Из теории длинных линий следует, что входное сопротивление линии с потерями, эквивалентной вибратору,
, (8)
где - комплексное волновое сопротивление линии (комплексность вызвана потерями в линии); - комплексная постоянная распространения, - коэффициент затухания в линии, - коэффициент фазы; l - длина эквивалентной линии, равная длине плеча вибратора.
Остановимся на вопросе определения величин , и . Комплексное волновое сопротивление длинной линии с потерями
где - погонное сопротивление каждого проводника длинной линии; и - погонные индуктивность и емкость длинной линии; - волновое сопротивление линии без учета потерь в ней, причем . Поскольку , где с - скорость света, имеем . Величину определяют обычно методом Хоу, находя полную емкость вибратора как уединенного цилиндрического тела радиусом а и затем усредняя ее делением на общую длину вибратора . В результате получаем формулу входного сопротивления
Коэффициент затухания α рассчитывается из условия равенства мощности тепловых потерь в эквивалентной линии. Значение определяется
Что касается коэффициента фазы , то оказывается, что в действительности этот коэффициент отличается от величины, равной k. Объясняется это учетом потерь, влиянием торцевой емкости между плечами вибратора, а также тем фактом, что и для СЭВ, в отличие от обычной длинной линии, переменны по длине вибратора. Обычно значения берут из результатов эксперимента, которые свидетельствуют о том, что , т.е. длина волны в эквивалентной линии меньше длины волны в свободном пространстве .
На рис. 7 приведены графики активной () и реактивной () составляющих входного сопротивления СЭВ для различных значений радиуса вибратора а. Эти кривые, построенные в зависимости от соотношения , можно при фиксированной частоте рассматривать как зависимости от длины плеча l. При фиксированном значении l эти же кривые характеризуют частотные свойства вибраторов по входному сопротивлению.
Рисунок 7. Зависимость , СЭВ от соотношения
Анализ графиков позволяет сделать следующие выводы:
1) Вблизи и реактивная составляющая обращается в нуль, при этом в окрестности вибратор ведет себя подобно последовательному колебательному контуру, в окрестности - подобно параллельному контуру.
Точное значение резонансных длин несколько меньше, чем 0,25λ и 0,5λ, что объясняется отмеченным выше отличием коэффициента фазы от . Таким образом, для точной настройки СЭВ в резонанс длину вибратора следует несколько укоротить по сравнению с 0,25 λ (при последовательном резонансе) или 0,5 λ (при параллельном резонансе); величина укорочения зависит от радиуса вибратора. При последовательном резонансе величина Rвх равна 73,1 Ом (для вибраторов с радиусом ); при увеличении радиуса до Ом. При параллельном резонансе величина Rвх сильно зависит от радиуса и составляет сотни и даже тысячи Ом (для вибраторов ).
2) Чем больше радиус вибратора, тем плавнее кривые зависимости Rвх и Хвх от частоты. Используя терминологию теории цепей, говорят, что толстые вибраторы (вибраторы с низким волновым сопротивлением) обладают меньшей добротностью по сравнению с тонкими вибраторами. Такие вибраторы могут без перестройки работать в более широкой полосе рабочих частот.