11. Критерии согласования лп с генератором и нагрузкой.

Комплексный коэффициент отражения по напряжению

арактеризует степень согласования линии передачи с нагрузкой. Модуль коэффициента отражения изменяется в пределах: 

• | Г | = 0, если отражения от нагрузки отсутствуют и B_U = 0^[6];

• | Г | = 1, если волна полностью отражается от нагрузки, то есть | A_U | = | B_U | ;

Коэффициенты бегущей и стоячей волны

По эпюре напряжения судят о степени согласования линии с нагрузкой. Для этого вводятся понятия коэффициента бегущей волны — k_БВ и коэффициента стоячей волны k_СВ:

Эти коэффициенты, судя по определению, изменяются в пределах:

;

На практике наиболее часто используется понятие коэффициента стоячей волны, так как современные измерительные приборы (панорамные измерители k_СВ) на индикаторных устройствах отображают изменение именно этой величины в определенной полосе частот.

Входное сопротивление длинной линии

Входное сопротивление линии — является важной характеристикой, которое определяется в каждом сечении линии как отношение напряжения к току в этом сечении:

Так как напряжение и ток в линии изменяются от сечения к сечению, то и входное сопротивление линии изменяется относительно ее продольной координаты z. При этом говорят о трансформирующих свойствах линии, а саму линию рассматривают как трансформатор сопротивлений. Подробнее свойство линии трансформировать сопротивления будет рассмотрено ниже.

Режимы работы длинной линии:

Режим бегущей волны

Режим бегущей волны характеризуется наличием только падающей волны, распространяющейся от генератора к нагрузке. Отраженная волна отсутствует. Мощность, переносимая падающей волной, полностью выделяется в нагрузке. В этом режиме B_U = 0, | Г | = 0, k_бв =k_св = 1^[7].

Режим стоячей волны

Режим стоячей волны характеризуется тем, что амплитуда отраженной волны равна амплитуде падающейB_U = A_U то есть энергия падающей волны полностью отражается от нагрузки и возвращается обратно в генератор. В этом режиме, | Г | = 1, k_св =  , k_бв = 0^[7].

Режим смешанных волн

В режиме смешанных волн амплитуда отраженной волны удовлетворяет условию 0 < B_U < A_U то есть часть мощности падающей волны теряется в нагрузке, а остальная часть в виде отраженной волны возвращается обратно в генератор. При этом 0  < | Г | < 1, 1 < k_св <  , 0 < k_бв < 1

12. Мощность потерь проводимости. Сопротивление проводников на различных частотах.

Мощность тепловых потерь (потерь проводимости) подчиняются закону Дж. Джоуля-Э. Ленца. Изменение запаса энергии имеет размерность мощности:

,

где W_ЭМ – энергия ЭМП, а w_ЭМ – объемная плотность энергии ( ).

Вектор называется вектором Пойтинга.

вектор Пойтинга указывает направление распространения излучения, а его модуль представляет собой плотность потока мощности излучения

энергия ЭМП, превращающаяся в тепло, увеличивается пропорционально частоте и квадрату напряженности электрического поля.

СОПРОТИВЛЕНИЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЧАСТОТЫ

В случае постоянного тока сопротивление проводника цилиндрической формы можно описать формулой (a – радиус проводника):

На высоких частотах (при сильном скин-эффекте – эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое) ЭМП концентрируется в тонком поверхностном слое, что приводит к уменьшению площади сечения проводника (S_экв = S₀ – S_вн), по которой протекает ток и росту сопротивления

;

где l-длинна. σ – удельная проводимость. S - площадь.

Для расчёта толщины скин-слоя в металле (приближённо) можно использовать следующие эмпирические формулы:

.

Здесь ε₀ = 8,85419×10⁻¹² Ф/м — абсолютная диэлектрическая проницаемость, ρ — удельное сопротивление, c — скорость света, μ_m — относительная магнитная проницаемость (близка к единице для пара- и диамагнетиков — меди, серебра, и т. п.),  . Все величины выражены в системе СИ.