Расчет волновых сопротивлений четвертьволнового трансформатора и воздушной линии. Исследование распределения напряжения и тока вдоль линии и комплексно-нагруженной линии

Отчёт по лабораторной работе №4

Преподаватель: Мартынов Б.А.

 Студент: Петров А.Н.

Березуцкий И.Н.

Группа 2094/3

Санкт- Петербург

2007 г.

Воздушная линяя:

1. Расчет волновых сопротивлений четвертьволнового трансформатора и воздушной линии, а также рабочей частоты.

Волновое сопротивление может быть рассчитано по формуле:

,

После вычисления получим Wлин=227.4 Ом (значение û=1). Для трансформатора получим  Wтр=144.3 Ом. Длина четвертьволнового трансформатора L=0.15 м . То есть λ/4=0,15м, откуда λ=0,6м. Соответствующая ей частота   ν=с/λ =500 МГц.

2. Исследование распределения напряжения и тока вдоль линии, закороченной на конце.

X	U, усл.ед.
60	1
57	2
55	10
52	24
50	32
45	44
40	36
35	12
30	1
25	16
20	30
15	40
10	34
5	14
0	1

Из-за сбоя в работе установки  эпюр распределения тока снят не был ( было только проверено, что максимумам напряжения соответствует минимум тока и наоборот).

Определили длину волны в линии. Для повышения точности, измерим расстояния между  1-ым и 3-ым минимумами напряжения  λ=2(60-0)/2=30*2=60(см).   Определи КСВ для случая короткозамкнутой линии.     КСВ=6,6.

3. Исследование распределения напряжения и тока вдоль комплексно-нагруженной линии.

Х см	U отн.ед.
0	14
5	6
10	6
15	14
20	24
25	24
30	16
35	7
40	6
45	15
50	26
55	27
60	18
65	8
70	7
75	16
80	26

Определение коэффициента отражения, КСВ и КБВ для случая  линии, нагруженной на комплексное сопротивление:

КСВ=Ö27/6 =2,16

 Тогда модуль коэффициента отражения, который находится из условия   , , 

КБВ определяется из условия  КБВ=1/КСВ.  КБВ=0,46.

4. Определение сопротивления нагрузки и входного сопротивления (где оно чисто активно).

По диаграмме полных сопротивлений:

l=10 cм

 l/l=0.166

Zн=1,1-j0,85

Rвх=0,46*W=104.6 Ом

5. Согласование нагрузки четвертьволновым трансформатором.

 Трансформатор включаем в точку минимума напряжения ( т.к. Wтр меньше Wлин)

Место включения 10 см.

Распределение напряжения вдоль линии:

Х см	U отн.ед.
25	17
30	13
35	15
40	16
45	17
50	18
55	17
60	16

При этом КСВ получился равен 1,13. Небольшое отличие от 1 можно объяснить не идеальностью трансформатора и  условиями проведения эксперимента (неплотный контакт с линией ит.д.).

6. Согласование нагрузки параллельно подключаемым шлейфом.

С помощью круговой диаграммы определили два варианта места включения и длины шлейфа.

1. Lшл1=(0,145)*λ=0,145*60=8,7 (см). Место включения: L=(0,25+0,155)*λ=24,3 (см)

2. Lшл2=(0,25+0,107)*60=21,4 (см).  Место включения L=(0,095)*60=5,7 (см).

Был выбран второй вариант.

Определим значение КСВ в данном случае:

Расхождение с теорией можно объяснить так же, как в предыдущем случае.

7. Зависимость КСВ нагрузки, согласованной реактивным шлейфом, от частоты.

F МГц	КСВ
500	1,35
515	1.9
520	2.8
490	1.6
480	1.5

Как видно из таблицы, при изменении частоты КСВ растёт, т. е. согласование ухудшается.

 Поскольку величины проводимостей зависят от частоты.

Полосковая линяя:

8. Измерение длины волны в полосковой линии на частоте 500 МГЦ.

Определим длину волны в полосковой линии:  λ=(38-23)2=30 (см).

Рассчитаем эффективную диэлектрическую проницаемость   ε=(0,6/0,15)=4

9.  Исследование распределения напряжения в линии, нагруженной на различные сопротивления.

1. Линия нагружена на емкость: 

2. Линия нагружена на индуктивность:

     

3. Линия нагружена на резистор:

Полученные распределения близки к теоретическим.

10. Расчёт величин ёмкости, индуктивности, сопротивления.(из данных полученных в предыдущем  пункте)

Расчёт производился с помощью диаграммы полных сопротивлений.

1) Ёмкость

Wпл=37 Ом

F=500 МГц

lотн=6.3/30=0.21

X=3.9*W=144

C=1/Xwj=2.2 пФ

2) Индуктивность

 lотн=9/30=0,3

X=3.2*W=118

L=X/wj=0.3 нГн

3) Сопротивление

lотн=5/30=0,167

КСВ=1,75

R=1.15*W=42.6 Ом