Исследование режимов работы длинной линии

Цель работы

Экспериментальное исследование распределения действующего значения напряжения в длинной линии в различных режимах работы.

Задание на самостоятельную подготовку к работе

2.1. Рассчитайте и постройте кривые изменения действующего значения напряжения на отрезке линии без потерь длиной l=λ для значений сопротивления нагрузки Z₂=0, Z₂=ρ и Z₂=R₂ (табл. 6.1). Отсчет расстояния вести от конца линии, графики строить для нормированных величин и , учитывая, что волновое сопротивление линии ρ=1200 Ом.

В режиме стоячих волн (Z₂=0)

(6.1)

В режиме бегущих волн (Z₂=ρ)

(6.2)

В режиме смешанных волн (Z₂=R₂)

(6.3)

λ –длина волны колебаний в линии.

Примерный график представлен на рис. 6.1

ρ/R2

		0,75		0,5		0,25
	y/λ 1

Рис. 6.1

2.2. Рассчитайте коэффициенты отражения p в конце линии и коэффициент стоячей волны (КСВ). Для режима смешанных волн при R₂>ρ

КСВ=

p=

Результаты расчета запишите в табл. 6.2.

Таблица 6.1.

Данные для предварительного расчета

№
f, кГц
R2, кОм	1,5	1,8	2,0	2,15	2,2	2,0	2,71	2,5	2,2	2,25	2,2	2,35

Таблица 6.2

Результаты предварительного расчета

y/λ		1/16	2/16	3/16		15/16
U/Umax	Z2=0
Z2=ρ
Z2=R2

Задание для экспериментальной работы

3.1. Лабораторные исследования выполняются на макете, верхняя панель которого представлена на рис. 6.2.

Рис. 6.2

Макет представляет собой стандартную линию задержки с волновым сопротивлением ρ=1200 Ом, которая имитирует длинную линию с пренебрежимо малыми потерями. Посредством переключателя к входным зажимам исследуемой линии могут быть подключены пять различных видов нагрузки (в соответствии с гравировкой на верней панели макета). К входным зажимам линии подключено сопротивление R=600 Ом, которое вместе с выходным сопротивлением генератора R_вых=600 Ом обеспечивает согласование генератора с линией. Измерительные гнезда 0-30 подключены к отводам от линии задержки.

3.2. Установите на генераторе гармонических колебаний Г3-109 заданную в табл. 6.1 частоту, внутреннее сопротивление R_вых=600 Ом и напряжение на выходных зажимах 10 В. Напряжение проконтролируйте вольтметром В3-38. Подключите генератор к выходным зажимам длинной линии (рис. 6.2).

3.3. Измерьте половину длины волны колебаний в короткозамкнутой линии по расстоянию (в делениях) между соседними минимумами напряжения. Если указанное расстояние составляет n делений, то расстояние между двумя соседними делениями (измерительными гнездами) равно y=λ/2n, т.е. измерения напряжения будут выполняться через y/λ=1/2n.

3.4. Измерьте распределение напряжения в короткозамкнутой линии поочередно подключая к измерительным гнездам 0…2n, начиная от места подключения нагрузки. Результаты измерений запишите в табл. 6.3.

3.5. Измерьте распределение напряжения в линии, нагруженной на Z₂=ρ.

3.6. Повторите п.3.5 при нагрузке Z₂=R_2.

Таблица 6.3

Результаты эксперимента

y/λ	Z2=0	Z2=ρ	Z2=R2
U, В	U/Umax	U, В	U/Umax	U, В	U/Umax
1/2n 2/2n 3/2n .. . .

Указания к защите

4.1. Отчет должен содержать:

-кривые распределения напряжений в линии при трех нагрузках, полученные в результате эксперимента;

- кривые распределения напряжений в линии при трех видах нагрузки, рассчитанные теоретически;

- расчет КСВ по экспериментальным кривым и заключение о степени рассогласования линии КСВ= .

Контрольные вопросы

1. Что понимают под коэффициентом отражения в линии? Как его рассчитать?

2. При каких условиях в линии устанавливается режим бегущих волн? Каковы при этом значения коэффициента отражения и входного сопротивления? Что собой представляют частотные характеристики линии?

3. В каких линиях и при каких условиях возникает режим стоячих волн? Какие значения может принимать при этом коэффициент отражения?

4. Как располагаются узлы и пучности тока и напряжения в режиме стоячих волн?

5. В какой фазе находятся токи (напряжения) падающей и отраженной волн в узлах? пучностях?

6. При каких условиях в линии устанавливается режим смешанных волн? Какие значения может принимать при этом коэффициент отражения? Что понимают под коэффициентом бегущих и стоячих волн?

Лабораторная работа 7

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ