Лабораторная работа: Отчет по ЛР №20 - Компьютерный анализ режимов работы отрезков линии без потерь

Лабораторная работа №20

Компьютерный анализ режимов работы отрезков линии без потерь

I. Цель работы:
Исследовать распределение амплитуд или действующих значений напряжений и токов в отрезке длинной линии c пренебрежимо малыми потерями (линии без потерь) в зависимости от характера и величины нагрузки. Изучить зависимость входного сопротивления (его вещественной и мнимой составляющих) от пространственной координаты при различных нагрузках.

II. Рабочее задание:
1. Вывести на экран монитора программу анализа режимов работы линии без потерь (MathCad, Lab_20.mcd). Скопировать файл, копию сохранить под другим именем (Save As).
2. Ввести исходные данные условной линии, в качестве которых принять данные своего варианта курсовой работы:волновое сопротивление R_С Ом;
частота f , Мгц;
относительная длина линии l₀=l/l.
В дальнейшем анализе будут приняты обозначения: c –скорость электромагнитной волны в вакууме; k_y –коэффициент укорочения волны (для простоты здесь принято k_y=1); l=c/f –длина волны, b=2p/l -коэффициент фазы (в радианах); -коэффициент отражения волны.
Поскольку в лабораторной работе не задается величина входного напряжения линии, в расчетных формулах произвольно принимается I_2П=0.02 А –ток прямобегущей волны в сечении нагрузки; тогда напряжение прямобегущей волны
U_2П=R_сI_2П.
3. Исследовать режим смешанных волн.
3.1 Поочередно устанавливая сопротивления нагрузки:
а)Z_Н=R_Н+X_Нj – комплексное сопротивление ( из задания на курсовую работу);
б, в)резистивные сопротивления Z_Н=2R_С и Z_Н=0.5 R_С,
получить на экране монитора графики распределения действующих значений напряжения U(x) и тока I(x) вдоль отрезка однородной линии без потерь при заданной нагрузке. Отсчет координаты “x” здесь и в дальнейшем ведется в метрах от конца линии к началу. Записать максимальное и минимальное значения напряжения, а также – координаты x_max и x_min ближайших к началу координат максимума и минимума напряжения.
3.2 По результатам исследования вычислить модуль и аргумент коэффициента отражения волны, а также комплексное сопротивление нагрузки. Сравнить результаты вычислений с исходными данными (вычисленные величины для отличия их от исходных данных снабдить каким- либо индексом или штрихом).
3.3 Построить графики распределения вещественной R(x) и мнимой X(x) составляющих сопротивления вдоль той же линии и при тех же сопротивлениях нагрузки.
4.Исследовать режимы стоячих волн.
5. Поочередно устанавливая сопротивления нагрузки Z_Н = ¥; Z_Н = 0; Z_Н = j X_Н; Z_Н = – j X_Н (X_Н –мнимая часть исходного Z_Н), повторить все наблюдения и возможные вычисления подобно предыдущему пункту, изменив, соответственно, заглавия подпунктов.
6. Исследовать режим бегущих волн (режим согласованной нагрузки).Установить Z_Н=R_C. Построить и проанализировать графики распределения напряжения, тока и сопротивления. Сделать заключение об особенностях этого режима
III. Исходные данные: (пример)