Образование и пространственное распределение стоячих волн в передающих линиях

Источники сигналов и приёмные нагрузки соединяются линиями связи, линиями передачи. В зависимости от частоты сигнала и собственных свойств эти линии по разному передают выполняют функцию передачи энергии. Известно, что в случае, когда линией передачи можно пренебречь (близкое расположение источника сигнала (генератора) и приёмника) и по вносимым потерям и по волновым свойствам, максимальная мощность от генератора передаётся в нагрузку только при выполнение условия равенства величин сопротивлений генератора RГ и нагрузки RН. Линиипередачи также характеризуются сопротивлением, но физически, это сопротивление другой природы и определяется геометрическими и диэлектрическими свойствами передающей линии и её среды. Передающими линиями могут быть микрополоски, кабели, волноводы, двухпроводные линии, витые пары, копланарные и щелевые микрополоски. Эквивалентная электрическая схема таких линий передач представляет собой последовательность элементарных ячеек (рис.1), состоящих из последовательно соединенных сопротивления R и индуктивности L и параллельно соединенных ёмкости С и проводимости g.

Рис.1. Элементарная ячейка эквивалентнойэлектрической схемы линии передачи

В настоящей работе будут использоваться коаксиальные кабели. Под коаксиальным кабелем (коаксиальной линией передачи) понимается система, образованная двумя металлическими коаксиальными цилиндрами радиусов R1 и R2, служащая для проведения электромагнитной волны, распространяющейся в кольцеобразном пространстве, заключенном между цилиндрами.

Линии передач характеризуются двумя основными параметрами: постоянной распространения gи волновым сопротивлением rВ.

Волновое сопротивление – это электрическая характеристика линии передачи (кабеля, разъёмов, и других элементов линии), описывающая ее способность передавать переменный ток. Условием эффективной передачи электрических сигналов на расстояние является правило согласования волновых сопротивлений: все элементы линии связи должны иметь одинаковое волновое сопротивление. При его нарушении происходит отражение сигнала от места контакта несогласованных элементов, при этом в следующий элемент попадает только часть энергии волнового сигнала, что приводит к постепенному затуханию волны в линии. Омическое сопротивление линии также вызывает затухание сигнала, поэтому его стремятся делать как можно меньше.

Волновое сопротивление линии равно корню квадратному отношения распределенной вдоль линии индуктивности (погонной индуктивности) к распределенной вдоль этой же линии емкости (погонной емкости). Физически волновое сопротивление линии показывает, какое эквивалентное сопротивление линия оказывает генератору. Хотя волновое сопротивление рассчитывается исходя из реактивных сопротивлений, оно имеет активный характер. Физически это соответствует тому, что линия потребляет энергию от генератора.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector