3.2.2. Принципы функционирования нерегулярных линий передачи и линий передачи конечной длины. Методы согласования.

В этом разделе кратко рассматриваются важнейшие элементы такие как неоднородности в линиях передачи, которые приводят к отражению электромагнитной энергии и, как следствие, к ухудшению их параметров, что характеризуется коэффициентами отражения, бегущей и стоячей волн (КБВ и КСВ). Кроме того, дается понятие о полном входном сопротивлении линии передачи, рассматриваются принципы согласования и конструктивные исполнения согласующих устройств. Для контроля знаний по этому разделу предусмотрен тест 2.

3.2.2.1. Неоднородности в линиях передачи.Коэффициенты отражения, бегущей (кбв) и стоячей (ксв) волн.

Реальные линии передачи всегда имеют конечную длину. Обрыв линии передачи и включение нагрузки в общем случае эквивалентны изменению граничных условий. В результате на конце линии образуется новая,соответствующая изменившимся граничным условиям структура электрических и магнитных полей, что,в свою очередь, влечет за собой изменение структуры полей во всей линии. Это изменение связано с появлением в линии кроме основной волны, бегущей к нагрузке (падающая волна ) дополнительной волны, распространяющейся от конца линии к началу (отраженная волна ), которая и является причиной изменения структуры полей в линии. Таким образом, результирующее поле можно рассматривать как суперпозицию и волн основного типа.

Введем понятие коэффициента отражения по электрическому полю в линии передачи, под которым понимают отношение комплексных амплитуд поперечных составляющих электрического поля отраженной и падающей волн:

где и - соответственно модуль и фаза коэффициента отражения.

Режим работы в линии передачи можно охарактеризовать также коэффициентом стоячей волны (КСВ) или коэффициентом бегущей волны (КБВ), которые определяются через максимальные (в пучности) и минимальные (в узле) значения напряженностей эдектрического поля:

При этом модуль коэффициента отражения однозначно связан с этими коэффициентами следующим образом:

Режимы работы линии передачи.

Как известно из [2], воздействие произвольной нагрузки на режим работы линии передачи можно полностью охарактеризовать любой из выше перечисленных величин:

В зависимости от соотношения волнового сопротивления Z₀ и сопротивления нагрузки Z_н в линии возможны три режима.

1. Если Z_н= Z_в (волновому сопротивлению линии передачи) , то коэффициент отражения Г=0. Такой режим называется режимом полного согласования.

2. Если Z_н= 0 (Y_н= Z_н= , что соответствует режимам короткого замыкания или холостого хода, коэффициент отражения При этом энергия падающей и отраженной волны одинаковы и в линии устанавливается режим стоячих волн. Максимальная напряженность поля равна 2 , минимальная – равна 0. Входное сопротивление (проводимость) носит реактивный характер:

(2.4)

3. При в линии существует режим смешанных волн, при котором мощность, подводимая к нагрузке, частично поглощается в ней, а частично отражается в зависимости от степени согласования.