Довгі лінії мають наступні режими роботи:
- Режим біжать (падаючих хвиль);
Хвиля називається біжить або падаючої в тому випадку, коли вона переміщається від початку лінії до її кінця. Режим біжучих хвиль виникає тільки в узгоджено навантаженої лінії, тобто коли опір навантаження лінії дорівнюватиме хвильовому опору лінії:
Ті, що біжать (падаючі) хвилі в лінії з втратами.
У лінії без втрат амплітуда коливань залишається постійною, на відміну від лінії з втратами, де амплітуда коливань зменшується за експоненціальним законом.
Хвиля називається відображеної якщо вона переміщається від кінця лінії до її початку, тобто назустріч біжить хвилі. Цей режим виникає в разі, коли опір навантаження лінії не дорівнює хвильовому опору лінії:
Відбиті хвилі в лінії з втратами.
Тому, при неузгодженої навантаженні в лінії існує змішаний режим, який представляє собою суму біжить, і відображеної хвиль. Цей режим і називається режимом змішаних хвиль.
Для характеристики ступеня узгодження існує поняття коефіцієнта відображення:
тобто модуль коефіцієнта відображення показує, яку частину складає амплітуда відбитої хвилі від амплітуди падаючої, а аргумент - кут зсуву між напругою цих хвиль.
Режим стоячих хвиль виникає в тому випадку, коли опір навантаження лінії одно нескінченності (холостий хід):
Стоячі хвилі в розімкнутої лінії без втрат.
При цьому в лінії будуть спостерігатися падаючі і відбиті хвилі і, оскільки струм в кінці лінії, слід, що амплітуди напруг падаючих і відбитих хвиль однакові. З плином часу хвиля не рухається уздовж лінії. Нулі і максимуми хвилі залишаються на місці. Така хвиля називається стоячою. Перетину, в яких амплітуда коливань дорівнює нулю, називаються вузлами. а перетину з максимальними значеннями амплітуди - пучностями. У лінії існує стояча хвиля струму, у якої вузли (пучности) напруги збігаються з пучностями (вузлами) струму.
Стоячі хвилі в лінії виходять і при короткому замиканні лінії, тобто коли. Відмінність в порівнянні з холостим ходом полягає в тому, що вузли і пучности міняються місцями.
Стояча хвиля є результатом накладення падаючої і відбитої хвиль з рівними амплітудами. Рівність амплітуд пояснюється тим, що при холостому ході і короткому замиканні в лінії без втрат немає поглинання енергії хвилі ні в лінії, ні в навантаженні. Тому, режим стоячих хвиль виникає і при реактивної навантаженні - ємнісний або індуктивного.
Коефіцієнт хвилі, що біжить.
На малюнках показано розподіл амплітуд коливань уздовж лінії в режимах біжучих хвиль (узгоджена навантаження) і стоячих хвиль (холостий хід).
Розподіл амплітуд коливань напруги і струму біжучих хвиль уздовж лінії.
Розподіл амплітуд коливань напруги і струму стоячих хвиль уздовж лінії.
У першому випадку амплітуди коливань не залежать від довжини лінії, а в другому залежать. При цьому існують перетину, де амплітуди дорівнюють нулю. У загальному випадку, коли опір навантаження не дорівнює хвильовому, не є реактивним, і відмінно від нуля і нескінченності, в лінії встановлюється режим змішаних хвиль. Графік розподілу амплітуд коливань уздовж лінії займає проміжне положення в порівнянні з режимами, що біжить і стоячій хвиль.
Розподіл амплітуд коливань напруги і струму змішаних хвиль уздовж лінії.
Ступінь узгодження лінії з навантаженням характеризується коефіцієнтом хвилі, що біжить (КБВ). який дорівнює відношенню мінімальної та максимальної амплітуд коливань напруги (струму) в лінії:
У режимі біжучих хвиль, а стоячих. Іноді використовується поняття коефіцієнта стоячої хвилі (КСВ). є величиною, зворотною коефіцієнту біжучої хвилі.