Изучение распределения амплитуд напряжений вдоль линии при различных нагрузках на конце линии при работе на сверхвысоких частотах

Цель работы: изучение распределения амплитуд напряжений вдоль линии при различных нагрузках на конце линии при работе на сверхвысоких частотах.

Техника эксперимента:

Система, состоящая из генератора электромагнитных колебаний, двухпроводной линии  и приемника электромагнитных волн позволяет изучить свойства линии с распределенными параметрами.

Методика эксперимента:

На рис.1. показана принципиальная схема измерительной линии. В измерительной линии прорезана продольная щель, в которую вводят зонд, представляющий собой небольшую рамку. Зонд, который извлекает небольшую часть энергии, проходящей по измерительной линии, соединяется через детектор к индикатору. Показания индикатора зависят от напряженности электрического поля, а следовательно, и напряжения в данном сечении измерительной линии.

В качестве индикатора используется миллиамперметр, с пределами измерения 0-10мА, классом точности 0,5. детектор, установленный в цепи индикатора имеет нелинейную вольтамперную характеристику. Используемый участок характеристики детектора соответствует квадратичной зависимости величины тока от напряжения.

,

где  - показания прибора,  - напряжение в данном сечении измерительной линии.

Генератор электромагнитных колебаний присоединяется к сети 220В. тумблер на лицевой панели «клистрон-эквивалент» ставится в положение эквивалент. Сетевой тумблер ставится в положение «ВКЛ». Через 2-3 мин. после установки питающих напряжений клистрона – тумблер «клистрон-эквивалент» устанавливается в положение клистрон. Генератор вырабатывает сверхчастотные электромагнитные колебания, которые распространяются по измерительной линии.

В качестве приемников электромагнитных колебаний используется набор стандартных нагрузок.

Схема экспериментальной установки:

 

Рис.1.

Ход работы:

ü Подключили к линии короткозамыкающую нагрузку и сняли распределение напряжения вдоль линии. Результаты занесли в таблицу №1.

ü Измерили длину волны и определили частоту у электромагнитных волн по формуле:

.

ü Сняли картину распределения напряжения в линии для случая холостого хода и сравнили ее с распределением поля, полученным для случая короткого замыкания.

ü Подключили к линии реактивную нагрузку. Величину реактивности меняли ступенями. по смещению минимума относительно случая короткого замыкания определили величины сдвигов на каждой ступени.

Обработка результатов эксперимента:

Таблица №1

Данные измерений
1	, дел	0	32	0	32	0	31.5	0	32.2
2	l, мм	13,11	27,75	34,30	48,50	54,75	67,13	75	86
Результаты расчета
1		0	0.73	0	0.73	0	0.72	0	0.73
2	х	4.12	8.71	10.77	15.23	17.19	21.01	23.55	27

По данным, полученным в результате эксперимента, построим зависимость:

Рассчитаем данные к таблице №1 по следующим формулам:

;

где  - показания индикатора,

a_max=44- максимальное значение индикатора по длине линии.

;

где  - координата, снимаемая с измерительной линейки;

- длина волны.

λ=(20+20)/2=20

x₁=2*3.14*13.11/20=4.12            x₅=17.19

x₂=8.71                                          x₆=21.01

x₃=10.77                                        x₇=23.55

x₄=15.23                                        x₈=27

ü По данным, полученным в результате расчета, построим зависимость:

z_вхкз

z_в

Используя результаты, определим относительное изменение входного сопротивления линии для различных ступеней нагрузки по формуле:

;

γ₁=0.06     γ₄=0.23   γ₇=0.39

γ₂=0.14     γ₅=0.28   γ₈=0.45

γ₃=0.17     γ₆=0.35

Вывод:

С помощью этой лабораторной работы изучили распределение амплитуд напряжений вдоль линии при различных нагрузках на конце линии, при работе на сверхвысоких частотах. В результате эксперимента мы получили экспериментальные кривые распределения напряжения вдоль линии. Зависимость, полученная экспериментально аналогична зависимости, полученной в результате расчетов.