LABORATORIUM ZAKA
ADU MIKROFAL
Grupa: E2X1N1 Podgrupa: 2 Nr ćwiczenia:
Nazwisko i imiÄ™ Ocena Data oddania sprawozdania
Twarowski Michał
Prowadzący ćwiczenie Podpis
dr inż. Mirosław Czyżewski
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Badanie transformacyjnych własności linii
Temat:
transmisyjnej
Spis przyrządów.
Nazwa: Producent: Typ:
GENERATOR G4-80
MIKROFALOWY
WOLTOMIERZ MERATEONIK W2431
1
1. Badany układ pomiarowy
2. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia laboratoryjnego było zapoznanie się z metodami realizacji dopasowania
impedancyjnej w technice mikrofalowej. Ćwiczenie obejmowało również zagadnienia budowy oraz
zasady działania mikrofalowych linii transmisyjnych. Rezultatem powyższego zadania było zdobycie
praktycznych umiejętności dotyczących pomiaru podstawowych parametrów elementów i obwodów
mikrofalowych.
2
3. Pomiar długości fali za pomocą linii pomiarowej.
a) Przygotowanie stanowisko pomiarowego:
·ð Sprawdzenie poprawnoÅ›ci poÅ‚Ä…czeÅ„ elementów pomiarowych.
·ð Spis przyrzÄ…dów pomiarowych.
·ð WÅ‚Ä…czenie zasilania przyrzÄ…dów.
·ð Ustawienie wartoÅ›ci mocy sygnaÅ‚u wyjÅ›ciowego generatora.
b) Wyznaczenie długości fali za pomocą linii pomiarowej.
·ð PodÅ‚Ä…czenie zwarcia do wrór wyjÅ›ciowych linii pomiarowej.
·ð PrzesuniÄ™cie gÅ‚owicy pomiarowej jak najbliżej obciążenia.
·ð Wykorzystanie metody wideÅ‚kowej do okreÅ›lenia poÅ‚ożenia dwóch kolejnych poÅ‚ożeÅ„
l01 i l02, minimów ampltud napięć w linii.
Przeprowadzone pomiary długości fali układu pomiarowego umieszczono w tabeli 1.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
Obliczenia z pomiarów:
Obliczenia teoretyczne :
lð
Dð =ð =ð118 -ð 68 =ð 50 mm
c 3*108
2
lð =ð =ð =ð 0,1m =ð100mm
f 3*109
lð =ð 2 * (118 -ð 68) =ð100 mm
Wielkość mierzona Wartość Jednostka
L011 120 [mm]
L012 115 [mm]
L021 70 [mm]
L022 65 [mm]
Wielkość obliczona
Pierwsze minimum l01 118 [mm]
Drugie minimum l02 68 [mm]
f 100 [mm]
Tab. 1. Wyniki pomiarów i obliczeń długości fali.
3
4. Skalowanie detektora mikrofalowego.
a) Ustawienie linii na wartości 118 mm przy której Ud wynosi 0.
b) Dokonanie pomiarów z skokiem co 2 mm do osiągnięcia wartości maksymalnej.
Wyniki pomiarów oraz obliczeń umieszczono w tabeli 2.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
U/Umax = 0,50 [mV[ / 3,00 [mV] = 0,02 [mV]
L-L01 = 118 [mm]  116 [mm] = 2 [mm]
L/ = 2,0 [mm] / 100 [mm] = 0,02 [mm]
sin(2*pi*L/) = sin(2*pi*0,02) = 0,13
L Ud Ud/Udmax L-L01 L/ sin(2piL/)
[mm] [mV] [v/v] [mm]
118 0 0,00 50,0 0,50 0,00
116 0,05 0,02 48,0 0,48 0,13
114 0,2 0,07 46,0 0,46 0,25
112 0,5 0,17 44,0 0,44 0,37
110 0,8 0,27 42,0 0,42 0,48
108 1,45 0,48 40,0 0,40 0,59
106 1,65 0,55 38,0 0,38 0,68
104 2,02 0,67 36,0 0,36 0,77
102 2,4 0,80 34,0 0,34 0,84
100 2,65 0,88 32,0 0,32 0,90
98 2,9 0,97 30,0 0,30 0,95
96 3 1,00 28,0 0,28 0,98
94 3 1,00 26,0 0,26 1,00
92 3 1,00 24,0 0,24 1,00
Tab.2. Pomiary i obliczenia skalowania detektora.
4
5. Część doświadczalna.
5.1. Rozkład napięcia w linii zakończonej zwarciem Zk = 0.
a) Ustawienie linii na wartości 118 mm przy której U wynosi 0.
b) Dokonanie pomiarów z skokiem co 4 mm do osiągnięcia wartości równej różnicy L-f.
Wyniki pomiarów oraz obliczeń umieszczono w tabeli 2.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
U/Umax = 0,20 [mV[ / 3,10 [mV] = 0,02 [mV]
L U U/Umax
[mm] [mV] [V/V]
0,00 0,00
118
0,20 0,02
114
0,80 0,08
110
1,65 0,17
106
2,40 0,25
102
2,90 0,31
98
3,00 0,32
94
2,90 0,31
90
2,50 0,26
86
1,90 0,20
82
1,25 0,13
78
0,80 0,08
74
0,50 0,05
70
0,10 0,01
66
0,60 0,06
62
1,40 0,15
58
2,20 0,23
54
2,80 0,29
50
3,10 0,33
46
3,10 0,33
42
2,90 0,31
38
2,30 0,24
34
1,60 0,17
30
0,80 0,08
26
0,20 0,02
22
0,00 0,00
18
Tab.3. Wyniki pomiarów i obliczeń linii zakończonej zwarciem.
5
5.2. Rozkład napięcia w linii zakończonej reaktancją 1(indukcyjność).
a) Ustawienie linii na wartości 118 mm przy której U wynosi 0.
b) Dokonanie pomiarów z skokiem co 4 mm do osiągnięcia wartości równej różnicy L-f.
Wyniki pomiarów oraz obliczeń umieszczono w tabeli 3.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
U/Umax = 1,35 [mV[ / 3,30 [mV] = 0,41 [mV]
]
L U U/Umax
[mm] [mV] [V/V]
1,35 0,41
118
2,10 0,64
114
2,75 0,83
110
3,10 0,94
106
3,10 0,94
102
2,85 0,86
98
2,35 0,71
94
1,65 0,50
90
0,90 0,27
86
0,25 0,08
82
0,00 0,00
78
0,30 0,09
74
1,00 0,30
70
0,80 0,24
66
2,60 0,79
62
3,10 0,94
58
3,30 1,00
54
3,15 0,95
50
2,70 0,82
46
2,10 0,64
42
1,30 0,39
38
0,55 0,17
34
0,10 0,03
30
0,10 0,03
26
0,65 0,20
22
0,50 0,15
18
Tab.3. Wyniki pomiarów i obliczeń linii zakończonej reaktancją 1.
6
5.3. Rozkład napięcia w linii zakończonej reaktancją 2(pojemność).
a) Ustawienie linii na wartości 118 mm przy której U wynosi 0.
b) Dokonanie pomiarów z skokiem co 4 mm do osiągnięcia wartości równej różnicy L-f.
Wyniki pomiarów oraz obliczeń umieszczono w tabeli 3.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
U/Umax = 1,50 [mV[ / 2,90 [mV] = 0,52 [mV]
L U U/Umax
[mm] [mV] [V/V]
1,50 0,52
118
0,80 0,28
114
0,25 0,09
110
0,00 0,00
106
0,20 0,07
102
0,75 0,26
98
1,50 0,52
94
2,15 0,74
90
2,60 0,90
86
2,80 0,97
82
2,70 0,93
78
2,40 0,83
74
1,80 0,62
70
1,15 0,40
66
0,50 0,17
62
0,10 0,03
58
0,10 0,03
54
0,50 0,17
50
1,20 0,41
46
2,00 0,69
42
2,60 0,90
38
2,90 1,00
34
2,90 1,00
30
2,70 0,93
26
2,20 0,76
22
1,55 0,53
18
Tab.3. Wyniki pomiarów i obliczeń linii zakończonej reaktancją 2.
7
5.4. Rozkład napięcia w linii zakończonej reaktancją 2(pojemność).
c) Ustawienie linii na wartości 118 mm przy której U wynosi 0.
d) Dokonanie pomiarów z skokiem co 4 mm do osiągnięcia wartości równej różnicy L-f.
Wyniki pomiarów oraz obliczeń umieszczono w tabeli 3.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
U/Umax = 1,00 [mV[ / 1,00 [mV] = 1,00 [mV]
L U U/Umax
[mm] [mV] [V/V]
1,00 1,00
118
1,00 1,00
114
1,00 1,00
110
1,00 1,00
106
0,95 0,95
102
0,90 0,90
98
0,85 0,85
94
0,80 0,80
90
0,80 0,80
86
0,80 0,80
82
0,80 0,80
78
0,90 0,90
74
0,95 0,95
70
1,00 1,00
66
1,00 1,00
62
1,00 1,00
58
1,00 1,00
54
1,00 1,00
50
0,90 0,90
46
0,85 0,85
42
0,85 0,85
38
0,85 0,85
34
0,90 0,90
30
0,90 0,90
26
1,00 1,00
22
1,00 1,00
18
Tab.3. Wyniki pomiarów i obliczeń linii zakończonej reaktancją 2.
8
5.5. Rozkład napięcia w linii zakończonej reaktancją 2(pojemność).
e) Ustawienie linii na wartości 118 mm przy której U wynosi 0.
f) Dokonanie pomiarów z skokiem co 4 mm do osiągnięcia wartości równej różnicy L-f.
Wyniki pomiarów oraz obliczeń umieszczono w tabeli 3.
Obliczenia wykonano na podstawie poniższych wzorów:
U/Umax = 1,30 [mV[ / 2,80 [mV] = 0,45 [mV]
L U U/Umax
[mm] [mV] [V/V]
1,30 0,45
118
2,00 0,69
114
2,50 0,86
110
2,65 0,91
106
2,60 0,90
102
2,45 0,84
98
1,80 0,62
94
1,20 0,41
90
0,50 0,17
86
0,15 0,05
82
0,05 0,02
78
0,40 0,14
74
1,00 0,34
70
1,80 0,62
66
2,45 0,84
62
2,75 0,95
58
2,80 0,97
54
2,70 0,93
50
2,20 0,76
46
1,60 0,55
42
0,80 0,28
38
0,30 0,10
34
0,05 0,02
30
0,20 0,07
26
0,80 0,28
22
1,50 0,52
18
Tab.3. Wyniki pomiarów i obliczeń linii zakończonej reaktancją 2.
9
6. Obliczenia modułów i argumentów badanych obciążeń
6.1. Dla Zk=Z0
6.1.1. Obliczenie argumentu współczynnika odbicia dla Zk=Z0
Fð =ð pð -ð 2* bð *(ðlmin -ð l0)ð
$ = Ä„ -2 * (2Ä„ / 100) * (18-68)= Ä„ +Ä„=2Ä„
6.1.2. Obliczenie współczynnika fali stojącej dla Zk=Z0
U max
| WFS |=ð
U min
3,10
|WFS |=ð =ð Ä„ð
0
6.1.3. Obliczenie modułu współczynnika odbicia dla Zk=Z0
WFS -ð1
| GðK |=ð
WFS +ð1
| GðK |=ð1
6.1.4. Impedancja wejściowa wyznaczona graficznie:
Zku=0+j0©
Zk= 0+j0©
6.2. Dla Zk1
6.2.1. Obliczenie argumentu współczynnika odbicia dla Zk1
Fð =ð pð -ð 2* bð *(ðlmin -ð l0)ð
$ = Ä„ -2 * (2Ä„ / 100) * (78-68)= Ä„ -0,4Ä„=0,6Ä„
6.2.2. Obliczenie współczynnika fali stojącej dla Zk1
U max
| WFS |=ð
U min
3,30
|WFS |=ð =ð Ä„ð
0
6.2.3. Obliczenie modułu współczynnika odbicia dla Zk1
WFS -ð1
| GðK |=ð
WFS +ð1
| GðK |=ð1
6.2.4. Impedancja wejściowa wyznaczona graficznie:
Zku=0 + j0,73 ©
10
Zk= 0 + j36,5 ©
6.2.5. Wartość indukcyjności:
c
X =ð 2 *pð * f * L =ð 2 *pð * * L
L
lð
f
X 36,5
L
L =ð =ð =ð1,94mðH
c
3*108
2*pð *
2*3,14*
lðf
100
6.3. Dla Zk2
6.3.1. Obliczenie argumentu współczynnika odbicia dla Zk2
Fð =ð 2* bð *(ðlmin -ð l0)ð+ð pð
$ = -2 *(2Ä„ / 100) * (58-68)+Ä„=Ä„ + 0,4 Ä„=1,4 Ä„
6.3.2. Obliczenie współczynnika fali stojącej dla Zk2
U max
| WFS |=ð
U min
2,90
| WFS |=ð =ð Ä„ð
0
6.3.3. Obliczenie modułu współczynnika odbicia dla Zk2
WFS -ð1
| GðK |=ð
WFS +ð1
| GðK |=ð 1
6.3.4. Impedancja wejściowa wyznaczona graficznie:
Zku=0 - j0,73©
Zk=0 - j36,5 ©
6.3.5. Wartość indukcyjności:
1 1
X =ð =ð
c
c
2*pð * f *C
2 *pð * *C
lð
f
1 1
C =ð =ð =ð 0,69nF
c
2*pð * * XC 2*3,14* 3*108 *36,5
lð
100
f
11
6.4. Dla Zk3=R+jX
6.4.1. Obliczenie argumentu współczynnika odbicia dla Zk3=R+jX
Fð =ð pð -ð 2* bð *(ðlmin -ð l0)ð
$ = Ä„ -2 * (2Ä„ / 100) * (78-68)= Ä„ -0,4Ä„=0,6Ä„
6.4.2. Obliczenie współczynnika fali stojącej dla Zk3=R+jX
U max
| WFS |=ð
U min
2,80
|WFS |=ð =ð 56
0,05
6.4.3. Obliczenie modułu współczynnika odbicia dla Zk3=R+jX
WFS -ð1
| GðK |=ð
WFS +ð1
56 -ð1
GðK =ð =ð 0,96
56 +ð1
6.4.4. Impedancja wejściowa wyznaczona graficznie:
Zku=0,02 + j0,73 ©
Zk=1 + j36,5©
6.4.5. Wartość pojemności:
c
X =ð 2 *pð * f * L =ð 2 *pð * * L
L
lð
f
X 36,5
L
L =ð =ð =ð1,94mðH
c
3*108
2*pð *
2*3,14*
lðf
100
12