www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Elektrische eigenschappen van transmissielijnen

Figuur 1: Equivalent schakelschema van een leiding

Vierpolig equivalent schakelschema van een lijn:
	de ohmse serieweerstand R en een inductie L werken in de lengterichting,
	de isolatiegeleiding G en de lijncapaciteit C werken parallel. Ohmse serieweerstand Inductantie Isolatiegeleiding Lijncapaciteit

Figuur 1: Equivalent schakelschema van een leiding

Elektrische eigenschappen van transmissielijnen

Elektrische leidingen om verschillende apparaten van elektrische energie te voorzien zijn overal te vinden. Vooral in de communicatie-elektronica hebben kabels echter een andere functie dan alleen het transporteren van energie, bijvoorbeeld het overbrengen van berichten via de telefoon.

JEen bericht op een lijn bereikt de ontvanger echter niet onveranderd over 100 kilometer, maar is onderhevig aan vele invloeden langs de lijn die het signaal beïnvloeden.

Als je het uitgangssignaal van een lijn vergelijkt met het ingangssignaal, zul je veranderingen opmerken die de volgende oorzaken hebben:

Aangezien elke lijn andere eigenschappen heeft, maar alle lijnen onderhevig zijn aan dezelfde invloeden, kan een equivalent schakelschema worden getekend voor een lijn, zoals in Fig. 1. Een ohmse serieweerstand R,, een lijninductie L, een isolatiewaarde G en een lijncapaciteit C werken in op de lijn.

Figuur 2: Berekening van de weerstand van een geleider met een ronde doorsnede

Het diagram toont een gestileerde draad waarop de lengte L en de doorsnede A zijn uitgezet.
	Een formule herinnert ons aan de relatie: De doorsnede A is gelijk aan pi-kwart maal de draaddiameter in het kwadraat.

Figuur 2: Berekening van de weerstand van een geleider met een ronde doorsnede

Ohmse serieweerstand R

Elke geleider, hoe goed ook, heeft een weerstand tegen de stroom, omdat de bewegende elektronen altijd atoomkernen tegenkomen en daarom enigszins worden afgeremd.
De weerstand kan als volgt worden uitgedrukt:

R = ρ· l in [Ω] R = serieweerstand in [Ω]
l = kabellengte in [m]
A = kabeldoorsnede in [mm²]
ρ = specifieke geleiderweerstand in [Ω·mm²/m]
(1)
A

De parameter wordt gespecificeerd in gegevensbladen voor een gedefinieerde kabellengte van bijvoorbeeld 1 km en wordt dan weerstandscoating genoemd. Deze wordt berekend met de volgende formule:

R' = R in Ω (2)
l km
Inductantie L

Rond elke stroomvoerende geleider bouwt zich een magnetisch veld op. Het magnetische veld verandert evenredig met de toegepaste wisselspanning. Dit induceert een spanning in de geleider die zijn oorzaak tegenwerkt. Deze geïnduceerde spanning verzwakt dus de stroom. De grootte van de inductantie L hangt af van de volgende parameters:

De parameter wordt gespecificeerd in gegevensbladen voor een bepaalde kabellengte van bijvoorbeeld 1 km en wordt dan de inductiewaarde genoemd. Deze wordt berekend met de volgende formule:

L' = L in mH (3)
l km
Isolatiegeleiding G

In de praktijk bestaat er geen ideale isolator zonder stroom. Daarom is er zelfs bij een geïsoleerde tweedraadsleiding altijd een bepaalde lekstroom die door de isolatie loopt van de voorste naar de achterste geleider. De waarde van het geleidingsvermogen wordt G genoemd en wordt soms ook kruisweerstand of lek genoemd. Het geleidingsvermogen van een isolatie is gelijk aan de reciproke van de ohmse weerstand. S („Siemens“) wordt gebruikt als meeteenheid voor de geleidbaarheidswaarde.

G = 1 in [S] (4)
R

De parameter wordt gespecificeerd in gegevensbladen voor een bepaalde kabellengte van bijvoorbeeld 1 km en wordt dan de geleidingswaarde genoemd. Deze wordt berekend met de volgende formule:

G' = G in S (5)
l km
Lijncapaciteit C

Elke verbruiker heeft een weerstand waarbij de spanning daalt. Als deze spanning door een leiding naar de verbruiker wordt geleid, ontstaat er een potentiaalgradiënt tussen de aanvoer- en retourleiding.

Figuur 3: Vorming van een lijncapaciteit

Lijncapaciteit:
Tussen de aanvoer- en retourgeleiders van een tweedraadsleiding wordt een capaciteit gevormd, die in dit diagram is gestileerd als een serieschakeling van vele kleine condensatoren op de leiding naar de verbruiker.

Figuur 3: Vorming van een lijncapaciteit

Hinleitung Rückleitung Verbraucher

Hierdoor gedragen de voor- en retourleiding zich als de platen van een condensator. Deze koppeling via het elektrische veld wordt beschreven door de capaciteit C.

De parameter wordt gespecificeerd in gegevensbladen voor een bepaalde lijnlengte van bijvoorbeeld 1 km en dan aangeduid als capaciteitscoating. Deze wordt berekend met de volgende formule:

C' = C in nF (6)
l km
Impedantie Z

De term „impedantie van de kabel“ wordt ook gebruikt voor hoogfrequent toepassingen. Deze variabele is de wisselstroomweerstand Z. Dit is het quotiënt van de tijdsafhankelijke complexe wisselspanning u(t) en de tijdsafhankelijke complexe wisselstroom i(t). De impedantie bestaat uit een reëel deel (ohmse weerstand R) en een imaginair deel (reactantie X). De grootte van de impedantie van een kabel is onafhankelijk van de lengte. Deze term wordt later in meer detail besproken in verband met de coaxiale kabel.