Передача импульсного сигнала через полосковую линию
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
хания электрической цепи) в ней возникает так называемый квазиустановившийся режим. При этом закономерности измерения реакции в течение периода колебаний воздействия повторяются в каждой последующем периоде.
Для расчета реакций в этом режиме наиболее предпочтительным является метод припасовывания. Этот метод базируется на классическом методе расчета переходных процессов с определением реакции в виде суммы установившейся и свободной составляющей. Поэтому его применяют, когда воздействие можно представить в виде суммы постоянных или синусоидальных импульсов.
Используя этот метод, составим систему уравнений для каждого интервала непрерывного изменения воздействующего импульса по методике расчета электрических цепей классическим методом.
Длительность импульса при заданной скважности q=6 будет равна T/6
в интервале
в интервале
Cоставим систему:
Из которой определяем коэффициенты:
Решение имеет вид: для
для
Рис. 15: Реакция схемы на последовательность импульсов
4. Анализ и разработка выходных сигналов корректирующего устройства
4.1 Разработка корректирующего устройства
Устройство передачи сигнала с корректируемой амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристиками.
Рис. 16: Общая схема устройства, не вносящего искажений в передаваемый сигнал, где 1 - источник импульсних сигналов (корректируемое устройство), 2 - корректор, 3 - полосковая линия, 4 - нагрузка.
Рис. 17: Схема с корректирующим устройством.
Пусть устройство характеризуется передаточной характеристикой вида: K1(jZ2/(Z1+Z2). При этом необходимо обеспечить неискаженную передачу импульсных сигналов. Такой режим можно обеспечить, если последовательно с устройством включить активный корректирующий двухполюсник с условно бесконечно большим входным сопротивлением и малым выходным.
Определим частотные характеристики для схемы с корректирующим устройством.
Комплексный коэффициент передачи по напряжению для корректора:
Амплитудно-частотная характеристика:
Фазо-частотная характеристика.
Рис. 18: Общий вид амплитудно-частотной характеристики
Рис. 19а: Общий вид фазо-частотной характеристики
Рис. 19б: Фазо-частотная характеристика в диапазоне
5. Полосковая линия передачи как длинная линия
Элементарный участок линии длиной dl представляет собой четырехполюсник, схематически изображенный на рисунке:
Рис. 20: Эквивалентная схема элементарного участка длинной линии.
.1 Первичные параметры полосковой линии
Первичными параметрами длинной линии являются погонная емкость, погонная индуктивность, погонное сопротивление и погонная проводимость.
Рассчитаем скорость света в вакууме:
Скорость света в среде:
Найдем погонную емкость и погонную индуктивность по заданным геометрическим параметрам линии:
Погонные параметры омических потерь зависят от удельной объемной проводимости полоскового проводника и тангенса угла потерь диэлектрика.
Поскольку данные параметры являются функциями частоты, то построим графические зависимости.
Погонное сопротивление:
Погонная проводимость:
Найдем длительность импульса по заданным частоте следования импульсов и его скважности:
Рис. 21а: График частотной зависимости погонного сопротивления в области низких частот.
Рис. 21б: График частотной зависимости погонного сопротивления в области высоких частот.
Рис. 22а: График частотной зависимости погонной проводимости в области низких частот.
Рис. 22б: График частотной зависимости погонной проводимости в области высоких частот.
5.2 Расчет вторичных параметров полосковой линии
Ко вторичным параметрам относят: коэффициент распространения, коэффициент ослабления, коэффициент фазы и волновое сопротивление.
Коэффициент распространения является комплексной величиной:
Коэффициент ослабления и фазы соответственно найдем по формулам:
Коэффициент ослабления:
Коэффициент фазы:
В области низких частот:
В области высоких частот:
Рис. 23а: График коэффициента ослабления в области низких частот
Рис. 23б: График коэффициента ослабления в области высоких частот
Рис. 24: График коэффициента фазы в области высоких частот
Зависимость комплексного волнового сопротивления от частоты определяется формулой:
Модуль и фазу волнового сопротивления как функции частоты вычисляют приближенно.
Модуль волнового сопротивления:
Фазу волнового сопротивления вычисляем следующим образом:
Рис. 25: Частотная зависимость модуля волнового сопротивления |ZB(w)|
Рис. 26: Частотная зависимость фазы волнового сопротивления от частоты