Tápvonal
A tápvonal egy olyan eszköz, amely elektromos jelet visz át két szerkezeti egység között. Feladata, hogy a jelet minél kisebb veszteséggel továbbítsa anélkül, hogy azt a környezetébe sugározná.[1]
Tápvonaltípusok
szerkesztésTápvonaltípusok frekvenciaátvitel alapján
szerkesztésFrekvenciaátvitel alapján kétféle tápvonalat különböztetünk meg, hangolt és hangolatlan tápvonalat.
Hangolt tápvonal
szerkesztésA hangolt tápvonal csak egy nagyon keskeny frekvenciatartományt képes átvinni, egy keskenyebb sávot, sávrészt, vagy egy csatornát.
- Az átviteli tartományában gyakorlatilag veszteség nélküli átvitelre képes.
- Az átviteli tartományon kívül nem továbbít zavarójelet.
Hangolatlan tápvonal
szerkesztésA hangolatlan tápvonal bármilyen frekvenciájú jelet átvisz. Általában egy felső határfrekvenciáig használható, ahol még elfogadható veszteséggel képes továbbítani a jelet.
Tápvonaltípusok a megtáplálási mód alapján
szerkesztésMegtáplálás módja alapján kétféle tapvonalat különböztetünk meg: szimmetrikus és aszimmetrikus tápvonalat.
Aszimmetrikus tápvonalak
szerkesztésAszimmetrikus megtáplálásról akkor beszélünk, amikor egy vezetékpár egyik erén a jel továbbítódik, a másik éren pedig a két szerkezeti egység földpontja van összekapcsolva. Amelyik éren a két földpont van összekapcsolva, az az ér általában az árnyékolás szerepét is betölti.
A jelet továbbító eret meleg érnek, a földpontot átvivő eret hideg érnek nevezzük.
Szimmetrikus tápvonalak
szerkesztésSzimmetrikus megtáplálásról akkor beszélünk, amikor az egyik érpáron a jel továbbítódik, a másik érpáron pedig a jel tükörképe, vagy vívőfrekvenciás jel esetén a jel 180°-os fázistolással.
Tápvonalak csoportosítása
szerkesztésSzimmetrikus | Aszimmetrikus | |
---|---|---|
Hangolt |
|
|
Hangolatlan |
|
Tápvonalak általános jellemzői
szerkesztésA tápvonal hullámimpedanciája
szerkesztésA tápvonalaknál a gyártó a katalógusban megadja ezt a paramétert. Jele: Z0 .
Ha ismeretlen kábellel dolgozunk, akkor reaktancia mérésére alkalmas mérőműszer segítségével meg tudjuk határozni ezt a paramétert. Először kapacitást mérünk a két ér között, majd rövidre zárjuk a kábel másik végét, és induktivitást mérünk. A két mért értékből kiszámíthatjuk a kábel hullámellenállását:
- Z0 - A kábel hullámellenállása (Ω)
- L - Mért induktivitás
- C - Mért kapacitás
Az L és C értékét egyforma prefixummal kell számolni.
A tápvonal vesztesége
szerkesztésA tápvonalaknál a gyártó a katalógusban megadja ezt a paramétert. Jele: A.
Legtöbbször dB/100m értékben adja meg, adott frekvenciákon. Ha más méretre és más frekvenciára kell kiszámítanunk, a következő képletet használhatjuk:
Ha nem logaritmikus értékben van megadva a csillapítás akkor a következő képletet kell használni:
- Akat - a katalógusban megadott csillapítás
- fkat - a katalógusban megadott frekvencia
- lkat - a katalógusban megadott vezetékhossz
- A - csillapítás
- f - üzemi frekvencia
- l - vezetékhossz
A rövidülési tényező
szerkesztésA tápvonalaknál a gyártó a katalógusban megadja ezt a paramétert. Jele: k.
A tápvonalak rövidülési tényezője elsősorban a két vezeték közötti dielektrikum anyagátó függ.
Általában a tömör műanyag dielektrikumú kábeleknek 0.66-os rövidülése van, a habosított műanyaggal készített kábeleknek 0.8, levegőben megvalósított párhuzamos érpáré 0.95 körüli.
Tapvonalak egyéb felhasználása[2]
szerkesztésTápvonal mint reaktáns elem
szerkesztésA tápvonal hosszának növelésével
- növekszik a párhuzamos kapacitása
- növekszik a soros induktivitása
Mivel a tápvonal hosszának növeléséve növekszik az induktivitás, ezáltal az induktív reaktancia (XL) is, továbbá a hossz növelésével növekszik a kapacitás, azaz a kapacitív reaktancia (XC) fordított arányosságban osztódik, belátható, hogy lesz olyan tápvonalhossz, ahol X = XL - XC éppen nulla lesz. Ez éppen a rövidülési tényezővel szorzott negyedhullámú csonk. Ekkor
- a szakadással lezárt végű tápvonal esetében kialakul egy soros rezgőkör.
- a rövidzárral lezárt végű tápvonal esetében kialakul egy párhuzamos rezgőkör.
Hossz | Nyitott tápvonalvég | Rövidrezárt tápvonalvég |
---|---|---|
kapacitás | induktivitás | |
soros rezgőkör | párhuzamos rezgőkör | |
induktivitás | kapacitás | |
párhuzamos rezgőkör | soros rezgőkör |
Impedancia invertálás
szerkesztésHa a hosszúságú tápvonal végét
- rövidrezárjuk, akkor a bemenet felöl szakadást mutat,
- nyitva hagyjuk, akkor kis impedanciát mutat
- hullámimpedanciájával zárjuk, akkor a bemeneten is a hullámimpedancia értékét mutatja
Impedancia tükrözés
szerkesztésA hosszúságú tápvonal úgy is felfogható, mint kettő hosszúságú egymással szembe kötött tápvonal. Érdekes tulajdonsága, hogy a tápvonal belsejében alakulnak ki a feszültség- és árammaximumok, a félhullámú tápvonal két végén ugyanaz az impedancia látszik.
A tápvonalaknak ez a működése lehetővé teszi, hogy két egyforma impedanciájú szerkezeti egységet ilyen módon össze tudunk kapcsolni tetszőleges hullámimpedanciájú tápvonallal, az alábbi megkötésekkel:
- csak adott frekvencián, vagy annak egész számú többszörösén áll fenn ez a működés
- szállítási veszteséget okoz, annál nagyobbat, minél inkább eltér az összekötőkábel hullámimpedanciája az összekötött szerkezeti egységek impedanciájától
- a kábelnek nagyobb feszültségeket és áramokat kell elviselnie, annál nagyobbakat, minél inkább eltér a hullámimpedanciája az összekötött szerkezeti egységek impedanciájától.
Párhuzamosan kapcsolt tápvonalak
szerkesztésHa n darab Z0 hullámimpedanciájú tápvonalat párhuzamosan kapcsolunk, akkor az eredő hullámimpedanciájuk lesz.
A tápvonal mint fázistoló
szerkesztésMivel a jelnek a tápvonalon történő áthaladásához idő kell, így a tápvonal alkalmas fázistolásra.
Jegyzetek
szerkesztés- ↑ Karl Rothammel. Antennakönyv. Műszaki könyvkiadó. ISBN 963-10-2060-6
- ↑ Tápvonalak. (Hozzáférés: 2023. november 9.)