WN 01 03 TBWCz RozklUiI WspOdbWFS


Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
Linia transmisyjna obciążona
Ik
I(z)
U(z) Uk Zk
Zwe ZO , Å‚
z
l
0
Rys. 2. Linia transmisyjna obciążona impedancją Zk.
+ -
Amplituda napiÄ™cia: U (z) = U0 Å"e-Å‚ Å"z +U0 Å"eÅ‚ Å"z (1)
1 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
+ -
U0 U0
Amplituda prÄ…du: I(z) = Å"e-Å‚ Å"z - Å"eÅ‚ Å"z (2)
Z0 Z0
Na końcu linii (z=0) spełniona jest relacja:
+ -
Uk U (l = 0) U0 +U0
Zk = = = Å" Z0 (3)
+ -
Ik I(l = 0)
U0 -U0
Zk - Z0
- +
StÄ…d: U0 = Å"U0 (4)
Zk + Z0
2 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
-
U0
Stosunek napięć jest nazywany napięciowym
+
U0
współczynnikiem odbicia “k:
-
U0 Zk - Z0
jÅ"¸
“k = = = “k Å" e (5)
+
Zk + Z0
U0
Prądowy współczynnik odbicia ma znak przeciwny do
współczynnika odbicia fali napięciowej, czyli:
- -
U0 I0
“k = = - (6)
+ +
U0 I0
3 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
W oparciu o powyższe:
+
U (z) = U0 Å" (e-Å‚ Å"z + “k Å" eÅ‚ Å"z ) (7)
+
U0
I(z) = Å"(e-Å‚ Å"z - “k Å"eÅ‚ Å"z ) (8)
Z0
Impedancja wejściowa Zwe odcinka linii transmisyjnej
o długości l i impedancji charakterystycznej Z0
zakończonego impedancją Zk jest wyznaczana ze
stosunku przekształconych zależności (7) i (8):
4 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
ëÅ‚ Zk - Z0 öÅ‚
+
U (z = -l) = U(l) = U0 Å" ìÅ‚eÅ‚ Å"l + Å" e-Å‚ Å"l ÷Å‚ (7a)
ìÅ‚ ÷Å‚
Zk + Z0
íÅ‚ Å‚Å‚
+
U0 ëÅ‚ Zk - Z0 öÅ‚
I(z = -l) = I(l) = Å" ìÅ‚eÅ‚ Å"l - Å" e-Å‚ Å"l ÷Å‚ (8a)
÷Å‚
Z0 ìÅ‚ Zk + Z0
íÅ‚ Å‚Å‚
5 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
eÅ‚ Å"l - e-Å‚ Å"l
U(z = -l) U(l)= Z0 Å" Zk + Z0 Å"
eÅ‚ Å"l + e-Å‚ Å"l
Zwe = =
I(z = -l) I(l)
eÅ‚ Å"l - e-Å‚ Å"l
Z0 + Zk Å"
(9a)
eÅ‚ Å"l + e-Å‚ Å"l
Ponieważ:
ex - e-x ex + e-x
sinh x = , cosh x = (D9a)
2 2
sinh x ex - e-x
tgh x = = (D9b)
cosh x
ex + e-x
6 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
Więc:
U(z = -l) U(l) Zk + Z0 Å" tgh(Å‚ Å" l)
Zwe = = = Z0 Å" (9b)
I(z = -l) I(l) Z0 + Zk Å" tgh(Å‚ Å" l)
Wzór (9b) opisuje transformacyjne właściwości linii
transmisyjnej.
7 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
Jeżeli linia jest bezstratna (Ä…=0), wówczas Å‚ = 0 + j Å" ² ,
a wtedy zależność (9b) przyjmuje postać:
Zk + j Å" Z0 Å" tg(² Å" l)
Zwe = Z0 Å" (10)
Z0 + j Å" Zk Å" tg(² Å" l)
gdyż:
jÅ"x jÅ"x
e - e- jÅ"x e + e- jÅ"x
sin x = , cos x = (10a)
2 Å" j 2
jÅ"x jÅ"x
sin x e - e- jÅ"x e - e- jÅ"x
tg x = = (10b)
jÅ"x jÅ"x
cos x
j Å"(e + e- jÅ"x)= - j Å" e + e- jÅ"x
8 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
Można rozpatrzyć trzy charakterystyczne przypadki:
1). Zk= Z0 (linia zakończona obciążeniem
dopasowanym):
Z0 + j Å" Z0 Å" tg(² Å" l)
Zwe = Z0 Å" = Z0 (11)
Z0 + j Å" Z0 Å" tg(² Å" l)
9 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
2). Zk= 0 (linia zwarta na końcu):
0 + j Å" Z0 Å" tg(² Å" l)
Zwe = Z0 Å" = j Å" Z0 Å" tg(² Å" l) (12)
Z0 + j Å" 0 Å" tg(² Å" l)
Xwe
5 3
 
4 4
0
6 1 
l
 

4 2 4
Rys. 3. Impedancja wejściowa linii transmisyjnej zwartej na końcu.
10 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
3) Zk= " (linia rozwarta na końcu):
" + j Å" Z0 Å" tg(² Å" l)
Zwe = Z0 Å" = - j Å" Z0 Å" ctg(² Å" l) (13)
Z0 + j Å" " Å" tg(² Å"l)
Xwe
7 5 3 
  
4 4 4 4
0

l
6 1
 
4 2
Rys. 4. Impedancja wejściowa linii transmisyjnej rozwartej na końcu.
11 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
W przypadku, gdy Zk `" Z0 następuje odbicie od
niedopasowanego obciążenia i wówczas w linii powstaje
fala stojÄ…ca.
Amplituda napięcia w odległości l od obciążenia:
+
U (l) = U0 Å" 1+ “k 2 + 2 Å" “k Å" cos(2 Å" ² Å" l -¸ ) (14)
Amplituda prądu w odległości l od obciążenia:
+
I(l) = I0 Å" 1+ “k 2 - 2Å" “k Å" cos(2 Å" ² Å"l -¸ ) (15)
12 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
U, I
UI
l
0
5 3
7 3  
Å"   Å" 
Å"  Å" 
4 4
4 2 2 4
Rys. 5. Rozkład napięcia i prądu w linii transmisyjnej
zwartej na końcu.
13 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
U, I
IU
l
0
5 3
7 3  
Å"   Å" 
Å"  Å" 
4 4
4 2 2 4
Rys. 6. Rozkład napięcia i prądu w linii transmisyjnej
rozwartej na końcu.
14 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
U, I
IU
l
0
5 3
7 3  
Å"   Å" 
Å"  Å" 
4 4
4 2 2 4
Rys. 7. Rozkład napięcia i prądu w linii transmisyjnej
obciążonej na końcu reaktancją pojemnościową.
15 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
U, I
UI
l
0
5 3
7 3  
Å"   Å" 
Å"  Å" 
4 4
4 2 2 4
Rys. 8. Rozkład napięcia i prądu w linii transmisyjnej
obciążonej na końcu reaktancją indukcyjną.
16 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
U
abc
Umax
Umin
l
0
5 3
7 3  
Å"   Å" 
Å"  Å" 
4 4
4 2 2 4
Rys. 9. Fale napięciowe stojące w linii transmisyjnej
a) Zk = 0, b) 0 < Zk=Rk < Z0, c) Zk = Z0.
17 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
Zgodnie z (14) maksymalna wartość amplitudy napięcia
w linii występuje w punkcie gdzie:
cos(2Å" ² Å"l -¸ ) = 1 czyli 2 Å" ² Å" l -¸ = 0 (16)
W tym miejscu wartość Umax wyniesie:
+
Umax = U0 Å" (1+ “k ) (17)
Natomiast minimalna wartość napięcia występuje
w miejscu gdzie:
cos(2 Å" ² Å" l -¸ ) = -1 czyli 2 Å" ² Å"l -¸ = Ä„ (18)
W tym miejscu wartość Umin wyniesie:
18 AKR
Temat:
TRANSMISYJNE WAASNOÅšCI LINII PRZESYAOWYCH
ROZKAADY NAPIĆ I PRDÓW W LINII PRZESYAOWEJ.
WSPÓACZYNNIK ODBICIA, WSPÓACZYNNIK FALI STOJCEJ.
AKR
+
Umin = U0 Å"(1- “k ) (19)
Stopień niedopasowania impedancji obciążenia do impedancji
linii transmisyjnej określa się poprzez współczynnik odbicia lub
poprzez tak zwany współczynnik fali stojącej WFS.
1+ “k
Umax
WFS = = (20)
Umin 1- “k
Ponadto można zapisać:
“(l) = “(0) Å" e- jÅ"2Å"² Å"l = “k Å" e- jÅ"2Å"² Å"l = “k Å" e- jÅ"(2Å"² Å"l-¸ ) (21)
lub, gdy Ä…>0:
“(l) = “(0) Å" e-(Ä… + jÅ"² )Å"2Å"l = “k Å" e-Ä…Å"2Å"l Å" e- jÅ"(2Å"² Å"l-¸ ) (22)
19 AKR


Wyszukiwarka