संचालन लाइनों पर संकेतों का प्रतिबिंब

एक समय-क्षेत्र परावर्तक; विच्छिन्नता से परावर्तित तरंग के लौटने में लगने वाले समय से लाइनों पर दोषों की स्थिति का पता लगाने के लिए प्रयुक्त एक उपकरण।

एक विद्युत संचरण लाइन के साथ यात्रा करने वाला संकेत आंशिक रूप से, या पूरे प्रकार से प्रतिबिंब (भौतिकी) विपरीत दिशा में वापस परिलक्षित होता है, जब यात्रा संकेत रेखा के विशिष्ट प्रतिबाधा में एक विच्छिन्नता (गणित) का सामना करता है, या यदि रेखा का दूर का अंत इसकी विशेषता प्रतिबाधा में विद्युत समाप्ति नहीं है। यह हो सकता है, उदाहरण के लिए, यदि भिन्न लंबाई की दो पारेषण लाइनें जुड़ जाती हैं।

यह लेख विद्युत चालन लाइनों पर संकेत प्रतिबिंबों के बारे में है। ऐसी लाइनों को सामान्यतः तांबे की लाइनों के रूप में संदर्भित किया जाता है, और वास्तव में, दूरसंचार में सामान्यतः तांबे से बने होते हैं, लेकिन अन्य धातुओं का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से बिजली लाइनों में अल्युमीनियम यद्यपि यह लेख संचालन लाइनों पर प्रतिबिंबों का वर्णन करने तक सीमित है, यह अनिवार्य रूप से फ़ाइबर ऑप्टिक लाइनों में ऑप्टिकल प्रतिबिंबों और वेवगाइड्स में माइक्रोवेव प्रतिबिंबों के समान घटना है।

प्रतिबिंब कई अवांछनीय प्रभाव उत्पन्न करते हैं, जिसमें आवृत्ति प्रतिक्रियाओं को संशोधित करना, ट्रांसमीटरों में अतिप्रवाह पावर और बिजली लाइनों पर वोल्टेज से अधिक सम्मलित हैं। चूंकि, परावर्तन घटना का उपयोग स्टब्स (इलेक्ट्रॉनिक्स) और प्रतिबाधा ट्रांसफार्मर जैसे उपकरणों में भी किया जा सकता है। विवृत परिपथ और लघु परिपथ लाइनों के विशेष स्थिति स्टब्स के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक हैं।

परावर्तन के कारण खड़ी तरंगें रेखा पर स्थापित हो जाती हैं। इसके विपरीत, खड़ी तरंगें एक संकेत हैं कि प्रतिबिंब उपलब्ध हैं। परावर्तन गुणांक और स्थायी तरंग अनुपात के मापों के बीच संबंध होता है।

विशिष्ट स्थिति

प्रतिबिंबों को समझने के लिए कई दृष्टिकोण हैं, लेकिन प्रतिबिंबों का संरक्षण नियम (भौतिकी) से संबंध विशेष रूप से ज्ञानवर्धक है। एक साधारण उदाहरण एक स्टेप वोल्टेज है, $Vu(t)$ (जहाँ $V$ स्टेप की ऊंचाई है और $u(t)$ समय $t$ के साथ यूनिट स्टेप फंक्शन है), दोषरहित के एक छोर पर लागू होता है रेखा, और विचार करें कि जब रेखा विभिन्न विधियों से समाप्त हो जाती है तो क्या होता है। टेलीग्राफर के समीकरण के अनुसार कुछ वेग $\kappa$ और घटना वोल्टेज, $v_{\mathrm {i} }$, लाइन पर कुछ बिंदु $x$ के अनुसार चरण को लाइन के नीचे प्रचारित किया गया है।

$v_{\mathrm {i} }=V\,u(\kappa \,t-x)\,\!$

आपतित धारा $i_{\mathrm {i} }$, अभिलाक्षणिक प्रतिबाधा, $Z_{0}$ से भाग देकर पाई जा सकती है।

$i_{\mathrm {i} }={\frac {v_{\mathrm {i} }}{Z_{0}}}=I\,u(\kappa \,t-x)$

विवृत परिपथ लाइन

File:Step disturbance on transmission line.svg

अंजीर। 1. स्टेप वोल्टेज डिस्टर्बेंस V u(t) को लाइन के इनपुट में इंजेक्ट किया जाता है, v_i रेखा के नीचे यात्रा करता है और दूर अंत में v के रूप में परिलक्षित होता है_r.

लाइन के अंत में विवृत परिपथ द्वारा लाइन के नीचे यात्रा करने वाली घटना तरंग किसी भी प्रकार से प्रभावित नहीं होती है। इसका तब तक कोई प्रभाव नहीं हो सकता जब तक कदम वास्तव में उस बिंदु तक नहीं पहुंचता। सिग्नल को लाइन के अंत में क्या है इसका कोई पूर्वज्ञान नहीं हो सकता है और यह मात्र लाइन की स्थानीय विशेषताओं से प्रभावित होता है। चूंकि, यदि लाइन लंबाई की है $\ell$ चरण विवृत परिपथ पर समय पर पहुंचेगा $t=\ell /\kappa$, जिस बिंदु पर लाइन में करंट शून्य है (एक विवृत परिपथ की परिभाषा के अनुसार)। चूँकि आवेश घटना धारा के माध्यम से रेखा के अंत तक पहुँचता रहता है, लेकिन कोई धारा रेखा को नहीं छोड़ती है, तो विद्युत आवेश के संरक्षण के लिए आवश्यक है कि रेखा के अंत में एक समान और विपरीत धारा होनी चाहिए, अनिवार्य रूप से, यह किरचॉफ का परिपथ नियम है। किरचॉफ का वर्तमान नियम संचालन में है। यह समान और विपरीत धारा परावर्तित धारा है, $i_{\mathrm {r} }$, और तबसे

$i_{\mathrm {r} }={\frac {v_{\mathrm {r} }}{Z_{0}}}$

एक परावर्तित वोल्टेज भी होना चाहिए, $v_{\mathrm {r} }$, लाइन के नीचे परावर्तित धारा को चलाने के लिए यह परावर्तित वोल्टेज ऊर्जा के संरक्षण के कारण उपलब्ध होना चाहिए स्रोत की दर से लाइन को ऊर्जा की आपूर्ति कर रहा है $v_{\mathrm {i} }i_{\mathrm {i} }$, इस ऊर्जा में से कोई भी रेखा या उसके समापन में नष्ट नहीं होता है और इसे कहीं जाना चाहिए एकमात्र उपलब्ध दिशा लाइन का बैक अप है। चूँकि परावर्तित धारा आपतित धारा के परिमाण के समतुल्य होती है, इसलिए ऐसा भी होना चाहिए

$v_{\mathrm {r} }=v_{\mathrm {i} }\,\!$

ये दो वोल्टेज एक-दूसरे से जुड़ेंगे जिससे की कदम परिलक्षित होने के पश्चात, लाइन के आउटपुट टर्मिनलों में दो बार घटना वोल्टेज दिखाई दे। जैसे-जैसे परावर्तन आगे बढ़ता है, परावर्तित वोल्टेज घटना वोल्टेज में जुड़ता रहता है और परावर्तित धारा घटना धारा से घटती रहती है। के एक और अंतराल के पश्चात $t=\ell /\kappa$ परावर्तित कदम जनरेटर के अंत में आता है और डबल वोल्टेज और शून्य करंट की स्थिति वहां के साथ-साथ लाइन की लंबाई के साथ भी संबंधित होगी, यदि जनरेटर का प्रतिबाधा के साथ लाइन से मिलान किया जाता है $Z_{0}$ कदम क्षणिक जनरेटर आंतरिक प्रतिबाधा में अवशोषित हो जाएगा और आगे कोई प्रतिबिंब नहीं होता है।

File:Equivalent generator and line.svg

अंजीर। 2. एक लाइन खिला जनरेटर के समतुल्य परिपथ।

वोल्टेज का यह प्रति-सहज दोहरीकरण स्पष्ट हो सकता है यदि परिपथ वोल्टेज पर विचार किया जाता है जब लाइन इतनी छोटी होती है कि इसे विश्लेषण के प्रयोजनों के लिए अनदेखा किया जा सकता है। एक जनरेटर का समतुल्य परिपथ लोड से मेल खाता है $Z_{0}$ जिस पर यह वोल्टेज पहुंचा रहा है $V$ चित्र 2 के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है। अर्थात्, जनरेटर को एक आदर्श वोल्टेज जनरेटर के रूप में दर्शाया जा सकता है जो इसे वितरित करने के लिए दो बार वोल्टेज और $Z_{0}$ एक आंतरिक प्रतिबाधा है।

File:Equivalent generator open circuit.svg

अंजीर। 3. विवृत परिपथ जनरेटर

चूंकि, यदि जनरेटर विवृत परिपथ छोड़ दिया जाता है, तो एक वोल्टेज $2\,V$ जेनरेटर आउटपुट टर्मिनल पर चित्र 3 में दिखाई देता है। जनरेटर और विवृत परिपथ के बीच एक बहुत ही छोटी ट्रांसमिशन लाइन डालने पर भी यही स्थिति होती है। यदि, चूंकि, एक विशेषता प्रतिबाधा के साथ एक लंबी रेखा $Z_{0}$ और ध्यान देने योग्य एंड-टू-एंड देरी डाली जाती है, जनरेटर - प्रारंभ में लाइन के प्रतिबाधा से मेल खाता है - होगा $V$ आउटपुट पर लेकिन एक अंतराल के पश्चात, एक परावर्तित ट्रांसिएंट लाइन के अंत से "जानकारी" के साथ वापस आ जाएगा कि लाइन वास्तव में समाप्त नहीं हुई है, और वोल्टेज पहले की प्रकार $2\,V$ हो जाता है।

लघु परिपथ लाइन

लघु-सर्कुलेटेड लाइन से परावर्तन को विवृत-सर्कुलेटेड लाइन के समान शब्दों में वर्णित किया जा सकता है। जैसे विवृत परिपथ स्थिति में जहां लाइन के अंत में करंट शून्य होना चाहिए, लघु परिपथ स्थिति में वोल्टेज शून्य होना चाहिए क्योंकि लघु परिपथ में कोई वोल्ट नहीं हो सकता है। फिर से, सभी ऊर्जा को वापस लाइन में परिलक्षित होना चाहिए और परावर्तित वोल्टेज किरचॉफ के परिपथ नियमों द्वारा घटना वोल्टेज के समतुल्य और विपरीत होना चाहिए, किरचॉफ का वोल्टेज नियम:

$v_{\mathrm {r} }=-v_{\mathrm {i} }\,\!$

और

$i_{\mathrm {r} }=-i_{\mathrm {i} }\,\!$

जैसा कि प्रतिबिंब रेखा पर वापस यात्रा करता है, दो वोल्टेज घटाते हैं और रद्द करते हैं, जबकि धाराएं जुड़ती हैं (प्रतिबिंब दोहरा नकारात्मक होता है - विपरीत दिशा में यात्रा करने वाला एक नकारात्मक वर्तमान), विवृत परिपथ स्थिति में दोहरी स्थिति होती है।

मनमाना प्रतिबाधा

File:Equivalent incident wave and load.svg

अंजीर। 4. एक मनमाना भार प्रतिबाधा पर पहुंचने वाली एक संचरण लाइन पर एक घटना तरंग का समतुल्य परिपथ।

किसी मनमाना प्रतिबाधा में समाप्त होने वाली रेखा के सामान्य स्थिति के लिए, सिग्नल को लाइन के नीचे यात्रा करने वाली लहर के रूप में वर्णित करना और आवृत्ति डोमेन में इसका विश्लेषण करना सामान्य है। प्रतिबाधा फलस्वरूप एक आवृत्ति निर्भर जटिल फंक्शन के रूप में प्रतिनिधित्व किया जाता है।

अपनी विशिष्ट प्रतिबाधा में समाप्त होने वाली रेखा के लिए कोई प्रतिबिंब नहीं होता है। परिभाषा के अनुसार, विशेषता प्रतिबाधा में समाप्त होने का प्रभाव असीम रूप से लंबी रेखा के समान होता है। किसी अन्य प्रतिबाधा का परिणाम प्रतिबिंब होगा परावर्तन का परिमाण आपतित तरंग के परिमाण से छोटा होगा यदि समाप्ति प्रतिबाधा पूर्ण या आंशिक रूप से प्रतिरोधक है क्योंकि घटना तरंग की कुछ ऊर्जा प्रतिरोध में अवशोषित हो जाएगी। वोल्टेज ($V_{\mathrm {o} }$) समाप्ति प्रतिबाधा के पार ($Z_{\mathrm {L} }$), लाइन के आउटपुट को समकक्ष जनरेटर (चित्र 4) के साथ बदलकर गणना की जा सकती है और इसके द्वारा दिया जाता है।

$V_{\mathrm {o} }=2\,V_{\mathrm {i} }{\frac {Z_{\mathrm {L} }}{Z_{\mathrm {0} }+Z_{\mathrm {L} }}}$

प्रतिबिंब, $V_{\mathrm {r} }$ बनाने के लिए आवश्यक उपयुक्त राशि होनी चाहिए $V_{\mathrm {i} }+V_{\mathrm {r} }=V_{\mathrm {o} }$,

$V_{\mathrm {r} }=V_{\mathrm {o} }-V_{\mathrm {i} }=2\,V_{\mathrm {i} }{\frac {Z_{\mathrm {L} }}{Z_{\mathrm {0} }+Z_{\mathrm {L} }}}-V_{\mathrm {i} }=V_{\mathrm {i} }{\frac {Z_{\mathrm {L} }-Z_{\mathrm {0} }}{Z_{\mathrm {L} }+Z_{\mathrm {0} }}}$

प्रतिबिंब गुणांक, ${\mathit {\Gamma }}$, परिभाषित किया जाता है।

${\mathit {\Gamma }}={\frac {\,V_{\mathrm {r} }\,}{V_{\mathrm {i} }}}$

और अभिव्यक्ति के लिए प्रतिस्थापन $V_{\mathrm {r} }$,

${\mathit {\Gamma }}={\frac {V_{\mathrm {r} }}{V_{\mathrm {i} }}}={\frac {I_{\mathrm {r} }}{I_{\mathrm {i} }}}={\frac {Z_{\mathrm {L} }-Z_{\mathrm {0} }}{Z_{\mathrm {L} }+Z_{\mathrm {0} }}}$

सामान्य रूप में ${\mathit {\Gamma }}$ एक जटिल कार्य है लेकिन उपरोक्त अभिव्यक्ति से पता चलता है कि परिमाण सीमित है।

$\left|{\mathit {\Gamma }}\,\right|\leq 1$ कब $\operatorname {Re} (Z_{\mathrm {L} }),\operatorname {Re} (Z_{0})>0$

इसकी भौतिक व्याख्या यह है कि जब मात्र निष्क्रिय तत्व सम्मलित होते हैं तो प्रतिबिंब घटना तरंग से अधिक नहीं हो सकता है (लेकिन एक उदाहरण के लिए नकारात्मक प्रतिरोध#एम्पलीफायर देखें जहां यह स्थिति पकड़ में नहीं आती है)। ऊपर वर्णित विशेष स्थितियों के लिए,

समापन	${\mathit {\Gamma }}\,\!$ संबंध
विवृत परिपथ	${\mathit {\Gamma }}=+1\,\!$
लघु परिपथ	${\mathit {\Gamma }}=-1\,\!$
$Z_{\mathrm {L} }=R_{\mathrm {L} }\,\!$ $Z_{0}=R_{0}\,\!$	$\operatorname {Re} ({\mathit {\Gamma }})<1\,$ $\operatorname {Im} ({\mathit {\Gamma }})=0$

कब दोनों $Z_{0}$ और $Z_{\mathrm {L} }$ तब विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक हैं ${\mathit {\Gamma }}$ विशुद्ध रूप से वास्तविक होना चाहिए। सामान्य स्थिति में जब ${\mathit {\Gamma }}$ जटिल है, इसकी व्याख्या घटना तरंग के सापेक्ष परावर्तित तरंग के चरण (तरंगों) में बदलाव के रूप में की जानी है।

See also: प्रतिबिंब चरण परिवर्तन

प्रतिक्रियाशील समाप्ति

एक और विशेष स्थिति तब होता है जब $Z_{0}$ विशुद्ध रूप से वास्तविक है ($R_{0}$) और $Z_{\mathrm {L} }$ विशुद्ध रूप से काल्पनिक है ($j\,X_{\mathrm {L} }$), अर्थात यह एक विद्युत प्रतिक्रिया है। इस स्थिति में,

${\mathit {\Gamma }}={\frac {j\,X_{\mathrm {L} }-R_{\mathrm {0} }}{j\,X_{\mathrm {L} }+R_{\mathrm {0} }}}$

तब से

$|jX_{\mathrm {L} }-R_{\mathrm {0} }|=|jX_{\mathrm {L} }+R_{\mathrm {0} }|\,$

तब

$|{\mathit {\Gamma }}|=1\,$

दिखा रहा है कि सभी घटना तरंग परिलक्षित होती है, और इसमें से कोई भी समाप्ति में अवशोषित नहीं होता है, जैसा कि शुद्ध विद्युत प्रतिक्रिया से अपेक्षित है। चूंकि, चरण परिवर्तन है, $\theta$, द्वारा दिए गए प्रतिबिंब में

$\theta ={\begin{cases}\pi -2\,\arctan {\frac {X_{\mathrm {L} }}{R_{\mathrm {0} }}}&{\mbox{if }}{X_{\mathrm {L} }}>0\\-\pi -2\,\arctan {\frac {X_{\mathrm {L} }}{R_{\mathrm {0} }}}&{\mbox{if }}{X_{\mathrm {L} }}<0\\\end{cases}}$

रेखा के साथ अनिरंतरता

File:Mismatched transmission line.svg

अंजीर। 5. ट्रांसमिशन लाइन की विशेषता प्रतिबाधाओं का बेमेल होने से लाइन मापदंडों में एक असंतोष (एक स्टार के साथ चिह्नित) का कारण बनता है और एक परावर्तित लहर में परिणाम होता है।

रेखा की लंबाई के साथ-साथ कहीं पर एक असंतुलन, या बेमेल, घटना तरंग के भाग को प्रतिबिंबित किया जा रहा है और रेखा के दूसरे खंड में भाग को आगे प्रेषित किया जा रहा है जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है। इस स्थिति में प्रतिबिंब गुणांक द्वारा दिया गया है।

${\mathit {\Gamma }}={\frac {\,Z_{02}-Z_{01}\,\,}{Z_{02}+Z_{01}}}$

इसी प्रकार, एक संचरण गुणांक, $T$, तरंग के भाग का वर्णन करने के लिए परिभाषित किया जा सकता है, $V_{\mathrm {t} }$, कि यह आगे की दिशा में प्रसारित होता है:

$T={\frac {V_{\mathrm {t} }}{V_{\mathrm {i} }}}={\frac {2\,Z_{02}}{\,Z_{02}+Z_{01}\,\,}}$

File:Discontinuity on transmission line.svg

अंजीर। 6. लाइन से जुड़े गांठ वाले घटक या नेटवर्क भी एक असंतोष (एक स्टार के साथ चिह्नित) का कारण बनते हैं।

एक अन्य प्रकार की अनिरंतरता तब उत्पन्न होती है जब रेखा के दोनों खंडों में एक समान अभिलक्षणिक प्रतिबाधा होती है लेकिन एक ढेलेदार तत्व होता है, $Z_{\mathrm {L} }$, विच्छिन्नता पर शंट लम्प्ड एलिमेंट के दिखाए गए उदाहरण (चित्र 6) के लिए,

${\mathit {\Gamma }}={\frac {-Z_{0}}{\,Z_{0}+2\,Z_{\mathrm {L} }\,}}$ 

$T={\frac {2\,Z_{\mathrm {L} }}{\,Z_{0}+2\,Z_{\mathrm {L} }\,}}$

इसी प्रकार के भाव एक श्रृंखला तत्व, या उस स्थिति के लिए किसी भी विद्युत नेटवर्क के लिए विकसित किए जा सकते हैं।

नेटवर्क

केबलों के नेटवर्क पर पाए जाने वाले अधिक जटिल परिदृश्यों में प्रतिबिंब, केबल पर बहुत जटिल और लंबे समय तक चलने वाली तरंगों का परिणाम हो सकता है। यहां तक ​​​​कि एक साधारण ओवरवॉल्टेज पल्स एक केबल सिस्टम में प्रवेश करती है, जो कि एक सामान्य निजी घर में पाई जाने वाली बिजली की तारों के रूप में होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक ऑसिलेटरी गड़बड़ी हो सकती है, क्योंकि पल्स कई परिपथ सिरों से परिलक्षित होती है। इन वलय तरंगों को जैसा कि वे जानते हैं मूल स्पंद की तुलना में कहीं अधिक समय तक बने रहते हैं और उनकी तरंगें मूल गड़बड़ी से बहुत कम समानता रखती हैं, जिसमें दसियों मेगाहर्ट्ज रेंज में उच्च आवृत्ति घटक होते हैं।

स्थायी तरंगें

विवृत-परिपथ लोड (ऊपर), और लघु-परिपथ लोड (नीचे) के साथ ट्रांसमिशन लाइन पर खड़ी तरंगें। ब्लैक डॉट्स इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और तीर विद्युत क्षेत्र दिखाते हैं।

साइनसोइडल तरंगों को ले जाने वाली एक संचरण रेखा के लिए, परावर्तित तरंग का चरण घटना तरंग के संबंध में लगातार दूरी के साथ बदल रहा है, क्योंकि यह रेखा के नीचे आगे बढ़ता है। इस निरंतर परिवर्तन के कारण रेखा पर कुछ बिंदु हैं कि प्रतिबिंब घटना तरंग के साथ चरण में होगा और दो तरंगों का आयाम जोड़ देगा। ऐसे अन्य बिंदु होंगे जहां दो तरंगें विरोधी चरण में हैं और फलस्वरूप घटेंगी। इन पश्चात वाले बिंदुओं पर आयाम न्यूनतम होता है और उन्हें नोड (भौतिकी) के रूप में जाना जाता है। यदि घटना तरंग पूरे प्रकार से परिलक्षित होती है और रेखा दोषरहित होती है, तो दोनों दिशाओं में तरंगों के चल रहे संचरण के अतिरिक्त वहां उपलब्ध शून्य सिग्नल वाले नोड्स पर पूर्ण रद्दीकरण होगा। जिन बिंदुओं पर तरंगें चरण में होती हैं वे एंटी-नोड्स होते हैं और आयाम में एक शिखर का प्रतिनिधित्व करते हैं। नोड्स और एंटी-नोड्स लाइन के साथ वैकल्पिक होते हैं और संयुक्त तरंग आयाम उनके बीच लगातार बदलता रहता है। संयुक्त (घटना प्लस परावर्तित) तरंग रेखा पर स्थिर खड़ी प्रतीत होती है और इसे स्थायी तरंग कहा जाता है।

घटना तरंग को लाइन प्रसार स्थिरांक के संदर्भ में चित्रित किया जा सकता है $\gamma$, स्रोत वोल्टेज $V$, और स्रोत से दूरी $x'$, द्वारा

$V_{\mathrm {i} }=V\,e^{-\gamma \,x'}\,\!$

चूंकि, लोड से दूरी (<गणित शैली = लंबवत-संरेखण: 0%; > x = \ell - x'</math>) और वहां पहुंचे घटना वोल्टेज के संदर्भ में काम करना अधिकांशतः अधिक ($V_{\mathsf {iL}}$) सुविधाजनक होता है।

$V_{\mathrm {i} }=V_{\mathsf {iL}}\,e^{\gamma \,x}\,\!$

ऋणात्मक चिह्न अनुपस्थित है क्योंकि $x$ विपरीत दिशा में लाइन के ऊपर मापा जाता है और वोल्टेज स्रोत के निकट बढ़ रहा है। इसी प्रकार परावर्तित वोल्टेज किसके द्वारा दिया जाता है।

$V_{\mathsf {r}}={\mathit {\Gamma }}\,V_{\mathsf {iL}}\,e^{-\gamma \,x}~.$

लाइन पर कुल वोल्टेज द्वारा दिया जाता है।

$V_{\mathsf {T}}=V_{\mathsf {i}}+V_{\mathsf {r}}=V_{\mathsf {iL}}\,\left(e^{\gamma \,x}+{\mathit {\Gamma }}\,e^{-\gamma \,x}\right)~$

अतिशयोक्तिपूर्ण कार्यों के संदर्भ में इसे व्यक्त करना अधिकांशतः सुविधाजनक होता है।

$V_{\mathsf {T}}=V_{\mathsf {iL}}\,\left[\,\left(1+{\mathit {\Gamma }}\,\right)\,\cosh(\gamma \,x)+\left(1-{\mathit {\Gamma }}\,\right)\,\sinh(\gamma \,x)\,\right]~$

इसी प्रकार, लाइन पर कुल करंट है

$I_{\mathsf {T}}=I_{\mathsf {iL}}\,\left[\,(1-{\mathit {\Gamma }}\,)\,\cosh(\gamma \,x)+(1+{\mathit {\Gamma }}\,)\,\sinh(\gamma \,x)\,\right]~$

वोल्टेज नोड्स (वर्तमान नोड्स एक ही स्थान पर नहीं हैं) और एंटी-नोड्स तब होते हैं।

${\frac {\partial \left|V_{\mathsf {T}}\right|}{\partial x}}=0~$

निरपेक्ष मूल्य सलाखों के कारण, सामान्य स्थिति विश्लेषणात्मक समाधान थकाऊ रूप से जटिल है, लेकिन दोषरहित रेखाओं के स्थिति में (या ऐसी रेखाएं जो इतनी कम हैं कि हानि की उपेक्षा की जा सकती है) $\gamma$ द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है $j\,\beta$ कहाँ $\beta$ चरण परिवर्तन स्थिर है। वोल्टेज समीकरण तब त्रिकोणमितीय कार्यों को कम करता है।

$V_{\mathsf {T}}=V_{\mathsf {iL}}\,\left[\,(1+{\mathit {\Gamma }}\,)\,\cos(\beta \,x)+j\,\left(1-{\mathit {\Gamma }}\,\right)\,\sin(\beta \,x)\,\right]~,$

और इसके परिमाण का आंशिक अंतर स्थिति उत्पन्न करता है,

$-2\,\operatorname {\mathcal {I_{m}}} \{\,{\mathit {\Gamma }}\,\}=\tan(2\,\beta \,x)~$

जताते $\beta$ तरंग दैर्ध्य के संदर्भ में, $\lambda$अनुमति देता है $x$ के संदर्भ में $\lambda$ हल किया जाना है।

$-2\,\operatorname {\mathcal {I_{m}}} \{\,{\mathit {\Gamma }}\,\}=\tan \left({\frac {\,4\,\pi \,}{\lambda }}\,x\right)~$

${\mathit {\Gamma }}$ विशुद्ध रूप से वास्तविक है जब समाप्ति लघु परिपथ या विवृत परिपथ है, या जब दोनों $Z_{0}$ और $Z_{\mathrm {L} }$ विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक हैं। उन स्थितियों में नोड्स और एंटी-नोड्स द्वारा दिए गए है।

$\tan \left(\,{\frac {4\,\pi \,}{\lambda }}\,x\right)=0~,$

जो के लिए हल करता है $x$ पर

$x=0,~~{\tfrac {1}{4}}\lambda ,~~{\tfrac {1}{2}}\lambda ,~~{\tfrac {3}{4}}\lambda ,~\dots ~.$

के लिए $R_{\mathrm {L} }<R_{0}$ पहला बिंदु एक नोड है, के लिए $R_{\mathrm {L} }>R_{0}$ पहला बिंदु एक एंटी-नोड है और उसके पश्चात वे वैकल्पिक होंगे। समाप्ति के लिए जो विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक नहीं हैं, रिक्ति और प्रत्यावर्तन समान रहते हैं, लेकिन पूरे पैटर्न को चरण ${\mathit {\Gamma }}$ से संबंधित एक स्थिर राशि द्वारा रेखा के साथ स्थानांतरित कर दिया जाता है।

वोल्टेज स्थायी तरंग अनुपात

के अनुपात $|V_{\mathsf {T}}|$ एंटी-नोड्स और नोड्स पर वोल्टेज खड़े लहर अनुपात (वीएसडब्ल्यूआर) कहा जाता है और यह परावर्तन गुणांक से संबंधित होता है।

${\mathsf {VSWR}}={\frac {1+\left|{\mathit {\Gamma }}\,\right|}{1-\left|{\mathit {\Gamma }}\,\right|}}$

दोषरहित रेखा के लिए; इस स्थिति में करंट स्टैंडिंग वेव रेशियो (आईएसडब्ल्यूआर) के लिए अभिव्यक्ति समान है। हानिपूर्ण रेखा के लिए अभिव्यक्ति मात्र समाप्ति के निकट ही मान्य है; वीएसडब्ल्यूआर अनंतस्पर्शी समाप्ति या विच्छेदन से दूरी के साथ एकता तक पहुंचता है।

वीएसडब्ल्यूआर और नोड्स की स्थिति ऐसे पैरामीटर हैं जिन्हें स्लॉटेड लाइन नामक उपकरण से सीधे मापा जा सकता है। माइक्रोवेव आवृत्तियों पर कई भिन्न-भिन्न माप करने के लिए यह उपकरण प्रतिबिंब घटना का उपयोग करता है। एक उपयोग यह है कि वीएसडब्ल्यूआर और नोड स्थिति का उपयोग स्लॉटेड लाइन को समाप्त करने वाले परीक्षण घटक के प्रतिबाधा की गणना के लिए किया जा सकता है। यह एक उपयोगी विधि है क्योंकि इन आवृत्तियों पर सीधे वोल्टेज और धाराओं को मापकर प्रतिबाधा को मापना कठिन होता है।

वीएसडब्ल्यूआर एक रेडियो ट्रांसमीटर के मैच को उसके एंटीना से व्यक्त करने का पारंपरिक साधन है। यह एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है क्योंकि एक उच्च शक्ति ट्रांसमीटर में वापस परावर्तित शक्ति इसके आउटपुट परिपथ्री को हानि पहुंचा सकती है।

इनपुट प्रतिबाधा

एक संचरण लाइन में देखने वाला इनपुट प्रतिबाधा जो दूर के अंत में अपनी विशेषता प्रतिबाधा के साथ समाप्त नहीं होता है, इसके अतिरिक्त कुछ और होगा $Z_{0}$ और रेखा की लंबाई का फलन होगा, इस प्रतिबाधा का मान कुल वोल्टेज के लिए अभिव्यक्ति को ऊपर दिए गए कुल वर्तमान के लिए अभिव्यक्ति से विभाजित करके पाया जा सकता है:

$Z_{\mathrm {in} }={\frac {V_{\mathrm {T} }}{I_{\mathrm {T} }}}=Z_{0}{\frac {(1+{\mathit {\Gamma }}\,)\cosh(\gamma \,x)+(1-{\mathit {\Gamma }}\,)\,\sinh(\gamma \,x)}{(1-{\mathit {\Gamma }}\,)\,\cosh(\gamma \,x)+(1+{\mathit {\Gamma }}\,)\,\sinh(\gamma \,x)}}$

स्थानापन्न $x=\ell$, रेखा की लंबाई और द्वारा विभाजित करना $(1+{\mathit {\Gamma }}\,)\cosh(\gamma \,x)$ इसे कम कर देता है।

$Z_{\mathrm {in} }=Z_{0}{\frac {Z_{\mathrm {L} }+Z_{0}\tanh(\gamma \,\ell )}{Z_{0}+Z_{\mathrm {L} }\tanh(\gamma \,\ell )}}$

पहले की प्रकार, जब पारेषण लाइन के छोटे टुकड़ों पर विचार किया जाता है, $\gamma$ द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है $j\,\beta$ और अभिव्यक्ति त्रिकोणमितीय कार्यों में कम हो जाती है।

$Z_{\mathrm {in} }=Z_{0}{\frac {Z_{\mathrm {L} }+j\,Z_{0}\tan(\beta \,\ell )}{Z_{0}+j\,Z_{\mathrm {L} }\tan(\beta \,\ell )}}$

अनुप्रयोग

दो संरचनाएं हैं जो विशेष महत्व की हैं जो प्रतिबाधा को संशोधित करने के लिए परावर्तित तरंगों का उपयोग करती हैं। एक स्टब (इलेक्ट्रॉनिक्स) है जो लघु परिपथ में समाप्त होने वाली लाइन की एक छोटी लंबाई है (या यह एक विवृत परिपथ हो सकता है)। यह अपने इनपुट पर एक विशुद्ध रूप से काल्पनिक प्रतिबाधा उत्पन्न करता है, जो कि एक मुक़ाबला है,

$X_{\mathrm {in} }=Z_{0}\tan(\beta \,\ell )\,\!$

लंबाई के उपयुक्त विकल्प से, स्टब का उपयोग कैपेसिटर, एक प्रारंभ करनेवाला या एक गुंजयमान परिपथ के स्थान पर किया जा सकता है। दूसरी संरचना तिमाही तरंग प्रतिबाधा ट्रांसफार्मर है। जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, यह बिल्कुल एक रेखा है $\lambda /4$ लंबाई में। तब से $\beta \ell =\pi /2$ यह इसके समाप्ति प्रतिबाधा के व्युत्क्रम का उत्पादन करता है।

$Z_{\mathrm {in} }={\frac {{Z_{0}}^{2}}{Z_{\mathrm {L} }}}$

इन दोनों संरचनाओं का व्यापक रूप से वितरित तत्व फिल्टर और प्रतिबाधा मिलान नेटवर्क में उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

• क्षीणन विकृति
• एंटीना ट्यूनर
• फ्रेस्नेल प्रतिबिंब
• चाट लाइनें
• टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री
• अंतरिक्ष कपड़ा
• स्मिथ चार्ट

संदर्भ

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• Carr, Joseph J., Practical antenna handbook, McGraw-Hill Professional, 2001 ISBN 0-07-137435-3.
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• Engen, Glenn F., Microwave circuit theory and foundations of microwave metrology, IET, 1992 ISBN 0-86341-287-4.
• Matthaei, G.; Young, L.; Jones, E. M. T., Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures McGraw-Hill 1964.
• Pai, S. T.; Zhang, Qi, Introduction to high power pulse technology, World Scientific, 1995 ISBN 981-02-1714-5.
• Standler, Ronald B., Protection of Electronic Circuits from Overvoltages, Courier Dover Publications, 2002 ISBN 0-486-42552-5.