Вопрос 2. Направляющие системы передачи

В настоящее время наряду с широким применением кабелей получили развитие также другие средства передачи информации, такие как волноводы, световоды, линии поверхностной волны, сверхпроводящие и ленточные кабели и др. Все они объединены под общим названием — направляющие системы.

Направляющая система (НС) — это устройство, предназначенное для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении. Таким канализирующим свойством обладают проводник, диэлектрик и любая граница раздела сред с различными электрическими свойствами (металл — диэлектрик, диэлектрик — воздух и др.). Поэтому роль НС могут выполнять металлическая линия (кабель, волновод), диэлектрическая линия из материала с диэлектрической проницаемостью £ > 1 (диэлектрический волновод, волоконный световод), а также металлодиэлектрическая линия (линия поверхностной волны).

Рассмотрим конструкции различных направляющих систем.

Разновидность	Схематическое изображение	Характеристика
1 Воздушные линии и симметричные кабели		Относятся к группе симметричных цепей. Отличительной особенностью таких цепей является наличие двух проводников с одинаковыми конструктивными и электрическими свойствами. Известные конструкции симметричных кабелей содержат от 1x2 до 2400 х 2 пар под общей защитной оболочкой.
2 Коаксиальный кабель		Проводник 1 концентрически расположен внутри проводника 2, имеющего форму полого цилиндра. Внутренний проводник изолируется от внешнего с помощью различных изоляционных прокладок (шайбы, баллоны, кордели и др.).
3 Волновод		Представляет собой полую металлическую трубу круглого или прямоугольного сечения, изготовленную из хорошо проводящего материала.
4 Сверхпроводящий кабель		Имеет коаксиальную конструкцию весьма малых габаритных размеров, помещенную в условия низких отрицательных температур.
5 Линия поверхностной волны		Представляет собой одиночный металлический провод, покрытый высокочастотной изоляцией (полиэтиленом).
6 Диэлектрический волновод		Это стержень круглого или прямоугольного сечения, выполненный из высокочастотного материала (полиэтилена, стирофлекса).
7 Полосковая линия		Состоит из плоских ленточных проводников с расположенной между ними изоляцией.
8 Оптический кабель		Представляет собой скрутку из оптических волокон — световодов, объединенных в единую конструкцию.

Диэлектрические волноводы, полосковые линии и  радиочастотные кабели (коаксиальные или симметричные) имеют локальное назначение и используются в качестве фидеров передачи энергии на короткие расстояния от антенн к аппаратуре. Линия поверхностной волны предназначена главным образом для устройства телевизионных ответвлений от линий небольшой протяженности. Остальные направляющие системы применяются для организации высокочастотной связи для передачи различных видов современной информации (телефония, телеграфия, телевидение, передача данных, радиовещание, фототелеграф, передача газет и др.).

Направляющие системы могут быть классифицированы в первую очередь по длине волны и частотному диапазону их использования.

На рисунке 1 указаны частотные диапазоны различных НС.

Рисунок 1 – Частотные диапазоны различных направляющих систем

(ВЛ — воздушная линия; СК — симметричный кабель; КК — коаксиальный кабель; ЛПВ — линия поверхностной волны; ПЛЛ — полосковая ленточная линия; MB — металлический волновод; ДВ — диэлектрический волновод)

Из приведенных данных следует, что ВЛ используются в диапазоне до 10⁵ Гц, симметричные кабели — до 10⁶ Гц, а коаксиальные кабели — до 10⁸ Гц для магистральной связи и до 10⁹ Гц для устройств антеннофидерных трактов. Сверхпроводящие кабели имеют преимущественно коаксиальную конструкцию и предназначены для использования в частотном диапазоне коаксиальных систем (до 10⁹  Гц).

Появление и разработка новых НС передачи, таких как волноводы и световоды (ОК), связаны с освоением новых, более высоких частот миллиметрового и оптического диапазонов. Волноводы предназначены для работы на частотах до 10¹¹ Гц (миллиметровые волны), а световоды используют частоты 10¹⁴ Гц (оптический диапазон волн 0,85...1,55 мкм). Осваиваются также волны 2...6 мкм.

Радиолинии используют диапазон длинных, средних и коротких волн. Радиорелейные линии связи работают на волнах прямой видимости в дециметровом (0,3...3 ГГц) и сантиметровом (3...30 ГГц) диапазонах.

Естественно, что чем более высокий диапазон частот можно передать по НС, тем больше можно образовать каналов связи и экономичнее передача.