Работа линии в режиме стоячих волн. Короткозамкнутая линия.

Рис.13.

Пусть в начальный момент времени, от генератора к нагрузке распространяются волны напряжения и тока. Для произвольного xбудет выполняться закон Ома:, так как линия передачи идеальна, а волна падающая. Однако, для сечения нагрузки:. Следовательно, около нагрузки происходит уменьшение волны напряжения на величину.

В соответствии с законом электромагнитной индукции существует волна напряжения, отражающаяся в противофазе и стой же самой амплитудой. В результате интерференции образуется стоячая волна.

Выведем т.у.

Процесс гармонический во времени.

Из последней системы следует, что .

Лекция.

Металлические изоляторы.

Отрезки линий, короткозамкнутая или разомкнутая, могут использоваться в качестве металлических изоляторов (обычно используются короткозамкнутые отрезки).

Рис.16.

При добавлении к двухпроводной линии бесконечно большого числа отрезков четвертьволновой короткозамкнутой линии получаем конструкцию, эквивалентную прямоугольному волноводу (видь входное сопротивление каждого отрезка равно ).

Рис.17.

Узкие стенки прямоугольного волновода являются эквипотенциальными поверхностями (). Следовательно, поперечных токов по широкой стенке не при каких условиях не возникает. Однако, в прямоугольном волноводе возникают продольные токи, переносящие энергию. При изменении длинны волны входное сопротивление каждого изолятора становится реактивным (индуктивным или емкостным), однако потребление энергии снова не происходит. Таким образом, волновод является широкополосной системой.

Форму волновода можно изменить.

Рис.18.

Если форму изолятора выполнить по окружности, получим круглый волновод. Если ширину узкой стенки устремить к нулю, но металлические изоляторы выполнять прямолинейно, в сечении волновода получим ромб. В качестве металлического изолятора можно использовать линию разомкнутую на конце, но длинна такого отрезка линии должна составлять .

Рис.19.

В таком случае, в качестве направляющей системе выступает пара параллельных пластин шириной .

Работа линии в режиме смешанных волн

В режиме смешанных волн энергия, передаваемая по линии передач частично поглощается, а частично отражается. Рассмотрим работу линии при :

КБВ – коэффициент бегущей волны

КСВ – коэффициент стоячей волны

иочевидно обратные величины

Выведем систему телеграфных уравнений, для удобства представляя, что :

(*) – мгновенное значение

(**) – мгновенное значение

(*) и (**) представляют собой систему телеграфных уравнений для данного режима.

Вывод 1: каждое телеграфное уравнение состоит из двух слагаемых.

Вывод 2: первые слагаемые характеризует бегущие волны, а вторые слагаемые – стоячие, опираясь на предположение, что .

Вывод 3: при распределение напряжений и токов приближается к распределению для линии, разомкнутой на конце.

Вывод 4: КБВ показывает долю бегущих волн в смешанных (1 – мечта).

Вывод 5: так как в линии существуют бегущие и стоячие волны, входное сопротивление является комплексной величиной: .содержит активную и реактивную составляющие, то есть активная нагрузка не равная волновому сопротивлению трансформирует в произвольное сечениеи активную, и реактивную составляющие. Таким образом,можно представить как. Входное сопротивление часто нормируют по волновому:. В зависимости от фазовых соотношений активная составляющая входного сопротивления может быть как положительной, так и отрицательной. Ежели входное сопротивление отрицательное, значит напряжение и ток противофазны.

Рис.19’

Вывод 6: так как линия содержит бегущую и стоячую волны, генератор отдает энергию в линию не полностью. Для повышения КПД генератора в линию устанавливаются согласующие устройства.