Дон държавен технически университет
Катедра "Автоматизация на производствените процеси"
Методически указания за лабораторна работа №1
"Изследване на разпространение на сигнала в дълги линии"
"Трансфер на данни в информационна и управляваща техника"
за студентите от специалност 2101
Съставител: Ph.D. AN Кочетов Ph.D. Назаренко DV
Публикувано от решението на Факултета по методичен комисия "автоматика и информатика"
Рецензент: Ph.D. Semko IA
Изследване на разпространение на сигнали в дълги линии
Цел: Да се запознаят с основните положения на теорията на дълги линии и нейните важни последици, както и да изследва и да опише процесите разпространение на сигнали в тази насока.
1. електропроводи. Параметрите на електропроводи. Еквивалентни схеми.
Линия за предаване на електрически трептения от източник (генератор) за защита на потребителите (натоварване), наречена далекопроводи или далекопроводи. Структурно, предаването линия може да бъде оформен по различни начини, но на практика като линиите често се използват така наречените двупроводна и коаксиални линии (фиг. 1).
Фиг. 1. надлъжни и напречни сечения на два проводника
и коаксиални линии.
Ако размерът и формата на напречното сечение на линията на диелектричната средата, в която е поставен, и материал проводник линия във всяко напречно сечение остават същите, тогава линия се нарича еднакво или редовно. Както при всяка друга система на метални проводници, линията на предаване има някои стойности на индуктивност L, устойчивост R, C капацитет и проводимост G, поради несъвършенства в заобикалящата диелектрик линия. Въпреки това, тези параметри, които не са насочени към някоя определена част от линията, и се разпространяват по цялата си дължина. Следователно, за разлика от схеми с същинските параметри, чиито стойности L, R, С и G винаги локализирани в съответните пространствено разделени елементи са предавателни линии вериги с разпределени параметри.
редовен електропроводи стойност L, R, В и G са равномерно разпределени по протежение на линията. С оглед на това, можете да влезете в линейна плътност на горните параметри (така наречените "Настройки на линия"), определяне на връзката им
където L - геометричното дължината на линията. След това, в продължение на който и да е безкрайно раздел линия # 68; съответстващата стойност х # 68; L, # 68; R, # 68; С и # 68; G може да се изрази по отношение на "преследване" Съотношение.
В този еквивалентна схема на точка безкрайно линия # 68; X може да бъде представен под формата на верига, съдържаща същинските елементи # 68; L, # 68; R, # 68; С и # 68; G (фигура 2) и еквивалентна схема на цялата линия - се дължи на факта, че всяка част от редовен линия е идентична с друга част от него - в достатъчно голям брой от тези единици, включени в каскада. Трябва да се отбележи, че ако такова подреждане сглобени от същинските елементи, цифровите стойности, които са съответно # 68; L, # 68; R, # 68; С и # 68; G, а след това при ниски честоти, че ще разполага с всички функции на една реална далекопровод. Тези споразумения се наричат изкуствени линии и се използват в съвременните радиоелектроника.
Фиг. 2. еквивалентна верига на раздел безкрайно линия # 68; X.
2. Дължината на предаването линия. Диференциални уравнения на дълги линии.
Линията на предаване се счита за дълго, ако неговата електрическа дължина
( # 101; и # 109; - съответно на проницаемост и пропускливост на средата, която е поставена в съответствие) е сравнима и дори повече от дължината на вълната # 108; предава чрез линията на електрически сигнал. Най-важната особеност на дълга линия е, че във всеки един момент от време, напрежение и ток в различните му части са различни. Например, една линия с LEL електрическа дължина = # 108; / 4, възбудена от синусоидалния генератор, в тези случаи, когато единият край на своята напрежение става нула, от друга страна тя достига максимум (фиг. 3).
Фиг. 3. Графика напрежение в съответствие LEL = # 108; / 4.
Това означава, че електрическите процеси в дълги линии са винаги нестационарни и следователно вериги, в които тези линии са включени като съставни елементи, Кирхоф уравнения не са приложими. Въпреки това, за безкрайно малки порции дълги линии, чиито размери # 68; х отговаря на условието
(Имайте предвид, че това състояние се нарича състоянието на квази-стационарни) тези уравнения са валидни, и че го прави относително прости средства, без да се прибягва до решаването на диференциални уравнения на Максуел, за да разберете характера на разпространението на електрически трептения на дълги опашки.
В действителност, ние свързваме произхода на равнината, включваща съпротивление линия Зл. насочване на оста х отляво на тази равнина (фиг. 4).
Фиг. 4. Окабеляване импеданс Зл.
Предполагаме, че размерът на раздел # 68; х, който се намира на разстояние х от линията на натоварването, така че общата сума на ток и напрежение промени в тази област поради своята изключително разпределени параметри # 68; L, # 68; R, # 68; С и # 68; G (фиг. 6).
Да предположим, че напрежението и тока линия са функции на координатите х и време T.
Уравнения (11) за първи път са получени V.Tomsonom във връзка с полагането и експлоатацията на първия трансатлантически телеграфен кабел, и се нарича "телеграфни уравнения".
В случай на несъгласие на предаването линия, има отразена вълна в края на дълга линия. В отворен край на линията, отразената вълна има същата фаза като точката на инцидент и antinode за грешка напрежение се случи. В случай на късо съединение antinode появява в даден момент, и отразени вълни има обратна фаза. В зависимост от дължината на линията (време на закъснение) и продължителността на импулса на възбуждане, вълната на размисъл, сумира с директен вълна, променя формата на предната и падането на пиковете на импулсен сигнал в Т <Т, либо приводит к появлению дополнительных паразитных импульсов меньшей амплитуды.
Методи за лабораторна работа:
1. Одобряване на линията и оценка на неговата дължина.
а) събиране на импулсен сигнал предаване верига двупроводна линия.
б) Определете импулсен генератор параметри: Т = 500 микросекунди (2kHz), А = 7, съотношението на мито от 1: 1 - 2: 3.
Sync осцилоскоп за 1 показва периода на импулсен сигнал.
в) По времето на пристигане на първи оценката на пулса Backlight забавянето на разпространението в линията на максималния и минималния R диаграми, за да обясни на получения напрежение и ги скица.
ж) R Изберете минимално изкривяване на правоъгълен импулс и измерване R.
г) Обяснете окабеляването на инструмент.
2. Измерване на затихване на сигнала в линията на различни честоти.
а) Свържете вместо импулсен генератор верига претенция 1 REG. Определете нивото на сигнала 0.3 V и осцилоскоп за измерване на нивото на сигнала Uin в последователен ред с честота 2 кХц.
б) Switch осцилоскоп линия, успоредна на крайната R и измерване Uout.
Затихване ред, определен от съотношението:
Свързани статии