ट्रांसमिशन लाइन प्रतिबिंब। मैं एक गैर-गणितीय स्पष्टीकरण चाहूंगा


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मैं एक लाइसेंस प्राप्त रेडियो शौकिया हूं, और कई अलग-अलग स्पष्टीकरणों को देखकर आश्चर्यचकित हो जाता हूं, जो कि शहरी शहरी मिथक से लेकर मैक्सवेल-हीविसाइड समीकरण तक हैं, जो एक ट्रांसमिशन लाइन या फीडर की समाप्ति पर होता है। मुझे एहसास है कि वे सभी अंत में एक ही चीज़ पर आते हैं (या सही करना चाहिए, दंडित करना चाहिए), लेकिन उनमें से कोई भी मुझे यह महसूस नहीं होने देता है कि क्या चल रहा है।

मुझे आरेख पसंद हैं, इसलिए भार के लिए धाराओं और वोल्टेज के लिए (चित्रमय) चरण के संदर्भ में एक उत्तर मुझे सबसे अच्छा लगेगा। मिसाल के तौर पर, एक ओपन सर्किट टर्मिनेशन के दौरान लाइन के दो बार वोल्टेज के कारण एक पल्स डाउन हो जाता है? इसी तरह शॉर्ट सर्किट में करंट के लिए। और लाइन के अधिष्ठापन और समाई द्वारा परिलक्षित कदम कैसे उत्पन्न होता है?

क्या कोई भी गणितीय मदद किए बिना, और किसी भी "बच्चों से झूठ" नहीं कह सकता है?


मुझे ईएम तरंगों को एक नली के माध्यम से पानी के रूप में सोचना पसंद है। यदि नली खाली है और आप पानी के वाल्व को खोलते हैं, तो पानी नली के नीचे सभी तरह से चलेगा और एक उच्च प्रतिबाधा को देखेगा और वापस
उछलेगा

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आप रस्सी / स्ट्रिंग के विभिन्न भारों के वर्गों को जोड़कर और उनके नीचे तरंगें भेजकर कुछ हद तक एक समान प्रभाव का निर्माण कर सकते हैं।
क्रिस स्ट्रैटन

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यह मेरे द्वारा अब तक पढ़ी गई ट्रांसमिशन लाइनों का सबसे अच्छा विवरण है ..
m.Alin

धन्यवाद @ m.Alin, वह संदर्भ वास्तव में मुझे क्या चाहिए, और खुद के लिए नहीं मिल सका।
हैरी वेस्टन

@HarryWeston मुझे खुशी है कि इसने मदद की। डेव का जवाब बहुत अच्छा है। आपको उसका उत्तर स्वीकार करने पर विचार करना चाहिए।
एम। क्लिन

जवाबों:


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ठीक है, इसके लायक क्या है, यहां बताया गया है कि मैं इसकी कल्पना कैसे करता हूं।

जैसा कि आप कहते हैं, एक पारेषण लाइन ने दोनों को समाई वितरित किया है और इंडक्शन वितरित किया है, जो इसकी विशेषता प्रतिबाधा Z 0 बनाने के लिए गठबंधन करता है । मान लेते हैं कि हमारे पास एक चरण वोल्टेज स्रोत है जिसका उत्पादन प्रतिबाधा Z S Z 0 से मेल खाता है । टी = 0 से पहले, सभी वोल्टेज और धाराएं शून्य हैं।

जिस समय कदम होता है, स्रोत से वोल्टेज Z S और Z 0 के बीच समान रूप से विभाजित होता है , इसलिए लाइन के उस छोर पर वोल्टेज V S / 2 है। पहली चीज़ जो होने की ज़रूरत है वह यह है कि पहले कैपेसिटेंस को उस मूल्य पर चार्ज करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए पहले बिट ऑफ इंडक्शन के माध्यम से प्रवाह की आवश्यकता होती है। लेकिन यह तुरंत अगले बिट समाई का कारण बनता है ताकि अगले बिट के अधिष्ठापन के माध्यम से चार्ज किया जा सके, और इसी तरह। एक वोल्टेज तरंग लाइन के नीचे प्रवाहित होती है, इसके पीछे वर्तमान प्रवाह होता है, लेकिन इसके आगे नहीं।

यदि लाइन का दूर का छोर Z 0 के समान मान के भार के साथ समाप्त हो जाता है, तो जब वोल्टेज की लहर वहां पहुंचती है, तो लोड तुरंत एक वर्तमान को आकर्षित करना शुरू कर देता है जो लाइन में पहले से ही प्रवाह वाले वर्तमान से मेल खाता है। कुछ भी बदलने का कोई कारण नहीं है, इसलिए लाइन में कोई प्रतिबिंब नहीं है।

हालाँकि, मान लीजिए कि लाइन का दूर का छोर खुला है। जब वोल्टेज तरंग वहां पहुंचती है, तो करंट के लिए कोई जगह नहीं होती है जो बस जाने के लिए उसके पीछे बह रही है, इसलिए चार्ज को "कैपेसिटेंस" के अंतिम बिट में तब तक रखा जाता है जब तक वोल्टेज उस बिंदु तक नहीं पहुंच जाता है जहां वह अंतिम में करंट को रोक सकता है थोड़ा सा उपदेश। ऐसा करने के लिए आवश्यक वोल्टेज ठीक से आने वाले वोल्टेज से दोगुना होता है, जो कि अंतिम बिट इंडक्शन के विपरीत एक उलटा वोल्टेज बनाता है जो उस वोल्टेज से मेल खाता है जिसने इसमें पहली बार चालू किया था। हालाँकि, अब हमारे पास लाइन के उस छोर पर V S है , जबकि अधिकांश लाइन केवल V S / 2 से चार्ज होती है । यह एक वोल्टेज तरंग का कारण बनता है जो रिवर्स दिशा में प्रचारित करता है, और जैसा कि यह प्रचार करता है, वह धारा जो अभी भी आगे बह रही हैलहर के पीछे शून्य को घटाया जाता है, वी एस के लिए चार्ज करने के पीछे की रेखा को छोड़ दिया जाता है । (इसके बारे में सोचने का एक और तरीका यह है कि प्रतिबिंब एक रिवर्स करंट बनाता है जो मूल फॉरवर्ड करंट को रद्द कर देता है।) जब यह परावर्तित वोल्टेज तरंग स्रोत तक पहुँचती है, तो Z S के पार वोल्टेज अचानक शून्य हो जाता है, और इसलिए वर्तमान शून्य पर गिर जाता है , भी। फिर, सब कुछ एक स्थिर स्थिति में है।

अब, यदि घटना की लहर के कारण लाइन का दूर का छोर छोटा (खुला होने के बजाय) है, तो हमारे पास एक अलग बाधा है: वोल्टेज वास्तव में नहीं बढ़ सकता है, और वर्तमान सिर्फ शॉर्ट में बहता है। लाइन का यह अंत 0V पर है, लेकिन लाइन के बाकी अभी भी वी के लिए चार्ज किया जाता है: लेकिन अब हम एक और अस्थिर स्थिति है रों / 2। इसलिए, अतिरिक्त धारा शॉर्ट में प्रवाहित होती है, और यह धारा Z 0 से विभाजित V S / 2 के बराबर होती है (जो कि लाइन में प्रवाहित होने वाली मूल धारा के बराबर होती है)। वोल्टेज की लहर (वी एस से कदम )/ 2 नीचे 0V) रिवर्स दिशा में प्रचार करता है, और इस लहर के पीछे वर्तमान इसके आगे मूल वर्तमान से दोगुना है। (फिर से, आप इसे एक नकारात्मक वोल्टेज तरंग के रूप में सोच सकते हैं जो मूल सकारात्मक तरंग को रद्द कर देता है।) जब यह तरंग स्रोत तक पहुंचती है, तो स्रोत टर्मिनल 0V तक संचालित होता है, पूर्ण स्रोत वोल्टेज Z S के पार हो जाता है और Z के माध्यम से वर्तमान होता है। S , धारा में बहने वाली धारा के बराबर है। सब फिर से स्थिर है।

क्या इसकी कोई मदद करता है? वास्तविक इलेक्ट्रॉनिक्स के संदर्भ में इसे देखने का एक फायदा (जैसा कि रस्सियों, तौल या हाइड्रॉलिक्स, आदि, आदि से युक्त एनालॉगियों के विपरीत), यह है कि यह आपको अन्य स्थितियों के बारे में अधिक आसानी से अनुमति देता है, जैसे कि गांठ समाई, अधिष्ठापन या। ट्रांसमिशन लाइन से जुड़े बेमेल प्रतिरोधक भार।


धन्यवाद @ डीड ट्वीड, यह वही है जो मैं बाद में था, एक बहुत स्पष्ट और आश्वस्त स्पष्टीकरण। इतनी लंबी पोस्ट के लिए समय और मुसीबत में डालने के लिए भी धन्यवाद।
हैरी वेस्टन

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यदि आप चाहें तो यहाँ प्रयोगों या विचार प्रयोगों की एक श्रृंखला है।

1) दो दोस्तों द्वारा आयोजित और तना हुआ दोनों सिरों पर एक लंबी रस्सी लें। बीच में खड़े हो जाओ और एक छोर पर व्यक्ति को रस्सी का एक त्वरित झटका देने के लिए कहें, दूसरे व्यक्ति को रस्सी के नीचे एक पल्स भेज रहा है। जैसे ही लहर आपको (बीच में) गुजरती है आप देखेंगे कि लहर सिर्फ आपके पिछले भाग का प्रचार करती है। कोई प्रतिबिंब नहीं है (उस पल में)। आप देखेंगे कि आपके स्थान से पहले और बाद में रस्सियों की विशेषताएं समान हैं। यह एक मिलान प्रतिबाधा का मामला है, कोई संक्रमण नहीं है, इसलिए कोई प्रतिबिंब नहीं है।

2) एक ही रस्सी लें, इसे एक कठोर दीवार पर एक निश्चित स्थान पर बाँध लें। अपने दोस्त को रस्सी के नीचे एक पल्स भेजने के लिए कहें और लहर के पास पहुंचकर उसका निरीक्षण करें, यह निश्चित स्थान को हिट करता है और फिर वापस बंद को दर्शाता है। आप ध्यान देंगे कि जब यह इसे प्रभावित करता है। यह एक शॉर्ट के बराबर है। रस्सी फूल जाती है, लेकिन नहीं चल सकती क्योंकि यह लंगर है, ऊर्जा को लोचदार ऊर्जा में संग्रहीत किया जाता है जो रस्सी को पीछे खींचती है (नाड़ी को दबाकर)

3) एक ही रस्सी लें और इसे बहुत, बहुत हल्का स्ट्रिंग टाई। फिर से अपने दो दोस्तों को प्रत्येक छोर पर खड़े हो जाओ और रस्सी / स्ट्रिंग तना पकड़ें और रस्सी के नीचे एक नाड़ी शुरू की है। रस्सी / स्ट्रिंग के बीच संक्रमण पर पल्स प्रतिबिंबित करेगा, लेकिन उल्टा नहीं होना चाहिए। यह एक ओपन सर्किट का एक उदाहरण है। रस्सी ऊपर चढ़ती है, लेकिन ऊर्जा स्ट्रिंग में नहीं जा सकती (या बल्कि कम ऊर्जा) क्योंकि स्ट्रिंग का द्रव्यमान बहुत कम है। तो रस्सी का अंत बढ़ जाता है, ऊर्जा को संभावित ऊर्जा में संग्रहित किया जाता है और फिर लहर को वापस रेखा के नीचे भेजते हुए नीचे गिरकर नष्ट हो जाता है।

एक वेवगाइड में, ऊर्जा चुंबकीय (धाराओं) से विद्युत (वोल्टेज) में परिवर्तित होती है, क्योंकि तरंग का प्रसार होता है। एक खुली समाप्ति पर, धारा प्रवाहित नहीं हो सकती है इसलिए ऊर्जा वोल्टेज रूप में जाती है। कम से कम, वोल्टेज को व्यक्त नहीं किया जा सकता है (यह एक छोटी - या सुसज्जित है) इसलिए ऊर्जा स्थानीय वर्तमान छोरों में चली जाती है।


बहुत उपयोगी सादृश्य के लिए @rawbrawb, और पूरी तरह से उत्तर देने के लिए समय और परेशानी के लिए धन्यवाद।
हैरी वेस्टन

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मैं पारेषण लाइन के बारे में सोचना पसंद करता हूं, जो मिलान वाले स्प्रिंग्स के साथ जुड़े समान भार का एक संग्रह है। जब एक कंप्रेस पल्स को एक सिरे पर इंजेक्ट किया जाता है, तो प्रत्येक वज़न इस तरह से अगले वज़न पर आगे बढ़ते हुए समाप्त हो जाता है कि "अपस्ट्रीम" वज़न से धक्का या खिंचाव "डाउनस्ट्रीम" वज़न से एक पुल द्वारा ठीक से संतुलित हो जाता है, जिससे वह बाहर निकल जाता है लहर के गुजरने के बाद प्रत्येक भार गतिहीन।

यदि ट्रांसमिशन लाइन का अंत नहीं चल सकता है, तो प्रभाव यह है कि वसंत जो दो बार "धक्का" नहीं दे सकता है वह उतना ही कठिन होगा जितना कि यह स्थानांतरित हो सकता है। उस शेवर का आधा हिस्सा पिछली लहर से किनारा हटाता है, और दूसरा आधा अपने पिछले गति के विपरीत पिछले वजन को आगे बढ़ाने का काम करता है। शुद्ध प्रभाव यह है कि एक संपीड़न लहर वापस प्रेषित हो जाती है।

यदि ट्रांसमिशन लाइन का अंत बस "खुला" था, तो इसका प्रभाव यह होगा कि अंतिम भार अपनी ऊर्जा को अगले भार में स्थानांतरित करने के बाद बस अपने शुरुआती बिंदु तक नहीं जाएगा, लेकिन जब यह अपने शुरुआती बिंदु पर पहुंच गया। अभी भी वह सारी ऊर्जा है जो उसे पिछले वजन से मिली थी। उस बिंदु पर, जड़ता और गति के कारण यह उस बिंदु को जारी रखेगा, और प्रभावी रूप से पिछले वजन पर "टग" करेगा, क्योंकि पिछले वजन ने इसे खिलाया था। यह प्रभावी रूप से वसंत तक एक तनाव लहर उत्पन्न करेगा।


उस स्पष्टीकरण के लिए, और एक साथ लंबा और उचित जवाब देने में आपकी परेशानी के लिए @supercat धन्यवाद।
हैरी वेस्टन

मैं प्रतिबिंब को भी समझने की कोशिश कर रहा हूं। मैं इस बात पर अड़ा हुआ हूं - हम घटना को क्यों जोड़ रहे हैं और उतार-चढ़ाव को दर्शाते हैं लेकिन धाराओं को घटाते हैं। कृपया कोई मुझे समझने में मदद कर सकता है।
user3551094

@ user3551094: स्प्रिंग सादृश्य का उपयोग करने के लिए, स्प्रिंग्स पर तनाव के रूप में वोल्टेज के बारे में सोचें और उस राशि के रूप में वर्तमान करें जिससे स्प्रिंग्स चलते हैं। यदि कोई वसंत के नीचे एक नाड़ी भेजता है जैसे कि तनाव और गति सकारात्मक दिशा में हैं, तो प्रतिबिंब में गति की एक ही दिशा होगी लेकिन नकारात्मक तनाव, या सकारात्मक तनाव लेकिन गति की रिवर्स दिशा। या तो मामले में, यदि मूल लहर में तनाव और गति के संकेत मेल खाते हैं, तो परावर्तित लहर में वे विपरीत होंगे।
सुपरकैट

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यह आकर्षक बेल लैब्स वीडियो बिना किसी आवश्यकता के पूरी तरह से मैकेनिकल टेबलटॉप डिवाइस पर लहर गति, एसडब्ल्यूआर और प्रतिबाधा मिलान वर्गों को खूबसूरती से प्रदर्शित करता है । यह इस तरह से प्रस्तुत किया गया है कि एक व्यक्ति भी इन अवधारणाओं को समझ सकता है।

  • मुक्त और दबे हुए छोर से तरंगों का परावर्तन
  • superposition
  • स्थायी लहरें और प्रतिध्वनि
  • प्रतिबाधा बेमेल द्वारा ऊर्जा की हानि
  • क्वार्टर-वेव और टेपर्ड-सेक्शन ट्रांसफार्मर द्वारा ऊर्जा की हानि को कम करना

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अद्भुत वीडियो वास्तव में! एक छोटा सा स्पष्टीकरण: यहां 2018 में, हम अब Adobe Flash का उपयोग नहीं करते हैं, इसलिए यहां उसी वीडियो का Youtube लिंक है: youtube.com/watch?v=DovunOxlY1k
akhmed
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