Основные типы длинных линий. Колебательные системы с распределенными параметрами (10-11 главы учебника «Радиотехнические цепи и сигналы» под ред. К.Е.Румянцева) , страница 14
Для уменьшения величины модовой дисперсии применяют многомодовые градиентные световоды (рис. 10.17), в которых показатель преломления сердцевины изменяется вдоль радиальной координаты r по нелинейному закону. Траектории лучей в неоднородной среде сердцевины являются криволинейными.
Рис. 10.17. Ход лучей и распределение показателя преломления в градиентном многомодовом ВС
На рис. 10.17 показан ход лучей и распределение показателя преломления в градиентном многомодовом ВС. Траектории лучей, пересекающих ось сердцевины под большими углами, имеют большую длину, однако они проходят в области сердцевины, где показатель преломления меньше, а фазовая скорость волн выше. Это приводит к выравниванию времен распространения различных мод в ВС, что существенно снижает величину модовой дисперсии. Лучшие образцы градиентных многомодовых ВС имеют коэффициент широ-кополосности более 1,2. 1,5 ГГц • км.
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
11.1. Резонансные линии. Их свойства
Колебательные системы являются одними из наиболее распространенных элементов электронных схем. В частотном диапазоне, где длины электромагнитных волн намного превосходят линейные размеры элементов электронных схем, применяются колебав тельные системы с сосредоточенными параметрами. Они реализуются в виде колебательных контуров, представляющих последовательное или параллельное соединение сосредоточенных индуктивностей, емкостей и сопротивлений. Колебательный процесс в контуре представляет непрерывный, периодический обмен энергией между электрическим полем, сосредоточенным в конденсаторе, и магнитным полем катушки индуктивности.
С повышением частоты уменьшается длина волны и соответственно должны уменьшаться размеры элементов колебательных систем с сосредоточенными параметрами. На частотах выше нескольких сотен мегагерц они становятся настолько малыми, что возникают серьезные трудности при их изготовлении и применении. Кроме того, с ростом частоты в сосредоточенных элементах увеличиваются тепловые потери (за счет скин-эффекта) и потери на излучение. Поэтому на достаточно высоких частотах (на дециметровых и более коротких волнах) применяют преимущественно колебательные системы из элементов с распределенными параметрами. Характерными примерами таких систем являются короткие отрезки длинных линий, называемые резонансными линиями, и полые резонаторы, образованные замкнутыми металлическими оболочками.
Резонансными линиями называются короткие отрезки длинных линий, которые используются в качестве колебательных контуров с распределенными параметрами. Достоинствами резонансных линий являются высокие электрические показатели, эксплуатационная надежность и простота конструкции. Применяются они в основном на дециметровых и сантиметровых волнах, так как в метровом диапазоне они приобретают недопустимо большие размеры.
Основанием для использования отрезков длинной линии в качестве колебательных систем является характер зависимости входного сопротивления линии от ее длины в режиме стоячих волн. Входное сопротивление идеальной разомкнутой линии, длина которой равна четному числу четвертей длины волны, согласно выражению (9.15) и рис. 9.16 равно бесконечности. При небольшом укорочении линии или при понижении частоты ее реактивное входное сопротивление приобретает индуктивный характер, а при незначительном увеличении длины линии или частоты — емкостной характер. Поведение линии такой длины с изменением частоты аналогично поведению параллельного колебательного контура.
Если длина разомкнутой линии равна нечетному числу четвертей длины волны, то ее входное сопротивление становится равным нулю. Поведение такой линии при незначительном изменении частоты аналогично поведению последовательного колебательного контура (см. рис. 9.15).
Зависимость входного сопротивления от длины идеальной короткозамкнутой линии имеет тот же характер, что и для разомкнутой линии, но отличается сдвигом на четверть длины волны (см. рис. 9.18, а). Поэтому короткозамкнутая линия с изменением частоты ведет себя как параллельный контур при длине, равной нечетному числу четвертей длины волны, и как последовательный контур — при длине, равной четному числу четвертей длины волны.
Отмеченные свойства отрезков линий широко используются в электронных схемах для дециметровых и сантиметровых волн. Так, линии с длиной, кратной четверти длины волны, используются в качестве колебательных контуров и согласующих трансформаторов. Отрезки линий с длиной, не кратной четверти длины волны, применяются в качестве реактивных сопротивлений.
Входное сопротивление разомкнутой и короткозамкнутой линии с потерями имеет конечные по величине активную и реактивную составляющие (см. рис. 9.16 и 9.18, б). В этом случае поведение указанных отрезков длинной линии эквивалентно поведению реальных колебательных контуров с потерями.
При рассмотрении резонансных линий отметим еще одно полезное свойство четвертьволнового отрезка разомкнутой линии (четвертьволнового трансформатора). Так как для этого отрезка справедливо соотношение Zвх Zн = Wтр 2 , то при активном характере волнового сопротивления трансформатора Wтрпроизведение Zвх Zн тоже должно быть активным. Это означает, что при реактивном значении Zн сопротивление Zвх тоже будет реактивным, но противоположного характера. Следовательно, четвертьволновый трансформатор не только меняет величину сопротивления нагрузки, но и изменяет его характер или, как говорят, инвертирует нагрузку (преобразует индуктивную нагрузку в емкостную, и наоборот).
Резонансные линии, соответствующие последовательному или параллельному колебательному контуру, принято характеризовать эквивалентными параметрами этого контура, к которым относятся резонансные частоты, характеристическое сопротивление, резонансное сопротивление и добротность. Эти параметры позволяют проводить расчеты электронных схем, в составе которых используются резонансные линии, точно так же, как и с применением колебательных контуров.
Резонансная линия
РЕЗОНАНСНАЯ ЛИНИЯ — спектральная линия атома, для к рой частота испускаемого света совпадает с частотой излучения, поглощаемого атомом в осн. состоянии. Обычно термин Р. л. применяют к одной или нескольким наиб. интенсивным линиям, соответствующим разрешённым оптич … Физическая энциклопедия
резонансная линия — rezonanso linija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resonance line; resonant line vok. Resonanzlinie, f rus. резонансная линия, f pranc. ligne résonnante, f; raie de résonance, f … Fizikos terminų žodynas
дуантная резонансная линия циклотрона [синхроциклотрона] — Экранированная линия циклотрона [синхроциклотрона], к внутреннему токопроводящему элементу которой присоединяется дуант. [ГОСТ Р 52103 2003] Тематики ускорители заряженных частиц EN dee resonant line … Справочник технического переводчика
РЕЗОНАНСНАЯ КОНВЕРСИЯ НЕЙТРИНО — гипо тетич. процесс перехода одного типа нейтрино в другой при распространении в среде с монотонно изменяющейся плотностью. Переход осуществляется непрерывно, в соответствии с вариациями плотности и в осн. при пересечении слоя с т. н. резонансной … Физическая энциклопедия
МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — (гамма резонансная спектроскопия), основана на явлении излучения и резонансного поглощения g квантов атомными ядрами в твердых телах без потери части энергии на отдачу ядра. При этом внутр. энергия решетки твердого тела не изменяется (не… … Химическая энциклопедия
Ядерный магнитный резонанс — (ЯМР) резонансное поглощение электромагнитной энергии веществом, обусловленное переориентацией магнитных моментов атомных ядер. ЯМР один из методов радиоспектроскопии (См. Радиоспектроскопия). Наблюдается в сильном постоянном магнитном… … Большая советская энциклопедия
ЛЭМБОВСКИЙ СДВИГ — уровней смещение уровней энергии связанных состояний электрона во внеш. поле, обусловленное радиационными поправками. Наиб. интерес (в отношении сравнения теории с экспериментом) представляют радиац. поправки к спектру атома водорода и… … Физическая энциклопедия
сущность — 3.16 сущность (entity): Конкретизация или абстракция, различаемая в пределах системы. Примечание Примерами сущностей являются: система, подсистема, компонент, класс, объект, интерфейс, клиент, процесс, приложение, спецификация. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Сущность метода — 2.1. Сущность метода Метод состоит в определении нормального светопропускания безопасного стекла trпо интенсивности светового потока, пропускаемого испытываемым стеклом. 2.2. Термин и его определение Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 22974.3-96: Флюсы сварочные плавленые. Методы определения оксида марганца (II) — Терминология ГОСТ 22974.3 96: Флюсы сварочные плавленые. Методы определения оксида марганца (II) оригинал документа: 4.2 Аппаратура, реактивы и растворы Установка для потенциометрического титрования. Милливольтметр на 17 20 мВ внутренним… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Эта резонансная спектральная линия рассматривается в спектроскопе на фоне сплошного излучения вспомогательной лампы, яркостная температура которой известна. Если температура пламени больше температуры лампы, то резонансная линия проявляет себя в излучении, а в противном случае — в поглощении на данной длине волны. Процесс обращения достигается при изменении температуры свечения лампы до температуры пламени; при этом интенсивность излучения лампы и резонансной линии будет одинаковой. Затем температура лампы измеряется независимо с помощью пирометра. [3]
Этот метод основывается на зависимости интенсивности насыщен ного центра резонансной спектральной линии от температуры пламени. Используются спектральные линии какого-либо щелочного металла с достаточно низким потенциалом ионизации. При малой концентрации щелочного металла в горючем интенсивность резонансной линии зависит не только от температуры пламени, но и от степени концентрации. Контур линии для этого случая представлен на рис. 12.3. По мере увеличения концентрации интенсивность линии растет, увеличивается ордината центра линии и расширяются ее крылья. [4]
Ранее автором был развит простой квантовый подход к задаче о блокировке излучения в резонансной спектральной линии [8], позволивший, в частности, получить достаточно общее выражение для формы контура линии. В данном сообщении предполагается более детально обсудить роль одного из главных допущений расчета [8], состоящего в том, что плотность атомов-абсорбентов считалась не слишком большой. [5]
Ранее автором был развит простой квантовый подход к задаче о блокировке излучения в резонансной спектральной линии [8], позволивший, в частности, получить достаточно общее выражение для формы контура линии. В данном сообщении предполагается более детально обсудить роль одного из главных допущений расчета 8 ], состоящего в том, что плотность атомов-абсорбентов считалась не слишком большой. [6]
Обширную группу элементов ( Be, Mg, Co, Zn, Cd, Hg, Si, Pb, As, Sb) с равным успехом можно определять и тем и другим методом, Метод фотометрии пламени обладает более низким пределом обнаружения элементов, резонансные спектральные линии которых расположены в интервале 400 — 800 нм, а в спектральной области 200 — 300 нм предпочтителен метод атомной абсорбции. [7]
Для измерения температур несветящихся или слабосветящихся пламен широко применяется метод обращения спектральных линий. Он основан на том, что интенсивность резонансной спектральной линии , испускаемой возбужденными атомами вещества, которое содержится в пламени, при прочих равных условиях зависит от температуры пламени. Часто используются спектральные линии щелочных металлов ( натрия, лития, калия), имеющих низкий порог ионизации. Наиболее удобны желтые линии натрия, присутствующего ( в составе хлористого натрия) в примесях к горючему. [8]
Формулы (81.21) и (81.22) были выведены впервые Брейтом и Вигне-ром и описывают рассеяние вблизи резонанса. Они аналогичны известным из оптики формулам для рассеяния вблизи резонансной спектральной линии . [9]
Энергетические возможности источника возбуждения определяются его температурой. При низкой температуре ( 2000 — 3000 К) в спектре появляются прежде всего резонансные, спектральные линии . Повышение температуры приводит к ионизации и появлению линий, обладающих более высокими потенциалами возбуждения. Наиболее низкую температуру обеспечивает пламя. Пламя в качестве источника возбуждения нашло применение в так называемых пламенных фотометрах, с помощью которых регистрируется интенсивность излучения пробы исследуемой жидкости, введенной в пламя. [10]
Из соотношения распределения Больцмана, приведенного выше, можно видеть, что легкость возбуждения находится в соответствии с различием в энергии между основным и возбужденным состоянием атома. Отсюда следует, что в большинстве случаев пламенно-эмиссионная спектрометрия более чувствительна для определения элементов, имеющих резонансные спектральные линии между 400 и 800 нм, в то время как атомно-абсорбционная спектрометрия более чувствительна для определения элементов, линии которых лежат между 200 и 300 нм. [11]
Под фоном обычно понимается все постороннее излучение, накладывающееся на линию примеси. Основная доля в этом излучении ( при использовании инфракрасной области спектра) при определении микропримеси калия в солях рубидия падает на резонансную спектральную линию рубидия 790 0 ммк. [12]
Очевидно, что уровень будет бесконечно узким только в случае, когда продолжительность существования атомной системы в этом состоянии будет бесконечно большой. Характерным примером таких уровней могут служить основные ( невозбужденные) состояния атомов. Типичное же время жизни возбужденных состояний атомов составляет 10 — 8 с. Соответственно естественная полуширина резонансной спектральной линии полностью определяется шириной возбужденного уровня и в шкале длин волн для всех элементов одна и та же — 1 16 — 10 — 5 нм. Распределение интенсивности ( коэффициента поглощения) в пределах контура линии подчиняется показательному закону. [14]
резонансная линия
РЕЗОНАНСНАЯ ЛИНИЯ — спектральная линия атома, для к-рой частота испускаемого света совпадает с частотой излучения, поглощаемого атомом в осн. состоянии. Обычно термин «Р. л.» применяют к одной или нескольким наиб. интенсивным линиям, соответствующим разрешённым оптич. переходам (электрич. дипольным переходам) между осн. состоянием и наиб. низко лежащими возбуждёнными уровнями энергии (рис.). Р. л. атомов большинства элементов расположены в видимой и УФ-областях спектра. Напр., длины волн Р. л. атомов Н, Не, Na и Hg соответственно равны (в нм): 121,568; 58, 4328; 588,995/589, 593; 253,652/184, 950. Р. л. атомов Cs и Fr расположены в ближней ИК-области спектра.
Схемы низколежащих уровней энергии и резонансные квантовые переходы Na (жёлтый дублет D 1 и D 2 ) и Hg.
Лит. см. при ст. Спектральная линия. Е. А. Юков.