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= для значений сопротивления нагрузки Z2=0, Z2= и Z2=R2 (табл. 6.1). Отсчет расстояния вести от конца линии, графики строить для нормированных величин и , учитывая, что волновое сопротивление линии =1200 Ом.

В режиме стоячих волн (Z2=0)

 

(6.1)

 

В режиме бегущих волн (Z2=)

 

 

(6.2)

В режиме смешанных волн (Z2=R2)

 

(6.3)

–длина волны колебаний в линии.

 

Примерный график представлен на рис. 6.1

 

       
   
 
 

 


/R2

                       
   
 
   
0,75
 
0,5
 
0,25
 
 
y/ 1
 

 

 


Рис. 6.1

 

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

 

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/             1/16       2/16       3/16           15/16          
    U/Umax     Z2=0                                
  Z2=                                
  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 =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 Rвых=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 Rвых=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=/2n, т.е. измерения напряжения будут выполняться через y/=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=.

3.6. Повторите п.3.5 при нагрузке Z2=R2.

 

 

Таблица 6.3

Результаты эксперимента

 

  y/     Z2=0   Z2=   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