Передача импульсного сигнала через полосковую линию
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ческого электрического тока (напряжения, ЭДС) повторяется в неизменной последовательности.
Выходной сигнал , В - выходной сигнал в виде одного или последовательности импульсов.
Выходной периодический сигнал , В - выходной сигнал, который представляет собой импульсы, повторяющиеся во времени регулярно с периодом Т.
Скважность периодического сигнала - безразмерная величина, равная отношению периода повторения импульсного сигнала к длительности одиночного импульсного сигнала.
Длительность импульса ,с -промежуток времени между фронтом и спадом импульса.
Амплитуда импульса , В - наибольшее отклонение ЭДС от ее среднего значения.
.3.5 Частотные характеристики
Круговая частота ?, рад/с - число полных колебаний (циклов) величины за 2? сек.
Передаточная функция линии K(j?) - отношение комплексного значения выходного параметра к комплексному значению входного параметра как функция частоты.
Амплитудо-частотная характеристика К(?) - частотная зависимость отношения амплитуды реакции системы к амплитуде воздействия.
Фазо-частотная характеристика - частотная зависимость разности фазы отклика системы и фазы воздействия.
.3.6 Спектральные характеристики
Комплексная спектральная плотность импульсного сигнала В•с - функция, характеризующая распределение мощности импульсного сигнала по частотам.
Комплексная спектральная амплитуда (дискретный спектр) входного периодического сигнала , В - s-ый коэффициент разложения входного периодического сигнала в ряд Фурье.
Комплексная спектральная амплитуда (дискретный спектр) выходного периодического сигнала , В - s-ый коэффициент разложения выходного периодического сигнала в ряд Фурье.
2.4 Исходные данные
Характеристики диэлектрика и металла:
Диэлектрик: Плексиглас;
Относительная диэлектрическая проницаемость: =3,4;
Тангенс угла потерь на частоте 1 ГГц: ;
Проводник: Медь;
Удельная объемная проводимость: ;
Глубина проникновения тока на частоте 1 ГГц: 2,07мкм;
Геометрические параметры полосковой линии:
;
;
;
Сопротивление на резисторе:
Ёмкость конденсатора: ;
Характеристики входного сигнала:
Частота следования периодического сигнала: f=1 МГц;
Амплитуда импульсов: Еm=1 В;
Скважность периодического сигнала: q=6;
Рис.2: Схема внутреннего сопротивления источника сигналов
1.Расчет передаточных характеристик формирователя входных импульсов
С целью обеспечения режима идеального источника ЭДС выход источника сигнала подключаем к операционному усилителю, работающему в режиме повторителя.
В этом режиме расчетная схема будет иметь вид:
Рис. 3: Схема с подключенным операционным усилителем
Входное сопротивление операционного усилителя близко к бесконечности, а выходное сопротивление близко к нулю, будем считать, что источник с операционным усилителем обеспечивает режим идеального источника ЭДС U3 = ?U2, Rвых ? 0.
3.1 Расчет передаточных характеристик
Расчетная схема имеет вид:
Рис. 4а: Эквивалентная схема для расчета
или:
Рис. 4б: Эквивалентная схема для расчета
где и
Проведем расчет передаточной характеристики, учитывая, что коэффициент усиления операционного усилителя достаточно высокий, можно считать, что сигнал на выходе операционного усилителя близок к нулю.
Коэффициент передачи источника сигналов рассчитывается по формуле:
Аплитудно-частотная характеристика:
Фазо-частотная характеристика.
Рис. 5а: общий вид амплитудно-частотной характеристики
Рис. 5б: амплитудно-частотная характеристика в диапазоне
Рис. 6а: общий вид фазо-частотной характеристики
Рис. 6б: фазо-частотная характеристика в диапазоне
.2 Расчет переходной характеристики
Переходная характеристика определяется как реакция на единичное воздействие при нулевых начальных условиях.
Рис.7: Схема для расчета переходной характеристики
Рис.8: Схема для нахождения входного сопротивления
Переходная характеристика:
Длительность импульса:
с
Составим характеристическое уравнение и найдем его корни:
Рассмотрим момент времени
Рис. 9: Момент времени
hвын=0.5
Рассмотрим момент времени
Рис. 10: Момент времени
отсюда
переходная характеристика
Рис. 11: График переходной характеристики
3.3 Расчет реакции схемы устройства на единичный импульс
Рис. 12: Характер воздействия
Найдем U(t) с помощью интегралов Дюамеля:
)
2)
=
Рис. 13: График реакции системы на единичное воздействие
3.4 Расчет реакции схемы на последовательность импульсов
Рис. 14: Характер воздействия
При подключении электрической цепи к источнику периодического воздействия импульсного характера по истечении определенного промежутка времени (определяемого постоянной зату