Referat Fizica. Masurarea coeficientului de reflexie

label Referate autorenew 2025-09-29, 16:56 history_edu Gabi Dobocan
LUCRAREA nr.3MASURAREA COEFICIENTULUI DE REFLEXIESI A IMPEDANTEI NORMATE1. Notiuni teoreticea)Linia echivalenta ghiduluiPentru un anumit mod de propagare prin ghid se pot defini doua marimi scalare, tensiunea echivalenta si curentul echivalent, proportionale cu intensitatea cmpului electric, respectiv magnetic, transversal. Aceste marimi variaza n lungul ghidului la fel ca tensiunea si curentul n lungul unei linii, de aceea, prin folosirea lor, o portiune de ghid uniform poate fi echivalata cu o linie de aceeasi lungime, care transporta aceeasi putere, cu aceeasi constanta de propagare (figura 1).Figura 1 . Linia echivalenta ghiduluiImpedanta caracteristica Z0 a liniei echivalente nu este univoc determinata din considerente fizice.b)Impedanta normataIn orice punct al liniei echivalente tensiunea si curentul pot fi exprimati n functie de unda directa si unda inversa pe sarcina: (1.a) (1.b)Raportul lor reprezinta impedanta n punctul curent y (2)unde (3)este coeficientul de reflexie al tensiunii la sarcina.Deoarece impedanta caracteristica Z0 nu este univoc determinata, n cazul ghidurilor se lucreaza cu impedanta normata (4)Impedanta normata este o marime univoc determinata (prin relatia care o leaga de coeficientul de reflexie ).Pentru se obtine impedanta normata de sarcina (5)iar pentru se obtine impedanta normata de intrare n ghid (6)Relatia (5) arata ca o sarcina este caracterizata de valoarea normata a impedantei sau de coeficientul de reflexie al tensiunii.Inlocuind n functie de zs n relatia (4) se obtine (7)Variatia dupa y a impedantei normate este periodica de perioada .c)Diagrama circulara (Smith)Folosind notatia (8)impedanta normata data de relatia (4) devine (9)de unde rezulta (10)marimea complexa reprezinta coeficientul de reflexie pe ghid ntr-un punct curent y . Pentru se confunda cu .Relatia (9) reprezinta o transformare conforma a planului impedantei normate z n planul coeficientului de reflexie w (figura 2).Figura 2. Transformarea planului impedantei normate (a) n planul coeficientului de reflexie (b)Dreptele r = constant din planul z se transforma n planul w n cercuri cu centrul pe axa , tangente la dreapta , iar dreptele x = constant se transforma n cercuri cu centrul pe dreapta , tangente la axa .Semiplanul drept din planul z se transforma n interiorul cercului de raza unitara cu centrul n origine. Portiunea de deasupra axei reale corespunde reactantelor pozitive, iar portiunea de sub axa reala reactantelor negative.Diagrama care se obtine n planul w se numeste diagrama circulara (Smith) pentru liniile fara pierderi.n diagrama circulara constant (echivalent cu = constant) reprezinta un cerc cu centrul n origine, iar = constant reprezinta o raza.Cercurile de constant sunt tangente cercurilor de r constant, corespunznd valorilor si (figura 3).Figura 3. Cercul de constant n diagrama circularaUnei deplasari n lungul ghidului spre sarcina i corespunde n diagrama circulara o rotire n sens trigonometric, pe un cerc de constant . Cercul este descris complet pentru o deplasare egala cu . Deplasarile (normate la g) sunt notate la periferia diagramei, pe un cerc suplimentar, gradat n diviziuni , ntre 0 si 0.5.Orice punct din interiorul diagramei se gaseste la intersectia unui cerc constant ( constant) cu o raza sau la intersectia unui cerc de rezistenta constanta r cu un cerc de reactanta constanta x . De aceea, masurarea unei impedante normate este echivalenta din punct de vedere practic cu masurarea coeficientului de reflexie corespunzator acelei impedante.2. Metode de masuraMasurarea coeficientului de reflexie si a impedantei normate n domeniul microundelor se face prin procedee specifice, bazate pe folosirea liniei de masura.Pentru un ghid dat si pentru o frecventa data a generatorului, distributia amplitudinii oscilatiilor care se stabilesc n ghid depinde numai la impedanta de sarcina normata. Aceasta determina valorile (relative) ale maximelor si minimelor (aspectul distributiei) si pozitiile acestora (figura 4).Figura 4. Distributia amplitudinii componentei ET n ghid n cazul unei sarcini oarecareAspectul distributiei este descris cantitativ cu ajutorul factorului de unda stationara , iar pozitiile minimelor se masoara fata de capatul dinspre sarcina al liniei de masura, considerat plan de referinta pentru definirea impedantelor (T) Deoarece distributia este periodica este suficient sa se masoare pozitia unui singur minim. Din considerente practice (sonda nu poate fi deplasata pna la capatul liniei de masura) , n loc sa se determine deplasarea a primului minim al distributiei fata de planul de referinta T, se masoara deplasarea unui minim oarecare fata de un plan de referinta echivalent T .Se numeste plan de referinta echivalent un plan situat la un multiplu ntreg de semilungimi de unda fata de planul de referinta.Orice minim al distributiei obtinute terminnd linia de masura n scurtcircuit poate fi considerat un plan de referinta echivalent (figura 4).Linia de masura permite masurarea parametrilor specifici distributiei si . Cu ajutorul lor se determina coeficientul de reflexie si impedanta normata a sarcinii care a determinat aceasta distributie. In acest scop se pot folosi doua metode.Metoda analiticaIn aceasta metoda se stabileste o legatura analitica ntre marimile masurate si si impedanta necunoscuta (conectata ca sarcina), prin intermediul coeficientului de reflexie al tensiunii (11)Modulul coeficientului de reflexie se calculeaza n functie de factorul de unda stationara (12)iar faza coeficientului de reflexie se determina din deplasarea minimelor distributiei: (13)In relatia (13) valoarea lui se considera pozitiva daca minimele s-au deplasat spre generator.Dupa calculul coeficientului de reflexie, partile reala si imaginara ale impedantei de sarcina normate se determina cu relatiile (14.a) (14.b)Reactanta sarcinii este inductiva daca si capacitiva daca .Metoda graficaIn metoda grafica, rezistenta si reactanta normate ale sarcinii necunoscute se deduc direct din diagrama circulara, cu ajutorul parametrilor masurati si . Concomitent se determina amplitudinea si faza coeficientului de reflexie.In diagrama circulara punctele de minim ale impedantei (corespunzatoare punctelor de minim ale distributiei ) sunt situate pe semidiametrul real negativ , la intersectia acestuia cu cercul corespunzator valorii masurate a lui . Prin deplasare n lungul cercului de constant se poate determina impedanta n orice punct de masura, deci si la capatul ei.Practic, pentru reprezentarea pe diagrama a punctului figurativ al sarcinii necunoscute, se determina nti pozitia razei prin rotire fata de semiaxa reala negativa cu numarul de diviziuni corespunzator. Se intersecteaza apoi aceasta raza cu cercul constant respectiv. Punctul astfel obtinut permite determinarea impedantei normate sau a coeficientului de reflexie. Valorile normate ale rezistentei si reactantei sunt citite pe cercurile de rezistenta constanta, respectiv de reactanta constanta, care trec prin acest punct. Coeficientul de reflexie, n modul si faza, este determinat de distanta punctului la origine si de unghiul masurat fata de originea de faza a diagramei (semiaxa reala pozitiva). Se considera raza cercului exterior al diagramei circulare de valoare unitara.Pe diagramele circulare folosite la masurarea impedantelor sunt notate direct sensurile n care trebuie facute rotatia, n functie de sensul deplasarii minimelor pe linia de masura fata de planul de referinta echivalent (n sens trigonometric, spre generator). (Anexa A)3. Desfasurarea lucrariia)Se regleaza generatorul si linia de masura pe frecventa dorita, urmnd recomandarile de la lucrarea nr.1, punctul 3.a.b)Se masoara lungimea de unda n ghid si se determina planul de referinta echivalent.c)Se masoara impedanta normata a unei sarcini compuse dintr-un surub si o terminatie adaptata, pentru cteva pozitii succesive ale acestuia pe ghid, n intervalul . Inaltimea surubului se mentine fixa. Masurarea se face cu ajutorul liniei de masura si a diagramei circulare. In acest scop se completeaza tabelul T.3.d)In locul sarcinii de mai sus poate fi folosit un atenuator (cu atenuare fixa) urmat de un scurtcircuit deplasabil.e)Se reprezinta impedanta normata n planul (z) si se justifica rezultatul obtinut.4. Intrebaria)La masurarea impedantelor, are importanta care dintre minime a fost luat n considerare (cel din stnga sau cel din dreapta planului de referinta echivalent) b)Care este semnificatia unor deplasari normate > 0.5 c)De ce nu ramne perfect constant factorul de unda stationara al sarcinii compuse atunci cnd se deplaseaza n lungul ghidului surubul de acord (de naltime fixa) d)Cum se modifica coeficientul de reflexie al unei sarcini cnd se schimba planul ei de referinta Dar impedanta normata