest lucru se potrivește bine cu impedanța naturală a unei antene dipol pliate , care este în mod normal în jur de 275 ohmi. Twin-lead are, în general, o impedanță mai mare decât celelalte cabluri de transmisie comune, cablu coaxial (coaxial). Coaxialul RG-6 utilizat pe scară largă are o impedanță caracteristică de 75 ohmi, ceea ce necesită utilizarea unui balun pentru a se potrivi impedanței atunci când este utilizat cu tipuri comune de antene.

Cum functioneaza

Un balun de 300 până la 75 ohmi , care prezintă dublu plumb pe partea dreaptă

Gama dublă este o formă de linie de transmisie echilibrată cu fir paralel . Separarea dintre cele două fire în dublu plumb este mică în comparație cu lungimea de undă a semnalului de frecvență radio (RF) purtat pe fir. RF curent într - un singur fir este egală în mărime și opusă , în direcția de deplasare spre curentul RF în celălalt fir. Prin urmare, în regiunea câmpului îndepărtat , departe de linia de transmisie, undele radio radiate de un fir sunt egale în magnitudine, dar opuse în fază (180 ° defazate ) cu undele radiate de celălalt fir, deci se suprapun și anulează fiecare alte. Rezultatul este că aproape nici o energie radio netă nu este radiată de linie.

În mod similar, orice undă radio externă care interferează va induce curenți de fază egali egali , călătoriți în aceeași direcție, în cele două fire. Deoarece sarcina la capătul destinației este conectată între fire, numai curenții diferențiali , direcționați în mod opus, în fire creează un curent în sarcină. Astfel, curenții de interferență sunt anulați, astfel încât cablul dublu nu are tendința de a ridica zgomotul radio.

Cu toate acestea, dacă o bucată de metal este amplasată suficient de aproape de o linie cu două conductori, la o distanță comparabilă cu distanța dintre fir, va fi semnificativ mai aproape de un fir decât celălalt. Ca rezultat, curentul RF indus în obiectul metalic de un fir va fi mai mare decât curentul opus indus de celălalt fir, astfel încât curenții nu se vor mai anula. Astfel, obiectele metalice din apropiere pot provoca pierderi de putere în liniile duble de plumb, prin energie disipată ca căldură de curenții induși. În mod similar, zgomotul radio provenit din cabluri sau obiecte metalice situate în apropierea liniei cu două conductori poate induce curenți dezechilibrați în fire, cuplând zgomotul în linie.

Pentru a preveni reflectarea puterii de la capătul de sarcină al liniei, provocând SWR ridicat și ineficiență, sarcina trebuie să aibă o impedanță care să se potrivească cu impedanța caracteristică a liniei. Acest lucru face ca sarcina să pară electrică identică cu o continuare a liniei, împiedicând reflexiile. În mod similar, pentru a transfera energia eficient în linie, sursa trebuie să se potrivească și cu impedanța caracteristică. Pentru a conecta linia de transmisie echilibrată la linia dezechilibrată, cum ar fi cablul coaxial , trebuie utilizat un dispozitiv numit balun .

Linia scării

450 ohmi "Linie scară"

600 ohm "linie de sârmă deschisă"

Linia scării sau „linia ferestrei” este o variație a firului dublu care este construit în mod similar, cu excepția faptului că chingile din polietilenă între firele care le țin separate au deschideri dreptunghiulare („ferestre”) tăiate. Linia constă din două fire izolate cu „trepte” de plastic care le țin împreună la fiecare câțiva centimetri, conferindu-i aspectul unei scări . Avantajul „ferestrelor” este că ușurează linia și, de asemenea, reduc cantitatea de suprafață pe care se pot acumula murdărie și umiditate, făcând linia scării mai puțin vulnerabilă la modificările de impedanță caracteristice provocate de vreme. Cel mai comun tip este linia scării de 450 ohmi, care are o distanță între conductori de aproximativ un inch.

Linia de scară poate fi fabricată sau construită DIY ca „linie de sârmă deschisă” formată din două fire paralele cu bare izolante din plastic sau ceramică distanțate la scară largă și având o impedanță caracteristică de 600 ohmi sau mai mult.

Potrivirea impedanței

Ca linie de transmisie, eficiența transmisiei va fi maximă atunci când impedanța antenei, impedanța caracteristică a liniei cu două conductori și impedanța echipamentului sunt aceleași. Din acest motiv, atunci când atașați o linie cu două conductori la o conexiune prin cablu coaxial, cum ar fi cablul dublu de 300 ohmi de la o antenă de televiziune internă la intrarea antenei coaxiale de 75 ohmi a televizorului, se folosește în mod obișnuit un balun cu un raport 4: 1 . Scopul său este dublu: mai întâi, transformă impedanța de 300 ohmi a unui cablu dublu pentru a se potrivi cu impedanța cablului coaxial de 75 ohmi; și în al doilea rând, transformă linia de transmisie echilibrată, simetrică la intrarea coaxială neechilibrată. În general, atunci când este utilizat ca linie de alimentare, dublu-plumb (în special versiunile cu linie scară) are o eficiență mai mare decât cablul coaxial atunci când există o nepotrivire de impedanță între linia de alimentare și sursă (sau chiuvetă). Pentru utilizarea numai cu recepție, acest lucru implică doar faptul că sistemul poate comunica în condiții ușor mai puțin optime; pentru utilizarea transmisiei, acest lucru poate duce adesea la pierderea de energie semnificativ mai mică ca căldură în linia de transmisie.

Twin-lead poate servi, de asemenea, ca un material convenabil cu care să construiești o antenă dipol simplă pliată . Astfel de antene pot fi alimentate fie folosind un alimentator dublu plumb de 300 ohm, fie utilizând un balun de 300 până la 75 ohmi și folosind linia de alimentare coaxială și, de obicei, vor gestiona sarcini moderate de putere fără supraîncălzire.

Impedanță caracteristică

Impedanța caracteristică a unei linii de transmisie cu fir paralel, cum ar fi conductorul dublu sau linia scării, depinde de dimensiunile sale; diametrul firelor d și separarea lor D . Acest lucru este derivat mai jos.

Impedanța caracteristică a oricărei linii de transmisie este dată de

{\ displaystyle Z = {\ sqrt {{R + j \ omega L} \ over {G + j \ omega C}}}}

unde pentru linia twin-lead sunt constantele liniei primare

{\ displaystyle R = 2 {R_ {s} \ over \ pi d}}

{\ displaystyle L = {\ mu \ over \ pi} \, \ operatorname {arcosh} \ left ({D \ over d} \ right)}

{\ displaystyle G = {\ pi \ sigma \ over \ operatorname {arcosh} ({D \ over d})}}

{\ displaystyle C = {\ pi \ epsilon \ over \ operatorname {arcosh} ({D \ over d})}}

unde este rezistența suprafeței firelor

{\ displaystyle R_ {s} = {\ sqrt {\ pi f \ mu _ {c} / \ sigma _ {c}}}}

și unde d este diametrul firului și D este separarea firelor măsurate între liniile lor centrale.

Ignorând rezistența firului R și conductanța de scurgere G , acest lucru dă

{\ displaystyle Z = {\ frac {Z_ {0}} {\ pi {\ sqrt {\ epsilon _ {r}}}}} \, \ operatorname {arcosh} \ left ({\ frac {D} {d} }\dreapta)}

unde Z ₀ este impedanța spațiului liber (aproximativ 377 Ω), ε _r este constanta dielectrică efectivă (care pentru aer este 1.00054). Dacă separarea D este mult mai mare decât diametrul firului d atunci acesta este aproximativ

{\ displaystyle Z \ approx {\ frac {119.92 \, \ Omega} {\ sqrt {\ epsilon _ {r}}}} \, \ ln \ left (2 {\ frac {D} {d}} \ right) \ approx {\ frac {276 \, \ Omega} {\ sqrt {\ epsilon _ {r}}}} \, \ log _ {10} \ left (2 {\ frac {D} {d}} \ right) }

Prin urmare, separarea necesară pentru a obține o impedanță caracteristică dată este

{\ displaystyle D = d \, \ cosh \ left (\ pi {\ frac {Z {\ sqrt {\ epsilon _ {r}}}} {Z_ {0}}} \ right)}

Materialul dielectric dintre cei doi conductori, cu două conductori sau cu scară, nu este tot aer. Efectul unui dielectric „mixt”, parțial aer și parțial polietilenă sau alt material plastic, este că impedanța reală va cădea undeva între valoarea calculată presupunând tot aerul sau tot polietilena. Valorile publicate sau măsurate pentru Z ₀ vor fi mai precise decât valorile formulei.

Antene

Twin-lead poate fi conectat direct la o antenă proiectată corespunzător:

o antenă Windom ale cărei impedanțe rezonante se aglomerează 300 Ω ,
un dipol pliat , a cărui impedanță caracteristică în spațiul liber este în jur400 Ω ,
un dipol , deși impedanța centrală la rezonanță este aproximativ73 Ω în spațiu liber , deci probabil va fi necesar un feed T-match sau Y-match,
o antenă Yagi sau o antenă echilibrată similară , deși va fi necesar un anumit aranjament special de potrivire a impedanței la punctul de alimentare, datorită impedanței tipice a Yagi.

Languages

In other projects