86875

Длинная линия

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Длинные линии широко применяются для передачи и задержки широкополосных сигналов, а также как колебательные и формирующие устройства в высокочастотной и импульсной технике. Конструктивно линия представляется двумя параллельными либо коаксиальными проводниками. Она характеризуется погонными параметрами

Русский

2015-04-11

46 KB

4 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДЛИННАЯ ЛИНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

Владивосток

Издательство Дальневосточного университета

2000


УДК 621.369

Настоящая работа содержит методические указания к выполнению лабораторной работы “длинная линия.

Пособие предназначено для студентов физического факультета, изучающих спецкурс Радиотехнические цепи и сигналы”.

Составитель - А.С. Абрамов, доцент кафедры электроники

Печатается по решению кафедры электроники

ИФИТ  ДВГУ

ã Издательство

Дальневосточного

университета

2000.


ВВЕДЕНИЕ

  Длинные линии широко применяются для передачи и задержки широкополосных сигналов, а также как колебательные и формирующие устройства в высокочастотной и импульсной технике. Конструктивно линия представляется двумя параллельными либо коаксиальными проводниками. Она характеризуется погонными параметрами (индуктивностью – L1, емкостью - C1, проводимостью изоляции - G0 и сопротивлением потерь - R1), которые относятся  к единице длины линии и определяют такие ее свойства, как волновое сопротивление , граничную частоту линии = и удельную задержку . Волновое сопротивление линий, используемых на практике, обычно составляет 50-300 Ом, удельная задержка порядка  и, соответственно, граничная частота около 1 ГГц. На практике применение длинных линий в их классическом варианте часто нецелесообразно из-за их громоздкости, поэтому широко используют так называемые искусственные линии, состоящие из цепочки LC-фильтров низких частот (ФНЧ). Физические процессы в таких линиях в основном те же , что и в двухпроводных линиях, но габариты их несравненно меньше. Вследствие этого, а также из-за возможности получения сравнительно низкой граничной частоты и простоты низкочастотных измерений в данной работе используется искусственная линия.

ЛАБОРАТОРНЫЙ МАКЕТ

  Лабораторный макет искусственной линии  содержит 41 Т-образное звено ФНЧ типа К с конденсаторами по 0.1 мкФ и индуктивными элементами размещенными на общем длинном каркасе. Такая  конструкция линии обладает улучшенными  частотными и фазовыми характеристиками благодаря индуктивной связи соседних элементов. Волновое сопротивление линии около 50 Ом. Отличительной особенностью используемого в данной работе макета является наличие специального табло, на котором качественно отражается электрическое состояние всей линии в различных режимах ее работы. Это позволяет наглядно представлять изучаемые явления и наблюдать их динамику, например, при изменении параметров сигнала, подаваемого в линию с генератора. Для изучения вопросов согласования линии с нагрузкой и точных количественных представлений состояния линии сделаны выводы от каждой ячейки, а для удобства изучения ряда наиболее важных стандартных режимов имеется набор внутренних нагрузок.

ЗАДАНИЕ

  1.  Снять распределение напряжения в линии при всех внутренних нагрузках.

Для этого на вход линии  подать напряжение с генератора, имеющего выходное сопротивление 50 Ом, а напряжение в линии измерять высокоомным вольтметром. Частоту генератора выбрать такой, чтобы на табло укладывалось несколько полуволн. Для удобства сопоставления получаемых результатов рабочую частоту менять не следует при смене нагрузок. Амплитуду подаваемого напряжения  для каждой нагрузки  необходимо скорректировать перед измерениями так, чтобы индикаторы в табло не были перегружены. Результаты измерений оформить графически и объяснить наблюдаемые различия в распределениях напряжения по линии. По картинам стоячих волн определить усредненное значение удельной задержки. Рассчитать погонную (одной ячейки) индуктивность линии.

  1.  Измерить амплитудно-частотную  характеристику (АЧХ) линии при RН=Z0.

Построить график АЧХ и по нему определить граничную частоту линии и величину L1. Сравнить полученное значение L1 с найденным  в предыдущем задании.

  1.  Исследовать резонансные свойства линии.

Вначале подключить ZН=0, а выходное сопротивление генератора установить 5 Ом. Меняя частоту от низшей в сторону увеличения, зарисовать огибающие стоячих волн напряжения в линии на резонансных частотах. Затем установить выходное сопротивление генератора 500 Ом и повторить вышеуказанные операции. Провести подобные исследования и для ZГ=500 Ом. Таким образом, должно быть получено  4 серии стоячих резонансных волн (по 4-5 картин в каждой серии), начинающихся каждая с основного (наиболее низкочастотного) тона. Объяснить условия, необходимые для возникновения стоячих резонансных волн и на основании этих условий объяснить факт несовпадения резонансных частот во всех сериях. Обратить внимание на поведение стрелки вольтметра генератора при подходе к резонансным частотам и постараться объяснить его.

  1.  Согласование линии с нагрузкой.

К выходным клеммам макета подключить  RН<Z0 (переключатель внутренних нагрузок  поставить при этом в позицию ). В качестве согласующего отрезка можно использовать часть линии, примыкающей к нагрузке, но при этом необходимо изменить параметры ячеек так, чтобы волновое сопротивление  реконструированного отрезка линии удовлетворяло уравнению . Требуемое ZТ  можно получить, увеличивая C1, т.е. подключив добавочные конденсаторы к уже имеющимся. Число ячеек, подлежащих реконструкции, необходимо определить для конкретной частоты (5-10 кГц), пользуясь индикацией. Снять распределение напряжения и найти КБВ в линии до и после согласования.

  1.  Исследовать переходной процесс в линии при импульсном воздействии.

К входу разомкнутой на конце линии подключить генератор прямоугольных импульсов с низким выходным сопротивлением, а к выходу – осциллограф. Длительность и частоту следования импульсов выбрать такой (десятки-сотни Гц), чтобы переходной процесс в линии от очередного перепада напряжения успевал закончиться до наступления следующего перепада. Зарисовать картину переходного процесса и определить по осциллограмме длительность затухающих импульсов. Устанавливая последовательно величину нагрузки ZН>Z0 и ZН=Z0  зарисовать осциллограммы соответствующих переходных процессов и объяснить их трансформацию при изменении нагрузки. По измеренной длительности импульсов определить удельную задержку в линии и сравнить с ранее найденным значением.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Что такое длинная линия?
  2.  В чем заключается смысл погонных параметров и как их величина влияет на волновое сопротивление, граничную частоту и удельную задержку линии?
  3.  Какие условия необходимо выполнить для реализации режимов стоячих, бегущих и смешанных волн в длинной линии?
  4.  В чем сходство и отличие линии как колебательной системы  от одиночных колебательных контуров. Указать область применения линий в качестве колебательных систем.
  5.  Как осуществляется  согласование линии с нагрузкой с помощью  четвертьволнового отрезка и с помощью реактивного шлейфа?
  6.  Объяснить работу линии в переходном режиме при импульсном воздействии. Как параметры линии и нагрузки влияют на характер переходного процесса?

ЛИТЕРАТУРА

  1.  Зернов Н. В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей.-Л.:Энергия, 1972.
  2.  Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники.-М.:Радио и связь, 1990.
  3.  Калашников А.М., Степук Я.В. Основы радиотехники и радиолокации (колебательные системы).-М.:Мин. Обороны, 1965.


Учебное издание

Абрамов Александр Семенович

ДЛИННАЯ ЛИНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

В авторской редакции

Компьютерный набор и верстка

А.С. Абрамов

ЛР №020277. Подписано в печать 18.01.2000. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 0,46.

Уч.-изд. л. 0,36. Тираж 20 экз.

Издательство Дальневосточного университета

690600, г. Владивосток. ул. Октябрьская, 27.

_______________________________________________________________________

Отпечатано на копировально-множительной технике Canon 

на кафедре общей физики ИФИТ  ДВГУ,

690600, г. Владивосток. ул. Суханова, 8.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57605. Київська держава наприкінці Х – у першій половині ХІ ст 196.5 KB
  Відповідає та команда у якої швидше буде готова відповідь. За кожний правильний термін команда отримує 1 бал. Перша команда літера К. Друга команда літера С.
57606. Про що можна довідатися з сімейного фотоальбому. Родинне дерево 167 KB
  Мета: розкрити зміст науки генеалогія значення поняття родинне дерево; розвивати вміння роботи з фото джерелами створювати родинне дерево та визначити їх роль у роботі дослідників...
57608. Возникновение Запорожской Сечи 120 KB
  Уметь доказать что казачество явление мировой истории. Воспитать в себе чувство гордости за свой народ породивший такую силу как казачество. Казачество как явление мировой истории. Домашнее задание: Подобрать материал доказывающий что казачество мировое явление.
57609. Передумови та початок національно-визвольної війни українського народу в середині XVII ст 288 KB
  Мета: зясувати передумови причини та характер війни; розкрити роль Богдана Хмельницького в підготовці та початку національновизвольної війни; розвивати вміння учнів аналізувати історичні джерела працювати над вивченням історичних подій за алгоритмом працювати самостійно з довідковою літературою...
57610. Війна радянської Росії з УНР і проголошення незалежності Української Народної Республіки 40 KB
  Очикувані результати: після уроку учні аналізуватимуть події кінця 1917 – початку 1918 рр.; дізнаються про плани більшовиків щодо долі України; за допомогою історичної карти зможуть відтворити хід першої ра дянсько–української війни...
57611. Історія як навчальний предмет і наука 569 KB
  Мета: створити початкове уявлення про історію як навчальний предмет і науку; зацікавити новим навчальним предметом; ознайомити школярів з видатними вченимиісторіками України...
57612. Україна в роки правління гетьмана Івана Виговського 76 KB
  Хмельницького визначити основні засади внутрішньої і зовнішньої політики гетьмана Івана Виговського; розвивати в учнів уміння працювати з картою аналізувати текстові та візуальні історичні джерела і на основі їх робити певні висновки...
57613. Велика Вітчизняна війна (1941-1945 рр.) – складова Другої світової війни 54.5 KB
  Мета: познайомити учнів з подіями Великої Вітчизняної війни політикою загарбників на окупованих українських територіях діяльністю руху Опору на території України; вдосконалювати навички роботи з картою...