关于驻波若干问题
驻波的原理和危害
驻波的原理和危害
驻波的原理：
驻波是指在传导线或波导中，由于波的反射和干涉引起的波的干扰现象。
当一定频率的信号在传导线或波导中传输时，会发生部分的信号反射，反射信号和传输信号相干干涉，形成驻波。
驻波的形成是由传输线的负载阻抗与传输线本身特性阻抗不匹配引起的。
驻波的危害：
1. 信号衰减: 驻波会导致信号在传输线中部分反射回源端，这些反射信号会与传输信号相互干扰，使得在接收端收到的信号强度降低，导致信号衰减。
2. 信号失真: 驻波会引起信号幅度和相位的变化，导致传输信号失真。
频率较高的信号在传输中产生的驻波更加明显，因此对于高频信号传输的应用，驻波会导致信号失真。
3. 电路不稳定: 在电路中，驻波会导致电流和电压的反射，从而导致电路中的电压和电流分布不均匀。
这种不均匀的分布可能会破坏电路的正常工作，使电路不稳定。
4. 能量损失: 由于驻波的形成会导致信号的反射和干涉，一部分能量被反射回源端，无法被传输到目的地，从而造成能量的损失。
总的来说，驻波会导致信号衰减、失真、电路不稳定和能量损失等问题，降低了信号传输的质量和效率。
因此，在设计和安装传输线或波导时，需要避免或减小驻波的影响。
机械波的驻波问题
机械波的驻波问题引言：机械波是一种在介质中传播的能量和信息的形式。
驻波是机械波在传播过程中出现的一种特殊现象，它是由于波的传播过程中发生的干涉造成的。
驻波在许多领域中有着广泛的应用，如声波、横波、纵波等。
本文将从驻波的定义、特征和应用等方面进行探讨。
一、驻波的定义和特征1.1 定义驻波是指波的前进和反射波之间的干涉效应形成的一种特殊波动形式。
当两个具有相同频率、方向、幅度但传播方向相反的波沿同一介质传播时，则它们之间会发生干涉，形成驻波。
1.2 特征1）驻波的节点和腹部：在驻波中，波峰和波谷位置保持不变，形成一系列不动的节点和腹部。
节点是波动方向振动幅度的最小值，而腹部则是振动幅度的最大值。
2）驻波的波长和频率：在驻波中，波动方向中的振动模式是由两波相互叠加形成的。
波长是两个传播波的波长之比。
3）驻波的单一模式：驻波只能形成某种特定的波动模式，而不会形成多种波动模式。
4）驻波的能量传递：在驻波中，能量在波峰和波谷之间来回传递，而不会在波动方向上传播。
二、驻波的数学描述和实验现象2.1 数学描述驻波的数学描述是通过波函数来进行的。
设波函数为y(x,t)，驻波的数学描述可以表示为y(x,t) = A*sin(kx)*cos(ωt)，其中A为振幅，k为波数，ω为角频率。
2.2 实验现象通过实验可以观察到驻波的形成和特征。
一种常见的实验是通过绳子来观察驻波现象。
将一根绳子固定在一端，然后在另一端通过振动源产生波动，当波动传播到固定端时，会发生反射并与传入的波动叠加形成驻波。
在绳子上可以观察到波节和波腹的形成，波节为绳子不振动的位置，波腹为绳子振动幅度最大的位置。
三、驻波的应用驻波在许多领域中有着广泛的应用。
3.1 声波的驻波在乐器中，驻波是产生声音的基本原理之一。
当乐器振动时，空气中的声波在乐器内传播并与传入的声波叠加形成驻波，产生特定的音调。
不同的乐器具有特定的驻波形式，因此可以通过驻波来区分不同乐器的声音。
驻波告警产生的原因及处理方法总汇
驻波告警是驻波比过高导致,驻波比高的原因：
1、连接松动：塔顶跳线和天线之间,塔顶跳线和馈线之间,机房跳线和馈线之间,机房跳线和设备之间;
2、线缆问题：查看馈线是否有压扁的地方,更换跳线验证是否是跳线问题；
3、天线问题：可能是天线的驻波比过高导致；
4、跳线或馈线接头做的不好,导致接触不良；
5、如果室外的接头防水做的不好,导致馈线进水,产生高驻波比;
处理驻波告警的步骤：
1、测试有驻波告警小区的天馈线,确定是天馈存在驻波驻波大于视为存在驻波；
2、对存在驻波的馈线进行驻波定位可以确定在几米处有多大的驻波；
3、估算馈线上到各接头的距离,先处理接头处的驻波问题,直到接头处驻波小于；
4、检查出现驻波的一段馈线,若此段馈线有明显损伤,则需要更换馈线；
5、天馈系统驻波处理完成后,掉电重启基站设备;。
室内分布系统驻波告警等故障处理
室内分布系统驻波告警等故障处理
一般室分驻波告警问题出现有几类情况
第一、就是馈线松动造成驻波告警，排除方法最好是用驻波仪器定位问题点，然后重新做好馈头，让告警消除。
如果没带驻
波仪器的话，就灵活运用随身带的其他器件工具，比如负载
或者天线。
用这两种器件从设备开始一节一节排除问题点，
直至发现问题为止。
第二、是器件损坏造成驻波告警，排除方法同第一点，找到问题点后跟换器件。
第三、是器件或者馈线头进水造成驻波告警，排除方法同第一点，找出问题点后更换器件或者更换馈线。
第四、是施工过程中施工人员因疏忽把器件装反或者接口接错造成驻波告警。
这种方法比较容易处理，找出问题点后调换接
口就行。
第五、设备本身问题造成告警（这类比较少见）。
排除方式是拿负载或者天线直接堵住设备，或者用频谱仪测试设备输出状况。
第六、是馈线弯曲度过大，造成信号输出损耗过大而出现告警，这种情况需要驻波仪器测试定位后更换馈线，或者调整馈线
弯曲度后解决。
这是六类常见驻波告警排除和处理方式。
一般室分系统驻波故障处理排查应从设备开始，其次是主干，后是平层分支，最后到器件天线。
室分系统除了驻波告警问题外，还存在设备链路异常告警，这主要涉及到传输链路上，排除方法是从设备光模块检查开始到尾纤再到传输光缆一一测试检查。
测试工具一般为光功率器。
一般设备要处理的告警基本上是驻波告警和链路异常告警这两种，室内分布其实还存在其他很多的问题，比如宕站问题（宕站问题一般是因停电造成的），设备输出功率问题、切换问题、掉话问题等这些需要更加专业的仪器和技术人员对系统进行优化测试分析后才能处理好。
驻波管法的限制
驻波管法是一种常用的测量材料吸声性能的方法，但在实际应用中受到一些限制，主要包括以下几点：
1. 频率范围限制：驻波管法主要适用于低频范围的测量，对于高频范围的测量效果较差。
这是因为在高频范围内，波长变短，管径要求过大，不易实现。
2. 边界效应影响：在驻波管法中，需要保证驻波管内的声波传播是在一维、二维或三维空间中进行的，以避免边界效应对测量结果的影响。
然而，在实际操作中，完全避免边界效应是困难的。
3. 环境噪声影响：在驻波管法中，外部环境噪声可能会影响测量的准确性。
为了减少这种影响，需要采取一些措施，如使用消声器和隔音材料等。
4. 测量精度限制：驻波管法的测量精度受到多种因素的影响，如声源的稳定性、接收器的灵敏度、管道的反射等。
为了提高测量精度，需要使用高精度的设备和技术。
5. 材料特性限制：驻波管法适用于测量具有一定厚度的均匀材料的吸声性能。
对于一些不均匀或非线性材料，可能需要采用其他测量方法。
综上所述，驻波管法在测量材料吸声性能时受到多种限制。
在使用该方法时需要根据实际情况选择合适的频率范围、采取措施减少边界效应和环境噪声的影响、使用高精度的设备和技术以及针对不同材
料特性选择合适的测量方法。
声学驻波现象
声学驻波现象1. 引言声学驻波现象是指在一定条件下，声波在空间中形成驻波的现象。
驻波是两个相同频率、相同振幅、反向传播的波叠加形成的。
声学驻波现象在物理学、工程学和音乐等领域有着广泛的应用和研究价值。
本文将介绍声学驻波的形成原理、特点以及在实际应用中的一些典型案例。
2. 形成原理声学驻波的形成需要满足一定条件。
当一束声波在空间中传播时，如果遇到反射面，将会发生反射现象。
当传播的声波与反射的声波相遇并叠加时，如果它们的频率、振幅相同且反向传播，就会形成驻波。
声波的驻波形成原理可以通过波动方程来解释。
波动方程描述了声波在空间中的传播过程。
对于一维情况下的波动方程，可以表示为：其中，u表示声波的位移，t表示时间，x表示空间坐标，v表示声波在介质中的传播速度。
当声波遇到反射面时，会发生反射现象，即u(x,t)变为-u(x,t)。
当传播的声波与反射的声波叠加时，根据波动方程的叠加原理，两个相同频率、相同振幅、反向传播的波叠加后的位移为零，形成驻波。
3. 特点与性质声学驻波具有以下几个特点和性质：3.1 驻波节点和腹点驻波中存在节点和腹点。
节点是指位移为零的点，即声波的振幅为零；腹点是指位移达到最大值或最小值的点，即声波的振幅最大。
在一维驻波中，节点和腹点交替出现，形成稳定的空间分布。
3.2 驻波的波长和频率驻波的波长是指相邻节点或腹点之间的距离，用λ表示；频率是指单位时间内驻波中节点或腹点的个数，用f表示。
根据声波的传播速度v、波长λ和频率f之间的关系，可以得到以下公式：3.3 驻波的声压和声强驻波中的声压和声强也呈现出特定的空间分布。
声压是指声波对单位面积的作用力，与声波的振幅有关；声强是指单位面积内传播的声能，与声波的振幅的平方成正比。
在驻波中，声压和声强在节点处为零，在腹点处达到最大值。
4. 实际应用声学驻波现象在实际应用中有着广泛的应用和研究价值。
下面将介绍一些典型的实际应用案例。
4.1 驻波管驻波管是利用声学驻波现象的一种装置，常用于测量声速和研究声波的性质。
驻波形成条件(一)
驻波形成条件(一)驻波形成条件驻波是当一定条件下，由两个相同频率、幅度相等的波相互叠加形成的一种波形。
驻波的形成需要满足以下条件：条件一：波源振动频率相同形成驻波必须要有两个或多个频率相同的波源振动。
只有频率相同的波源振动才能相互叠加，形成波浪的叠加现象。
条件二：波长相同不仅是振动频率相同，波长也必须相同。
波长是指一个完整波形的长度。
只有波长相同，波形才能相互叠加起来形成波浪，才能实现和谐共振。
条件三：波源的振幅相同振幅是波源振动的最大偏移量。
如果两个波源的振幅不同，将会影响到波浪的方向和形状，也就不可能产生和谐的波浪叠加。
条件四：波源距离相同波源距离极其重要，因为距离的不同将导致波浪相位不同。
如果没有相同的距离，波浪就不会在中间形成波节，那么它们也没有办法形成一条驻波。
条件五：反射波与入射波频率相同形成驻波必须要有反射波和入射波。
只有当反射波和入射波的频率相同，才能形成和谐的波浪叠加。
总结：以上是形成驻波的基本条件，只有满足以上五个条件，才会产生稳定的驻波。
对于初学者来说建议可以多做实验与模拟，进一步加深对驻波的认识和理解。
应用驻波现象在生活中是十分常见的，例如音乐乐器中的共鸣就是一种驻波现象，当音乐器的弦或管路内的气振动频率与共鸣室的谐振频率相同时，就会形成共鸣，这就是驻波现象的应用。
对于电磁波也存在驻波现象，例如电视天线的立柱与周围环境中的电磁波反射形成驻波，当天线上的信号波频率与反射波频率的差值达到一定范围时，就会形成驻波，从而提高天线的信号接收效果。
结语驻波的形成条件影响着波浪的和谐程度，只有在满足所有条件的情况下，才能形成相对稳定的驻波。
学习驻波现象的应用可以帮助我们更好地理解和应用这一物理现象。
驻波与电缆长度的关系
驻波与电缆长度的关系（原创版）目录1.驻波的概念2.电缆长度与驻波的关系3.驻波的影响4.避免驻波的措施正文1.驻波的概念驻波，是电磁波在传输过程中，遇到障碍物反射后与原来的前进波形叠加而形成的一种特殊波形。
这种波形在电缆中传播时，会产生能量集中的现象，可能导致电缆过热、信号失真等问题。
2.电缆长度与驻波的关系电缆长度是影响驻波产生的重要因素。
当电缆长度为特定波长的整数倍时，电磁波在电缆中传播会发生驻波现象。
这是因为在这种情况下，电磁波在电缆两端反射后，会与原来的前进波形叠加，形成驻波。
驻波的波腹（能量集中点）与电缆长度、电磁波波长、电缆特性阻抗等因素有关。
3.驻波的影响驻波会对电缆传输系统产生不良影响，主要表现在以下几个方面：（1）能量集中：驻波的波腹处电磁能量集中，可能导致电缆过热、绝缘损坏等问题。
（2）信号失真：驻波会导致信号传输时产生失真，降低通信质量。
（3）系统性能下降：驻波的存在会影响电缆系统的传输速率、传输距离等性能指标。
4.避免驻波的措施为避免驻波对电缆传输系统的影响，可以采取以下措施：（1）合理选择电缆长度：尽量使电缆长度不是特定波长的整数倍，以减少驻波产生的可能性。
（2）使用频率范围：在设计电缆系统时，应尽量选择较低频率范围，以增加驻波波长，减小驻波产生的可能性。
（3）匹配电缆特性阻抗：合理设计电缆的特性阻抗，使其与传输系统的源阻抗和负载阻抗匹配，以减小驻波的产生。
（4）采用滤波器等措施：在电缆系统中加入滤波器等元件，可以有效抑制驻波的产生和传播。
总之，驻波与电缆长度之间存在密切关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于驻波若干问题
1. 驻波中能量的转化
驻波中各质点的能量包括动能和势能。
在最大位移时，波腹和波节中各质点的瞬时速度为0，动能均为0，此时各质点的形变达到极大，其中波节的形变最大，所以能量以势能存在，势能主要集中于波节处。
在平衡位置时，波腹和波节中各质点瞬时速度达到极大，动能达到极大值，但波腹处的振幅最大，故动能主要集中在波腹处，此时各质点形变为0，故势能为0。
纵观这1/4周期过程，能量在波腹和波节之间转移，各质点的势能转化为动能，波节处的势能逐渐转移到波腹处变为波腹的动能。
该过程类似于一个小球左右两端各连接一根橡皮绳，橡皮绳水平放置，两绳的另外一端固定，然后将小球竖直方向拉起一段距离，再放手。
让球在橡皮绳拉力作用下上下来回摆动。
如下图：
在最大位移时，弹簧的形变最大；在平衡位置时弹簧的形变最小。
2．驻波中能流的问题
课件中关于“驻波中没有净能量传递，能流密度为0”的表述容易引起误解。
事实上，从上面的分析我们可以看出，在波腹和波节之间还是有能量转移的。
但是平均起来看，的确没有净能量的传递，各处的平均能流密度为0，这是因为驻波是由两列等振幅相向的干涉波叠加而成，它们的平均能流密度大小相等，但方向相反。
详细研究后，我们会发现能流在波腹和波节之间来回流动，但没有能流通过波节和波腹转移出去。
关于这点，我们可以从驻波各点的能流密度看出。
假设形成驻波的两个相向波分别为：
最大位移
平衡位置
12
cos ()cos ()x x u y A t y A t ωω=-⎧⎪⎨=+⎪⎩ 则，这两列波的能流密度分别为：
22212221sin ()sin ()
x u x u i A u t i A u t ρωωρωω⎧=-⎪⎨=-+⎪⎩ 驻波上某点能流密度为二者之合： 2222122222[sin ()sin ()]
sin 2sin 24sin
sin 2x x u u x i i i A u t t A u t A u x t ρωωωρωωωπρωωλ=+=--+=-=- 可见，在4x k ππλ=，即4x k λ
=时0i =。
这意味着在波节和波腹处能流均为0，
能流只能在波腹和波节之间来回转换。
对于波节处能流密度为0（没有能流经过它向前传播），我们还有一个很好的理解，那就是驻波的波节始终不动。
3. 半波损失
产生两列传播相反的波形成驻波，通常依靠反射。
波在均匀介质中传播时是不反射的，但在介质的边界面上就会发生反射。
波从波疏介质进入波密介质时，分界面处反射会有半波损失（或相位突变
π）
；而从波密介质进入波疏介质时，分界面处反射则不会由半波损失。
为了理解这一点，我们必须引入“阻抗”的概念，每一种介质都有阻抗，我们用z 来表示。
波从一个介质传播到另一介质，我们把前者的阻抗记为c z ，后者视作一个负载
L z 。
对于自由端点，负载阻抗0L z =，而对于固定端点，L z →∞。
波在介质面上反射时，反射波与入射波复振幅之比记为A R A ≡反
入。
分析发现 c L c L
z z R z z -=+ 当||1R =时，波在分界面发生全反射，入射波与反射波形成驻波；当||0R =，即负载阻抗L c z z =时，分界面不发生反射，全部能流为负载所吸收，此时称为
负载匹配状态。
事实上，这种情形就相当于波在均匀介质中传播一样，没有介质分界面；介于二者之间，即0||1R <<，波在分界面部分反射，反射波和入射波叠加形成驻波和行波的混波状态。
有了以上知识，就很容易理解为什么固定端点反射有半波损失，而自由端点没有，以及波疏到波密有，而波密到波疏没有半波损失。
（1）端点固定
此时，L z →∞，所以1R =-，波在端点处全反射，但位相跃变π（A A =-反入）。
（2）端点自由
此时，0L z =，所以1R =，波在端点处全反射，没有位相跃变。
（3）从波疏介质进入波密介质
此时，L c z z >，0R <，部分反射，但反射波有位相跃变π。
（4）从波疏介质进入波密介质
此时，L c z z <，0R >，部分反射，反射波与入射波同位相。
对于（3）和（4）我们还可以这样去理解：
① 波从波疏介质进入波密介质，假设没有反射波，介质面上没有能量损失，则波密介质中波强应与波疏介质中的波强相等，即2212
I I uA ρω==疏密。
波密介质的u ρ较波疏的大，因此A A <密疏。
介质分界面可视作波密介质的波源，亦即
此处的振幅要比波疏介质中下。
为了满足这一点，只能在分界面处产生一列反射波，它在分界面处与入射波在这里的振动反位相，与入射波在分界面处叠加时能够使振幅始终减弱，这个减弱的振动又作为波密介质的波源。
这样，在从波疏进入波密介质分界面上有反射波，而且有相位π的突变就是必然的了。
②波从波密介质进入波疏介质，与上面的分析类似，此时介质分界面处的振幅必须增大。
只能通过在分界面处产生一列反射波，它在分界面处与入射波在这里的振动同位相，与入射波在分界面处叠加时能够使振幅始终加强，这个增强的振动作为波疏介质的波源。
因此，此时没有半波损失。
对于课件中推导半波损失的过程，有些学生提出既然反射波可能存在相位突
变，能否在反射波方程中加上一个未知位相ϕ，写为22cos[()]x y A t u
ωϕ=-+ 这样也是可以的，只是要注意，这样改写后2A 只能取正值，并且在固定端
点反射时，为全反射，所以21A A =。
这样推导与课件推导的结果一致。