Цитата:
Предположим, имеем линию с волновым сопротивлением Rф = 50 Ом. Нагрузка – Rн = 450 Ом. (Выбор данной величины нагрузки произведен исключительно для простоты вычислений, так как при ксв=3 отражение по мощности равно 0,25). А что если вставить между нагрузкой и линией отрезок линии с другим волновым сопротивлением, так чтобы отражение от нагрузки в этот отрезок было равно отражению от отрезка в линию?
Амплитуда отражённых волн будет одинакова, а их фаза будет зависеть от длины отрезка. Если она будет равна четверти питающей волны, разность фаз составит 180˚.
Из равенства ксв у нагрузки и на входе линии можно записать равенство
Rн / Rт = Rт / Rф,
где: Rт – волновое сопротивление отрезка линии.
Или
Rт = √(Rн*Rф).
Знакомая формула?
Rт = 150 Ом.
Но, как проходит сама компенсация?
В переходном процессе энергия прямых волн тока и напряжения в переходе фидера 50/150 вследствие самоиндукции теряет 25%. Предположим, по фидеру в нагрузку передаётся 100 Вт. 75 Вт идут по ЧТ к нагрузке, 25 Вт отражается от входа трансформатора.
25% от 75 Вт или около 19 Вт отражается от нагрузки и возвращается в переход 50/150. Здесь также происходит отражение:19*0,25=4,75Вт - возвращаются к нагрузке, а 19-4,75=14,25Вт проходят в линию.
Пока прямая волна шла от перехода к нагрузке (это 90˚), а затем обратная к переходу (это ещё 90˚) фаза прямой волны поменялась на 180˚. Поэтому обратная волн тока от входа трансформатора оказывается в противофазе с обратной от нагрузки. Происходит частичная компенсация. К генератору возвращается уже не 25 Вт, а 25–14,25=10,75 Вт, а в трансформатор проходит не 75, а 100-10,75=89,25 Вт.
Продолжив итерационные пошаговые вычисления, придём к выводу, что по окончанию переходного процесса в трансформаторе окажутся все 100 Вт энергии прямых волн, к нагрузке будет подведено 133,3 Вт, от нагрузки будет отражаться 33,3 Вт, 100 Вт рассеются на нагрузке, 8,3 Вт отразятся от входа трансформатора и в линию пройдут только 25 Вт, отраженных от нагрузки. Таким образом, в переходе 50/150 происходит полная компенсация волн, отражённых от входа трансформатора и нагрузки. Энергия, отражённая от входа трансформатора (25 Вт), под действием эдс генератора добавляется к энергии прямых волн. Т.е. энергия прямых волн в линии (100Вт) беспрепятственно проходит в трансформатор.
Энергия, отражённая от нагрузки, также добавляется к энергии прямых волн. Таким образом, энергия прямых волн в трансформаторе равна сумме энергий прямых волн в линии (100 Вт) плюс 25 Вт, отражённых от нагрузки, скомпенсированных отражением от входа ЧТ, и плюс 8,3 Вт, отраженных от нагрузки и повторно отражённых от входа трансформатора. Итого 133,3 Вт. С учётом коэффициента отражения по мощности на нагрузке рассеются 100 Вт!
Трансформатор работает в режиме смешанных волн – стоячей, образованной энергией волн, отражённых от нагрузки, и добавленной к энергии прямых волн, и прямой, равной без учёта потерь в трансформаторе, прямой, подведенной к трансформатору.
В нём происходит непрерывный процесс изымания энергии из энергии прямых волн и возвращения её обратно – 33,3 Вт. Этот процесс и образует стоячие волны тока и напряжения.