Протокол измерений к лабораторной работе № 17

«Цепь с распределенными параметрами»

Электрическая схема цепи представлена на рис. 1П.

Рис. 1П

Частота  ____ Гц. Длина линии l = 10 км.

Погонные параметры линии  0,25 ,  0,09 .

Волновое сопротивление =               =       Ом. Коэффициент фазы  = _    _ __ =    рад/км. Длина волны  = __     _=  км. Четверть волновая линия:  км;  = _ _ рад/км; _ _ _ _  =      Гц.

Входное напряжение в опыте короткого замыкания: = В.

Экспериментальные данные представлены в табл. 1П.

Таблица 1П

, км	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, В
, В
, В
, В

Работу выполнили: _________________________

Работу проверил: ____________________________

Содержание отчета

1. Нарисовать схему электрической цепи. Перенести данные из протокола.

2. Рассчитать зависимости действующих значений напряжения в линии от координаты  для каждого режима.

3. Построить графики расчетных функций напряжения. Сравнить их с данными, полученными экспериментально.

Отчет по лабораторной работе № 17

«Цепь с распределенными параметрами»

Электрическая схема модели цепи представлена на рис. 1.

Рис. 1

Длина линии l = 10 км. Частота ____ Гц.

Погонные параметры линии 0,25 , 0,09 . Волновое сопротивление = __ Ом. Коэффициент фазы =_____ рад/км. Длина волны  =____ км.

Режим короткого замыкания Входное напряжение ____ В. Входное сопротивление линии ( )               =    Ом. Ток                    =     А.

Рис. 2

Из уравнения линии в режиме короткого замыкания ( ) ток

       =   А.

Распределение действующих значений напряжения при расчете  от конца линии

=  или                                    В.

Результаты расчета  и экспериментальные данные внесены в табл. 1. На рис. 3 показаны расчетная и экспериментальная зависимости .

Таблица 1

, км	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Расчет , В
Экспер. , В

Рис. 3

Режим холостого хода

Напряжение в конце линии _____ В взято из табл. 1П.

Распределение действующих значений напряжения при расчете  от конца линии:  или                            В.

Результаты расчета  и экспериментальные данные внесены в табл. 2. На рис. 4 показаны расчетная и экспериментальная зависимости .

Таблица 2

, км	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Расчет , В
Экспер. , В

Рис. 4

Натуральный режим

Напряжение в конце линии _____ В взято из табл. 1П.

В натуральном режиме . Результаты расчета  и экспериментальные данные  внесены в табл. 3.

Таблица 3

, км	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Расчет , В
Экспер. , В

Режим холостого хода четверть волновой линии

Напряжение в конце линии _____ В взято из табл. 1П.

Распределение действующих значений напряжения при расчете  от конца линии:

 или =                      В.

Результаты расчета  и экспериментальные данные внесены в табл. 4.

Таблица 4

, км	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Расчет , В
Экспер. , В

На рис. 5 показаны расчетная и экспериментальная зависимости .

Рис. 5

Работу выполнил: __________________________

Работу принял: ____________________________

Лабораторная работа № 18
Линия как устройство для передачи информации

Целью работы является исследование передачи сигналов по длинной линии.

Общие сведения

Частотный спектр передаваемых по линии сигналов является ограниченным. Поэтому периодический сигнал, например, напряжение на входе линии, можно представить гармоническим рядом, содержащим ограниченное число гармоник

.

Волновое сопротивление линии

и коэффициент распространения  линии

 +

зависят от частоты. Величина вносимого линией затухания  и фазовая скорость  зависят от номера гармоники . Условия распространения гармоник напряжения  по линии оказываются различными. Таким образом, формы входного и выходного сигналов также будут различными.

Линия, в которой при прохождении сигнала амплитуды гармонических составляющих затухают на частотах kw одинаковым образом, а начальные фазы y_uk не зависят от частоты, не искажает форму передаваемого сигнала. Если при этом линия работает в режиме согласованной нагрузки, то она называется неискажающей. При прохождении сигнала по такой линии формы сигнала на входе и выходе линии подобны.

Для передачи сигнала без искажения необходимо выполнение трех условий:

· коэффициент амплитуды  не зависит от частоты;

· фазовая скорость  не зависит от частоты;

· характеристическое сопротивление  не зависит от частоты.

Указанные условия выполняются, если . В частности, условия выполняются для линии с  и , которую называют линией без потерь. Тогда , , .

В установившемся режиме линию без потерь длиной  можно рассматривать как симметричный четырехполюсник с А-параметрами:

, , .

Комплексный коэффициент передачи по напряжению при активной нагрузке  в конце линии:

.

При согласованной нагрузке  коэффициент передачи

.

Амплитудно-частотная характеристика 1, а фазо-частотная характеристика  является линейной функцией частоты. В этих условиях сигнал передается без искажений.

В режиме с нагрузкой  амплитудно-частотная характеристика зависит от частоты, фазо-частотная характеристика не является линейной функцией частоты. Это приводит к искажению выходного сигнала.

В лабораторной работе на вход линии подается напряжение в форме знакопеременных импульсов с амплитудой . Разложение этого напряжения в ряд Фурье имеет вид

.

Умножая комплексные амплитуды  на комплексные коэффициенты передачи, вычисленные для гармоник сигнала , получим комплексные амплитуды выходного сигнала . По комплексным амплитудам восстанавливаем гармоники выходного сигнала .

В лабораторной работе расчет выполняется для первой, третьей и пятой гармоник входного сигнала. Выходной сигнал по принципу наложения получается в виде

.