2.3 Задание к лабораторной работе

2.3.1. Из таблицы 2.1. согласно варианту задания выбрать геометрическую длину линии L и ее волновое сопротивлениеZ_В.

Варианты заданий

Таблица 2.1

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
L, м	0.5	0.6	1	2	3	0.5	0.6	1	2	3
ZВ, Ом	50					75

2.3.2. Вычислить наибольшую частоту входного сигнала F, при которой на длине линииLукладывается одна волна.

2.3.3. Провести исследование длинной линии в следующих режимах:

• при согласованной нагрузке, R_H = Z_В;

• при коротком замыкании, R_H = 0;

• при холостом ходе, R_H =  ;

• при R_H < Z_В;

• при R_H > Z_В.

В результате исследования должны быть получены следующие характеристики и параметры длинной линии каждого режима:

• зависимость входного напряжения от длины линии U_ВХ(l);

• зависимость входного тока от длины линии I_ВХ(l);

• зависимость полного входного сопротивления линии от ее длины Z_Л(l) (только для первых трех режимов);

• коэффициент стоячей волны КСВи коэффициент отраженияК_О;

• мощность, выделяемая на нагрузке S₂.

где R_H – сопротивление нагрузки,l – волновая длина линии на некоторой частотеf. В нашем случае0 < l  1, поскольку0 < f  F. Величинаlпоказывает число волн, умещающихся на линии при ее геометрической длинеL.

Замечание:Построение выше указанных характеристик выполняется в режиме.АСв диапазоне частот от0.01FдоF. Такой подход оправдан наличием равномерной АЧХ модели длинной линии и использованием активной нагрузки. При этом ось абсцисс следует рассматривать не как ось частот, а как ось длины линии (наибольшей частотеFсоответствует длинаL, а нулевой частоте – начало линии).

2.3.4. Определить время задержки t_Зпо ФЧХ длинной линии при согласованной нагрузке.

2.3.5. Подать на вход длинной линии одиночный импульс длительностью  = 0.2t_З. Получить осциллограммы напряжения на входе и выходе длинной линии при согласованной нагрузке. Измерить время задержкиt_З.

2.3.6. Повторить п.2.3.5. при несогласованной нагрузке. Объяснить полученные осциллограммы.

2.3.7. Составить описание исследуемой линии на внутреннем языке PSpice.

2.3.8. Произвести расчет цепи в среде PSpice.

2.3.9. Сравнить полученные результаты с теоретическими.

2.3.10. Составить отчет о проделанной работе.

2.4. Порядок выполнения работы

Последовательность действий, необходимых для выполнения лабораторной работы рассмотрим на примере анализа линии задержки, используемой в качестве длинной линии с волновым сопротивлением Z_В = 75 Оми геометрической длинойL = 1.5 м.

2.4.1. На рис.2.1приведена схема включения исследуемой линии задержки. Сопротивление источника напряжения равно волновомуR1 =Z_В.

Максимальная частота F

. (2.х)

Рис.2.1. Исследуемый длинная линия.

2.4.2. Описание схемы на внутреннем языке PSpice.

В пакете PSpice линия задержки Tописывается следующим предложением:

T N1₊ N1_- N2₊ N2_- Z0=<величина> F=<величина> NL=<величина>,

где

N1₊ N1_-– номера узлов входных цепей;

N2₊ N2_-– номера узлов выходных цепей;

Z0– волновое сопротивление (Ом);

F– частота (Гц);

NL=L/– волновая длина линии на частотеF, – длина волны.

2.4.2.1. Исследование длинной линии в различных режимах работы обеспечивается путем изменения величины сопротивления резистора R2.

Режим короткого замыкания R2 = 0.01 Ом.

D_Line

V 1 0 AC 1

R1 1 2 75

R2 3 0 0.01

T 2 0 3 0 Z0=75 F=200Meg NL=1

.AC LIN 100 2Meg 200Meg

.PROBE

.END

В качестве иллюстрации данного режима на рис.2.2. показана зависимость входного сопротивления линии от ее длины.

2.4.2.2. Исследование длинной линии при воздействии одиночного импульса.

Режим согласованной нагрузки R2 = Z_В.

D_Line_tz

V 1 0 PULSE(0 1 0 0 0 1N 25N)

R1 1 2 75

R2 3 0 75

T 2 0 3 0 Z0=75 F=200Meg NL=1

.TRAN 0.05N 25N

.PROBE

.END

Рис.2.2. Зависимость входного сопротивления линии от ее длины.