Дәріс. Электромагнттік толқындардың желінің соңғы ұзындықтарында таралуы

Тарату желісінің үзілуі, жүктеменің қосылуы және т.б. – шекаралық шарттардың өзгерісіне эквивалентті болады.

Желінің соңғы бөлігінде жаңа шекаралық шарттарға жауап беретін басқа өріс құрылымы пайда болады. Бұл өзгеріс желіде негізгі (түскен) толқыннан басқа, басынан аяғына дейін таралатын (шағылған) толқынның пайда болғанын білдіреді. Егер толқын бірмодалы режимде жұмыс жасаса, онда шағылған толқынның құрылымының түскен толқынның құрылымынан айырмашылығы болмайды.

Кез келген желі кесіндісіндегі шағылу коэффициенті:

.

Шағылған толқынның артық болуы желі кесіндісіндегі кіріс кедергінің өзгеруіне алып келеді. Кейбір жағдайларды қарастырсақ:

1)Бос жүріс Zн=¥ (тұрғын толқын режимі).

U және I-нің интегралдық сипаттамасын пайдаланамыз.

Е және Н-тың әмбебап дифференциалдық сипаттамасын да пайдалануға болады.

Толқынның жоғарғы типін елемеу үшін, желідегі өрісті желідегі бірнеше толқын ұзындықтарының қашықтығындай деп қарастыру керек.

Кернеудің, тоқтың және кедергінің желідегі эпюрлері бос жүріс кезіндегі эпюрлері 10.1 суретте көрсетілген, бос жүріс режимінде желінің кіріс кедергісі мына формуламен сипатталады:

.

2)Қысқа тұйықталу Zн=0 (тұрғын толқындар режимі). U және I қисықтарының l/4 шамасына жылжуымен ғана ерекшеленеді (10.2 сурет). Қысқа тұйықталу режимінде желінің кіріс кедергісі былай сипатталады:

	алған
10.1 сурет – Бос жүріс кезіндегі кернеудің, тоқтың және кедергінің эпюрлері	10.2 сурет – Қысқатұйықталған желінің кернеу, тоқ және кедергінің эпюрлері

3)Ерікті реактивті жүктеме

Реактивті жүктеме кезінде, активті қуаттан /R/=1 модулі бөлінеді. Тапсырманы шоғырланған C (10.3 сурет) немесе L-ді (10.4 сурет) желі кесіндісіне ауыстырып шешу оңайырақ, яғни

,

Бос жүріс кесіндісімен алмастыру немесе

ctg hl=-X_L/Zв ,

қысқа тұйықталу кесіндісімен алмастыру.

10.3 сурет – сыйымдылықты жүктемесі бар желінің кернеу, тоқ және кедергісінің эпюрлері	10.4 сурет – индуктивтілікті жүктемесі бар желінің кернеу, тоқ және кедергісінің эпюрлері

10.5 сурет –Активті жүктемесі бар желінің кернеуінің эпюрі

4)Таза активті жүктеме (Zн=Rн).

Активті жүктеме кезінде екі түрлі жағдай болуы мүмкін:

1. Rн>Zв, КБВ=Zв/Rн.

2. Rн<Zв, КБВ=Rн/Zв.

Екі жағдайда да желінің жұмыс режимі – аралас (10.5 сурет).

Шағылған толқынның амплитудасы түскендікінен аз (энергияның бөлігі жүктемеге жұмсалады). Активті кедергіге жүктелген желідегі кернеудің және кіріс кедергінің эпюрлері 10.6 суретте көрсетілген.

10.6 сурет – активті кедергіге жүктелген желідегі кернеу мен кіріс кедергінің эпюрлері	10.7 сурет – комплексті (кешенді) кедергіге жүктелген желідегі кернеу мен кіріс кедергінің эпюрлері

5)Келісілген жүктеме режимі (Rн=Zв=W).

КБВ=1, R=0, . Бұл кезде кез келген кесіндіде Н-тың Е-ге қатынасы тұрақты. Фаза сызықты заңдылықпен өзгереді.

Бұл режим неғұрлым таңдаулы (қума толқын), Zвх жиіліктен тәуелді емес және Zвх=Zв=W.

Теория жүзінде толықтай келісімділік болуы мүмкін, бірақ практикада әдетте КБВ»0,9¸0,95 және кіріс кедергі комплексті шама болады. Егер келісілген режимдегі кернеу мен кіріс кедергінің эпюрлерін қарастыратын болсақ. КБВ неғұрлым 1-ге жақын болса, соғұрлым 10.6 суретте көрсетілген өлшемдердің максималды және минималды мәндері арасындағы айырмашылық аз болады, яғни графиктер түзу сызыққа жақындайды.

6)Комплексті жүктеме

Бұл жағдайда аралас толқын режимі болады. 10.6 суреттегі графиктен айырмашылығы жүктемедегі қосымша жылжуы болып табылады (10.7 сурет).

КБВ-ны мына формуламен есептейді:

,

мұндағы .

Ал жүктемеден жақын максимумға дейінге дейінгі қашықтық 1-ге тең:

.

7)Шығынды желі

Шығынның арқасында генератордан ажыраған кезде амплитуда азаяды, 10.8 сурет.

10.8 сурет – Эпюрлер: а) бос жүріс режиміндегі шығынды желінің кернеу, тоқ; б) қысқа тұйықталу режиміндегі шығынды желінің кернеу, тоқ; в) бос жүріс және қысқа тұйықталу режиміндегі шығынды желінің кіріс кедергі;

Желінің маңызды сипаттамасы болып оның ПӘК-і табылады. ПӘК – жүктемедегі активті қуаттың Р_Н, желінің кірісіндегі активті қуатқа қатынасы:

h=Р_Н/Р.

Егер желіде қума толқын режимі (R_Н=Z_В) болса,онда Е және Н желі кедергісі арқылы байланысады және

h=е^-2az»1-2az.

Егер жүктеме келісілмеген болса, онда шағылуды ескеру қажет:

.

Орнына қойсақ:

h=е^-2az(1-R²).

10.9 суреттен көріп тұрғанымыздай, шығын аз болса әртүрлі КБВ үшін h шамасы сәйкес келеді(az<0,1).

Қысқа толқындар диапазонында келісім керек те емес және КБВ≥0,3 ¸0,5 мәндері бола алады. Аса жоғары жиіліктер диапазонында КБВ³0,8¸0,9.

0.5

0.1

0.1

0.2

КБВ=1

0.1 0.5 az

10.9 сурет – КБВ-ның әртүрлі мәніндегі ұзындықтың желінің ПӘК-інен тәуелділігі