Фазовая скорость обратной волны знак «-» указывает, что обратная волна движется в направлении, противоположном направлению прямой волны.
Итак, мгновенное напряжение можно рассматривать как сумму двух волн, движущихся в противоположных направлениях, причём каждая из этих волн затухает в направлении движения.
На основании формул и запишем:
т.е. за время, равное одному периоду, падающая и отражённая волны перемещаются на расстояние, равное длине волны.
54. Математическая модель длинной линии при синусоидальном воздействии. Коэффициенты отражения n1 и n2.
Линии, длина которых соизмерима с длиной волны, считаются длинными линиями. На высоких частотах практически любая протяжённая электрическая цепь становится «длинной» по отношению к длине волны.
Возвращаясь к уравнениям и и записывая прямую и обратнуюволны в комплексной форме, имеем:
где
Напряжение и ток прямой и обратный волн связаны законом Ома:
Это соотношение объясняет смысл термина «волновое сопротивление».
Постоянные интегрирования A1 и A2, находятся в зависимости от напряжения и тока в начале линии при заданных граничных условиях. При x=0
откуда
Введём понятие коэффициента отражения волны в начале линии
где - входное сопротивление линии.
Подстановка A1 и A2 даёт:
Если заданы граничные условия на конце линии, то удобнее отсчитывать расстояние от конца, приняв координату Для A1 и A2 получаем следующие выражения:
Получим окончательные результаты для U и I
Где аналогично предыдущему n2-коэфициент отражения в конце линии
Где выходное сопротивление в конце линии.
55. Вторичные параметры однородной линии. Зависимость коэффициентов a и b от частоты. Волновое сопротивление линии.
Вторичными линиями, или характеристическими, параметрами линии являются коэффициент ослабления, коэффициент фазы и волновое сопротивление , которые выражаются через первичные параметры линии и частоту.
Из выражения следует, что , откуда ; .
Совместное решение этих уравнений дает
Из полученных выражений следует, что и в общем случае зависят от частоты. Однако, как показывает исследование, в отличие от коэффициента ослабления, который изменяется в сравнительно ограниченных пределах, коэффициент фазы неограниченно растет с частотой.
Полученные выражения неудобны для практического применения ввиду их громоздкости. Существует ряд приближенных расчетных формул для вычисления вторичных параметров линии, учытывающих, что в области высоких частот сопротивление весьма мало по сравнению с , а проводимость ничтожна мала по сравнению с .
Для уменьшения потерь при передаче электромагнитной энергии по линии стремятся к тому, чтобы сопротивление линии и проводимость изоляции были по возможности малы.
Волновое сопротивление линии
При постоянном токе и бесконечной частоте имеет действительные значения
и В остальной части диапазона частот волновое сопротивление имеет емкостный характер, так как обычно