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无线电电子与电气工程百科全书 电线中的短波。 无线电电子电气工程百科全书
驻流波 短波沿着电线传播的方式与我们通常想象的电流传播方式不同。 我们通常假设导线任何地方的电流强度相同。 对于振荡电流，这被证明是不正确的； 电线中形成所谓的电流和电压“驻波”，这是由电线末端的电反射引起的。 严格来说，任何交流电都会形成这种波，但我们无法观察到它们，因为通常需要很长的电线：电线或一对电线的长度必须至少超过波长的 1/4 。 对于短波来说，这很容易做到。 让我们首先分析一下单线中会发生什么。 设一根足够长的导线，其一端E有短波发生器，另一端A绝缘（图1）。
正如我们已经指出的，这种导线中的电流沿其长度不会相同。 在末端，电流为0，随着远离末端，它出现并逐渐变得越来越大，直到在距末端1/4波的B点处，达到最大值。 这意味着，如果我们在A点和B点之间的导线上的不同位置打开电流表，那么当我们接近B点时，它会显示越来越多的电流，并且电流将沿着ABC曲线变化。 第一。 越过 B 点，电流逐渐下降到 C 点，并在那里完全停止。 C到A的距离等于短波发生器波长的一半。 此外，超过 C 点，电流再次增加，在 D 处达到最大值，然后再次降至零，之后一切再次重复。 距离AD等于3/4波，距离AE是发生器的整个波长。 在最大值点（B 和 D），电流表将显示相同的电流强度，但在这些点的每个给定时刻，电流以相反的方向流动（例如，如箭头所示）。 为了在图中看到这一点，我们将电流分布曲线 CdE 放置在 EA 线下方，而其第一部分 AbC 放置在 EA 线上方。 AbCdE曲线具有所谓的正弦曲线的形式。 当我们沿着导线出现这种不均匀的电流分布时，我们就说导线中已经建立了驻电流波。 电流强度最大的地方（B点、D点）称为电流波腹，电流强度为零的地方（A、C、E点）称为电流节点。 我们看到相邻的节点和波腹彼此相距半个波。 我们认为电线足够长，但如果它更短，例如只有 1/4 波（即 B 点已经有发电机），电流分布仍然会不均匀。 同时，由于导线末端的电流始终为0，那么导线末端（A）处将有一个节点，而在发生器（B）处将有一个电流波腹。 现在需要注意的是，如果我们有一根电线，其中建立了驻波，那么它就会向太空辐射无线电波。 这意味着它会消耗能量。 短波辐射的能量消耗非常显着，并且随着波长的缩短而增加。 如果我们需要电线来辐射，那么这将是一种有用的能量消耗，但有时这是不必要的，那么这种消耗将是一种能量的浪费。 我们有这样的情况，例如，如果EA线本身不是天线，而只是为天线提供能量。 在这种情况下，它因辐射而损失的能量不仅对我们来说是浪费，甚至可能是有害的，干扰真实天线的辐射。 莱歇尔系统 为了在没有辐射能量损失的情况下提供电流，使用了两线线路或所谓的 Lecherov 系统（图 2）。 它由两根彼此距离相对较短的电线组成。 该死的。 图 2 显示了一端绝缘、另一端连接至发电机的 Lecher 系统。 在这个系统中，我们还看到驻波的形成。 但是，仔细观察该图，您可以看到在同一位置（例如，切割 aa），每根导线中的电流流向相反的方向。 这是非常重要的。 由于这种情况，两条导线相互阻止辐射能量，并且 Lecherov 系统没有辐射损失。
到目前为止，我们一直在讨论电流驻波，但电压也会发生相同的驻波。 该死的。 图 3 显示了沿 Lecher 系统的应力分布。 我们在这里看到与电流相同的曲线； 这里还观察到节和波腹。 但只有电压波腹恰好出现在电流有节点的地方，反之亦然。 通过比较图2和图3就很容易看出这一点。
通常，使用带桥的 Lecherov 系统。 这是使系统两根电线短路的移动导体的名称。 该桥可以由用螺钉拧在一起的两块薄铜板制成。 当桥需要移动时，将螺钉松开，然后重新拧紧。 带电桥的 Lecherov 系统的不同之处在于，在电桥位置，导线之间的电压始终为零，存在电压节点，因此存在电流波腹。 这种情况下电流和电压曲线的排列如图 4 所示。 XNUMX.
因此，通过在系统的某个地方安装一个桥，我们就能确定当前波腹的位置。 当系统设计为使用不同波长时，这非常方便，因为它允许您轻松更改系统设置。 事实是，为了获得明显的驻波，Lecherov 系统无法以某种方式连接到发生器。 发电机必须位于某个位置，例如电流的波腹。 它显示在地狱中。 如图2所示，其中系统连接到发电机线圈，以便电流波腹通过线圈。 如果我们现在改变发生器的波形，则 3/4 的波形将不适合导线。 由于系统末端总会有一个电流节点，因此我们的发生器将离开波腹，在这种情况下驻波将变得非常弱。 如果我们有一座桥，那么我们总是可以移动它，使发电机再次落入电流的波腹。 Lecher系统的实验 进行一个可以直观地验证所说内容的实验并不困难。 为此，您需要一个短波发生器、一个 Lecherov 系统和几个手电筒灯泡。 发电机必须有足够的功率 - 从两个十瓦； 使用两个放大管或微型管，只有使用非常好的发生器才能获得满意的结果。 波浪范围：30米及以下。 Lecher 的系统必须取两根直径约为 1 毫米的电线（电话青铜线非常好），并将这些电线拉到彼此之间 5-10 厘米的距离，注意电线之间的距离不会改变。 为此，必须在它们之间放置硬橡胶或玻璃垫片，彼此之间的距离为 3-4 米。 系统走得越长越好，最好是25-30米。 电线的末端必须绝缘，尤其是最靠近发电机的末端。 这里，电线在到达发电机之前必须被截断，如地狱所示。 5、留出一端自由连接至发电机。
绝缘体应该是螺母形的——由 4-5 块组成的链条，必须用绳子而不是金属丝或玻璃——管状或整体连接。 从手电筒上取下一个灯泡，将两根坚硬的裸导体焊接到其上，然后将它们朝相反的方向取出。 导体的末端必须弯曲，以便它们缠绕 Lecher 系统的电线，如图 6 所示。 2，然而，允许沿着系统移动带有灯泡的桥。 系统的末端连接到发电机或如图所示。 7，或电感耦合（图XNUMX）。 在这两种情况下，必须根据经验选择最有利的连接。
将发电机调整到某种波浪（例如 20 米）后，他们会移动桥梁，远离发电机。 桥上的灯泡最初是亮的，后来逐渐熄灭； 但如果你移开大约半波，它就会再次亮起，当它最亮时，莱彻的系统就会被调整。 然后，在灯泡和发电机处具有电流波腹的驻半波将适合该系统。 如果你进一步移动灯泡，当两个半波从发电机到电桥等时，它会再次熄灭并再次点亮。
当Lecher系统建立后，我们还可以检测电压波腹处的节点。 可以通过用手握住一些导体触摸电线来找到电压节点。 通常，这样的触摸会扰乱系统设置，导致桥上的灯熄灭。 但如果我们触摸电压节点中的导线，那么我们就不会违反设置，一切都将保持不变。 发生这种情况是因为电线的节点中没有电压，因此，通过将节点连接到地，我们无法将电流转移到地。 电压节点与电流波腹位于同一位置。 要找到波腹，您需要将袖珍手电筒上的灯泡挂在其中一根电线上，如图 7 所示。 10. 板材 A 可以是 10xXNUMX 厘米或更大的任何金属（铁除外）。 灯泡在电压的波腹处发光最强烈，因为这里电流从电线流经灯泡和金属片的电容最强烈。 如果发电机有很大的功率，那么通过在电压的波腹悬挂一个普通的电灯泡（不带薄片），我们将能够观察到其中含有的稀薄空气发出的蓝色光芒。 如果离开张力的波腹，所描述的现象就会消失。 关于测量波长 顺便说一句，读者从上述内容可以得出结论，应用 Lecher 系统来确定发生器的波长是很方便的。 事实上，通过测量两个相邻电流波腹之间的距离，我们将恰好得到一半的波长。 然而，应该注意的是，使用所描述的设置测量波不会给出完全准确的结果。 位于桥中的灯泡吸收能量，因此，测量到的波将比实际波稍短。 测量误差达到1-2%。 为了避免这种错误，在实验室安装中，使用敏感设备代替灯泡，而且这些设备不包含在电桥中，而是通过感应方式与其连接。 该方法本身保持不变，用于校准短波波长计。 现在让我们熟悉 Lecher 系统的更多属性，顺便说一下，这将使我们能够进一步描述另一种更准确的波长测量方法。 Lecher 系统作为无功电阻 交流电路径上遇到的自感和电容代表所谓的无功电阻 - 电感或电容。 Lecher系统也可以用作这样的电阻，而且，它有时比传统的自感线圈和电容器具有优势。 要了解为什么会这样，让我们转向图 8。这是沿 Lecher 系统在 A 处结束的电流和电压曲线。我们知道电流和电压的波动分布是由于导体末端的反射造成的。 但你可以以不同的方式看待事物。 让我们以系统上的两个部分a和b为例，请注意a中的电流大于b中的电流，并且电压反之亦然。 如果是这样，那么我们可以说 Lecher 系统在 a 处的阻力小于 b 处的阻力。 我们所说的阻力是指系统中从末端到 a 和从末端到 c 的长度的阻力。
以这种方式推理，我们可以定义任意长度的 Lecher 系统的阻力。 事实证明，根据长度的不同，它可以是感性的（相当于自感线圈的电阻），也可以是容性的。 该死的。 图 9 显示了桥接 Lecher 系统的电阻曲线。 这些曲线是指由 1 毫米直径、相距 8 厘米的电线组成的系统，但对于所有类似尺寸的系统来说，曲线大致相同。 在图中，从水平轴向上绘制以欧姆为单位的电感电阻，向下绘制电容电阻。 Lecher 系统的长度以波的分数沿水平轴绘制。 假设我们想要一个系统，其电阻为感性且等于 1000 欧姆。 从曲线中很容易确定，为此系统的长度必须等于 0,16 个波长。
除其他外，Lecher 系统的无功电阻曲线可以让我们了解系统调谐过程的实际组成。 为了获得最大的电流，从而获得最明显的驻波，连接到 Lecherov 发电机的系统必须不具有太大的电阻； 最重要的是，当系统的长度等于半波或其倍数时，该阻力就会出现； 在这种情况下，发电机将位于电流的波腹。 对于非常短的波，特别是对于几米量级的波，使用 Lecher 系统代替自感线圈和电容器是有意义的。 这里的优点是 Lecherov 系统的损耗非常低，线圈和电容器中的损耗随着波的缩短而大大增加。 使用Lecher系统代替扼流圈或隔直电容更方便；但在振荡电路中使用它比较困难*。 当然，必须记住，Lecherov 系统仅针对给定的波呈现一定的无功电阻； 一旦我们改变波浪，阻力就会改变。 还应注意的是，对于电容器（如果不得通过直流电），应采取不带电桥的系统。 这种系统的电容曲线如图 10 所示。 XNUMX. 在这种情况下，电线末端必须绝缘良好。
有关波浪测量的更多信息 熟悉了莱歇尔系统的电阻后，我们可以描述另一种测量波长的方法，但是，如果可能的话，需要强大的发生器。 为此，需要有一个与发生器感应连接的对称振荡电路（图 11）。
电容器的容量约为8至100厘米，线圈为4至10匝，直径约为8厘米。电路中包含一个手电筒灯泡作为指示器。 连接可能很弱，这就是为什么需要更强大的发电机的原因。 振荡电路在 a 点和 b 点断开，其中连接了带有电桥的 Lecherov 系统。 首先将电桥安装在距离电路不远的地方（大约波的1/8），并将电路调谐到谐振：同时，灯泡闪烁。 然后。 在不接触电路的情况下，将电桥移开，直到灯泡再次亮起最亮。 第一个位置和最后一个位置之间的距离只有半个波。 该方法基于以下事实：系统的相同电阻值在半波后严格地沿着系统的长度重复，除非系统有较大的能量损失。 总之，我们指出 Lecher 系统对于向天线，特别是复杂的定向天线供电特别重要。 我们不会详细讨论这个问题，这需要专门的文章。 正如读者所见，在短波技术中Lecherov系统得到了广泛的应用； 它完全有理由在短波无线电业余爱好者的实践中占据应有的地位。 * 请记住，自感线圈 L 的感抗为 6,28 fL 欧姆，电容器 C 的电容为 1/(6,28fC) 欧姆，其中 f 是振荡频率 = 3 * 108/Lambda，其中 Lambda 是以米为单位的波长。 L 和 C 必须以亨利和法拉表示。 根据这些公式，可以确定哪个线圈和哪个电容器等效于一种或另一种长度的Lecherov系统。 作者：A.Pistohlkors
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