Linii de Transmisie

4.1 Introducere

Legatura între sursa de semnal (emitator) şi utilizator (receptor) se realizează

printr-un mediu (suport material) ce permite semnalului util, purtator de informaţie, să se

propage. Acest mediu poartă numele de canal de legătură (linie de transmisie), o

reprezentare simbolică fiind făcută în figura 4.1. iar principala caracteristică este

dispunerea pe o lungime relativ mare

Fig.4.1.

Pentru semnalele electrice se folosesc în mod practic cablurile realizate din fire

sau benzi metalice. Pentru acestea se poate imagina construirea unei linii prin legarea în

lanţ a unui set de cuadripoli. Efectul rezistiv, capacitiv şi inductiv distribuit al unei linii

de transmisie poate fi reprezentat printr-un model RLC cu parametrii concentraţi pe

unitatea de lungime. Se va obţine o linie artificială, cu cu structuri periodice reprezentată

în figura 4.2.

Fig. 4.2. Structura unei linii artificiale.

Modelarea este cu atât mai precisă cu cât numărul de celule RLC luate în calcul este

mai mare. Să considerăm, pentru exemplificare, o porţiune de linie bifilară. Fiecare

conductor are o anumită rezistenţă R la trecerea curentului. Izolantul care separă

conductorii nu este perfect, el permiţând scurgeri de curent; acest fapt se concretizează

printr-o conductanţă G plasată între cele două fire. Aceste două mărimi depind de natura

materialelor. Putem spera să le reducem iar în anumite cazuri să le facem neglijabile,

alegând conductori şi izolatori buni, dar ele vor caracteriza în permanenţă linia de

transmisie. Doi conductori vecini se află în interinfluenţă electrostatică. Această influenţă

este caracterizată de capacitatea C, definita ca raport între sarcina electrica purtată prin

fiecare conductor şi diferenţa de potenţial între conductori: C=QV. Curentul care

Emitător Receptor

A Linie de transmisie B

Z Z Z

Y Y Y

parcurge firele crează în vecinătatea sa un câmp de inducţie magnetică care acţionează la

rândul său asupra circuitului care i-a dat nastere, ceea ce conduce la apariţia fenemenului

de autoinductie şi la prezenţa celui de al treilea parametru: L = Φ I .

Acesti parametri electrici sunt proporţionali cu lungimea liniei considerate. Dacă

, , , 0 0 0 R L C şi 0 G reprezintă parametrii unei linii pentru unitatea de lungime, atunci un

element de lungime Δ x ( fig 4.3) este descris prin:

R = R Δ x L = L Δ x C = C Δ x 0 0 0 , , şi G = G Δ x 0

Fig. 4.3. Structura unei portiuni de linie de lungime Δ x

4.2.Parametri fizici primari ai liniilor de comunicatii

In continuare vom discuta despre Iinii omogene, proprietate intalnita atunci cand

toate partile componente sunt identice. Avand in vedere rolul lor in transmisia

informatiei, liniile sunt analizate din punct de vedere al propagarii semnalelor. Calitatea

unei linii este determinata de un ansamblu de marimi electrice. Aceste marimi, ale caror

valori rezulta din natura materialelor utilizate si din dispunerea lor geometrica in

constructia Iiniei, se numesc parametrii primari ai liniei. Ei sunt: rezistenta R, inductanta

L, capacitatea C si conductanta sau perditanta G ,si se refera Ia 1 km de circuit.

4.2.1. Rezistenta unui conductor

Rezistenta in curent continuu a unui conductor de lungime l (in metri) si

sectiunea S (in milimetrii patrati) este data de formula :

Rcc = ρ

S

l

(2.2)

in care ρ este rezistivitatea metalului din care este confectionat circuitul. Considerand

lungimea l=2Km (1 Km circuit = 2 Km fir) , rezulta formula de calcul:

V ( t)

I ( t ) L Δ x 0

C Δ x 0 G Δ x 0

R Δ x 0

Δ x

3

[ km]

d d

R 2550 /

4

2000

1 2 2 = ≈ Ω

ρ

π

ρ (2.3)

Rezistenta calculata cu aceasta formula corespunde temperaturii de 20 0C. La alte

temperaturi rezistenta va fi data de formula :

[1 ( 20)] 20 R = R + t − t o C α (2.4)

unde t este temperatura mediului ambiant in grade Celsius iar α coeficient de variatie in

functie de temperatura la masa constanta (vezi tabelul 3.1).