![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лекция №10. Распространение ЭМВ в линиях конечной длины
Обрыв линии передачи, подключение нагрузки и т. п. – эквивалентно изменению граничных условий. На конце линии образуется новая структура поля, отвечающая новым граничным условиям. Это изменение трактуют как появление в линии, кроме основной (падающей) волны, волны, распространяющейся от конца к началу (отраженной), причем, если линия работает в одномодовом режиме, то структура отраженной волны не отличается от падающей волны. Коэффициент отражения в любом сечении линии:
Наличие отраженной волны приводит к изменению входного сопротивления отрезка линии. 1) Холостой ход Zн=¥ (режим стоячих волн). Используем интегральные характеристики U и I, но можно использовать и универсальные – дифференциальные характеристики E и H. Чтобы не учитывать высшие типы волн, следует рассматривать поле в линии на расстоянии нескольких длин волн в линии. Эпюры напряжения, тока и сопротивления в линии с холостым ходом представлены на рисунке 10.1, входное сопротивление линии в режиме холостого хода описывается формулой
2) Короткое замыкание Zн=0 (режим стоячих волн). Отличается только сдвигом кривых для U и I на l/4 (см. рисунок 10.2). Входное сопротивление линии в режиме короткого замыкания описывается формулой
При реактивной нагрузке, активная мощность в ней выделяется и модуль /R/=1. Задачу проще всего решать, заменяя сосредоточенную C (см. рисунок 10.3) или L (см. рисунок 10.4) на отрезок линии, т.е:
замена на отрезок с холостым ходом или ctg hl=-XL/Zв, замена на отрезок с коротким замыканием.
Рисунок 10.5 – Эпюры напряжения в линии с активной нагрузкой
4) Чисто активная нагрузка (Zн=Rн). Возможны два случая активной нагрузки: 1. Rн> Zв, КБВ=Zв/Rн. 2. Rн< Zв, КБВ=Rн/Zв. В обоих случаях режим работы линии – смешанный (см. рисунок 10.5). Амплитуда отраженной волны меньше падающей (часть энергии потребляется нагрузкой). Эпюры напряжения и входного сопротивления в линии, нагруженной на активное сопротивление, показаны на рисунке 10.6.
5) Согласованный режим (Rн=Zв=W). КБВ=1, R=0, Режим наиболее желательный (бегущая волна), Zвх не зависит от частоты и Zвх=Zв=W. Теоретически полное согласование возможно, но на практике обычно КБВ»0, 9¸ 0, 95 и, следовательно, входное сопротивление – комплексная величина. Если рассмотреть эпюры напряжения и входного сопротивления в линии в согласованном режиме, то чем КБВ ближе к единице, тем меньше разница между максимальным и минимальным значением величин, изображенных на рисунке 10.6, т.е. графики приближаются к прямой линии. 6) КОМПЛЕКСНАЯ НАГРУЗКА. В этом случае имеет место режим смешанных волн, отличие от графиков, изображенных на рисунке 10.6, в дополнительном фазовом сдвиге на нагрузке, рисунок 10.7. КБВ рассчитывают по формуле:
где А расстояние от нагрузки до ближайшего максимума равно l:
7) Линия с потерями. За счет потерь амплитуда уменьшается при удалении от генератора, рисунок 10.8: Рисунок 10.8 – Эпюры: а) напряжения, тока в линии с потерями в режиме холостого хода; б) напряжения, тока в линии с потерями в режиме короткого замыкания; в) входного сопротивления в линии с потерями в режимах холостого хода и короткого замыкания Важной характеристикой линии является её КПД. КПД – отношение активной мощности РН, выделяемой в нагрузке к активной мощности, подводимой к входу линии: h=РН/Р. Если в линии режим бегущей волны (RН=ZВ), то Е и Н связаны через сопротивление линии и h=е-2az»1- 2az. Если нагрузка не согласована, надо учитывать отражение:
После подставки: h=е-2az(1-R2). Из рисунка 10.9 видно, там, где потери малы, h для различных КБВ почти совпадают (az< 0, 1). В диапазоне КВ особой степени согласования не надо и допустимы значения КБВ≥ 0, 3 ¸ 0, 5. В диапазоне СВЧ КБВ³ 0, 8¸ 0, 9.
Рисунок 10.9 – Зависимость КПД линии от длины при различных значениях КБВ
|