¿Qué es el portador de señal en un cable coaxial?

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Estoy confundido acerca de que los cables coaxiales se llamen guías de onda y el rol del escudo exterior para cancelar las ondas. ¿Es la corriente alterna que transporta la información (con receptores de voltaje en el extremo receptor) o es el campo alterno (con algún aparato parecido a una antena en el extremo receptor donde el campo alternativo genera voltaje)? En este último caso, las ondas de campo no se cancelan, después de todo (?) Sin embargo, si todo se trata de corrientes y las ondas EM son solo efectos secundarios, ¿es el escudo el camino de retorno de la corriente?

    
pregunta stevie

4 respuestas

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En cables coaxiales, la señal de RF viaja en modo TEM tanto en el exterior del conductor interno como en el interior del conductor externo (blindaje) si el generador de entrada (antena, sig gen, etc.) y la carga de salida Coincidir con la impedancia del cable coaxial. Las guías de onda no tienen conductor central y operan en modo TE o TM y tienen frecuencias de corte. Si el cable coaxial es de alta calidad y tiene un blindaje que se aproxima al 99%, hay muy poca o ninguna entrada y salida de la señal. A medida que la frecuencia aumenta, UHF y por encima de la señal de Rf viajan principalmente en la superficie exterior del conductor interno y en la superficie interior del conductor exterior (blindaje). Este es el llamado "efecto de piel" donde la señal Rf no penetra profundamente en el conductor. Es más pronunciado a medida que la frecuencia aumenta cada vez más. Si la entrada, el cable y la carga coinciden, las dos rutas de señal son de polaridad opuesta en cualquier punto finito a lo largo del cable, ya que la RF es CA y la corriente de CA requiere una ruta de retorno desde la carga al generador. Lo mismo es cierto para las líneas de transmisión de cable abierto paralelo. La impedancia del cable coaxial está determinada por el diámetro del conductor interno, el diámetro interno del conductor externo, la distancia entre ellos y la constante dieléctrica del material aislante. Esta es una calculadora para la impedancia del cable coaxial. impedancia [ enlace No tengo ninguna conexión a este enlace que no sea práctica. 2010Hivoltage

    
respondido por el 2010Highvoltage
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Creo que el núcleo de su pregunta se aborda en el comentario de pjc50:

  

Realmente no se puede decir que la corriente y las ondas EM estén "separadas", ya que cualquier corriente necesariamente inducirá un campo EM. Y hablar de "información" es también una distracción; lleva una señal, y cómo interpretas eso depende de ti.

Pero déjame explicarte un poco.

Todos los fenómenos electromagnéticos clásicos están modelados por las ecuaciones de Maxwell. No solo la radiación a través del aire y las antenas, sino también los circuitos digitales y analógicos. Pero las ecuaciones de Maxwell son muy complicadas de entender, por lo que en muchos casos las reducimos a un conjunto de ecuaciones más simple que puede describir con precisión algún subconjunto de fenómenos.

Por ejemplo, en la aproximación del circuito concentrado, cuando las dimensiones de un circuito son mucho menores que la longitud de onda asociada con cualquier frecuencia de señal presente en el circuito, podemos usar las Leyes de Kirchoff y las características IV de cada componente para modelar el circuito. .

Las líneas de transmisión son demasiado grandes para que se mantenga la aproximación del circuito concentrado, pero aún podemos usar ecuaciones más simples que las de Maxwell para resolverlas. Obtenemos las ecuaciones del telegrafista que describen el comportamiento de una línea de transmisión en términos de voltaje y corriente, aunque El potencial electrostático (también conocido como "voltaje") solo se define estrictamente para circuitos estáticos (donde no hay variación de tiempo). A pesar de esta limitación teórica, estas ecuaciones proporcionan un modelo adecuado de una línea de transmisión para muchos propósitos.

Pero eso no significa que no podamos usar las ecuaciones de Maxwell para modelar una línea de transmisión y, de hecho, hacerlo dará un resultado "más correcto". Esto significaría modelar los campos eléctrico y magnético en el dieléctrico, junto con las corrientes en los conductores (pero nunca se refieren a un "voltaje" en ninguno de los conductores).

Cuando las personas dicen que la señal en un cable coaxial está en realidad en los campos del dieléctrico, básicamente se están refiriendo a esto: que las ecuaciones de Maxwell son el modelo más fundamental, y las ecuaciones del telegrafista son una simplificación que a menudo se obtiene a una solución adecuada con menos esfuerzo, pero no están tan bien fundamentados en la teoría.

    
respondido por el The Photon
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Para determinar dónde se transporta una señal, puede evaluar el llamado vector de Poynting ( S ). Representa la densidad de flujo de energía en un punto. Se calcula a partir de los campos E y B :

$$ \ bar S = {1 \ over \ mu_0} \ bar E \ times \ bar B $$

Si integras este vector en un área determinada, sabrás cuánta energía fluye a través de esa área.

Estos cálculos se han hecho para coaxial; Wikipedia dice:

  

La energía eléctrica suministrada a la carga fluye completamente a través de   El dieléctrico entre los conductores. Muy poca energía fluye en el   conductores en sí mismos, ya que la intensidad del campo eléctrico es casi   cero.

    
respondido por el peter
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Digo que la señal viaja fuera del cable del núcleo, pero dentro del aislamiento dialéctico. Como el aislamiento dialéctico es una resistencia a la penetración. Una vez fuera del aislamiento dialéctico interno es una situación diferente >

    
respondido por el arkieguide

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