Исследование взаимосвязей электрических и конструктивных характеристик электромагнитных линий задержки

  Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Факультет радиофизики электроники и медицинской техники

Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств

Отчет по лабораторной работе №2

Исследование взаимосвязей электрических и конструктивных

характеристик электромагнитных линий задержки

по дисциплине «Элементы электронных средств»

Выполнила:

студентка. гр. Р-107

Проверил:

Владимир 2010

Цель работы: исследование взаимосвязи между электрическими и конструктивными характеристиками коаксиально-кабельных и искусственных линий задержки, а также влияния согласования источника сигнала и нагрузкой на качество их работы.

Лабораторное задание:

1. Рассчитать по конструктивным данным линии задержки с распределёнными параметрами её погонные параметры (L_1, C₁, R₁,G₁), волновое сопротивление (W), время задержки (t_з), ширину полосы пропускания (Df), затухание (d), вносимое затягивание фронта импульса (t_ф).

2. Рассчитать по параметрам элементов звена искусственной линии задержки W, t_з, Df , d, t_ф.

3. Воспользовавшись пакетом Electronic Workbench, получить АЧХ линий задержки и осциллограмму сигнала на выходе при подаче на вход прямоугольного импульса длительностью t_и=0,2 t_з при следующих условиях:

а) R_н=W; R_и=W;              б) R_н=0;  R_и>> W;      в) R_н=¥; R_и>> W.

Краткие теоретические сведения

Линией задержки называют устройство, задерживающее поданный на вход сигнал и воспроизводящее его на выходе с минимальными искажениями.

Линии задержки применяют при исследовании импульсных сигналов, селекции и формировании импульсов, в устройствах синхронизации.

В электромагнитных линиях задержки задержка определяется временем распространения электромагнитных колебаний в отрезке однородной длинной или искусственной линии.

Время задержки и точность воспроизведения задержанного сигнала однозначно определяются фазово- и амплитудо-частотной характеристиками линии задержки, т.е.

Для неискаженной передачи импульсных сигналов фазовая характеристика должна быть линейной, а модуль коэффициента передачи не должен зависеть от частоты. В реальных условиях это выполняется только в узкой полосе частот, называемой полосой пропускания. Полоса пропускания лини задержки должна быть не уже активной части спектра задерживаемого импульса.

Широкополосные линии задержки бывают:

1. Коаксиальные (жесткие, гибкие).

2. Полосковые.

3. Спиральные.

4. Магнитодиэлектрические.

Искусственные линии задержки

Искусственные ЛЗ реализуются как цепочка звеньев нижних частот:

      - нет индуктивной связи.

  

Свойства линий задержки:

1. Использование объемно-акустических волн (ОАВ).

2. Использование ПАВ.

а) С магнитострикционным преобразователем.

б) С пьезоэлектрическим преобразователем.

Выполнение работы.

1. Исходные данные: D=6,1 мм, W=75 Ом, C₁=51пФ/м, затухание на частоте 100 МГц           0,1115 дБ/м, l=25м, n=20.

Из соотношения W= найдём  погонную ёмкостьL_1;   L₁=C₁*W²*l =51*10^-12*25*75²=             9,46 мкГн;

При этом полное затухание в линии длиной l=25 м

Дб;

Время задержки ;

Добротность и затухание в линии связаны соотношением

;

Определим полосу пропускания из соотношения: ;

Коэффициент передачи определяется по формуле

Вносимое затягивание фронта импульса равно

2. Исходные данные: C₁=51 пФ/м; L₁=25мкГн; Q_L=120; n=20; тип-к.

Волновое сопротивление найдём из соотношения  W===98 Ом

k = - коэффициент использования полосы пропускания.

-частота среза для одного звена

 Возьмём . Тогда

k =0,3.

Суммарное время задержки:

t_зn= t_з1*n=

Вносимое затягивание фронта импульса равно

Определим полосу пропускания из соотношения:

Добротность катушек индуктивности и затухание в ИЛЗ связаны соотношением:

дб

Коэффициент передачи определяется по формуле:

Лучшее согласование достигается при выборе R_н , равным для Т-образного звена:

3. а)

Рисунок 1. Осциллограмма, АЧХ И ФЧХ для случаяR_н=W; R_и=W

 б)

Рисунок 2. Осциллограмма, АЧХ И ФЧХ для случаяR_н=0;  R_и>> W

в)

Рисунок 3. Осциллограмма, АЧХ И ФЧХ для случаяR_н=¥; R_и>> W

Вывод: в ходе выполнения данной лабораторной работы были рассчитаны параметры линии задержки с распределёнными параметрами и искусственной линии задержки; а также воспользовавшись пакетом Electronic Workbench, получены АЧХ линий задержки и осциллограмму сигнала на выходе при подаче на вход прямоугольного импульса длительностью t_и=0,2 t_з при различных условиях.