1. . Предварительный расчет

1. Рассчитать и построить зависимости комплексных входных сопротивлений от длины линий, работающих в режимах холостого хода, короткого замыкания, согласованной нагрузки. Построить соответствующие кривые. (Исходные данные берут в соответствии с номером стенда.)

2. Определить частоты, при которых на линии укладывается длина волны от λ до (4/16) λ через (1/16) λ. Результаты расчетов занести в табл.1.

3. Вычислить входное сопротивление четвертьволнового отрезка линии, нагруженного на резистор сопротивлением R_н=15, 50, 100, 200, 400, 800, 1500, 3000, 10 000, 20 000 Ом. Результаты расчетов занести в табл.2.

2. Задание. Проанализировать зависимость полного сопротивления линии от электрической длины. Исследовать трансформирующие свойства четвертьволнового отрезка линий.

3. Приборы и оборудование, используемые в лабораторной работе

1. Длинная линия или цепь с распределёнными параметрами.

2. Цифровой вольтметр.

3. Задающий генератор.

4. Электронно-лучевой осциллограф.

5. Магазин сопротивлений.

5. Порядок выполнения работы

1. Собрать цепь по схеме рис.6. Установить частоту генератора “f”, при которой длина заданной линии равна “λ” (см. предварительный расчет к работе “Исследование распределения напряжения в длинных линиях”), режим холостого хода.

V₁

R_ш=1 Ом

V_I

Рис.6

Определить зависимость входного сопротивления линии от электрической длины волны. Для этого следует уменьшить частоту генератора поддерживая U₁= В=const. По мере уменьшения частоты длина волны увеличивается, следовательно, длина линии будет равна не длине волны, а только ее части. Устанавливать поочередно частоты: f; (15/16)f; (14/16)f; (13/16)f… При снижении частоты до (12/16)f входное сопротивление линии уменьшается и при (12/16)f становится минимальным, поскольку ℓ=(3/4)λ. Изменять частоту следует медленно. При этом входное сопротивление, а следовательно, входной ток и показания вольтметра V₁ меняются в широких пределах.

Таблица 1

ℓ/λ

Zвх=

f, кГц

Рассчитано теоретически

Получено при эксперименте

Рассчитано по эксперименталь-ным данным

при Zн= =ρ

при кз

при хх

при Zн=ρ

при Zн=0

при Zн=∞

при Zн= =ρ

при кз

при хх

Rш, Ом

UI, мВ

Rш, Ом

UI, мВ

Rш, Ом

UI, мВ

4/16 5/16 6/16 7/16 8/16 9/16 10/16 11/16 12/16 13/16 14/16 15/16 16/16

При выполнении экспериментов нужно своевременно изменять пределы на вольтметре V_I. В районе (12/16)f найти частоту, при которой действующее значение тока максимально, т.е. входное сопротивление – минимально. При этой частоте длина линии равна (3/4)λ. При дальнейшем снижении частоты входное сопротивление линии увеличивается, ток в цепи и падение напряжения на внутреннем сопротивлении генератора уменьшаются, а напряжение на внешних зажимах генератора увеличивается. Поддерживать неизменным напряжение U₁. Устанавливать частоты (11/16)f; (10/16)f; (9/16)f; (8/16)f (для точной установки частоты, при которой длина линии равна ℓ=(1/2)λ, следует около (8/16)f найти частоту, при которой ток в цепи минимален). Аналогично, установить частоты (7/16)f; (6/16)f; (5/16)f; (4/16)f. При частоте (4/16)f длина линии равна λ/4. Результаты измерений занести в таблицу 1.

2. Проделать аналогичные эксперименты в режиме короткого замыкания и согласованной нагрузки.

3. Найти частоту, при которой ℓ=λ/4. К выходным зажимам линии подключить магазин сопротивлений. Установить значение сопротивлений нагрузки линии в соответствии с п.3 предварительного расчета. При этом следует учитывать сопротивление линии, равное примерно 15 Ом. При R_н=15 Ом на магазине сопротивлений нужно набрать R_м=0 Ом, при R_н=50 Ом – R_м=50 – 15=35 Ом и т.д.

Записать показания вольтметров V₁, V_I и сопротивление резистора R_ш. Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

U1= В ; ρ= ; ℓ=λ/4
Zн, Ом	Рассчитано теоретически Zвх, Ом	Получено при эксперименте		Рассчитано по экспериментальным данным
		UI, мВ	Rш, Ом	Zвх, Ом	К
15 50 100 . . .