Messungen an einer Koaxialleitung

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Messungen an einer Koaxialleitung"

Alma Kalb
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Studingrupp: Protokollführr: Übungstag: witr rsuchstilnhmr: Profssor: Tstat: rsuch GNP-0 Mssungn an inr Koaxiallitung Mss/ Einführung n inr Koaxiallitung von 00m Läng solln di Größn Wllnwidrstand, das flxionsvrhaltn bi vrschidnn bschlusswidrständn, di Übrtragung von Impulsn und dr mplitudn- und Phasngang bstimmt wrdn. us dn Mssungn sind nochmals Wllnwidrstand, Dämpfungs- und Phasnkoffizint und di Litungsbläg, L und C zu brchnn. 2. Ermittlung ds Wllnwidrstands mit chtckpulsn Di Litung wird mit inm variabln Widrstand abgschlossn. In di Litung wird in chtckpuls mit 20 % Tastgrad und inr Frqunz von 300kHz ingspist, und dr Spannungsvrlauf am Litungsingang übr inn Tastkopf gmssn. Dr bschlusswidrstand wird so ingstllt, bis am Eingang kin rknnbar flxion mhr auftritt. i disr Mssung kann wgn ds rlln bschlusswidrstands nur dr trag von W bstimmt wrdn. Dr an dn Eingang ingspist Impuls ist zusammn mit dm rflktirtn chtckimpuls für di Fäll 2 0, 2 und im slbn itmaßstab bi 2 w grafisch darzustlln. Dr ingstllt Widrstandswrt für dn Fall 2 w ist mit inm Ohmmtr zu bstimmn. Mssaufbau zu 2: T-Stück 00m Litung chtck 2 f300khz Tastkopf %Duty20 :0 Oszilloskop, Kanal rsuch GNP-0 Mssungn an inr Koaxiallitung Sit:

2 3. Impulsübrtragung bi rflxionsfrim bschluss Übr di Litung sind bi rflxionsfrim bschluss chtckpuls mit inm Tastgrad von 20% und inr Frqunz von 300kHz zu übrtragn. Di Impulsvrläuf am Eingang und am usgang sind gminsam grafisch darzustlln. us dn Mssungn sind das mplitudnvrhältnis Û 2 Û und di Impulsvrzögrung zu rmittln und daraus di Litungsdämpfung in d, di usbritungsgschwindigkit auf dr Litung und dr rkürzungsfaktor zu brchnn. i dr Mssung glich Tastköpf bnutzn und vor dr Mssung abglichn! Mssaufbau zu 3: T-Stück 00m Litung T-Stück 2 chtck f300khz Tastkopf Tastkopf %Duty20 :0 :0 2 w Oszilloskop, Kanal Oszilloskop, Kanal 2 4. Mssung ds Kurzschluss-Glichstrom-Eingangswidrstands und dr Lrluf- Eingangskapazität Dr Kurzschluss-Eingangswidrstand ist dr Glichstromwidrstand, dn di Litung bi dr Glichstromübrtragung hat. i bschluss mit dm Wllnwidrstand kann daraus das Spannungsvrhältnis 2 / bi nidrign Frqunzn anggbn wrdn. us Lrlauf-Eingangskapazität (mit MtraHit bstimmn) und dm Wllnwidrstand kann di Litungsinduktivität bstimmt wrdn. Damit lässt sich für di 00m lang Litung das untnsthnd Ersatzschaltbild angbn, dass abr nur bis zu Frqunzn von inign Kilohrtz Gültigkit hat! L cu C 2 stimmn Si aus dn Mssrgbnissn und mit w di Wrt für L, cu und C! rchnn Si mit cu und für npassung mit w das Spannungsvrhältnis 2 / und vrglichn Si das Ergbnis mit dm aus ufgab 3! rsuch GNP-0 Mssungn an inr Koaxiallitung Sit: 2

3 5. Ermittlung ds Wllnwidrstands aus Lrlauf- und Kurzschlussingangsimpdanz, Frqunzbrich 0kHz..2MHz ur Mssung dr Eingangsimpdanz wird in Sinusschwingung variablr Frqunz übr inn orwidrstand von 00Ω in di Litung ingspist und dabi Pgl und Phasndiffrnz dr Spannungn vor und hintr dm orwidrstand mit inm Gain-Phas- Mtr gmssn. Das Gain-Phas-Mtr ist in britbandigs 2-Kanal-oltmtr und zigt di Pgldiffrnz dr bidn Eingangsspannungn und, also 20 log / (in d) und di Phasnvrschibung zwischn dn Spannungn, ϕ ϕ -ϕ (in Grad) an. ur rchnung dr Eingangsimpdanz aus 20 log / ( vdb) und ϕ sih nhang. ur Übrprüfung ds Mssaufbaus ist zurst in Kontrollmssung bi f50khz mit inm 50Ω-Widrstand anstll dr Litung durchzuführn und anschlißnd (im Labor!) aus dn Msswrtn dr Widrstand zu brchnn! Gring bwichungn dr Phas sind auf ngnauigkit ds Mssgräts und parasitär Kapazitätn dr Mssschaltung zurückzuführn. Di Mssung dr Kurzschluss- und Lrlauf-Eingangsimpdanz ist bi folgndn Frqunzn durchzuführn: 0, 5, 20, 30, 50, 70, 00, 50, 200, 300, 500, 700kHz sowi,,5 und 2MHz Di nzig ds Gain-Phas-Mtrs im Lrlauf- und Kurzschlussfall ist in inr Tabll darzustlln. Mssaufbau zu 5: Sinus f300khz T-Stück 00Ω T-Stück 00m Litung odr 50Ω - Widrstand kurz rbindungn Gain-Phas-Mtr HP 3575 bschluss: Lrlauf/ Kurzschluss Eingäng und bachtn! Dn Wllnwidrstand rhält man aus dr Glichung W. K L Hinwis zur uswrtung: Da in komplx Glichung zu brchnn ist, glingt di uswrtung und Darstllung am infachstn mit MTL. Dazu wrdn Frqunz f und di Msswrt vdb_k, phi_k, (Kurzschluss) und vdb_l, phi_l (Lrlauf) als ahlnvktorn inggbn. Danach wrdn aus dm ahlnvktor von vdb_x und phi_x di ahlnvktorn für _K und _L und daraus dr ahlnvktor für dn Wllnwidrstand w brchnt. Mit dm fhl plot(f, abs(zw), f, angl(zw)*80/pi)) kann dr Wllnwidrstand nach trag und Phas (in Grad) übr dr Frqunz dargstllt wrdn. ispil für di rchnung und Darstllung ds Kurzschluss-Eingangswidrstands mit MTL: [f] :ahlnvktor für di Frqunz, Wrt sih ufgabnstllung [vdb_k]:ahlnvktor für di Msswrt dr Pgldiffrnz [phi_k]:ahlnvktor für di Msswrt dr Phasndiffrnz (in Grad, MTL rchnt in rad) Eingab in MTL: rv00; orwidrstand z_krv./(0.^(vdb_k/20).*xp(j*(phi_k*pi/80))-); sih Gl., nhang [f]4*[ ]; Frqunzvktor smilogx(f, abs(z_k), f, angl(z_k)*80/pi,'--'); plottt trag und Phas von k übr inr logarithmischn Frqunzachs rsuch GNP-0 Mssungn an inr Koaxiallitung Sit: 3

4 6. mplitudn- und Phasngang dr Litung, Frqunzbrich 0kHz..2MHz Mssung ds mplitudn- und Phasngangs dr Litung im Frqunzbrich 0kHz..2MHz und grafisch Darstllung im od-diagramm übr logarithmischr Frqunzachs. Di Litung ist mit dm untr. rmittltn Wllnwidrstand abzuschlißn. Di Mssung ist wi untr 5. bi folgndn Frqunzn durchzuführn: 0, 5, 20, 30, 50, 70, 00, 50, 200, 300, 500, 700kHz sowi,,5 und 2MHz Di nzig ds Gain-Phas-Mtrs ist zusätzlich in inr Tabll darzustlln. us dn Ergbnissn sind für f300khz di usbritungskoffizintn α und β, dr rkürzungsfaktor und di Litungsbläg, L und C anhand dr Formln für di schwach gdämpft Litung im nhang zu bstimmn. Mssaufbau zu 6: T-Stück 00m Litung T-Stück Sinus f0khz..2mhz kurz rbindungn 2 w Gain-Phas-Mtr HP Fragn zur Lrnkontroll. Nnnn Si di 3 wichtigstn Eignschaftn inr Litung. 2. Erläutrn Si, warum bi ufgab dr zum Litungsingang rflktirt Impuls inmal positiv und inmal ngativ ist. 3. schribn Si, wlchr usammnhang zwischn dr usbritungsgschwindigkit ins chtckimpulss (Punkt 2) und dm Phasngang (Punkt 5) bstht. 4. rchnn Si aus ufgab 3 di Litungsbläg, L und C, vrglichn Si si mit dn Ergbnissn aus ufgab 5 und bgründn Si vt. bwichungn. 5. Im oddiagramm (Punkt 5) ist vt. am rlauf dr Dämpfung in gring Wlligkit zu rknnn. Nnnn Si möglich rsachn! 6. Was ist dr Wllnwidrstand? gründn Si anhand ds Ersatzschaltbilds für di hir angnommn schwach gdämpft Litung, warum r bi nidrign Frqunzn komplx ist und zu höhrn Frqunzn rll wird. rsuch GNP-0 Mssungn an inr Koaxiallitung Sit: 4

5 nhang. stimmung dr Eingangsimpdanz aus 20 log v 20 log / vdb und arg(v) ϕ Y I ( - ) - jϕ - cosϕ -+ j sinϕ 2. Di Übrtragungsfunktion inr Litung bi rflxionsfrim bschluss ist allgmin H ( j ( α + j β ) L ω ), mit + j β (G' + jω ) (' + jω ) α. (LLitungsläng) Dr Wllnwidrstand ist allgmin w ' + jω, d.h. komplx und frqunzabhängig. G' + jω Für di schwach gdämpft Litung gilt G <<ωc und < ωl. Damit rgibt sich untr rnachlässigung von G, d.h. mit G 0 und dn Nährungn + jx + jx / 2 für x<<, arctan(x) x für x<<, w ' + jω jω L j C ωl j 2ωL jarctan(' 2ω) j(' 2ω) w jϕ W ' α { jω (' + jω )}, β Im{ jω (' + jω )} ω 2 Im oddiagramm wrdn das Übrtragungsmaß a 20 log( ) und dr Winkl ϕ β L dargstllt. us a und ϕ könnn α und β und aus ihnn und w di Litungsbläg, L und C brchnt wrdn. α L rsuch GNP-0 Mssungn an inr Koaxiallitung Sit: 5

Ähnliche Dokumente

Messungen an einer Koaxialleitung

HW Hamburg Fachbereich Elektrotechnik und Informatik K-Labor Studiengruppe: Protokollführer: Übungstag: weitere ersuchsteilnehmer: Professor: Testat: ersuch GNP-0 Messungen an einer Koaxialleitung Mss/0.09.07.