Задания и указания.

1. Понятие длинной линии. Постройте график зависимости (взять , ) от в диапазоне 100 Гц ­– 10 МГц (в логарифмическом масштабе как по , так и по ). Укажите, на каких частотах лабораторный макет является длинной линией.

2. Согласование линии. Вычислите волновое сопротивление линии без потерь . Помните, что – расстояние от центра провода до экрана. Детально изучите клеммы макета (см. Рис. 6) и соберите схему согласно Рис. 5. Подключайте «землю» приборов к «земле» линии. Предварительно с помощью омметра установите сопротивление нагрузки (переменного резистора) максимально близкое к .

клеммы, подключенные к проводу вход линии выход линии клеммы, подключенные к экрану (земля)

Рис. 6.Вид макета сверху, расположение и назначение клемм.

3. Исследование частотных характеристик линии. Подключите параллельно нагрузке осциллограф (в режиме внутренней синхронизации) и измерьте зависимость в диапазоне 100 Гц – 200 кГц для полной линии. Далее переключите осциллограф на зонд и измерьте ту же зависимость для двух отрезков линии меньшей длины (например, 88 м и 65 м). Контролируйте постоянство амплитуды сигнала на входе линии, подав входной сигнал на второй луч осциллографа. Спад до нуля увидеть не удастся, но начало этого спада должно быть видно. Если удастся, определите частоту отсечки по уровню . На каждой кривой напишите значение и вычислите максимальное ослабление в Дб по формуле .

4. Исследование ослабления и запаздывания импульсных сигналов. Отключите от входа линии звуковой генератор и подключите туда генератор прямоугольных импульсов. Длительность импульса выберите пол микросекунды (). Используя известный результат, что спектр такого импульса пропорционален величине , вычислите частоту первого нуля спектра и ее примите за ширину спектра.

На один луч осциллографа подайте сигнал со входа линии, на второй – с нагрузки. Осциллограф переведите в режим синхронизации по внешнему импульсу, а этот импульс подайте на осциллограф со специального выхода генератора прямоугольных импульсов. В результате вы должны увидеть два импульса, входной и прошедший через линию. С помощью вольтметров осциллографа измерьте отношение амплитуд в максимуме (ослабление) и выразите его в Дб.

Измерьте запаздывание прошедшего импульса (в ). Имейте в виду, что форма импульса очень сильно искажается. Если на входе импульс еще похож на прямоугольный, то после прохождения отрезка линии его фронты существенно сглаживаются. Поэтому необходимо привязаться к какой-то характерной точке, которую можно идентифицировать как на исходном импульсе, так и на пропущенном через линию. Например, это может быть точка максимума, тогда запаздывание импульса будет определяться запаздыванием его максимума. Возможны и другие варианты, например привязка к фиксированному уровню сигнала (относительно максимума) на переднем или заднем фронте.

Измерьте время нарастания (от нуля до максимума) и время спада (от максимума до нуля) для входного и прошедшего импульсов, вычислите отношения этих времен (они характеризуют степень расплывания фронтов).

Теперь проделайте те же измерения (ослабление, запаздывание, размытие фронтов) для двух меньших длин линии (например, 88 м и 65 м), подав на второй луч осциллографа сигнал с зонда. По трем точкам постройте графики зависимости ослабления, запаздывания, и отношения времен размытия фронтов от длины линии. Вычислите скорость распространения импульса (групповую скорость), соотнесите ее с .

После этого установите длительность импульса , определите ширину спектра, снова измерьте ослабление, запаздывание и размытие фронтов для трех длин линии (108 м и, например, 88 м и 65 м), постройте графики и вычислите групповую скорость.

5. Исследование отраженного сигнала. Разомкните линию (отключите нагрузку), подключите зонд примерно в середину линии (например, 66 м) и подайте сигнал с него на осциллограф. Вы должны увидеть основной импульс и через доли – отраженный от конца линии импульс. По времени задержки и пройденному пути (у вас есть график) убедитесь, что это действительно отраженный от конца линии импульс. Подключите назад нагрузку и наблюдайте исчезновение отраженного импульса. Варьируйте сопротивление нагрузки и наблюдайте изменения в амплитуде отраженного импульса.

[1] Столяров О.И., Яневич Ю.М. Распространение и формирование сигналов в линиях передачи. Учебное пособие. СПб, 2004 (есть в библиотеке).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: