Анализ гармонического процесса в отрезке радиочастотного кабеля
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?ффициент стоячей волны:
k=1.974
k*Pг=78.98 В т .
Из графиков частотной зависимости находим предельно допустимую мощность Рko =120 Вт. ,значит в нашем случае это равенство выполняется.
Таким образом, приходим к выводу, что для заданных параметров подходит кабель РК 75-2-13 ГОСТ 11326.71-79.
Конструктивные элементы кабеля.
Наименование элементаКонструктивные данные и размерыВнутренний проводникСемь медных лужённых проволок номинальным диаметром 0.12 мм; номинальный диаметр проводника 0.36 мм.ИзоляцияСплошная; полиэтилен низкой плотности; диаметр по изоляции (2.20.1) мм.Внешний проводникОплётка из медных лужённых проволок номинальным диаметром 0.1 мм; плотность оплётки 85 - 92%; угол оплётки 50 - 60.ОболочкаСветостабилизированный полиэтилен низкой плотности; наружный диаметр (3.20.25) мм.
Основные характеристики кабеля
Волновое сопротивление на период эксплуатации, Ом 755
Электрическая ёмкость, пФ/м 67
Коэффициент укорочения длины волны 1.52
Электрическое сопротивление изоляции, ТОмм, не менее 5
Расчётная масса 1 км кабеля, кг 14.7
Ниже представлен график частотных зависимостей предельно допустимой мощности Рko = Рko(f) и коэффициента затухания на единицу длины a = a(f) [дБ/м] радиочастотного кабеля РК 75-2-13 ГОСТ 11326.71-79. На этом графике указанны значения мощности генератора Рг(fг) (точка A) и предельно допустимой мощности Рko = Рko(fг), передаваемой кабелем в согласованном режиме (при k = 1) (точка B).
3. Моделирование генератора, нагрузки и отрезка радиочастотного кабеля
Моделирование генератора.
Генератор гармонических колебаний мощностью Pг =40 Вт. и внутренним сопротивлением Rг =75 Ом можно заменить эквивалентными автономными сосредоточенными двухполюсниками, состоящими из последовательно включенных источника гармонического напряжения Uог и резистора сопротивлением Rг, либо из параллельно включенных источника гармонического тока Iкг и резистора проводимостью с комплексными характеристиками:
2.1 Схемы замещения.
Под значением мощности Pг имеют в виду мощности генератора, отдаваемой им в согласованную нагрузку.
.
Отсюда напряжение холостого хода активного двухполюс-
ника U0г :
. вычисляем и получаем В.
Значение тока короткого замыкания активного двухполюсника Iкг подсчитывается по формуле
.
А
Моделирование нагрузки.
2.2 Нагрузка кабеля
Сосредоточенная нагрузка отрезка кабеля в установившемся гармоническом процессе моделируется пассивной ветвью сопротивлением Zн.= 70 + j50 Ом.
Моделирование отрезка радиочастотного кабеля.
2.3 Схема отрезка
Отрезок радиочастотного кабеля моделируется отрезком однородной линии той же длины, характеристическое сопротивление Rc которой равно волновому сопротивлению кабеля Rc=Rг=75 Ом и коэффициентом распространения волны , значение находится из графика частотных зависимостей,?=0.3 и сразу переведём коэффициент затухания в неперы Нп. Коэффициент фазы определяется длиной волны в кабеле, которая в kу раз короче электромагнитной волны в вакууме:=2.17(м). Определяем длину волны в кабеле: (м) ,где - kУ коэффициент укорочения длины волны, найдем коэффициент фазы : (рад/м).Тогда коэффициент распространения волны : ?=?+j?=0.3+j4.403. Длину отрезка кабеля определим из соотношения : где - нормированная длина (из исходных данных) l=1.641 (м).
В любом режиме отрезок кабеля удовлетворительно моделируется отрезком регулярной линии без потерь, если собственное затухание отрезка кабеля в согласованном режиме не превышает 0,045 (Нп); при этом с погрешностью не более 5%, тогда в нашем случае exp(0.033)= 1.034 и погрешность равна =3.4%
Так как погрешность менее 5%, то мы можем принять этот отрезок кабеля как линию без потерь.
4. Расчет распределения действующих значений (огибающих) напряжения И ТОКА вдоль нагруженного отрезка
Исходными являются выражения, определяющие комплексы действующих значений напряжения Uп(x) и тока Iп(x) в произвольном сечении с координатой , отсчитываемой от конца отрезка линии без потерь:
3.1 Нагруженный отрезок линии без потерь
,
,
где через Uп(x) и Iп(x) обозначены комплексы действующих значений напряжения и тока соответствующих прямобегущих волн в том же сечении:
и
и .
Вычисляя модули выражений U(x) и I(x), получаем искомые функция распределений U(x), I(x) (огибающих волн напряжения u(x,t) и тока i(x,t)):
,
где
,
-
выражения распределений нормированных (действующих значений напряжения и тока вдоль отрезка линии ).
Получаем
,.
Аналогичным образом выводятся формулы распределений U(x) и I(x) при известном значении I(l):
,.
Для расчета граничных значений U(l), I(l) цепи с одним отрезком регулярной линии поступают следующим образом.
Нагруженный отрезок однородной линии без потерь длиной l заменяют эквивалентным сосредоточенным пассивным двухполюсником с комплексными характеристиками
,
причём . Значение сопротивле?/p>