Линия конечной длины. Отражения

Часто на практике используются линиями конечной длины (ЛКД).

ρ – волновое сопротивление длинной волны.

В установившемся режиме в ЛКД присутствуют две волны. Одна из которых распространяется от источника сигнала к нагрузке, она называется прямой или падающей, а другая распространяется от нагрузки к источнику сигнала, она возникает за счет отражения от нагрузки и называется обратной или отраженной волной.

Процессы, происходящие

Режимы работы длинной линии.

В зависимости от соотношения и ρ возможны 3 режима работы:

1. режим бегущих волн.

В этом режиме на нагрузке выделяется наибольшая мощность (вся). В этом режиме отражение отсутствует, следовательно, =0 и =0. Режим бегущих волн возможен в следующих случаях:

а) полу бесконечная длинная линия:

б) линия нагружена на сопротивление равное волевому:

Zн=ρ

2. Режим стоячих волн.

В этом режиме вся падающая волна отражается от нагрузки. Мощность, выделяемая на нагрузке равна нулю. В режиме стоячих волн и возникает в следующих случаях:

а) линия, разомкнутая на конце:

Zн=∞

б) линия, коротко замкнутая на конце:

Z н=0

в) линия нагружена на реактивное сопротивление:

Zн=jX

3. Режим смешанных волн.

В таком режиме падающая волна частично поглощается нагрузкой (полезный режим), а частично отражается. Возникает в следующих случаях:

а) нагрузка – комплексное сопротивление:

Z н=Rн+jX

б) нагрузка – резистивное сопротивление не равное ρ:

Zн=Rн

Коэффициентом отражения удобно пользоваться при теоретическом анализе, однако его трудно изменить экспериментально. Поэтому на практике в режиме

1. к оэффициент бегущей волны:

2. коэффициент стоячей волны:

В режиме бегущих волн .

В режиме стоячих волн

В режиме смешанных волн

Применение длинных линий.

1. средства связи (средства передачи сигналов от источника сигнала к нагрузке);

2. трансформатор сопротивлений;

Входное сопротивление длинной линии зависит от длины линии; подбирая необходимую длину можно изменять сопротивление отрезка линии, а его параллельно к источнику сигнала можно управлять входным сопротивлением;

3. формирователь коротких импульсов;

4. линия задержки.

Лекция 18 Цепь с распределенными параметрами

Электромагнитная энергия распространяется с конечной скоростью. Это придает процессам, происходящим в электрических цепях волновой характер, т.е. токи и напряжения в электрической цепи являются не только функциями времени ,но и пространственных координат. На не слишком высоких частотах , когда >>l ,где - геометрический размер цепи, можно считать, что в любом сечении цепи токи и напряжения одинаковы, т.е. не зависит от координаты X. Такие цепи называют цепям с сосредоточенными параметрами. На высоких частотах, когда <<l , цепи надо рассматривать как цепи с распределенными параметрами.

На частоте f=1кГц цепью с распределенными параметрами будет электрическая линия l=30-40 км, в то же время на частоте f=10 ГГц цепь с распределенными параметрами имеет длину проводника l=2-3мм.

Примерами цепей с распределенными параметрами являются

-воздушно-двухпроводная линия

-электрический кабель

-коаксиальный кабель

Цепи с распределенными параметрами часто называют длинными линиями