- •Конспект лекцій
- •Содержание
- •Лекция № 1. Основные понятия и определения системы электросвязи.
- •Лекция № 2. Структурная схема системы электросвязи.
- •Лекция № 3. Каналы электросвязи.
- •Лекция № 4. Помехи и искажения.
- •Лекция № 5. Сигнал и его математическая модель.
- •Лекция № 6. Ряд Фурье и спектр периодического сигнала.
- •Лекция № 7. Теорема в.А.Котельникова.
- •Лекция № 8. Первичные сигналы электросвязи.
- •Лекция № 9. Нелинейные и параметрические элементы и цепи.
- •Лекция № 10. Общие понятия о модуляции.
- •Лекция № 11. Амплитудная модуляция (ам) гармонической несущей.
- •Лекция № 12. Частотная и фазовая модуляции гармонической несущей.
- •Лекция № 13. Дискретная модуляция гармонической несущей.
- •Лекция № 14.
- •Лекция № 15. Импульсно – кодовая модуляция (икм).
- •Лекция № 16. Общие понятия о детектировании сигналов.
- •Лекция № 17. Амплитудное детектирование.
- •Частотное детектирование.
- •Лекция № 18. Детектирование сигналов импульсных и дискретных модуляций.
- •Лекция № 19 Общие сведения о конструкции длинных линий.
- •Лекция № 20.
- •Лекция № 21. Вторичные параметры линий.
- •Лекция № 22. Режимы работы линии.
- •Лекция № 23. Особенности передачи электромагнитной энергии по проводным линиям связи.
- •Лекция № 24. Волноводы.
- •Лекция № 25. Волоконно – оптические линии связи.
- •Лекция № 26. Распространение радиоволн и антенны.
- •Лекция № 27. Основы теории помехоустойчивости.
- •Потенциальная и реальная помехоустойчивость.
- •Лекция № 28. Оптимальный прием дискретных сигналов.
- •Лекция № 29.
- •Лекция № 30. Оптимальный прием непрерывных сигналов.
- •Лекция № 31. Неоптимальный прием сигналов.
- •Лекция 32. Элементы теории информации.
- •Лекция 33. Основные параметры корректирующих кодов.
- •Лекция 34. Принципы построения корректирующих кодов.
Лекция № 21. Вторичные параметры линий.
Волновое сопротивление определяется через первичные параметры по следующей формуле:
.
Если сопротивление нагрузки , то это означает, что линия нагружена согласованно. Волновое сопротивление является характеристическим, если линия рассматривается как четырехполюсник.
Существуют также приближенные формулы для расчета волнового сопротивления. Например, в области тональных частот ( кГц) будут справедливы неравенства и , тогда
.
В области высоких частот, где и , получим формулу для расчета волнового сопротивления:
.
Коэффициент распространения – это характеристическая постоянная передачи линии единичной длины. Характеристическая постоянная передачи является комплексным числом и в данном случае представляется как
,
где – коэффициент затухания (ослабления), – коэффициент фазы, или волновое число. В диапазоне тональных частот ( кГц), где и
.
В системах радио- и многоканальной связи линии используются в диапазоне частот, в котором и . Приближенные формулы для этого случая имеют следующий вид:
;
.
Данные приближенные формулы используются при расчете вторичных параметров магистральных линий связи (коаксиальных и симметричных кабельных) и фидеров в их рабочей полосе частот. В области высоких частот где и , приемлемые для практики результаты расчетов получаются, если положить и . Такие линии называются линиями без потерь. В этом случае , а . При подстановке первичных параметров в системе единиц СИ получается в неперах на метр (Нп/м), а – в радианах на метр (рад/м). Для того чтобы получить в децибелах на метр (дБ/м), необходимо найденные по формулам значения умножить на 8,69.
Зная волновое сопротивление и коэффициент распространения, можно найти напряжения и ток в любом сечении линии, т. е. эти величины полностью характеризуют линию и называются вторичными параметрами.
Лекция № 22. Режимы работы линии.
Длинные линии имеют следующие режимы работы:
Режим бегущих (падающих волн);
Режим стоячих волн;
Режим смешанных волн.
Волна называется бегущей или падающей в том случае, когда она перемещается от начала линии к ее концу. Режим бегущих волн возникает только в согласованно нагруженной линии, то есть когда сопротивление нагрузки линии будет равно волновому сопротивлению линии :
.
Бегущие (падающие) волны в линии с потерями.
В линии без потерь амплитуда колебаний остается постоянной, в отличие от линии с потерями, где амплитуда колебаний убывает по экспоненциальному закону.
Волна называется отраженной если она перемещается от конца линии к ее началу, то есть навстречу бегущей волне. Этот режим возникает в случае, когда сопротивление нагрузки линии не равно волновому сопротивлению линии :
.
Отраженные волны в линии с потерями.
Поэтому, при несогласованной нагрузке в линии существует смешанный режим, представляющий собой сумму бегущей и отраженной волн. Этот режим и называется режимом смешанных волн.
Для характеристики степени согласования существует понятие коэффициента отражения:
,
то есть модуль коэффициента отражения показывает, какую часть составляет амплитуда отраженной волны от амплитуды падающей, а аргумент – угол сдвига между напряжениями этих волн.
Режим стоячих волн возникает в том случае, когда сопротивление нагрузки линии равно бесконечности (холостой ход):
.
Стоячие волны в разомкнутой линии без потерь.
При этом в линии будут наблюдаться падающие и отраженные волны и, поскольку ток в конце линии , следует, что амплитуды напряжений падающих и отраженных волн одинаковы. С течением времени волна не перемещается вдоль линии. Нули и максимумы волны остаются на месте. Такая волна называется стоячей. Сечения, в которых амплитуда колебаний равна нулю, называются узлами, а сечения с максимальными значениями амплитуды – пучностями. В линии существует стоячая волна тока, у которой узлы (пучности) напряжения совпадают с пучностями (узлами) тока.
Стоячие волны в линии получаются и при коротком замыкании линии, т.е. когда . Отличие по сравнению с холостым ходом состоит в том, что узлы и пучности меняются местами.
Стоячая волна является результатом наложения падающей и отраженной волн с равными амплитудами. Равенство амплитуд объясняется тем, что при холостом ходе и коротком замыкании в линии без потерь нет поглощения энергии волны ни в линии, ни в нагрузке. Поэтому, режим стоячих волн возникает и при реактивной нагрузке – емкостной или индуктивной.
Коэффициент бегущей волны.
На рисунках показано распределение амплитуд колебаний вдоль линии в режимах бегущих волн (согласованная нагрузка) и стоячих волн (холостой ход).
Распределение амплитуд колебаний напряжения и тока бегущих волн вдоль линии.
Распределение амплитуд колебаний напряжения и тока стоячих волн вдоль линии.
В первом случае амплитуды колебаний не зависят от длины линии, а во втором зависят. При этом существуют сечения, где амплитуды равны нулю. В общем случае, когда сопротивление нагрузки не равно волновому, не является реактивным, и отлично от нуля и бесконечности, в линии устанавливается режим смешанных волн. График распределения амплитуд колебаний вдоль линии занимает промежуточное положение по сравнению с режимами бегущей и стоячей волн.
Распределение амплитуд колебаний напряжения и тока смешанных волн вдоль линии.
Степень согласования линии с нагрузкой характеризуется коэффициентом бегущей волны (КБВ), который равен отношению минимальной и максимальной амплитуд колебаний напряжения (тока) в линии:
В режиме бегущих волн , а стоячих . Иногда используется понятие коэффициента стоячей волны (КСВ), являющегося величиной, обратной коэффициенту бегущей волны.