Множественные резонансы вдоль линии передачи

в "Уроках электрических цепей", том III, гл. 14 показаны все возможные конфигурации стоячей волны для данной линии передачи. Например, это случай линии передачи, оставленной открытой на концах:

введите описание изображения здесь

В зависимости от рабочей частоты и характеристик линии передачи могут быть:

введите описание изображения здесь

У меня такой вопрос: существуют ли эти разные конфигурации стоячих волн одновременно (т. е. формы полных напряжений и токов являются их суперпозицией) или каждая из них исключает друг друга?

Судя по анализу автора, существует только одна из этих конфигураций на определенной частоте. Но я видел много подобных ситуаций, в которых происходит наложение стоячих волн. Например, я думаю об аналогии с прямоугольным волноводом:

введите описание изображения здесь

В этой ситуации нет полей V и I, а есть поля E и H, но ситуация аналогична: металлические поверхности боковой стенки оболочки задают условие

Е "=" 0
(а также I = 0 или V = 0 устанавливаются соответственно обрывом цепи или коротким замыканием в конце линии передачи), что может определять стоячие волны, показанные на рисунке.

Для этой структуры мне всегда говорили, что все эти моды существуют одновременно: когда источник помещается внутрь волновода, он возбуждает все моды распространения, некоторые из которых находятся выше отсечки (и будут распространяться), а некоторые другие, которые ниже отсечки (и будет ослаблен). Таким образом, в зависимости от рабочей частоты может существовать несколько стоячих волн.

Существует ли аналогичная ситуация с частотами отсечки стоячих волн для линий передачи?

На ваших чертежах волновода ясно видно, что волны, удовлетворяющие критериям, имеют разную длину волны и, следовательно, разную частоту. При отсутствии нелинейности они присутствуют или не полностью независимы друг от друга.

Ответы (1)

Для возбуждения каждого резонанса требуется разная частота сигнала.

Предположим, что первый резонанс возникает на частоте 50 МГц. Тогда 2-й будет на 100 МГц, 3-й на 150 МГц и так далее.

Если вы возбудите линию всеми этими частотами одновременно, то вы можете создать суперпозицию всех различных моделей стоячих волн одновременно.

Если вы возбуждаете линию только одной частотой за раз, вы будете возбуждать только один резонанс за раз.

то же самое для волновода на втором рисунке? Или это то, как мне всегда говорили («При заданной частоте возбуждения будут все резонансные моды выше отсечки?»)?

Эти две ситуации разные. В прямоугольном волноводе, если вы выражаете моды как комбинацию плоских волн, каждая компонента плоской волны имеет вектор импульса

к "=" к Икс Икс ^ + к у у ^ + к г г ^ ,

и

| к | "=" 2 π ф с

и граничные условия для каждой моды

к Икс "=" н 2 2 π ж Икс , н "=" 1 , 2 , 3 , . .
к у "=" м 2 2 π ж у , м "=" 1 , 2 , 3 , . .

где ж Икс и ж у – поперечные размеры волновода.

Обратите внимание, что нет ограничений на к г . значит для любого ф выше отсечки данной моды мы можем найти к г это позволяет к Икс и к у «вписываться» в поперечные размеры и, таким образом, позволяет моде распространяться.

В случае продольного резонанса вы уже предполагаете определенную поперечную моду, поэтому к Икс и к у фиксируются для любого конкретного ф и нет такой дополнительной степени свободы, которая позволяла бы к г (иначе β ) варьироваться, чтобы получить резонанс, за исключением определенных длин волн, где

2 π ф с "=" к г "=" н 2 2 π

По поводу вашего последнего утверждения, я вроде понял, что если я возбудим линию 150МГц, то увижу только 3-й резонанс, а не еще 1-й и 2-й. Просто любопытство: то же самое для волновода на второй картинке? Или это то, как мне всегда говорили («При заданной частоте возбуждения будут все резонансные моды выше отсечки?»)?
Последний вопрос: в случае разомкнутой линии передачи разомкнутая цепь задает последнее условие, которое вы написали для Kz. Это условие идентифицирует все режимы, о которых мы говорили, с определенными частотами (f1, f2, f3...). Что, если частота источника f находится между двумя из них (например, f1 < f < f2)? Мы можем видеть из картинок, которые я поставил в вопросе, что будет стоячая волна, соответствующая f1. Итак, частота напряжения на клеммах источника равна f, а на линии передачи — f1, верно?
Нет, если источник генерирует частоту ф , затем ф это то, что будет на линии. На открытом конце все еще будет пучность (и узел текущей формы волны), но рисунок на остальной части линии будет быстро меняться. Источник будет видеть эквивалентную нагрузку, которая является емкостной или индуктивной, а не короткой или разомкнутой, и энергия, запасенная в линии, будет быстро колебаться.
Отлично, и в этом случае формы сигналов напряжения и тока всегда будут стоячими волнами?
@Kinka-Byo, они не будут, они будут грязными.