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

3 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

74843. Бытовая повесть. Повесть о Горе и Злочастии 17.34 KB
  Основу сюжета повести составляет трагическая история жизни Молодца отвергнувшего родительские наставления и пожелавшего жить по своей воле как ему любо. Постоянная опека родителей не научила Молодца разбираться в людях понимать жизнь и он платится за свою доверчивость за слепую веру в святость уз дружбы. Губит Молодца похвальба своим счастьем и богатством. В сознании Молодца еще живучи традиционные представления.
74844. Житие протопопа Аввакума, им самим написанное. Автобиография «Жития». Демократизм и публицистичность «Жития». Традиция и новаторство в жанре Жития 21.16 KB
  Житие протопопа Аввакума им самим написанное. Аввакум так определяет рамки своего повествования. Центральная тема жития тема личной жизни Аввакума неотделимая от борьбы за древлее благочестие против Никоновых новшеств.
74845. Публицистика петровского времени. Юности честное зерцало 14.87 KB
  Зерцало было издано в соответствии с духом петровских реформ когда основу всей книгопечатной продукции составляли разного рода руководства и наставления. Вторая часть это собственно зерцало то есть правила поведения для младых отроков и девушек дворянского сословия.
74846. Екатерина II. «Всякая всячина». Н.И. Новиков, его литературные труды и сатирические журналы. Сатира на лица и на пороки 16.52 KB
  Новиков его литературные труды и сатирические журналы. Предполагают что свои материалы в журнал посылали Фонвизин князь Щербатов и даже Новиков. Новикова. В Трутне под подписью Правдолюбов Новиков упрекает Екатерину.
74847. Классицизм как литературное направление. А.Д. Кантемир, В.К. Тредьяковский, М.В. Ломоносов 15.87 KB
  Сын астраханского священника он подобно Ломоносову охваченный жаждой знаний ушел из родительского дома учился в Славяно-греколатинской академии а затем – за границей в Сорбонне. Одновременно с Ломоносовым был удостоен звания профессора Академии наук. Как поэта его при жизни затмили Сумароков и Ломоносов.
74848. Творчество Д.И. Фонвизина. «Недоросль» 14.62 KB
  Фонвизина Недоросль создателя подлинно самобытной национальной комедии который заложил внутри этой системы основы критического реализма. В комедии сочетаются яркие и правдивые сцены из жизни поместного дворянства и страстная проповедь просветительских идей об обязанностях правительства прямого честного гражданина. Хотя в основе сюжета лежит любовный конфликт стремление героев жениться на богатой наследнице все же основной конфликт комедии намного глубже. Другая проблема комедии истинное и ложное воспитание.
74849. А.Н. Радищев. Путешествие из Петербурга в Москву 14.28 KB
  Наиболее известное произведение Александра Радищева. Опубликовано в Российской империи в мае 1790 года. Работа печаталась без указания автора в домашней типографии Радищева. Роман представляет собой собрание разрозненных фрагментов, связанных между собой названиями городов и деревень, мимо которых следует путешественник. Автор рисует картины современной ему России, уделяя основное внимание положению крепостных крестьян...
74850. Просветительство и сентиментализм конца ХVIII века. Н.М. Карамзин. Его проза и поэзия 14.72 KB
  Сентиментализм Карамзина оказал большое влияние на развитие русской литературы. Поэзия Карамзина развившаяся в русле европейского сентиментализма кардинально отличалась от традиционной поэзии его времени воспитанной на одах Ломоносова и Державина...
74851. И.А. Крылов – баснописец. Традиции сатирической литературы XVIII века. Своеобразие авторской позиции, проблема народности басен 15.46 KB
  Крылов – баснописец. Сюжеты ряда басен Крылова восходят к басням Лафонтена который в свою очередь заимствовал их у Эзопа Федра и Бабрия хотя немало и оригинальных сюжетов. Многие выражения из басен Крылова стали крылатыми. Жанр басни под пером Крылова заметно изменился.