ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

(УрГУПС)

Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

М.С. Мухамедзянов

И.В. Хрипунова

Методическое пособие

по лабораторной работе №3

по курсу «Теория электрических цепей» « Измерение рабочего затухания и затухания передачи четырехполюсника»

Екатеринбург

2012

Лабораторная работа № 3

Измерение рабочего затухания и затухания передачи четырехполюсника

Цель работы

Изучение и практическое определение характеристических и рабочих параметров четырехполюсника.

Содержание работы

1. Для заданной схемы четырехполюсника рассчитать характеристические сопротивления Z_с1 и Z_с2, собственное затухание, рабочее затухание и затухание передачи.

2. Измерение рабочего затухания четырехполюсника методом известного генератора и методом сравнения.

3. Измерение затухания передачи четырехполюсника.

4. Расчет и построение частотных характеристик рабочего затухания и затухания передачи по данным измерений.

Краткие сведения из теории

Собственное затухание а определяет условия передачи энергии через четырехполюсник при согласованном включении на его входе и выходе. На практике часто эти условия не соблюдаются, поэтому в качестве полной характеристики системы передачи, состоящей из генератора (передатчика), четырехполюсника и приемника, вводится понятие рабочего затухания.

Рабочее затухание определяется выражением:

, (1)

где S₀ – мощность, которую генератор отдал бы нагрузке, равной внутреннему сопротивлению генератора и включенной непосредственно на его выходе (рисунок 3.1.а);

S_Н – мощность, которую поучает приемник с заданным сопротивлением

Z_н , включенный на выходе измеряемой цепи ( четырехполюсника) (рисунок 3.1. б).

Выразим S₀ и S_н через напряжения Е и U_н .

После подстановки в формулу (1) значений S₀ и S_н выражение для а_раб. преобразуем следующим образом: , (2)

В основу измерения рабочего затухания положена формула:

, (3)

Результат измерения рабочего затухания позволяет определить ослабление мощности полезного сигнала в рабочем режиме цепи. Рабочее затухание четырехполюсника можно измерить методом известного генератора и методом сравнения.

Рисунок 3.1а Рисунок 3.1б

Схемы определения рабочего затухания методом известного генератора.

Метод известного генератора

Из выражения (3) видно, что для определения рабочего затухания четырехполюсника следует измерить высокоомным вольтметром половину ЭДС генератора Е/2 (рисунок 3.1.а), и напряжение U₂ (рисунок 3.1.б). Второе слагаемое выражения рабочего затухания (3) определяется расчетом.

С целью упрощения расчетов измеряют не величины напряжений, а величины абсолютных уровней по напряжению. Эту возможность легко увидеть из видоизмененного выражения а_раб. (3):

, (4)

где - абсолютный уровень по напряжению, полученный от этого генератора приемником через четырехполюсник, дБ;

- абсолютный уровень по напряжению половины ЭДС генератора, который может быть измерен по рисунку 3.1. а, указателем уровня с высокоомным входом, или после измерения уровня ЭДС генератора Р_Е по рисунку 3.2, уровень половины ЭДС генератора определяется:

, (5)

Уровень измеряется указателем уровня с высокоомным входом по рисунку 3.1.б. Третье слагаемое определяется расчетом.

Рисунок 3.2

Метод сравнения

Измерение затухания по этому методу производиться по рисунку 3.3.

Рисунок 3.3

где ИЧ – измеряемый четырехполюсник;

МЗ – магазин затуханий;

Z₂ – сопротивление нагрузки четырехполюсника;

Z_Г – внутреннее сопротивление генератора в рабочей схеме включения.

В этом методе искусственно воспроизводится рабочие условия четырехполюсника.

В измерительной схеме 3.3 и схеме 3.4 на вход измеряемого четырехполюсника ИЧ и магазина затуханий МЗ от измерительного генератора с ЭДС Е с внутренним сопротивлением Z_Г подается одно и то же напряжение U₁. Z₁ = Z₂ = R₀ = 600 Ом и входят в схему блока измерений УУ.

Верхнюю ветвь можно рассматривать как работающую от эквивалентного генератора с ЭДС, равной U₁, и внутренним сопротивлением R₀.

Параметры измерительного генератора на точность измерений не влияют, поэтому он может быть взят любым в отличие от метода известного генератора.

МЗ конструктивно выполнен так, что независимо от положения его переключателей его характеристическое сопротивление остается неизменным и равным R₀. Таким образом, нижняя ветвь схемы всегда работает в режиме согласованной нагрузки. Процесс измерения состоит в регулировании затухания МЗ до достижения равенства U'₂ и U"₂.

Рисунок 3.4

Затухание измеряемого четырехполюсника (рисунок 3.2) определяется выражением:

, (6)

Рабочее затухание магазина равно его собственному:

, (7)

Достижение равенства U'₂ = U"₂ дает возможность получить:

, (8)

Таким образом, рабочее затухание измеряемого четырехполюсника отсчитывается непосредственно по положению ручек МЗ. В этом методе нет необходимости измерять ЭДС генератора, что является его достоинством по сравнению с методом известного генератора.

Точность измерений определяется точностью и градацией МЗ. Указатель уровня погрешности не вносит.