Исследование распределения напряжения вдоль длинной линии (Лабораторная работа № 1)

Лабораторная работа №1

Исследование распределения напряжения вдоль длинной линии.

Введение

Целью работы является изучение распределения напряжения (тока) вдоль длинной линии при различных нагрузках и на основе частотного анализа данного распределения получить дисперсионную кривую и исследовать зависимость фазовой и групповой скоростей электромагнитной волны в трактах различной конструкции.. Продолжительность работы 8 часов в лаборатории и 4 часа домашней подготовки.

1.  Задание выполняемое при домашней подготовке.

1.1. Ознакомиться с методами измерения КБВ в линиях передачи.

1.2. Изучить по конспекту лекций и материалам данного пособия методику расчёта распределения напряжения и тока вдоль линии без потерь, при различных нагрузках на её концах.

1.3. Для линии нагруженной на реактивное сопротивление:   рассчитать распределение поля при , ,  .

Расчёт произвести на частоте, указанной преподавателем. Результаты расчётов свести в таблицу 1 и на миллиметровой бумаге построить зависимость напряжения на нагрузке от  угла  и продольной координаты  для каждого из трёх значений .

При расчётах пользоваться формулами:

, где , ,  

,		0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
											Таблица 1

Примечание: В результате расчёта при некоторых значениях  и  могут получаться отрицательные значения координаты . В этом случае следует строить график, в том числе, и для отрицательных  .

В тех случаях, когда >0 при всех значениях , кривую следует экстраполировать до значения =0, учитывая известный закон измерения

2.  Экспериментальная часть

2.1. Подготовить установку к измерениям, присоединив коаксиальным кабелем выход блока СВЧ к измерительной линии, а вход отраженной волны к детектору измерительной линии.

2.2. Включить питание генератора качающейся частоты и, дав ему прогреться 5 – 10  минут настроить с помощью встроенного частотометра генератор на частоту, указанную преподавателем в режиме F_o, DF.

2.3. Установить полосу свипирования равной нулю, либо установить метку на выбранную частоты..

2.4. Подсоединив к выходу линии согласованную нагрузку, настроить её резонатор на частоту генератора.

2.5. Измерить напряжение вдоль линии для следующих нагрузок, подключённых к её выходу:

- согласованный режим;

 - режим короткого замыкания (КЗ);

 - режим холостого хода (ХХ);

 - реактивная нагрузка.

Измерение выполнить в сечениях линии, удалённых от ближайшего к нагрузки узла напряжения при коротком замыкании линии на расстояниях 0⁰, 30⁰, 60⁰, …., 360⁰.

Результаты измерения внести в таблицу 2.

Эксперимент выполнять в следующей последовательности:

·  замыкают накоротко линию и методом «вилки» находят положение ближайшего к нагрузки узла напряжения;

·  вместо замыкающей накоротко перемычки () к линии присоединяют каждую из указанных в пункте 2.5 нагрузок и производят измерения в расчетных сечениях , перемещая каретку в сторону генератора.

Измеренное значение напряжения в сечении узла для , при присоединенной короткозамкнутой нагрузке соответствует значению аргумента:

Измеренные значения ,  и рассчитанные по ним нормированные напряжения и  записать в таблицу 2. Построить график зависимости и  от  и . Построить график зависимости и  от  и .

2.6  Измерить значения КБВ в измерительной линии для нагрузок и .      

В первом случае КБВ определяется по показаниям усилителя в узле и пучности стоячей волны напряжения, считая характеристику детекторов квадратичной и по градировочной кривой детектора. Для второй нагрузки КБВ измерять по методу «удвоенного минимума».

     2.7 Построить частотную зависимость для длины волны в трактах указанного преподавателем типа. На миллиметровой бумаге построить графики зависимости f = f(l). Рассчитать зависимости фазовой

v_ф = lf

 и групповой

v_гр = -l²

скоростей волны в тракте от частоты. Построить обе зависимости на одном графике для каждого типа исследованных трактов.

Примечание:

·  показание усилителя в пучности напряжения для каждой из нагрузок не должны превышать максимальных показаний его при снятии градуировочной кривой;

·  при изменении распределения напряжения для реактивной нагрузки следует отмечать дополнительно координаты  и показания усилителя в тех точках, которые отвечают узлам и пучностям напряжения.

3  Требование к содержанию отчёта.

Отчёт должен содержать: