Переходные процессы, связанные с наложением падающих и отраженныж воли, соответствуют волновым процессам, вызванным в длинных линиях связ внешним электромагнитным воздействием. Рассмотрим подробнее характер волновых лроцессов в электрически длинных линиях связи в зависимости от вида-их нагрузки.

1. Активное сопротивление. Если в конце линии включено активное сопротинление \R, то падение напряжения на нем

а (О = 2 1 (О R/{R -f гв) - а i (t),

где a=2RI {R+Zs), определяется как коэффициент преломления.

При этом нетрудно определить ряд .важных моментов, связанных с нагрузкой линии на активное сопротивление. Напряжение помехи на нагрузке лини соответствует изменению во времени напряжения падающей волны. Если сопротивление нагрузки линии равно ее волновому сопротивлению, то коэффициент преломления равен единице и в этом случает отсутствуют какие-либо отражения от нагрузки линии. Это является важным условием согласования линии и одним из путей снижения уровня паводок в ней (отсутствуют отраженные от нагрузки, волны).

Действительно, если сопротивление нагрузки линии много больше его волнового сопротивления (R:>Zb), напряжение на нагрузке стремится к удвоенному напряжению падающей волны. Если же i?<zb, напряжение на нагрумсе меньше напряжения падающей волны, но при этом наблюдается увеличение тока нагрузки.

2. Емкость в конце линии. В том случае, когда проводная лини связи переходит в кабельную линию или ее ввод в РЭС осуществляется череэ> проходную емкость С, схема замещения из приведенной на рис. 3.3 преобразуется в схему, приведенную на рис. 3.4. Изображение напряжения на сопротивлении Z2 при условии, что Z2 - активное сопротивление,

Т Р + {1/Т)

где T=CziZ2/(zi--Z2)-постоянная времени цепи, с; oi2=2zi/(zi-bz2)-коэффициент преломления.

U(p)Uiip)

(3.9>

Рис. 8.4. Схема замещения для исследования прохождения волны мимо емкости *

--- - 0,1

шения амплитуды напряжения иа емкости от длительности падающей волны

~ 0,2 0,4 0,6 0,&Т/Тд Рис. 8.5. Зависимость относительного умень-

6 70

Для падающей волны, имеющей вид Ui{t) = \ (t/i(p) =,1/р), из (3.9) по таблицам обратных преобразований [26] нетрудно получить

2(0=ai2[l-ехр(- Г)]. (3.10)

Из (3.10) следует, что наличие в цепи линии связи емкости С приводит к сглаживанию фронта импульса помехи в нагрузке линии связи.

Если фронт падающей волны имеет длительность Тф1, то в соответствии с [36] длительность фронта импульса помехи иа нагрузке z2

Тф2=Тф];/[1-ехр( -Тфх/Г)]. (3.11)

Как видно из (3.11), наблюдается существенное увеличение длительности -фронта импульса, если постоянная времени цепи Т имеет тот же порядок или больше, чем длительность фронта падающей воляы. При Тф1=3 Т фронт помехи в нагрузке линии, связи практически равен фронту падающей волны.

Влияние длительности волны наглядно прослеживается на примере экспо-.ненциального импульса вида Ui{t)=Ui.maxexp{-t/To), где Го=Ти1/0,7. Тогда

2 (t) = Ui max 12 Го/(Го - Т).

Максимальное значение напряжения на нагрузке линии при падевии на нее экспоненциальной волу1ы

t/2 пах = t/i max 12 (ТITo)ll-\

Как видно из графиков, приведенных яа рис. 3.5, при очень большой длительности импульса падающей волны или очень малой емкости С напряжение ша .нагрузке имеет практически такое же значение, как и без учета емкости. Если постояиная времени цепи соизмерима с постоянной времени падающей -волны, емкость снижает напряжение почти вдвое. Аналогично при синусои--дальной волне снижение напряжения на емкости наблюдается в том случае, когда выполняется условие cuCz2>1.

3. Индуктивность в конце л и н и и. Включение индуктивности в конце .длинных линий наиболее часто встречается на практике в следующих случаях: при включении дросселя в рассечку линии; при переходе воздушной линии связи в специальный высокоиндуктивный кабель, жила которого представляет собой спираль, намотанную на изоляционный каркас; когда нагрузкой ли-нии является согласующий трансформатор.

На рис. 3.6. представлена схема замещения для .первых двух случаев. Сопротивление z2 представляет собой либо волновое сопротивление отрезка линии, .либо активное сопротивление нагрузки кабеля.

Изображение напряжения за индуктивностью для этих случаев

. Здесь T=L/(zi-f-z2) - постояиная времени .цепи, с.

Выражение (3.12) совпадает с (3.9) для схемы с емкостью. Следовательно, индуктивность, включенная последовательно между линиями, оказывает та-iKoe же влияние на проходящую волну, как и емкость, включенная параллельно, т. е. существенно сглаживает фронт, если 7>Тф1, и снижает амплитуду па--дающей волны напряжения, если постоянная времени схемы соизмерима с длиной волны.

Рис. 3.6. Схема замещения для исследования прохождения волны через индуктивность

Рис. 3.7. Прохождение волны через индуктивность, включенную между двумя линиями для 1ф1/7<1, 2i=Z2=2B(ai2=a2i = l):

1 - напряжение падающей волны; 2 - напряжение в точке 1; 3 - напряжение в точке 2

При этом в точке 1 перед индуктивностью L (рис. 3.6) наблюдается характерный всплеск напряжения

tmax i = t/i тая { 12 + 21 [ 1 - ехр ( - Тфх/Т) ] /Тфх},

где a2i = 2zi/(zi-fz2), причем ai2-i-a2i=2.

При малых Тф1/Т Umax 1 стрсмится к удвоенному максимальному значению падающей волны (рис. 3.7).

В том случае, когда линия нагружена на согласующий трансформатор, в схеме замещения (см. рис. 3.6) необходимо положить Z2=0. Тогда при падении волны с длительностью фронта Тф i максимальное значение напряжения будет

тазе = 2Ui max Г [1 - exp (-Ti/D/xi].

Как и в предыдущем случае, при малых Тф1/Г наблюдается удвоение напряжения, но теперь на нагрузке линии.

4. Частотный фильтр в конце линии.Довольно часто в качестве защитных элементов от наведеняых в линии напряжений и токов во входных цепях РЭС применяют частотные фильтры. На рис. 3.8,а приведена схема замещения для случая включения в конце линии одного из простейших видов Т-образного фильтра нижних частот.

Для схемы рис. 3.8,а изображение напряжения на входе фильтра

UAP)=2Ui{p)Z{p)l[Z{p)-Vz],

где Z(p)=Lp+\ICp.

из ft)

Рис. 3.8. Схема замещения для линии, нагруженной на Т-образный фильтр (а), и ее эквивалент при условии неискажающей нагрузки (б)