Двухпроводная линия передачи, страница 4

 Результаты вычислений для  железных проводников изображены на приведенных рисунках  для двух расстояний  и длительностей импульса. Рисунки  анализируются  парами.  На первых, для удобства  сравнения,  приведены нормированные частотные зависимости  модулей коэффициента передачи отрезка линии  и плотности спектра входного импульса,  на  других - временные, т.е. форма сигнала в линии.

 Первая пара (рис. 6 и 7) соответствует случаю сравнительно длинного   импульса ( мксек.). На  малом расстоянии   м. ( кривые  и  ) полоса   пропускания отрезка  линии (на уровне  0,71 )  порядка  ширины спектра импульса  до первого нуля огибающей (так обычно оценивается ширина спектра импульса).    Сильно ослабляются только  высокочастотные составляющие спектра и это приводит, в основном, к искажению фронта импульса. На рис. 7 четко  видна задержка сигнала (на качественных рисунках она не отражена).  С увеличением расстояния  до 30 м.

( кривые  и )  полоса пропускания отрезка линии становится значительно уже и возрастает скорость убывания  с ростом частоты.  В результате, импульс

получился более растянутым, сглаженным.  Нарастание сигнала после его появления

идет гораздо медленнее, да и сам момент появления стал  менее четким.

     Вторая пара рисунков  ( 8 и 9 ) иллюстрирует более сильное искажение импульса  на малых расстояниях ( м. ) при уменьшении длительности  импульса до 0,1 мксек.  Спектр  импульса стал в 5 раз шире.  Теперь сильно ослабляются и спектральные сос-тавляющие в пределах главного максимума спектральной плотности импульса.  Начало временного процесса такое же, как на рис. 7 ( кривая   ;  реакция на ступеньку напряжения одинакова ) , только спад начинается значительно раньше. Искажения

импульса становятся более значительными. Все   отмеченные особенности искажения импульса можно реально наблюдать на макете линии.

 В заключение обсудим  очень коротко некоторые  особенности эксперимента и макета.

 1. Импульсы должны быть порядка долей микросекунды (полоса  порядка  10 МГц ).  При работе с более  короткими  импульсами  возникает много других проблем (создание импульса нужной формы на входе  линии,  надежная регистрация импульса и другие).  Чтобы для таких  импульсов  проявились  заметные  характерные  искажения,  линия должна иметь  сравнительно  большую  длину,  особенно медная (сотни метров).  Поэтому  реализована линия с  железными проводниками.

 2. Расстояние между  проводниками линии  желательно иметь  как можно меньше. В этом случае электромагнитное поле распространяющейся волны будет более  локализовано вблизи проводников линии и различные  окружающие линию предметы меньше будут  проявлять себя.

 3. Растянуть  линию нужной длины,  достаточно однородную,  фактически, нет возможности (нет  соответствующего помещения,  очень трудно выдержать малое заданное расстояние между проводниками, прямолинейность линии).  Поэтому макет  представляет собой несимметричную линию.  При этом неизбежно возникают
дополнительные  специфические проблемы,  однако мы их  подробно   здесь обсуждать не будем. Важно то, что процессы распространения волн в этом макете будут происходить так, как в рассмотренной двухпроводной линии.

 Несимметричную линию ("половину" обычной) мы получим, расположив один провод радиуса    над плоским проводящим экраном  на расстоянии     от него (смотри рисунок).  Если экран можно  считать идеально проводящим и бесконечным,  то такая несимметричная линия  совершенно эквивалентна  в электродинамическом  отношении  симметричной (рис. 10) Электрическое  и  магнитное  поля в верхних  полупространствах для двух этих моделей будут совершенно одинаковы.  Причем для несимметричной линии,  как легко  понять,  и    будут в два раза меньше, а   и   - в два  раза больше, чем для симметричной. Постоянная распространения   будет одинакова,  а     для несимметричной линии будет в  два раза меньше.  Будем считать  экран идеально  проводящим и  бесконечным.