Контрольная на тему Контрольная работа 120124-99

1. Параллельный колебательный контур.
Параллельным колебательным контуром называется электрическая цепь, в которой индуктивные катушки и конденсаторы размещены в двух ветвях, подключенных параллельно источнику энергии [1, c. 175-178]. Принципиальные электрическая схема параллельного колебательного контурова приведена на рис. 1.


Рис. 1. Схема параллельного колебательного контура
Комплексная проводимость контура

,
где C - емкость, L - индуктивность, G - проводимость, ? - частота.
Реактивная проводимость контура


изменяется от
до
при изменении частоты от 0 до
. На рис.2, 3 показаны зависимости проводимостей
, реактивного сопротивления контура от частоты.


Рис. 2. Зависимости реактивных поводимостей катушки и конденсатора и суммарная проводимость этих двух элементов


Рис. 3. Зависимость реактивного сопротивления контура от частоты
Резонанс токов наступает, когда реактивная проводимость обращается в нуль:


Резонансная частота


На резонансной частоте полная проводимость контура минимальна:


Соответственно полное сопротивление параллельного колебательного контура


на частоте резонанса максимально [2, c. 4-6]. Следовательно, при резонансе токов ток неразветвленной части цепи имеет наименьшее значение и равен току резистивного элемента:

Полоса пропускания параллельного колебательного контура:

,
где
- добротность.
При резонансе токи емкостного и индуктивного элементов по модулю равны:

,
При резонансе они в
раз больше, чем ток неразветвленной части цепи. Величину
называют добротностью параллельного колебательного контура,
Добротность параллельного колебательного контура тем больше, чем больше сопротивление резистора, включенного параллельно индуктивному и емкостному элементам.

2. Анализ короткозамкнутой линии (К.З.)
Пусть длинная линия без потерь согласована на входе (
) и замкнута на конце
, то есть имеет место режим короткого замыкания (рис. 4) [3].
В этом случае
. Кроме того, коэффициент отражения от конца линии
. Поэтому выражения (4.3) будут выглядеть как






 


Рис. 4. Схема короткозамкнутой длинной линии
Переходя к функциям времени, получаем








Эти выражения имеют два раздельных множителя, один из которых зависит от координаты, а другой – от времени.
Рассмотрим полученную зависимость напряжения в длинной линии от времени и координаты.
Предположим, что в некоторый момент
 текущая фаза равна
 где
 длина линии,
 длина волны в линии,
 период гармонического сигнала,
 угловая частота сигнала,
 любое целое число, удовлетворяющее условию
. Пусть начальная фаза сигнала
 равна
.
Построим распределение напряжения по линии для нескольких моментов времени
, причём
, а
 (рис. 5).
Из рисунка следует, что движение волны (энергии) вдоль линии отсутствует. Следовательно, уравнение описывает неподвижную, иначе говоря, стоячую волну. Такой режим работы длинной линии называют режимом стоячих волн.
Точки, в которых амплитуды стоячих волн достигают максимума, называют пучностями, а в которых всегда равны нулю – узлами.


Рис. 5. Стоячие волны напряжения в короткозамкнутой длинной линии
Из рисунка следует, что на конце линии имеется узел напряжения, а остальные узлы расположены вдоль линии через каждые полдлины волны. На расстоянии в четверть длины волны от конца линии расположена первая пучность напряжения, а остальные пучности располагаются через каждые полдлины волны друг от друга. В длинной линии существуют стоячие волны тока.
Амплитуды напряжения и тока


и               

в замкнутой длинной линии зависят только от координаты
 (рис. 7).
Анализ формул и рис. 5 показывает, что максимумы амплитуды тока (пучности) расположены на конце длинной линии и на расстояниях, кратных целому числу полуволн. В точках, находящихся на расстояниях, кратных нечетному числу четвертей длин волн от конца линии, расположены узлы тока, в которых амплитуды тока равны нулю. Максимумам амплитуд тока соответствуют нули напряжения и наоборот.


Рис. 7. Распределение амплитуд напряжения и тока вдоль короткозамкнутой длинной линии
В режиме стоячих волн мгновенная мощность определяется выражением








Данное выражение имеет два раздельных множителя, один из которых зависит от координаты, а другой – от времени. Следовательно, в короткозамкнутой длинной линии не происходит движения энергии, а энергия периодически изменяет свой знак с частотой в два раза больше частоты входного сигнала. Такую энергию называют реактивной. Среднее значение мощности за период равно нулю.
В режиме стоячих волн в узлах напряжения и тока мощность равна нулю, а в остальных точках линии имеет место только реактивная мощность, которая с частотой
 накапливается то в виде энергии магнитного, то в виде энергии электрического поля


то есть имеет место преобразование энергии электрического поля в энергию магнитного поля и обратно на отрезках линии длиной
.
Входное сопротивление короткозамкнутой длинной линии чисто реактивное и меняет знак через каждые
 (рис. 8).


Рис. 8. Входное сопротивление короткозамкнутой длинной линии
Входные сопротивления короткозамкнутых отрезков линии длиной, кратной нечётному числу четвертей длины волны
, бесконечно велики. Поэтому такие отрезки длинной линии являются изоляторами и их часто используют в этом качестве в практических конструкциях открытых длинных линий.
В то же время входные сопротивления короткозамкнутых отрезков линии длиной, кратной половине длины волны
, равны нулю.
Отрезки короткозамкнутой длинной линии, удовлетворяющие условиям


где
, имеют входное сопротивление индуктивного характера


Поэтому такие отрезки короткозамкнутой длинной линии эквивалентны индуктивности величиной


Так как в диапазоне свч требуемые величины индуктивностей, как правило, малы, то конструктивно реализовать их классически в виде катушки или витка бывает невозможно. Поэтому в качестве индуктивностей используют отрезки короткозамкнутой линии соответствующей длины


Отрезки короткозамкнутой длинной линии, удовлетворяющие условиям


имеют входное сопротивление емкостного характера и эквивалентны ёмкости


Поэтому такие отрезки короткозамкнутой линии можно использовать в качестве ёмкостей.

3. Особенности распостранения КВ и УКВ(критическая).
К коротким волнам относятся радиоволны длиной от 100 до 10 м (частоты 3—30 МГц).  Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно создать направленные антенны. Короткие волны могут распространяться как земные и как ионосферные.
С повышением частоты сильно возрастает поглощение волн в полупроводящей поверхности Земли. Поэтому при обычных мощностях передатчика земные волны коротковолнового диапазона распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров [4].
Ионосферной волной короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров, причем для этого не требуется передатчиков большой мощности. Поэтому в настоящее время короткие волны используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния.
Короткие волны распространяются на дальние расстояния путем отражения от ионосферы и поверхности Земли. Такой с