Входное сопротивление линии.

Входное сопротивление отрезка линии, нагруженного на сопротивление нагрузки Z_н

(5)

где фазовая постоянная линии,- длина волны колебаний в линии.

Данная формула позволяет определить входное сопротивление отрезка линии при любой его длине l.

Входное сопротивление короткозамкнутой линии.(Z_н = 0)

(6)

0 при l = 0,…; при .

Входное сопротивление разомкнутой линии.(Z_н = )

(7)

при l = 0,…; при .

Входное сопротивление четвертьволновой линии, нагруженной на активное сопротивление

: , или .

Следовательно, входное сопротивление линии в этом случае чисто активное. Четвертьволновую линию можно использовать в качестве трансформатора сопротивления, так как при заданных сопротивлениях R_н и Z_вх сопротивление R_н трансформируется в сопротивление Z_вх, если .

Порядок выполнения работы

1. Запустите программу Electronics Workbench и откройте файл lab101.ewb, в котором находится схема, показанная на рис.2

Рис. 2

1.1. Проведите исследование разомкнутой линии передачи W3, включенной в разрыв линии, состоящей из отрезков W1 и W2. Длина отрезка W3 выбрана равной /4. Определите по измерителю АЧХ частоту, на которой отрезок линииW3 имеет нулевое сопротивление.

1.2. Проведите моделирование схемы с помощью измерителя КСВН панорамного Р2-53.

1. Изучите принцип действия измерителя КСВН панорамного Р2-53 и порядок пользования этим прибором.

1. Измеритель КСВН панорамный Р2-53 предназначен для измерения и воспроизведения на экране ЭЛТ частотных характеристик КСВН и ослабления элементов коаксиальных каналов.

2. Работа измерителя основана на принципе рефлектометра – раздельного выделения сигналов, пропорциональных мощности падающей от генератора и отраженной от измеряемой нагрузки (при измерении КСВН) или прошедшей через измеряемый четырехполюсник (при измерении ослабления) волн.

В качестве генератора СВЧ сигнала в измерителе используется генератор качающейся частоты (ГКЧ). Основное назначение ГКЧ – генерирование высокочастотного сигнала с изменяющейся частотой.

Основное назначение индикатора Я2Р-67 – преобразование сигналов, несущих информацию о параметрах измеряемых объектов, с целью обеспечения возможности наблюдения частотных характеристик объектов на экране ЭЛТ, а также непосредственного отсчета КСВН и ослаблений по шкалам.

Рис. 3. Схема электрическая структурная калибровки и измерения : ослабления: I - линия коаксиальная; 2 - переход коаксиальный Э2-Ш/4 (для канала 16/6,95 мм); 3 - головка детекторная 7/3,04 мм; 4 - ответвитель направленный; 5 - головка детектор­ная 7/3,04 мм; 6 - ответвитель направленный; 7 - нагрузка сог­ласованная; 8 - измеряемый объект; 9 - кабель соединительный ВЧ; 10 - кабель соединительный ВЧ; II - кабель соединительный; I - калибровка; П - измерение

Рис. 4. Схема электрическая структурная измерения КСВ: I - линия коаксиальная; 2 - переход коаксиальный Э2-1П/4 (для канала 16/6,95 мм); 3 - головка детекторная 7/3,04 мм; 4 - ответвитель направленный; 5 - ответвитель направленный; 6 - головка детекторная 7/3,04 мм; 7 - измеряемый объект; 8 - кабель соединительный ВЧ; 9 - кабель соединительный ВЧ; 10 - кабель соединительный

СВЧ сигнал с выхода ГКЧ (рис.3), с помощью коаксиального кабеля и переходов, подается на вход направленного ответвителя.

К выходу вторичного канала падающей волны подключена детек­торная головка, соединяемая со входом индикатора ПАД .

В индикаторе сигнал падающей волны усиливается и подается на разъем АРМ, соединяемый со входом АРМ ГКЧ. К выходу

вторичного канала отраженной волны подключена детекторная голов­ка, соединяемая со входом индикатора ОТРАЖ.

С помощью системы АРМ(автоматической регулировки мощности) ГКЧ и измерителя отношений индикатора на выходе усилителя отраженной волны получается сигнал, пропор­циональный отношению напряжений на входах канала отраженной (про­шедшей) и канала падающей волны. Этот сигнал подается на синхрон­ный детектор, в котором происходит дальнейшее усиление и детек­тирование.

Выходное напряжение синхронного детектора подается на вход усилителя отклонения для визуальной индикации на ЭЛТ.

В блоке управления ГКЧ вырабатывается: пилообразное напряже­ние, обеспечивающее горизонтальную развертку на экране ЭЛТ инди­катора; напряжения, обеспечивающие индикацию выставленного диапазо­на частот и определения частоты в интересующей точке характеристи­ки, наблюдаемой на экране ЭЛТ.

В индикаторе осуществляется усиление напряжений падающей и отраженной волн (на частоте модуляции СВЧ сигнала), деление их, детектирование, визуальная индикация на экране ЭЛТ и непосредственный отсчет по шкальному устройству.

Подготовка и проведение измерений.

1. Соедините узлы СВЧ и блоки согласно структурной схеме, представленной на рис.3 (в режиме калибровка).Включите индикатор и ГКЧ, дайте им прогреться в течение 15 мин.

2. Установите граничные частоты рабочего диапазона; нажмите кнопку F₁; установите ручкой F₁, F₀ по отсчетному устройству нижнюю частоту рабочего диапазона; нажмите кнопку F₂; установите аналогично, ручкой F₂, F верхнюю частоту рабочего диапазона.

3. Установите уровень мощности ГКЧ: установите переключатель ПРЕДЕЛЫ в положение ПАД.; установите ручкой ОТСЧЕТ визир шкалы индикатора на отметку 2 mV; совместите ручками УРОВЕНЬ и ПАД. линию падающей мощности, наблюдаемой на экране ЭЛТ, с линией электронного визира.

4. Подключите измеряемый объект. В качестве измеряемого объекта служит отрезок разомкнутой коаксиальной линии передачи длиной, кратной /4, включенный в разрыв измерительного тракта. На частотах, соответствующих длинам отрезков /4,3/4…ослабление будет максимальным, в соответствии с формулой (7). Установите переключателем ВР.ПЕРЕСТРОЙКИ период развертки 0.08с; установите переключатель ПРЕДЕЛЫ так, чтобы амплитудно-частотная характеристика (кривая ослабления) занимала на экране ЭЛТ положение, удобное, для наблюдения и измерения; совместите ручкой ОТСЧЕТ линию электронного визира с интересующей точкой на кривой ослабления; произведите отсчет по линейной шкале dB; определите измеряемое значение ослабления как алгебраическую сумму показаний переключателя ПРЕДЕЛЫ и отсчета по линейной шкале dB; для определения частоты, соответствующей интересующей точке наблюдаемой кривой ослабления, нажмите кнопку М₁, ручкой М₁ совместите частотную метку с этой точкой и по отсчетному устройству ГКЧ отсчитайте значение частоты.

5. Подготовьте перед измерением КСВН измеритель, пересоединив узлы измерительного тракта в соответствии с режимом ИЗМЕРЕНИЕ и подключите измеряемый объект (рис.4); поставьте переключатель ПРЕДЕЛЫ так, чтобы кривая КСВН занимала на экране ЭЛТ положение, удобное для наблюдения и измерения; совместите ручкой ОТСЧЕТ отсчетную линию на экране ЭЛТ с интересующей точкой на кривой КСВН и по отсчетному устройству шкалы КСВ индикатора отсчитайте измеренное значение; для определения частоты, соответствующей интересующей точке наблюдаемой кривой КСВН, нажмите кнопку М₁, ручкой М₁ совместите частотную метку с этой точкой и по отсчетному устройству ГКЧ отсчитайте значение частоты.