Режимы распространения волн в длинной линии в зависимости от соотношения между сопротивлениями, существуют режим бегущих, стоячих и смешанных волн.

Бегущей волной называется колебание, фаза которых удаляется от источника с постоянной скоростью.

Стоячими волнами называются колебания, полученные в результате сложения двух бегущих волн, направленных навстречу друг другу (напр. падающей и отраженной)

Смешанными волнами называется совокупность бегущих и стоячих волн.

Представим линию, длина которой настолько велика, что волна, распространяющаяся по ней со скоростью света, не достигает конца линии за время, в течение которого мы изучаем процесс.

Если бы напряжение генератора U0 было постоянным, то оно заряжало бы распределенную емкость линии постоянным током заряда. Этот процесс распространялся бы по линии со скоростью электрического тока, равной скорости света.

Поскольку напряжение ГВЧ изменяется во времени по синусоидальному закону U0=Umo sinωt, то по такому же закону изменится и напряжение Ux в любой точке линии, удаленной от ГВЧ на расстоянии х. Разница лишь в том, что изменение напряжения Ux отстает от изменения U0 на время, в течение которого волна проходит путь х.

По мере распространения волны электромагнитная энергия охватывает все более удаленные от ГВЧ участки линии. Поэтому потребление энергии линией от ГВЧ происходит непрерывно. Это соответствует активному характеру входного сопротивления.

Благодаря активным потерям в реальной линии, энергия волны уменьшается по мере ее удаления от ГВЧ. Поэтому амплитуда тока и напряжения затухают.

Бегущие волны получаются в том случае, когда сопротивление нагрузки чисто активное и равно волновому сопротивлению линии. В режиме бегущих волн отсутствуют помехи, но из-за присутствия сопротивлений, по мере удаления от источника, амплитуда будет затухать. 

Zвх = Zв

Режим бегущей волны нарушается волнами, отраженными от нагрузки. Но в бесконечно длинной линии, очевидно, нет нагрузки, и нет отраженных волн, следовательно – волновое сопротивление можно определить как входное сопротивление бесконечно длинной линии.

Коэффициент полезного действия линии в этом случае равен:

Свойства бегущей волны:

  1. В любой фиксированной точке М линии (х=const) ток и напряжение БВ изменяются во времени по синусоидальному закону.

  2. В любой фиксированный момент времени (t=const) напряжение и ток БВ изменяются вдоль линии по синусоидальному закону.

  3. Ток и напряжение БВ в любой точке М линии отстают по фазе от тока и напряжения ГВЧ на угол пропорциональный расстоянию точки М от ГВЧ: – φ= – βх, где β – постоянная сдвига фазы, а знак «–» указывает на отставание по фазе.

  4. Ток и напряжение БВ в любой точке линии синфазны (совпадают по фазе между собой): φi=φu. это объясняется активным характером входного сопротивления линии.

  5. Из-за активных потерь амплитуды тока и напряжения затухают вдоль линии по экспоненциальному закону: Ах=А0 е–αх, где А0 и Ах – амплитуды тока или напряжения соответственно в начале и в точке линии с координатой х; α – постоянная затухания