Ćwiczenie 9 – Przebiegi falowe w liniach długich
Zał
ącznik – protokół badań
1. Przej
ście fali na inną impedancję falową
W ćwiczeniu wykonujemy pomiary wykorzystując model linii długiej złożony z elementów L i C.
Model ten stanowi linię długą o impedancji Z
1
. Parametry badanego modelu, określane zresztą w czasie
ć
wiczeń, odpowiadają hipotetycznej linii długiej nie mającej odzwierciedlenia w rzeczywistym układzie linii
przesyłowej.
1.2. Przebieg pomiarów
Wysokość fali padającej należy dobrać tak, aby na ekranie oscyloskopu można było zmieścić falę pa-
dającą i odbitą w przypadku otwartego krańca linii (Z
2
=
∞
).
Pomiary rozpoczynamy dla linii zwartej (Z
2
= 0), a następnie kolejno zwiększamy wartość Z
2
aż do
nieskończoności (kraniec rozwarty). Przy ustawieniu Z
1
= Z
2
występuje tzw. dopasowanie, które oznacza
brak fali odbitej od krańca linii Z
1
. Wówczas na ekranie oscyloskopu będzie widoczna na ekranie fala
przepuszczona równa padającej. Pomiar Z
2
(R
2
) pozwala na wyznaczenie nieznanej impedancji Z
1
.
Należy zwrócić uwagę, że początek fali odbitej jest przesunięty względem początku fali padającej
o czas przebiegu fali po linii tam i z powrotem – rejestruje to oscyloskop Os
1
.
1.3. Wyniki pomiarów i oblicze
ń i ich opracowanie
Odczytujemy z oscyloskopu (w mm) amplitudę fali padającej, odbitej i przepuszczonej wiedząc, że
suma fal padającej i odbitej daje falę przepuszczoną
U
1
’ + U
1
” = U
2
’.
Obliczamy współczynniki przepuszczania
α
i odbicia fali
β
dla różnych wartości impedancji Z
2
ko-
rzystając z pomierzonych wartości amplitudy fal:
'
U
'
U
1
2
=
α
,
'
U
"
U
1
1
=
β
, oraz z wzorów
2
1
2
Z
Z
2Z
α
+
=
,
1
2
1
2
Z
Z
Z
-
Z
β
+
=
,
Tab. 1. Przejście fali na inną impedancję falową – wyniki pomiarów i obliczeń
Lp.
Z
2
Z
1
/Z
2
Fala
padająca, U
1
’
Fala przepusz-
czona, U
2
’
Fala
odbita, U
1
”
Współczynniki
z oscyloskopu
Współczynniki
z obliczeń
–
k
Ω
mm
mm
mm
α
β
α
β
1
0
∞
2
2
3
4
4
6
5
20
6
40
7
80
8
∞
0
a)
wyznaczyć impedancję falową linii Z
1
wykorzystując stan dopasowania Z
1
= Z
2
= ....... k
Ω
,
b)
określić (z oscyloskopu Os
1
) czas przebiegu fali przez linię Z
1
, t = ..........
µ
s
c)
obliczyć długość linii Z
1
przyjmując prędkość fali v = 300 m/
µ
s, (l = v
⋅
t)
d)
obliczyć parametry jednostkowe L
0
(w mH/km) i C
0
(w nF/km) linii Z
1
korzystając z zależności:
v
Z
L
1
0
=
,
1
0
Z
v
1
C
⋅
=
e)
wykreślić zależności
α
= f(Z
1
/Z
2
) i
β
= f(Z
1
/Z
2
) we wspólnym układzie współrzędnych.
