Párhuzamos érpár

Párhuzamos érpár

A párhuzamos érpár egy szimmetrikus tápvonal.[1] A dielektrikummal szigetelt változata hosszú ideig elterjedt volt a televízió vételtechnikában, szalagkábel néven forgalmazták (jelenleg szalagkábel néven sokeres jelkábeleket forgalmaznak).

Rádiófrekvenciás jelátvitel céljára történő használata ma már ritka, leginkább a professzionális távközléstechnkában és a rádióamatőrök körében jellemző a használata.

Napjainkban párhuzamos érpárt leginkább hangfrekvenciás jelek átvitelére használják, analóg telefonkábelek, hangfalkábelek formájában.

Párhuzamos érpár mint tápvonal

Párhuzamos légvezeték

Macskalétra

Két egyforma hosszúságú vezeték, párhuzamosan egymás mellett elvezetve, távtartókkal egymáshoz rögzízve, hogy a két vezeték minden ponton egyforma távolságra legyen egymástól. Alakja miatt nevezik macskalétrának is.

Létezik olyan megoldás is, hogy oszlopokon vezetik az érpárt. Ezt a megoldást nagyobb távolságok esetén használják.

A vesztesége kicsi, mivel gyakorlatilag nincs dielektrikum a két vezeték között, így dielektromos veszteséggel nem kell számolni. Az így kapott érpár hullámellenállása:[1]

Z 0 = 276 l o g 10 ( 2 a d ) = 120 l n ( 2 a d ) {\displaystyle Z_{0}=276log_{10}{\biggl (}{\frac {2a}{d}}{\biggr )}=120ln{\biggl (}{\frac {2a}{d}}{\biggr )}}

Macskalétra

Mivel a párhuzamos légvezeték nem árnyékolt rendszer, így földtől, faltól, minél távolabb kell vezetni. Ha ez nem megoldható, akkor pedig ügyelni kell arra, hogy a teljes nyomvonalon minden pontja egyenlő távol legyen a földtől, vagy a faltól. Ezektől h távolságra helyezve így alakul a hullámellenállása:[1]

Z 0 = 276 l o g 10 ( d r 1 + ( d 2 h ) 2 ) = 120 l n ( d r 1 + ( d 2 h ) 2 ) {\displaystyle Z_{0}=276log_{10}{\Biggl (}{\frac {d}{r{\sqrt {1+{\biggl (}{\frac {d}{2h}}{\biggr )}^{2}}}}}{\Biggr )}=120ln{\Biggl (}{\frac {d}{r{\sqrt {1+{\biggl (}{\frac {d}{2h}}{\biggr )}^{2}}}}}{\Biggr )}}

  • a - a vezetők közötti távolság (mm)
  • d - a vezető átmérője (mm)
  • h - távolság faltól/földtől (mm)
  • Z0 - a hullámellenállás (Ω)

Dielektrikummal bevont párhuzamos érpár

Szalagkábel

Régen ezt a típust forgalmazták „szalagkábel” néven, sokáig általános használatú volt a televíziós vételtechnikában. A dielektrikum miatt kevésbé érzékeny a környezeti hatásokra, de ennél a kábelnél is ügyelni kell, hogy minél távolabb kerüljön a nyomvonalába eső fémtárgyaktól.

A dielektrikum anyagától függően itt már kell számolni rövidülési tényezővel is:

k = 1 ϵ r {\displaystyle k={\frac {1}{\sqrt {\epsilon _{r}}}}}

A szalagkábel hullámellenállása pedig így számolható:

Z 0 = 276 ϵ r l o g 10 ( 2 a d ) = 120 ϵ r l n ( 2 a d ) {\displaystyle Z_{0}={\frac {276}{\sqrt {\epsilon _{r}}}}log_{10}{\biggl (}{\frac {2a}{d}}{\biggr )}={\frac {120}{\epsilon _{r}}}ln{\biggl (}{\frac {2a}{d}}{\biggr )}}

  • a - a vezetők közötti távolság (mm)
  • d - a vezető átmérője (mm)
  • εr - a dielektrikum dielektromos állandója
  • Z0 - a hullámellenállás (Ω)

Néhany kereskedelemben árusított szalagkábel paraméterei[2]

Az egykori NDK-ban gyártott szalagkábelek:

Típus Vezetőátmérő (mm) Átmérő (mm) Z0 k C (pF/m) Csillapítás (MHz)(dB/100m)
10 100 200 500
240A4-1 2*0.9 5.7x1.6 240 0.8 16 1.5 4.3 6.7 12
300A7-1 2*0.9 9x2 300 0.8 13 0.87 3.5 5.9 9.5

Az USA-ban gyártott, Amhenol szalagkábelek:

Típus Z0 k Csillapítás (MHz)(dB/100m)
7 30 150 400
14-080 75 0.68 6.7 13.5 30.8 46.2
14-079 150 0.77 2.1 4.9 11.0 17.8
14-056 300 0.82 0.9 1.9 5.1 8.7
14-100 300 0.82 0.9 1.9 5.1 8.7
14-271 300 0.82 0.9 1.9 5.1 8.7
14-185 300 0.82 0.6 1.7 4.3 8.0
14-076 300 0.82 0.6 1.6 4.1 7.1
14-022 300 0.82 0.5 1.2 3.2 5.8

Arnyékolt párhuzamos érpár

Ha egy párhuzamos érpárt dielektrikummal vonnak be, és árnyékolással látják el, akkor egy árnyékolt szimmetrikus távonal keletkezik. Az ilyen kábel független a környezeti hatásoktól, bárhol elvezethető. Ritkán használt kábeltipus.

Hullámellenállása:[3]

Z 0 = 120 ϵ r l n ( 2 a ( D 2 − a 2 ) d ( D 2 − a 2 ) ) = 276 ϵ r l o g 10 ( 2 a ( D 2 − a 2 ) d ( D 2 − a 2 ) ) {\displaystyle Z_{0}={\frac {120}{\sqrt {\epsilon _{r}}}}ln{\biggl (}{\frac {2a(D^{2}-a^{2})}{d(D^{2}-a^{2})}}{\biggr )}={\frac {276}{\sqrt {\epsilon _{r}}}}log_{10}{\biggl (}{\frac {2a(D^{2}-a^{2})}{d(D^{2}-a^{2})}}{\biggr )}}

Néhany kereskedelemben árusított árnyékolt párhuzamos érpár paraméterei[2]

Típus Vezetőátmérő (mm) Átmérő (mm) Z0 k C (pF/m) Csillapítás (MHz)(dB/100m)
10 100 200
120D10-1 2*1.4 14 120 0.65 40 2.1 6.8 9.6
240D10-3 2*0.4 9 240 0.82 18 4.3 15 21
240D10-4 2*0.5 13.7 240 0.82 18 3 9.5 15

Párhuzamos érpár mint jelvezeték

Ha a vezetéken átvitt jel hullámhossza számottevően nagyobb, mint a vezeték hossza, akkor nem kell számolnunk a vezeték hullámellenállásával. A hullámimpedanciából eredő veszteség illesztetlenség esetén k λ 4 {\displaystyle k{\frac {\lambda }{4}}} hosszúságnál a legnagyobb. Ha hangfrekvenciás jellel számolunk, akkor ez a hosszúság k=0.75 értéket feltételezve: 0.75 299792 k m / s 20000 H z = 11.2422 k m {\displaystyle 0.75{\frac {299792km/s}{20000Hz}}=11.2422km} , vagyis ennél a vezetékhosszúságnál a legnagyobb az illesztetlenség hatása. Ezt figyelembe véve néhány 100 méter vezeték illesztetlenég miatti vesztesége 10% alatti.

Párhuzamos érpárt gyakran használnak napjainkban is

  • telefonkábelként
  • hangfalkábelként

Jegyzetek

  1. ↑ a b c Dr. Istvanffy Edvin. Tápvonalak, antennák, hullámterjedés. Tankönyvkiadó, Budapest (1967) 
  2. ↑ a b Karl Rothammel. Antennakönyv. Műszaki könyvkiadó. ISBN 963-10-2060-6 
  3. ↑ H. Meinke. Rádiótechnikai kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó Budapest (1961)