LABOLATORIUM ZAKŁADU MIKROFAL (TECHNIKI BARDZO WIELKICH CZĘSTOTLIWOŚCI)
SPRAWOZDANIE
Grupa				Podgrupa		Numer ćwiczenia
Lp.	Nazwisko i imię					Data wykonania
1.						ćwiczenia
						Prowadzący ćwiczenie
						Podpis
						Data oddania
						sprawozdania
Temat			Badanie transformacyjnych właściwości linii transmisyjnej

1. Układ pomiarowy.

Rys.1 Schemat blokowy układu pomiarowego.

Tab. 1 Przyrządy pomiarowe

Lp.	Nazwa przyrządu	Typ
1.	Generator mikrofalowy	G4-80
2.	Multimetr elektroniczny	V640
3.	Linia przesyłowa	R1-3
4.	Obciążenie reaktancyjne	ZRSK-111
5.	Obciążenie dopasowujące	ZAK-111
6.	Obciążenie zespolone	-

2. Wyniki pomiarów i obliczeń

Tab. 2 Pomiar długości fali

L01	L011	36,0	41,5	[mm]
		L012			47,0
	L02	L021			84,0	91,5
		L022			99,0

Tab. 3 Skalowanie detektora

Pomiary	L	41,5	43,5	45,5	47,5	49,5	51,5	53,5	55,5	57,5	59,5	61,5	63,5	65,5	66,5
		Ud	0,0	1,0	3,0	6,5	10,0	14,5	19,0	23,0	26,0	29,0	31,0	32,0	32,5	33,0
	Obliczenia	Ud/Udmax	0,00	0,03	0,09	0,20	0,30	0,44	0,58	0,70	0,79	0,88	0,94	0,97	0,98	1,00
		L-L01	0,0	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0	12,0	14,0	16,0	18,0	20,0	22,0	24,0	25,0
		L/λ	0,00	0,02	0,04	0,06	0,08	0,10	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20	0,22	0,24	0,25
		sin(2piL/λ)	0,00	0,13	0,25	0,37	0,48	0,59	0,68	0,77	0,84	0,90	0,95	0,98	1,00	1,00

Tab. 4 Rozkład napięcia w linii dla Z_k = 0

Pomiary	L	41,5	45,5	49,5	53,5	57,5	61,5	65,5	69,5	73,5	77,5	81,5	85,5	89,5	93,5	97,5	101,5	105,5	109,5	113,5	117,5	121,5	125,5	129,5	133,5	137,5	141,5	[mm]
		Up	0,0	3,0	10,0	19,0	26,0	31,0	32,5	31,0	27,5	22,0	15,0	6,5	1,0	1,0	7,0	15,0	23,5	29,5	32,5	33,0	31,0	26,0	19,0	11,0	3,5	0,0	[mV]
	Obliczenia	Up/Upmax	0,00	0,09	0,30	0,58	0,79	0,94	0,98	0,94	0,83	0,67	0,45	0,20	0,03	0,03	0,21	0,45	0,71	0,89	0,98	1,00	0,94	0,79	0,58	0,33	0,11	0,00	[V/V]
		Ur/Urmax	0,00	0,25	0,48	0,68	0,84	0,95	1,00	0,95	0,86	0,75	0,59	0,38	0,11	0,11	0,38	0,59	0,78	0,93	1,00	1,00	0,95	0,84	0,68	0,48	0,28	0,00
		Ur	0,0	8,3	15,8	22,4	27,7	31,4	33,0	31,4	28,4	24,8	19,5	12,5	3,6	3,6	12,5	19,5	25,6	30,5	33,0	33,0	31,4	27,7	22,4	15,8	9,1	0,0	[mV]

Tab. 5 Rozkład napięcia w linii dla Z_k = X₁

Pomiary	L	41,5	45,5	49,5	53,5	57,5	61,5	65,5	69,5	73,5	77,5	81,5	85,5	89,5	93,5	97,5	101,5	105,5	109,5	113,5	117,5	121,5	125,5	129,5	133,5	137,5	141,5	[mm]
		Up	10,5	19,0	27,0	31,5	33,5	32,5	28,5	23,0	15,0	7,0	1,0	1,0	6,5	15,5	23,5	29,5	33,0	34,0	31,5	27,0	20,0	12,0	4,0	0,0	3,5	11,5	[mV]
	Obliczenia	Up/Upmax	0,31	0,56	0,79	0,93	0,99	0,96	0,84	0,68	0,44	0,21	0,03	0,03	0,19	0,46	0,69	0,87	0,98	1,00	0,93	0,79	0,59	0,35	0,12	0,00	0,10	0,34	[V/V]
		Ur/Urmax	0,48	0,69	0,84	0,95	1,00	0,98	0,88	0,76	0,59	0,38	0,13	0,13	0,38	0,60	0,77	0,90	1,00	1,00	0,95	0,84	0,70	0,51	0,28	0,00	0,25	0,50
		Ur	16,3	23,5	28,6	32,3	34,0	33,3	29,9	25,8	20,1	12,9	4,4	4,4	12,9	20,4	26,2	30,6	34,0	34,0	32,3	28,6	23,8	17,3	9,5	0,0	8,5	17,0	[mV]

Tab. 6 Rozkład napięcia w linii dla Z_k = X₂

Pomiary	L	41,5	45,5	49,5	53,5	57,5	61,5	65,5	69,5	73,5	77,5	81,5	85,5	89,5	93,5	97,5	101,5	105,5	109,5	113,5	117,5	121,5	125,5	129,5	133,5	137,5	141,5	[mm]
		Up	16,0	9,0	2,5	0,0	3,0	9,0	16,5	22,5	27,0	29,0	29,5	25,0	20,0	13,0	6,0	1,0	1,0	6,0	13,0	21,0	27,0	30,0	30,0	28,0	23,0	16,0	[mV]
	Obliczenia	Up/Upmax	0,53	0,30	0,08	0,00	0,10	0,30	0,55	0,75	0,90	0,97	0,98	0,83	0,67	0,43	0,20	0,03	0,03	0,20	0,43	0,70	0,90	1,00	1,00	0,93	0,77	0,53	[V/V]
		Ur/Urmax	0,66	0,48	0,23	0,00	0,25	0,48	0,68	0,81	0,93	0,98	1,00	0,86	0,75	0,58	0,37	0,13	0,13	0,37	0,58	0,77	0,93	1,00	1,00	0,96	0,83	0,66
		Ur	19,8	14,4	6,9	0,0	7,5	14,4	20,4	24,3	27,9	29,4	30,0	25,8	22,5	17,4	11,1	3,9	3,9	11,1	17,4	23,1	27,9	30,0	30,0	28,8	24,9	19,8	[mV]

Tab. 7 Rozkład napięcia w linii dla Z_k = R + jX

Pomiary	L	41,5	45,5	49,5	53,5	57,5	61,5	65,5	69,5	73,5	77,5	81,5	85,5	89,5	93,5	97,5	101,5	105,5	109,5	113,5	117,5	121,5	125,5	129,5	133,5	137,5	141,5	[mm]
		Up	3,5	4,0	5,0	8,5	12,0	15,5	18,0	19,0	18,0	16,0	12,0	9,0	6,0	4,0	4,5	7,0	11,0	14,5	17,0	18,0	19,0	18,0	15,0	11,5	8,0	4,0	[mV]
	Obliczenia	Up/Upmax	0,16	0,19	0,23	0,40	0,56	0,72	0,84	0,88	0,84	0,74	0,56	0,42	0,28	0,19	0,21	0,33	0,51	0,67	0,79	0,84	0,88	0,84	0,70	0,53	0,37	0,19	[V/V]
		Ur/Urmax	0,33	0,38	0,41	0,55	0,69	0,78	0,88	0,90	0,86	0,80	0,69	0,56	0,45	0,37	0,38	0,49	0,63	0,75	0,84	0,86	0,90	0,86	0,77	0,66	0,52	0,37
		Ur	7,1	8,2	8,8	11,8	14,8	16,8	18,9	19,4	18,5	17,2	14,8	12,0	9,7	8,0	8,2	10,5	13,5	16,1	18,1	18,5	19,4	18,5	16,6	14,2	11,2	8,0	[mV]

3. Wykresy - w załączeniu

4. Wyniki obliczeń z wykorzystaniem wykresu Smitha:

4.1 Obciążenie reaktancyjne 1:

4.2 Obciążenie reaktancyjne 2:

4.3 Obciążenie zespolone:

5. Wnioski:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było praktyczne poznanie transformacyjnych właściwości badanej linii falowodowej.

Pierwszym zadaniem było wyznaczenie długości fali propagującej się wewnątrz linii mikrofalowej. W tym celu należało pomierzyć dwa minima amplitudowe, przy linii zwartej na końcu. Różnica odległości tych minimów stanowi połową długości fali. W celu dokładnego wyznaczenia wartości długości fali, zastosowana została metoda widełkowa. Polega ona na znalezieniu dwóch punktów w których występuje ta sama wartość amplitudy. Średnia długości tych punktów, stanowi punkt minimum.

Następnym zadaniem było wyznaczenie ch-ki skalowania detektora. Jest fakt konieczny ze względu na to, ze ta ch-ka jest nieliniowa i pomierzona wartość amplitudy w falowodzie nie zgadza się z rzeczywistą. Przy minimalnych wartościach mierzonych detektor ma ch-kę kwadratową, przy maksymalnych liniową. W tym celu wyznaczona została ch-ka sin(2piL/λ) oraz ch-ka pomiarowa detektora. Po przerzutowaniu punktów, wynikiem była ch-ka skalowania, konieczna do wyznaczenia rozkładów napięć w dalszej części ćwiczenia.

Kolejnym zadaniem było wyznaczenie rozkładów amplitudy napięcia w linii w funkcji długości, z zależność od rodzaju obciążenia. Obciążenie stanowiły: zwarcie, dwie reaktancje, impedancja dopasowująca do linii oraz impedancja zespolona. W celu poprawnego wyznaczenia rozkładów, użyta została wcześniej wykreślona ch-ka skalowania detektora. Wykresy przedstawiające rozkłady napięć są zgodne z teoretycznymi. Można uznać ze pomiary zostały przeprowadzone poprawnie. Rozkład dla obciążenia impedancją dopasowującą do linii to w przybliżeniu sinusoida, o bardzo małej amplitudzie i stałej, większej co do wartości od amplitudy, składowej stałej (10mV, wahania +/- 1mV)

Następnym zadaniem było wyznaczenie wartości impedancji obciążeń przy pomocy wykresu Smitha. W tym celu, wyznaczone zostały współczynniki odbicia, przy wcześniejszym wyliczeniu współczynników fali stojącej, oraz punkty minimów amplitudy przy zadanym obciążeniu. Po uwzględnieniu stałej fazowej β, zostały wyliczone argumenty współczynnika odbicia. Po zaznaczeniu koła stałego współczynnika odbicia i argumentu współczynnika odbicia na wykresie Smitha, można było wyznaczyć wartość impedancji - część rzeczywistą (w przypadku obciążenia zespolonego) i część urojoną - dla zadanych obciążeń. Procedura wyznaczania impedancji obciążenie uwzględniała impedancję falową linii falowodowej Z₀.

---