
3 СЕМ / Lab_19
.docx
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»
Лабораторная работа №19
на тему «Исследование на ЭВМ А-параметров четырехполюсников»
Направление подготовки 10.05.02
«Исследование на ЭВМ распределения напряжения
в длинных линиях»
Москва – 202 г.
Цель работы: c помощью машинного эксперимента исследовать распределение напряжений вдоль однородной длинной линии передачи при различных значениях сопротивлений нагрузки. Получить практические навыки в проведении машинных экспериментов и обработки их результатов.
Формулы и схема:
Ход работы:
Предварительные расчеты
Длина линии без потерь равна l = 160 м, погонная емкость C0 = 100 пФ/м, погонная индуктивность L0 = 0,25 мкГн. Рассчитать:
волновое сопротивление ZВ;
фазовую скорость VФ;
время запаздывания t3;
частоту генератора f, при которой на линии укладывается одна длина волны;
период колебаний генератора T.
По предварительному расчету |
Получено экспериментально |
|||||||
l, м |
L0, мкГн/м |
C0, пФ/м |
ZB, Ом |
VФ, м/c |
t3, мкс |
f, МГц |
T, мкс |
t3, мкс |
160 |
0,25 |
100 |
50 |
2*108 |
0,8 |
1,25 |
0,8 |
0,8 |
400 |
0,25 |
100 |
50 |
2*108 |
2 |
0,5 |
2 |
2 |
Расчёт и построение кривых распределения действующих значений напряжения вдоль линии для режима холостого хода (ХХ) RH = ꝏ.\ U2 = 1 B, l = 160 м, y ϵ [0; l]. Расчёт коэффициента бегущей волны (КБВ) и коэффициента отражения ρ.
КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Расчет и построение кривых распределения действующих значений напряжения вдоль линии для режима короткого замыкания (КЗ) RH = 0. I2 = 1 A, l = 160 м, y ϵ [0; l]. Расчет коэффициента бегущей волны (КБВ) и коэффициента отражения ρ.
КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Расчет и построение кривых распределения действующих значений напряжения вдоль линии для режима согласованной нагрузки (СН) RH = ZB. \ U2 = 1 A, l = 160 м, y ϵ [0; l]. Расчет коэффициента бегущей волны (КБВ) и коэффициента отражения ρ.
КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Расчет и построение кривых распределения действующих значений напряжения вдоль линии для режима несогласованной нагрузки (НН) RH = 2ZB. U2 = 1 A, l = 160 м, y ϵ [0; l]. Расчет коэффициента бегущей волны (КБВ) и коэффициента отражения ρ.
Рассчитаем КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Результаты вычислений представлены в таблицах:
Режим |
По предварительному расчету |
Получено экспериментально |
|||
КБВ |
ρ |
КБВ |
ρ |
||
ХХ |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
КЗ |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
СН |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
НС |
0,5 |
0,333 |
0,5 |
0,333 |
По предварительному расчету |
Получено экспериментально |
|||||||
y, м |
|U(y)|,B (XX) |
|U(y)|,B (КЗ) |
|U(y)|,B (СН) |
|U(y)|,B (НН) |
|U(y)|,B (XX) |
|U(y)|,B (КЗ) |
|U(y)|,B (СН) |
|U(y)|,B (НН) |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
10 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
20 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
30 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
40 |
0 |
50 |
1 |
0,5 |
0 |
50 |
1 |
0,5 |
50 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
60 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
70 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
80 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
90 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
100 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
110 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
120 |
0 |
50 |
1 |
0,5 |
0 |
50 |
1 |
0,5 |
130 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
0,382 |
46,194 |
1 |
0,599 |
140 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
0,707 |
35,355 |
1 |
0,791 |
150 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
0,924 |
19,134 |
1 |
0,943 |
160 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Эксперимент:
Исследование однородной длинной линии передачи
l = 160 м t3 = 0,8 мкс
l = 400 м t3 = 2 мкс
Для режима холостого хода:
КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Для режима короткого замыкания:
Рассчитаем КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Для режима согласованной нагрузки (СН):
Рассчитаем КБВ и коэффициент отражения ρ.
;
Для режима несогласованной нагрузки (НН):
Контрольные вопросы
В каких случаях электрические цепи рассматривают как цепи с распределенными параметрами?
Ответ: когда необходимо учитывать их геометрические параметры. В таких цепях приходится сталкиваться с распределёнными по длине индуктивностями, ёмкостями, резистивными сопротивлениями.
Запишите уравнение передачи длинной линии с потерями и без потерь.
Ответ: 1) Уравнение передачи длинной линии с потерями:
,
2) Уравнение передачи длинной линии без потерь:
,
Что такое волновое сопротивление линии?
Ответ: Отношение комплексных напряжения и тока бегущей волны:
Что называют коэффициентом отражения от нагрузки?
Ответ: Отношение комплексной амплитуды отражённой волны к комплексной амплитуде падающей волны.
Какие режимы работы в линии вы знаете? Приведите примеры.
Ответ: 1) Режим холостого хода — линия разомкнута на конце, ZH = ꝏ
2) Режим короткого замыкания — линия замкнута на конце, ZH = 0
3) Режим работы на согласованную нагрузку, ZH = ZВ
4)
Режим работы на несогласованную нагрузку,
ZH
ZВ