В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В[1] представлены результаты исследования пульсации группового времени запаздывания (ГВЗ) в неоднородной линии передачи. Из этих результатов следует, что на частотах, соответствующих минимуму КСВ(н) на входе линии передачи, достигаются максимумы ГВЗ, а на частотах максимумов КСВ(н) достигаются минимальные значения ГВЗ. При этом отмечена парадоксальная ситуация: в полосах частот в области минимумов пульсации ГВЗ групповое время распространения электромагнитной волны может быть больше скорости света в вакууме при конечных вносимых потерях для распространения электромагнитной волны. В данной статье показана взаимосвязь групповой скорости распространения электромагнитной волны и значений коэффициента отражения от неоднородностей в линии передачи, которая подтверждена результатами измерений. Из этих данных следует, что в пределе групповая скорость может быть бесконечно большой, но и вносимое затухание при распространении электромагнитной волны бесконечно большое. Но существуют и промежуточные варианты, которые подтверждены экспериментально. Этот эффект указывает на возможность того, что сигнал в неоднородной линии передачи можно передать со скоростью распространения более скорости света.
In [1] presented results of a study group delay (GD) ripple in a no uniform transmission lines. These results suggest that at frequencies corresponding to the minimum VSWR at the input of the transmission line, reaches a maximum GD , and peak frequency VSWR reaches a minimum GD . At the same time marked by a paradoxical situation – in the bands in the minimum GD ripple group electromagnetic propagation time can be more than the speed of light in vacuum at finite insertion loss of the electromagnetic wave. This article shows the relationship of the group velocity and the values of the coefficient of reflection from irregularities in the transmission line, which is confirmed by the results of measurements. These data imply that in the limit group velocity can be infinitely large, but and the insertion loss in the propagation of electromagnetic waves infinitely large. But there are also intermediate options that are confirmed experimentally. This effect indicates the possibility that in the inhomogeneous line signal can be transmitted with the rate over the speed of light propagation.
Из теоретических оценок величины пульсации ГВЗ в неоднородной линии передачи [1] следует, что потенциально групповая скорость распространения (Vгр) может превышать скорость света (С). Чем сильнее неоднородность линии передачи, тем сильнее выражен этот парадоксальный эффект. Ниже кратко дана теоретическая основа для случая двух неоднородностей в линии передачи. Учитывая парадоксальность вывода об эффекте сверхсветового распространения электромагнитной волны, были выполнены изменения отрезка радиочастотного кабеля, имеющего рассогласование на входе и выходе.
Для наиболее простого случая, который подразумевает наличие двух неоднородностей (Г1Г2) на входе и выходе линии, ГВЗ определено соотношением [2]:
где φb = - 2βL + φ1 + φ2;
h = Г1Г2 · exp(-2αL);
L - длина линии передачи (расстояние между неоднородностями);
αL - затухание в однородной линии передачи, неп;
т0 = L/Vгр = L/(C/k) - ГВЗ однородной линии;
k - коэффициент укорочения (для воздушного заполнения равен 1, для кабеля RG-213 примерно 1,51).
Значения cos(φb) в общем случае в (1) могут быть произвольными, но в интервале углов 180°-270° значение Ts достигает минимальных значений:
или
Соответственно групповая скорость распространения электромагнитной воны Vx в области минимумов τs в неоднородной линии передачи:
Из (4) очевидно, что Vx = Vгр может быть более скорости света С в частотной области существования min τs.
Для экспериментального исследования парадоксального эффекта сверхсветовой скорости распространения электромагнитной волны были проведены измерения ГВЗ отрезка коаксиального кабеля (L = 10 м, RG-213) при его рассогласовании на входе и выходе. Измерения производились по стандартной методике векторного анализатора цепей N524A компании Agilent Technologies. На рис. 1 и 2 представлены характерные результаты измерений: рис. 1 соответствует относительно слабому рассогласованию, то есть КСВ (н) в максимумах примерно 2; рис. 2 соответствует сильному рассогласованию, то есть КСВН достигает 19-34 в максимумах.
Черной линией на рис. 1 и 2 отмечено ГВЗ отрезка кабеля в случае отсутствия рассогласований на входе и выходе. Измерения проводились в полосе частот 1000-1050 МГц с целью достоверного воспроизведения пульсации частотных характеристик (ГВЗ, КСВ(н) и затухания).
Как следует из результатов измерений, в области частот, где ГВЗ достигает минимального значения (min Ts), величина группового времени распространения не только больше той, которая имеет место в регулярном кабеле (примерно 200 000 км/с), но и превышает скорость света (300 000 км/c) при сильном рассогласовании:
Причем вносимое затухание при распространении электромагнитной волны остается в разумных пределах (см. рис. 1 и 2).
Теоретические и экспериментальные результаты показывают, что имеет место парадоксальное явление, при котором в относительно узких полосах частот групповая скорость распространения в неоднородной линии передачи может превышать скорость распространения электромагнитной волны - 300 000 км/с. Эффект сверхсветового распространения электромагнитной волны, которая может переносить информацию, требует дополнительного осмысления. В пределе скорость стремится к бесконечности, но и затухание при распространении электромагнитной волны также стремится к бесконечности.
Сведения о существовании сверхсветовой скорости передачи информации сегодня все чаще можно встретить в научно-технической литературе [3– 5], но подтвердить этот эффект довольно сложно и теоретически и экспериментально. В данном случае проведен простой пример и простые измерения, подтверждающие сверхсветовой эффект, повторение которых доступно широкому кругу специалистов.
Следует отметить, что экспериментальные результаты не подтверждают возможность существования отрицательной групповой задержки и отрицательной скорости, упоминание о которой также иногда можно встретить в литературе [6].
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #3, 2014
Посещений: 5588
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
