Mühazirə Məşğələ Laboratoriya 6 7

Mövzu 16

1. 
   KOAKSİAL KABEL DÖVRƏLƏRİNDƏ ELEKTRİK PROSESLƏRİ
   

Koaksial dövrənin (cütlüyün) geniş tezlik spektri, buraxma qabiliyyəti onun daxili və xarici naqillərinin konstruktiv cəhətdən bir-birinə nəzərən koaksial şəkildə yerləşdirilməsi ilə təmin olunur. Koaksial cütlüyün (KC) konstruksiyasının əsas xüsusiyyəti onun uzunluğu boyunca geniş tezlik spektrinə malik EME-nin yayılmasını təmin etməkdən ibarətdir. KC-yün daxili və xarici naqillərindən təşkil olunmuş dövrənin xaricində EMS yaranmır. Bu hadisəni izah etmək üçün elektrik və maqnit sahələrinə ayrılıqda baxaq.

KC-dən təşkil olunmuş dövrənin yaratdığı MS-nin yayılması şəkil 5.1-də təsvir olunmuşdur.

Şəkildə hər bir naqilin MS-nin ( və yaratdıqları intensivliklərin dəyişməsi də göstərilmişdir. “a” naqilinin metal hissəsində MS artır, onun xaricində isə tam cərəyan qanununa əsasən azalır, , burada r-naqilin mərkəzindən olan məsafədir. “b” naqilinin xaricindəki sahədə bütöv naqil üçün yazılan tənliklə ifadə olunur, yəni , burada da r-içi boş naqilin mərkəzindən olan məsafədir. Ona görə də KK-in xarici MS-ni təyin edən zaman r-kəmiyyətinin qiyməti “a” və “b” naqilləri üçün eyni götürülür və naqillərin mərkəzlərindən hesablanır.

Nəzərə almaq lazımdır ki, “a” və “b” naqillərindən axan cərəyanlar qiymətcə bərabər, iştiqamətcə bir-birinin əksinə yönəlir. Onda daxili və xarici naqillərin yaratdıqları MS-ləridə ( və ) KC-yün xaricindəki fəzada qiymətcə bərabər olacaq və bir-birinin əksinə yönələcəkdir. Deməli, nəticədə KC-yün xaricindəki MS sıfıra bərabər olacaqdır:
.
Beləliklə, MS-nin qüvvə xətləri KC-yün daxilində yerləşir. KC-yün xaricində isə sahə olmur. ES-nin qüvvə xətləri də KC-yün daxilində radial istiqamətdə “ ” və “b” naqillərinin arasında qapanır, onun xaricində isə sıfıra bərabər olur (şəkil 5.4).
Şəkildən göründüyü kimi KC-də yaranan EMS bütünlüklə daxili ( ) və xarici (b) naqillər arasındakı izolyasiya təbəqəsində qapanır. Simmetrik cütlüyün EMS-nin qüvvə xətləri isə xeyli aralı məsafadə təsir göstərir. KK-lərin xaricində EMS-nin təsirinin olmaması onun əsas üstün cəhətlərindəndir. Bu, geniş tezlik diapazonu, çoxlu telefon kanalları, maneələrdən mühafizə olunma və birkabelli rabitənin təşkil olunmasının mümkünlüyü deməkdir. SK dövrələrinin ətrafında EMS-nin olması qonşu dövrələrdə və kabelin özəyini əhatə edən metal kütlədə (qurğuşum və ya alüminium örtük, ekran və s.) burulğan cərəyanların yaranmasına səbəb olur və enerjinin müəyyən hissəsi naqillərin və metal kütlənin qızmasına sərf olunaraq itir.

KC-lərdə səth və yaxınlaşma effektivliyinin təsirinə baxaq və tezliyin müxtəlif qiymətlərində naqillərin en kəsiyində cərəyanların sıxlığının paylanma xarakterini təyin edək.

Daxili naqildə cərəyan sıxlığının paylanması yalnız səth effektivliyinin təsiri ilə təyin edilir. Bu proses şəkil 5.3-də göstərilmişdir. Daxili MS naqilin qalınlığını kəsərək onda burulğan cərəyan (BC) əmələ gətirir. Lens qanununa görə bu cərəyan burğunun dəstəyinin fırlanma istiqamətinin əksinə yönəlir. Şəkil 5.3-dən göründüyü kimi BC-nın (İ_b.c.) istiqaməti naqilin mərkəzində ondan axan əsas cərəyanın (İ) (ƏC) istiqamətinin əksinə (İ-İ_b.c.), onun səthinə yaxın olan hissədə isə bu cərəyanların istiqamətləri üst-üstə düşür (İ+İ_b.c.).
BC-la naqildən axan ƏC-nın qarşılıqlı təsirləri nəticəsində naqilin en kəsiyində cərəyanın paylanma hadisəsi baş verir. Cərəyanın sıxlığı naqilin səthinə doğru hissədə artır. Onda nəticədə alınan cəryan İ_nət.=İ+İ_b.c. olacaqdır. Bu hadisə səth effekti adlanır. Səth effekti cərəyan tezliyinin qiymətinin, maqnit nüfuzluğunun, keçiriciliyin və naqilin diametrinin artmasından asılı olaraq çoxalır. Tezliyin qiyməti həddindən artıq yüksək olduqda, cərəyan naqilin səthi boyunca axır ki, buda naqilin aktiv müqavimətinin artmasına səbəb olur.
Şəkil 5.3,b-dən göründüyü kimi “a” naqilindən axan ƏC-nın yaratdığı dəyişən MS içi boş xarici naqilin “b” metal hissəsində BC (İ_b.c.) əmələ gətirir. “b” naqilinin daxili hissəsində BC-nın istiqaməti ƏC-nın istiqaməti ilə üst-üstə düşür. Ona görə də “b” naqilinin daxili səthində bu cərəyanlar toplanır, yəni İ_nət.=İ+İ_b.c. olur. “b” naqilinin xarici səthində isə BC-nın istiqaməti ƏC-nın istiqamətinin əksinə yönəlir. Bu halda nəticədə alınan cərəyan İ_nət.=İ-İ_b.c. olacaqdır. Deməli, cərəyanın sıxlığı “b” naqilinin daxili hissəsinə, yəni “a” naqilinə yaxın olan səthə toplanır. Bu daxili naqilin “ ” yaratdığı sahənin təsiri ilə izah olunur. Bu proses yaxınlaşma effektivliyi adlanır.
“a” və “b” naqillərinin bir-birinə yaxın olan səthlərində konsentrasiya olunan cərəyanlarin vəziyyəti şəkil 5.4-də göstərilmişdir.
Cərəyanın tezliyi nə qədər yüksək olarsa, cəryan sıxlığının “a” naqilinin xarici səthinə, “b” naqilinin isə daxili səthinə şürüşmə effektivliyi bir o qədər çox olacaqdır. Onda səth effektivliyini EMS-nin naqilin qalınlığının dərinliyinə nüfuz etməsi kimi də izah etmək olar. Deməli, tezlik nə qədər yüksək olarsa, metal naqilin dərinliyinə nüfuz edən sahədə bir o qədər azalmış olur. Nəticədə enerji KK-in daxilindəki dielektrik təbəqədə toplanır, naqillər isə EMD-nın yayılması üçün istiqaməti göstərir.
Qonşu veriliş dövrələrinin və ya başqa xarici maneə mənbələrinin yüksək tezliklərdə yaratdıqları EMS KC-yün xarici naqilinə təsir göstərir və orada maneə cərəyanının əmələ gəlməsinə şərait yaradır. Bu cərəyan KC-yün en kəsiyinin bütün hissəsində deyil, yalnız onun xarici naqilinin “b” xarici səthində yayılır. Buradan görünür ki, KC-yün xarici naqili iki funksiyanı yerinə yetirir:
1) dövrənin ötürücü naqillərindən birinin vəzifəsini görür;
2) kabellə yayımlanan informasiya verilişlərini maneə təsirlərindən mühafizə edir, başqa sözlə ekran vəzifəsini görür.
Şəkil 5.4,b-dən göründüyü kimi ƏC xarici naqilin daxili səthinə, maneə cərəyanı isə onun xarici tərəfinə toplanır. ƏC kimi maneə cərəyanı da metal naqilin yalnız müəyyən hissəsinə (dərinliyinə) nüfuz edir. Bu dərinlik burulğan cərəyan əmsalı ilə təyin edilir. Deməli, tezlik yüksək olduqcan ƏC-la maneə cərəyanı bir-birindən daha çox aralanmış olur. Buda o deməkdir ki, kabel kənar maneələrin təsirlərindən daha yaxşı mühafizə olunur. Beləliklə, maneə mənbələrindən mühafizə olunmaq üçün xüsusi tədbirlər (simmetrikləşdirmə, ekranlaşdırma, burulma və s.) görülməsini tələb edən başqa İS-lərdən fərqli olaraq, yüksək tezliklərdə KK-lərin konstruksiyaları bu tədbirlərin yerinə yetirilməsini özləri təmin edir.
Yuxarıdakı izahatdan belə nəticəyə gəlmək olar ki, KK-in əsas üstünlüyü, verilən tezlik spektrinin yüksək harmonikalarında onun kiçik sönməyə və yüksək səviyyədə maneədən qorunma qabiliyyətinə malik olmasıdır. Sabit cərəyan və kiçik tezlik spektrinə malik olan dövrələrdə KK-in bu üstünlüyü öz mahiyyətini itirir. Bundan başqa, KK-in “a” və “b” naqilləri bir-birinə və torpaqlanmaya görə qeyri-simmetrik olduğundan, aşağı tezlik diapazonunda maneələrdən mühafizə olunma qabiliyyətinə görə SK dövrələrindən geri qalır.