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 Z 2=0, Z 2=ρ и Z 2= R 2 (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 (Z 2=0)
(6.1)
В режиме бегущих волн (Z 2=ρ)
(6.2)
В режиме смешанных волн (Z2=R2)
(6.3)
λ – длина волны колебаний в линии.
Примерный график представлен на рис. 6.1
 | |||
|
 | ||||||||||||
|
|
| ||||||||||
| ||||||||||||
Рис. 6.1
2.2. Рассчитайте коэффициенты отражения p в конце линии и коэффициент стоячей волны (КСВ). Для режима смешанных волн при R 2>ρ
КСВ= 
p = 
Результаты расчета запишите в табл. 6.2.
Таблица 6.1.
Данные для предварительного расчета
| № | ||||||||||||
| f, кГц | ||||||||||||
| R 2, 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 / U max | Z 2=0 | |||||||
| Z 2=ρ | ||||||||
| Z 2= R 2 |
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/2 n, т.е. измерения напряжения будут выполняться через y /λ=1/2 n.
3.4. Измерьте распределение напряжения в короткозамкнутой линии поочередно подключая к измерительным гнездам 0…2 n, начиная от места подключения нагрузки. Результаты измерений запишите в табл. 6.3.
3.5. Измерьте распределение напряжения в линии, нагруженной на Z 2=ρ.
3.6. Повторите п.3.5 при нагрузке Z 2= R 2.
Таблица 6.3
Результаты эксперимента
| y /λ | Z 2=0 | Z 2=ρ | Z 2= R 2 | |||
| U, В | U / U max | U, В | U / U max | U, В | U / U max | |
| 1/2 n 2/2 n 3/2 n .. . . |
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
