MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ"

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Brno 2006 Jiří Bařina

2 MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA Frekvenční závislost směrového vedení bakalářská práce Obor: Fyzika Jméno studenta: Jiří Bařina Vedoucí bakalářské práce: Doc. RNDr. Zdeněk Ondráček, CSc.

3 Masaryk University in Brno Faculty of Science Frequency dependence of directional coupler Bachelor Thesis Specialization of study: Physics Author: Jiří Bařina Supervisor: Doc. RNDr. Zdeněk Ondráček, CSc. ABSTRACT This thesis is concerned with a measurement frequency dependence of directional coupler. This couplers are used for standing waves ratio (SWR) measurement. I described the concrete examples of the construction. In practice part I measured the dependance in wave band 1,7 28MHz.

4 Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně. Uvedl jsem všechny literární prameny a publikace ze kterých jsem čerpal. V Brně 15. května

5 Zde bych rád poděkoval vedoucímu bakalářské práce Doc. RNDr. Zdeňku Ondráčkovi, CSc., za cenné rady, připomínky a konzultace při tvorbě práce. Dále chci poděkovat panu Josefu Zábojníkovi za asistenci při praktickém měření.

6 OBSAH 1 Teoretická část Základní teorie Homogenní vedení Stojaté vlny ve vedeních Smithův diagram Poměr stojatých vln Měření přizpůsobení Transformátory se směrovou vazbou Reflektometr Příklady některých zapojení Měření vysokofrekvenčního výkonu Praktická část Naměřená data Měření vf výkonu generátoru Směrové vedení zapojení č Směrové vedení zapojení č Směrové vedení zapojení č Vyhodnocení naměřených dat Měření vf výkonu Frekvenční závislost směrových vedení Závěr 48 Literatura 49

7 SEZNAM TABULEK 1.1 Vypočtená data PSV(±y) Vypočtená data PSV(x) Výkonové ztráty Naměřená data výkon Zapojení č.1 1.směr Zapojení č.1 2.směr Zapojení č.2 1.směr Zapojení č.2 2.směr Zapojení č Frekvenční závislost výkonu

8 SEZNAM OBRÁZKŮ 1.1 Úsek vedení délky dz Fázový diagram Průběh stojaté vlny Soustava kružnic Smithův diagram Závislost PSV Závislost PSV na R{Z A } Závislost PSV na I{Z A } Závislost PSV na I{Z A } Pohled na směrové vedení Vazba elmag. polem Princip hybridního členu Schéma zapojení měřiče ČSV Měřič ČSV pro malé výkony Měřič ČSV (1) Měřič ČSV (2) Indikátor výkonu vysílače Indikátor výkonu vysílače Schéma zapojení při měření Schéma propojení Schéma zapojení Rozmístění součástek Provedení tištěného spoje EuroCB SWR 171 Provedení vazby EuroCB SWR Schéma zapojení Rozmístění součástek Závislost výkonu na frekvenci ρ zapojení 1, směr ČSV zapojení 1, směr ρ zapojení 1, směr ČSV zapojení 1, směr ρ zapojení 2, směr ČSV zapojení 2, směr

9 2.17 ρ zapojení 2, směr ČSV zapojení 2, směr ρ zapojení ČSV zapojení

10 Úvod Tématem mé bakalářské práce je Frekvenční závislost směrového vedení. Týká se problému správného přizpůsobení zátěže ke generátoru vysokofrekvenčního signálu. Jelikož při nesprávném přizpůsobení dochází k odrazu energie na zátěži, vznikají tím velké ztráty v podobě zahřívání jednotlivých částí soustavy. Důsledkem toho může být i poškození generátoru, což je velmi nežádoucí. Na katedře Fyzikální elektroniky se vysokofrekvenční generátory využívají, a proto práce na toto téma je aktuální a užitečná. Náplní mé práce bude pojednat o směrovém vedení a způsobu měření přizpůsobení, ukázat různé zapojení, které využívají směrovou vazbu a charakterizovat jejich vlastnosti a vhodnost použití. V praktické části bude změřena frekvenční závislost některých zapojení v rozsahu 1,7 28MHz. Dále budu provádět měření vysokofrekvenčního výkonu. 9

11 1 TEORETICKÁ ČÁST 1.1 Základní teorie Homogenní vedení Pod pojmem homogenní vedení rozumíme takové vedení u kterého jsou jeho parametry rozděleny rovnoměrně podél délky. Každé dvouvodičové vedení charakterizujeme čtyřmi parametry a) podélný odpor vedení na jednotku délky R[Ω/m] b) podélná indukčnost vedení na jednotku délky L[H/m] c) příčná vodivost vedení na jednotku délky G[S/m] způsobenou neideálním dielektrikem d) příčná kapacita vedení na jednotku délky C[F/m] představující kapacitní vlastnosti dvojice vodičů Obr. 1.1: Úsek vedení délky dz Na obrázku 1.1 je zobrazený infinitezimální úsek vedení délky dz. Pro úbytky napětí platí du dz di dz = (R + jωl)i = ZI (1.1.1) = (G + jωc)u = YU, (1.1.2) kde U = U(z)e jωt a I = I(z)e jωt jsou harmonické napěťové a proudové půběhy. Separací proměnných a derivací podle z dostáváme rovnice d 2 U dz 2 = γ2 U (1.1.3) d 2 I dz 2 = γ2 I, (1.1.4) 10

12 kde γ = ZY = (R + jωl)(g + jωc) je koeficient šíření vln. Z = (R + jωl) je podélná impedance vedení na jednotku jeho délky a Y = (G + jωc) je jeho příčná admitance na jednotku délky. Obecné řešení má tvar U(z) = U + 0 e γz + U 0 e γz (1.1.5) I(z) = I + 0 e γz + I 0 e γz (1.1.6) Každé z řešení tedy představuje tlumenou napěťovou resp. proudovou vlnu jako superpozici dvou složek šířících se v navzájem opačných směrech podél osy vedení. Jelikož napětí a proudy nejsou nezávislé dostaneme pomocí předchozích rovnic I = 1 du Z dz = γ Z (U+ 0 e γz + U 0 e γz ) = 1 (U + 0 e γz + U 0 e γz ) (1.1.7) Z 0 řešení ve tvaru U(z) = U + 0 e γz + U 0 e γz (1.1.8) I(z) = U+ 0 e γz U 0 e γz (1.1.9) Z 0 Z 0 Tyto rovnice se nazývají telegrafní rovnice. Veličina Z 0 = Z γ = Z Y = R + jωl G + jωc (1.1.10) se nazývá charakteristická (vlnová) impedance vedení a závisí pouze na primárních parametrech vedení a na frekvenci ω. Z vyjádření je vidět, že charakteristická impedance nezávisí na délce vlnění. Koeficient šíření vln můžeme vyjádřit v komplexním tvaru γ = α + jβ, (1.1.11) kde α je koeficient útlumu a β je fázový koeficient. Další důležitou veličinou na vedení je impedance. Impedance v libovolné příčné rovině vedení udává poměr komplexních amplitud napětí U(z) a proudu I(z). Na vstupu a na výstupu vedení je impedance daná výrazy Z vst = U vst I vst (1.1.12) 11

13 Z výst = U výst I výst (1.1.13) Jestliže je dána vstupní impedance, potom impedanci Z(z) v libovolné rovině ve vzdálenosti z od vstupu vedení vypočteme ze vztahu Z(z) = Z 0 Z vst Z 0 tanh γz Z 0 Z vst tanh γz (1.1.14) Dále zavedeme komplexní veličinu závislou na poloze na vedení nazývanou koeficient odrazu. Koeficienty odrazu se definují zvlášť pro napěťovou a zvlášť pro proudovou vlnu, liší se však pouze znaménkem. Vyjdeme z telegrafních rovnic (1.1.8) a (1.1.9). Napěťový koeficient odrazu ρ u (z) na vedení definujeme jako poměr odražené a postupující napěťové vlny ρ u (z) = U (z) U + (z) = U 0 e 2γz = ρ 0 e 2γz (1.1.15) U + 0 Pro proudový koeficient odrazu ρ i (z) píšeme ρ i (z) = I (z) I + (z) = U 0 e 2γz = ρ 0 e 2γz (1.1.16) U + 0 S využitím výrazů (1.1.8) a (1.1.9) můžeme najít všeobecné vztahy mezi impedancí a koeficientem odrazu v libovolné rovině z na vedení. Z(z) = Z ρ(z) 1 ρ(z) (1.1.17) ρ(z) = Z(z) Z 0 Z(z) + Z 0 (1.1.18) Z výrazu (1.1.18) plyne zajímavá skutečnost, že ve vedení v místě z nebudou žádné odrazy, jestliže se bude v dané rovině impedance Z(z) rovnat charakteristické impedanci vedení Z 0, tj. Z(z) = Z 0 (1.1.19) V takové případě mluvíme o režimu přizpůsobení ve vedení, kdy celý výkon bez odrazů postupuje v každé vzdálenosti z od generátoru směrem k zátěži. Ve všech ostatních případech existuje posupná i odražená vlna a ty spolu interferují a vytváří se stojaté vlnění. 12

14 1.1.2 Stojaté vlny ve vedeních V praxi, kdy pracujeme s vedeními konečné délky, může docházet vlivem nepřizpůsobení mezi zátěží a charakteristickou impedanci Z 0 napáječe k odrazu energie. Odražená část energie ve formě odražené napěťové a proudové vlny postupuje opačným směrem ke zdroji a spolu s postupnou vlnou interferuje. Tím se ve vedení vytváří podélná charakteristická konfigurace elektromagnetického pole, která se nazývá napěťová a proudová stojatá vlna. Bylo ukázané že ve vedení existuje napěťová a proudová vlna daná výrazy U(z) = U + 0 e jβz + U 0 e jβz (1.1.20) I(z) = I + 0 e jβz I 0 e jβz (1.1.21) Znaménko v rovnici (1.1.21) vyjadřuje posuv fáze odražené proudové vlny oproti napěťové vlně o úhel π. Pro koeficienty odrazu platí relace ρ u (z) = ρ 0 e j2βz = ρ 0 e j(2βz+φ0) = ρ 0 e jφ (1.1.22) ρ i (z) = ρ 0 e j2βz = ρ 0 e j(2βz+φ0) = ρ 0 e jφ (1.1.23) Obr. 1.2: Fázový diagram Modul koeficientu odrazu ρ 0 je v případě bezztrátového vedení konstantní veličina nezávislá na souřadnici z a může nabývat hodnot od 0 (ve vedení neexistuje stojatá vlna) až po 1 (nastává totální odraz). Fázový úhel koeficientu odrazu Φ nabývá úhlu od 0 do 2π a dále se úhel opakuje. Z obrázku

15 je vidět, že komplexní koeficient odrazu je definovaný v Gaussově rovině na kruhu o poloměru 1. Při změně polohy ve vedení o vzdálenost z, se změní fáze koeficientu odrazu Φ o úhel 2β z při nezměněné hodnotě jeho modulu. Změna polohy ve vedení o vzdálenost nλ v /2 (n = 1, 2, 3,...) vede ke změně fáze o 2nπ což znamená, že hodnoty koeficientu odrazu se ve vlnovodě periodicky opakují po vzdálenostech rovných celočíselnému násobku poloviny vlnové délky λ v. Pomocí koeficientu odrazu je možno určit tvar vlnového pole za přítomnosti odražené vlny. Výsledná příčná složka napěťové vlny se dá napsat jako [ ] U(z) = U(z) = U + (z) + U (z) = U + (z) 1 + U (z) = U + (z) [1 + ρ(z)] = U + (z) = U + (z) [ 1 + ρ 0 e j(2βz+φ 0) ] (1.1.24) Pravá strana výrazu (1.1.24) je součtem dvou vektorů U + (z) a ρ(z)u + (z). Při změně vzdálenosti o z se otočí vektor ρ(z)u + (z) o úhel 2β z okolo konce vektoru U + (z). Jestliže vezmeme vektor U + (z) za vztažný, potom výraz (1.1.24) můžeme znázornit podle obrázku 1.3, z kterého je vidět, že amplituda napěťové složky podél osy vedení se mění periodicky z minimální hodnoty U min = U + U (1.1.25) do maximální U max = U + + U (1.1.26) Obr. 1.3: Průběh stojaté vlny přičemž vzdálenost dvou sousedních maxim (nebo minim) je λ v /2. Průběh amplitudy napěťové vlny je znázorněný na obrázku 1.3. Periodický průběh amplitudy U(z) podél vedení je dán výrazem U(z) = UU = U ρ ρ 0 cos (2βz + Φ 0 ) (1.1.27) a nazývá se stojatá vlna. Analogické vztahy platí i pro průběh proudové vlny. 14

16 1.1.3 Smithův diagram Na obrázku 1.2 bylo ukázané, že komplexní koeficient odrazu je definovaný v Gaussové rovině na kružnici o poloměru 1. Každému bodu kruhu jednoznačně odpovídá jedna hodnota koeficientu odrazu na úsek vedení délky λ v /2. Ve středu kružnice je hodnota koeficientu odrazu nulová, na ohraničující kružnici je absolutní hodnota koeficientu odrazu 1. Koeficientem odrazu souvisí s impedancí podle vztahu Z = Z v 1 + ρ 1 ρ (1.1.28) a v komplexní rovině na kruhu o poloměru 1 každé hodnotě ρ odpovídá jistá hodnota impedance Z. Jestliže dosadíme do rovnice (1.1.28) Z = R ± jx a ρ = ρ e jφ nabude výraz pro impedanci tvaru 1 + ρ e jφ Z = R ± jx = Z v 1 ρ e = Z 1 + ρ j ρ sin Φ jφ v 1 + ρ ρ cos Φ (1.1.29) Oddělením reálné a imaginární části vztahu (1.1.29) dostáváme R Z v = ± X Z v = 1 ρ ρ 2 2 cos Φ 2 ρ sin 1 + ρ 2 2 cos Φ (1.1.30) (1.1.31) Obr. 1.4: Soustava kružnic Tyto dvě rovnice udávají množinu bodů ρ, pro které se R Z v a X Z v rovnají konstantě. Dá se ukázat že se jedná o rovnice kružnic. Každé hodnotě R Z v odpovídá jedna kružnice, přičemž všechny kružnice dané rovnicí (1.1.30) mají střed na ose x (na reálné ose) a všechny procházejí bodem [1;0]. Pro kružnice konstantního X Z v dané rovnicí (1.1.31) procházejí taktéž bodem [1;0] a jejich středy leží 15

17 na přímce x = 1. Kružnice jsou znázorněny na obrázku 1.4. Pro X Z v = 0, je poloměr kružnice c = a taktéž vzdálenost b = ±. Tyto kružnice přecházejí na přímku totožnou s osou x. Pro X Z v = ± je poloměr kružnice c = 0 a vzdálenost b = 0. Kružnice přecházejí na bod [1;0]. Obě soustavy kružnic (1.1.30) a (1.1.31) tvoří impedanční kruhový diagram (Smithův diagram) znázorněný na obrázku 1.5. Na obvodě kruhového diagramu jsou tři škály. Nejbližší ke středu je škála hodnot úhlů koeficientu odrazu od +π do π. Zbývající dvě škály udávají vzdálenost (ve vlnových délkách λ v ) z/λ v, jedna směrem ke generátoru a druhá směrem k zátěži. Jedno otočení po obvodě kruhového diagramu znamená přemístění ve vedení o z/λ v = 0, 5 a tedy o z = λ v /2. Obr. 1.5: Smithův diagram 16

18 1.2 Poměr stojatých vln Impedance zátěže je vlastně vlastně zakončovací impedance napáječe, jímž přivádíme do zátěže vf energii, a je v prvním přiblížení komplexní, tzv. s imaginární (jalovou) složkou. Teprve nastavení zátěže do rezonance pomocí měřící techniky je impedance zátěže reálná. Poměr (činitel) stojatých vln je obecně definován vztahem PSV = 1 + ρ 1 ρ (1.2.1) ρ je činitel odrazu. Je to komplexní číslo a je funkcí polohy na napáječi. Na konci napáječe (v místě připojení zátěže) je ρ = Z A Z 0 Z A + Z 0 (1.2.2) 0 ρ < 1 (1.2.3) Z A je komplexní impedance zátěže, Z 0 charakteristická impedance napáječe. V užívaném frekvenčním rozsahu je reálná a konstantní. Z uvedené ho vyplývá, že pro ρ = 0 (nedochází k odrazu zátěž je přizpůsobena) je PSV=1, pro k blížící se 1 roste hodnota PSV do nekonečna. PSV je reálné číslo větší nebo rovno 1. Je to bezrozměrná veličina. Pro zobrazení funkčních hodnot PSV je třeba si uvědomit, že impedance Z A co by nezávisle proměnná je komplexní číslo a jejím definičním oborem v pravoúhlé trojrozměrné kartézské soustavě je Gaussova polorovina daná prvním a čtvrtým kvadrantem. Imaginární složku Z A indukčního charakteru vynášíme na kladnou osu y, imaginární složku Z A kapacitního charakteru vynášíme na zápornou osu y, reálnou složku Z A, která je pouze kladná vynášíme na kladnou osu x. Zobrazením funkčních hodnot PSV (souřadnice z) pro omezený definiční obor získáme plochu (viz obrázek 1.6). Toto zobrazení je nejnázornější, ale na úkor přesnosti. Z obrázku 1.6 je zřejmé: a) jak se změní PSV v závislosti na imaginární složce impedance Z A (s rostoucí souřadnicí y do kladných i záporných hodnot) při současné změně reálné složky impedance Z A (souřadnice x je menší nebo větší než Z 0 ). Reálná složka je parametrem. Viz obrázek 1.8 a 1.9. b) jak se změní výraz pro PSV když kvůli zjednodušení zanedbáme imaginární složku impedance Z A. Původní funkční plocha přejde v rovinnou křivku v rovině dané osami x a z. Reálná složka x je nezávisle proměnná veličina. Viz obrázek

19 ±y [Ω] x = 16, 6 Ω z(psv) 3 3,13 3,53 4,17 5,05 6,17 ±y [Ω] x = 20 Ω z(psv) 2,5 2,61 2,95 3,51 4,26 5,16 ±y [Ω] x = 25 Ω z(psv) 2 2,1 2,4 2,87 3,49 5,16 ±y [Ω] x = 33, 3 Ω z(psv) 1,5 1,6 1,87 2,26 2,76 3,37 ±y [Ω] x = 50 Ω z(psv) 1 1,22 1,48 1,8 2,18 2,61 ±y [Ω] x = 75 Ω z(psv) 1,5 1,54 1,67 1,87 2,12 2,42 ±y [Ω] x = 100 Ω z(psv) 2 2,02 2,1 2,23 2,4 2,61 ±y [Ω] x = 125 Ω z(psv) 2,5 2,51 2,57 2,66 2,79 2,96 ±y [Ω] x = 150 Ω z(psv) 3 3,01 3,06 3,13 3,23 3,36 Tab. 1.1: Vypočtená data PSV(±y) 18

20 Obr. 1.6: Závislost PSV Tyto nastalé dva případy je lepší detailně posoudit v jiném zobrazení. Výsledkem posouzení případu a) jsou křivky získané numerickým řešením rovnic (1.2.1) a (1.2.2). Vypočtené hodnoty jsou v závislosti na parametru x, uvedeny v tabulce 1.1. Jsou to vlastně řezy funkční plochy s rovinami rovnoběžnými s bokorysnou (danou osami y a z) z obrázku 1.6. Vzdálenost každé roviny od bokorysny je dána parametricky souřadnicí x. Všechny řezy jsou promítnuty do bokorysny a pro přehlednost rozděleny do dvou obrázků. Křivky pro x větší nebo rovno Z 0 jsou zobrazeny na obrázku 1.8, křivky pro x menší nebo rovno Z 0 jsou zobrazeny na obrázku 1.9. Výsledkem posouzení případu b) je rovinná křivka na obrázku 1.7. Křivka leží v nárysně určené osami z a x a má opět dva definiční obory s hranicí Z 0. V prvním definičním oboru je reálná impedance zátěže větší než Z 0 (50 Ω) a v druhém definičním oboru je reálná impedance zátěže menší než Z 0. V základním vzorci (1.2.1) se po dosazení (1.2.2) budou vyskytovat pouze reálná čísla. Pro první definiční obor impedance zátěže je PSV určen vztahem PSV 1 = Z A Z 0. (1.2.4) Grafem této funkce je přímka s obecným analytickým vyjádřením z 1 = k x (přímá úměrnost), pro druhý definiční obor impedance zátěže je PSV určen vztahem PSV 2 = Z 0 Z A. (1.2.5) 19

21 Obr. 1.7: Závislost PSV na R{Z A } Obr. 1.8: Závislost PSV na I{Z A } Grafem této funkce je hyperbola s obecným analytickým vyjádřením z 2 = k/x (nepřímá úměrnost). V obrázku 1.6 je tato celá křivka dána řezem funkční plochy s nárysnou a je určena tabulkou 1.2. Někdy je tato křivka nesprávně uváděna jako parabola s vrcholem v bodě (Z 0 ;1). Shrnutím výše uvedených poznatků je zřejmé, že ke každé impedanci Z A (komplexní i reálné) je jednoznačně 20

22 Obr. 1.9: Závislost PSV na I{Z A } x [Ω] 16, , y = 0 Ω z(psv) 3 2,5 2 1,5 1 1,5 2 2,5 3 Tab. 1.2: Vypočtená data PSV(x) přiřazen PSV. Někdy je naopak potřeba zjistit impedanci Z A ze známého PSV. To lze určit například graficky pomocí Smithova diagramu. 21

23 1.3 Měření přizpůsobení Při měření na kabelech, anténách, anténních relé a přepínačích není nutné znát fázi odražené vlny. Stačí vyjádřit neznámou zátěž pouze hodnotou přizpůsobení poměru stojatých vln a hodnotou charakteristické impedance vedení. I když je vzájemná shoda impedancí všech částí přenosového řetězce zpravidla garantována technickou dokumentací generátoru, souosého napáječe i zátěže, existuje v praxi menší či větší nepřizpůsobení obvykle mezi napáječem a zátěží které se napáječem přenáší až na výstup generátoru, přestože se výstupní impedance generátoru s charakteristickou impedancí napáječe shodují. Příčiny tohoto nepřizpůsobení bývají různé: Někdy jsou to nesprávné údaje o impedanci zátěže, kdy se udávaný ČSV neshoduje se skutečným, popřípadě se mu přibližuje jen na jednom kmitočtu, nebo v malé části pracovního pásma. Dále to může být nevhodné umístění zátěže, při kterém se již uplatňuje vliv blízkých předmětů. Nepříznivě se může projevit i dlouhodobé působení vnějších klimatických podmínek. Daleko nejčastější to jsou však hrubé chyby a nedbalost při montáži konektorů a napáječe. Hned za generátor se proto zařazuje vhodný indikátor který toto nepřizpůsobení, resp. přizpůsobení hlídá. Velikost přizpůsobení se může vyjádřit těmito parametry: PSV poměr stojatých vln, nebo přesněji (podle ČSN) ČSV činitel stojatých vln. Tento název se vžil v době používání měřících linek. Na tzv. měřícím vedení s podélnou štěrbinou, zařazeném do měřené vf trasy, se kapacitní sondou v této štěrbině měřila maximální (E max ) a minimální (E min ) napětí stojaté vlny, která podél vedení vzniká interferencí vlny postupné a odražené. Takže PSV nebo ČSV nebo SWR (Standing Wave Ratio) označovaný i písmenem σ, spočteme jako σ = E max E min (1.3.1) Je li vedení zakončeno přizpůsobenou zátěží, nevznikne stojatá vlna (E max splyne s E min takže jsou shodné, jejich poměr se blíží jedné). Při totální odrazu, 22

24 ČSV Odražený výkon Odražený výkon [%] [db] ,1 0,25-0,01 1,2 1-0,04 1,5 4-0, ,5 2,5 18-0, ,3 Tab. 1.3: Výkonové ztráty tzv. úplném nepřizpůsobení bude E min nulové a poměr E max /E min se bude přibližovat nekonečnu. Při měření reflektometrem, tzn. směrovými vazbami, které snímají odděleně a samostatně přímo vzorky napětí indukované vlnou postupnou (E p ) a vlnou odraženou (E o ), dostáváme jejich poměr činitel odrazu (nebo koeficient reflexe) - r nebo ρ. ρ = E odraž E postup, popř. ρ % = E o E p 100% (1.3.2) Je li vedení zakončeno přizpůsobenou zátěží, bude se E o blížit nule, takže ρ = 0/1 = 0. Při totálním odrazu, kdy jsou obě napětí shodná, bude ρ = 1. Čili je li ρ = 1, je ČSV = a při ČSV = 1 je ρ = 0. Malá nepřizpůsobení, popř. nepřizpůsobení vznikající na impedančních diskontinuitách a konektorech se lépe vyjadřují útlumem odrazu a v db, který je definován vztahem a = 20 log(e postup /E odraž ). (1.3.3) Čili čím je napětí odražené vlny (E o ) menší, tím větší je útlum odrazu (a). Tabulka 1.3 uvádí ztrátu vf výkonu vlivem nepřizpůsobení Transformátory se směrovou vazbou Dva vodiče spolu navzájem umístíme nad vodivou rovinou. Vysokofrekvenční proud I p, protékající vodičem 1, indukuje svým magnetickým polem H ve vodiči 2 proud I m. Skutečná hodnota tohoto proudu bude záležet na stupni 23

25 Obr. 1.10: Pohled na směrové vedení vazby mezi vodiči. Kapacitní vazba mezi vodiči 1 a 2 způsobí existenci napětí U e, jeho velikost je určena kapacitním děličem C 12 C 2z (viz. obrázek 1.11). Obr. 1.11: Vazba elmag. polem Dále si budeme principy této vazby vysvětlovat pomoci představy postupu elektromagnetické vlny po vedení. Jsou tři praktické možnosti, jak využít této vazby. a) Ve vedení 2 se podle popsaného principu vybudí vlna, která má směr postupu proudu vůči napětí opačný, než původní vlna na vedení 1. Této vlastnosti se využívá u směrových vazebních členů. Z hlavního vedení 1 odbočuje výkon na vedení 2 s útlumem, daným stupněm vazby mezi vedeními. b) Připojíme li na konci vedení 2 reálné odpory R A,R B, bude na konci A napětí U ma = R B I m ve fázi s napětím U e a obě napětí se spolu sčítají dohromady. V bodě B na odporu R B je napětí způsobené indukcí proudem I m, tj. U m B = R B I m vzhledem k opačnému smyslu toku proudu I m v protifázi k napětí U e a tato napětí se navzájem vyruší. Této vlastnosti se využívá u 24

26 měřičů přímé a odražené vlny na vedení (refraktometrů). Je totiž zřejmé, že opačně postupující vlna po vedení 1 (tj. odražená vlna) způsobí součet napětí v bodě B a vyrušení v bodě A. dá se tedy měřením napětí v bodě A (např. usměrněním pomocí detektoru) měřit úroveň přímé vlny a měřením v bodě B úroveň odražené vlny. c) Principu této tzv. Protisměrné vazby se využívá dále u tzv. hybridních slučovačů. Na obrázku 1.12 je znázorněn princip funkce slučovače s vedením s protisměrnou vazbou. Vazební poměry jsou nastaveny tak, že proud I 1 jde po vedení 1 a indukuje ve vedení 2 proud I m1. Po příchodu na prostřední odpor s hodnotou R/2 se proud I 1 rozdělí na část I 1 tekoucí do tohoto odporu a I 1 tekoucí dále po spoji směrem k vedení 2. Tento proud I 1 je ale v protifázi se shodně velikým proudem I m1, který má opačný směr, tj. I 1 I m1 = 0 a proto je proud I 1 totožný s proudem generátoru I 1 Obr. 1.12: Princip hybridního členu Reflektometr Reflektometr je úsek zpravidla souosého vedení o impedanci Z r, k němuž jsou volně vázány tzv. směrové vazby, v nichž se indukují napětí úměrná intenzitě vf energie procházející tímto úsekem vedení jedním, popřípadě oběma směry. Tzn. napětí úměrná vf energii nesené vlnou postupnou (E p ) a vlnou odraženou (E o ) od zátěže. Impedance reflektometru (Z r ) se má shodovat s výstupní impedancí generátoru (Z g ), jehož vf zatížení reflektometr kontroluje, resp. se 25

27 jmenovitou impedancí zátěže (Z a ), jejiž přizpůsobení reflektometr měří. Směrová vazba je relativně krátký úsek vedení, z jedné strany zakončený bezindukčním rezistorem jehož odpor (R v ) se má shodovat s charakteristickou impedancí tohoto vazebního vedení (Z vv ). V podstatě je to jednodrátové vedení, jehož impedance je dána průměrem vodiče a jeho vzdáleností od pláště reflektometru. Uspořádání směrových vazeb a jejich bezodrazové zakončení ovlivňuje rozhodujícím způsobem funkci reflektomeru, tzn. kvalitu rozlišení postupné a odražené vlny. Definujeme ji jako směrovost vazby (Sv). Je dána poměrem napětí v db na obou směrových vazbách při dokonalém přizpůsobení zátěže hlavního vedení reflektometru, kdy ČSV = 1. Zatímco napětí indukované ve směrové vazbě vlny postupné bude maximální, tak ve směrové vazbě vlny odražené by mělo být nulové, resp. minimální potlačené alespoň o 20 db. Směrovost přesných reflektometrů dosahuje 30 až 40 db. Prakticky to znamená, že při dokonalém zakončení, kdy je útlum odražené vlny teoreticky nekonečný, bude výchylka indikátoru vlny signalizovat při směrovosti 20, 26,5 a 30 db ČSV = 1, 2; 1, 1 a 1,064. Poměr napětí, které je k dispozici z vazební smyčky postupné vlny vůči napětí v hlavním vedení reflektometru definujeme jako vazební útlum (A V ). Závisí na délce vazebního vedení (tzn. délce smyčky) vzhledem k vlnové délce a těsnosti vazby s vnitřním vodičem hlavního vedení. Za přijatelný se považuje vazební útlum 20 db, kdy vazební vedení odebírá pouze 1/100 procházejícího výkonu. Napětí z vazební smyčky odražené vlny je pak ještě o již zmíněnou směrovost menší. Napětí úměrné odražené, příp. postupné vlně se snímá z opačného konce směrové vazby, resp. z toho konce vazebního vedení, který je blíže proti postupu vln. Zakončovací odpory vazeb tedy leží ve směru měřených vln. Indukovaná napětí E p a E o se snímají buď jako vysokofrekvenční přes vf konektory na koncích směrových vazeb a souosými kabely se vedou do vf voltmetru, příp. do měřícího přijímače, nebo jako stejnosměrná za diodami a měří se ručkovými indikátory. Obě vazby mají být nastaveny tak, aby jejich směrovost i vazební útlum byly stejné. Některými typy přesných reflektometrů lze také měřit napětí z obu smyček součastně, tzn. součet napětí indukovaných postupnou i odraženou vlnou. Ze tří naměřených hodnot je pak již možno vypočítat obě složky impedance a nikoliv jen ČSV. U většina levných typů provozních reflektometrů asi do 150 MHz jsou všechna vedení realizována jako vedení pásková (technikou plošných spojů) a to příznivě ovlivňuje jejich cenu. Nyní popíšeme parametry reflektometrů. 26

28 Impedance reflektometru Z r je dána rozměry a uspořádáním souosého nebo páskového hlavního vedení. Nejčastější hodnoty jsou 50 Ω, nebo 75 Ω. ČSV reflektometru je parametr který se zpravidla neuvažuje. Zcela samozřejmě se předpokládá, že samotný reflektometr do měřené trasy žádný vlastní ČSV nevnáší, a že ČSV indikovaný na jeho výstupu je shodný s ČSV na jeho vstupu. To ovšem nemusí platit jelikož ČSV reflektometru je ovlivněn konstrukcí a zvláště pak volbou konektorů. Měl by být menší než minimální měřitelný ČSV na nejvyšším kmitočtu pracovního pásma. Rozsah měření ČSV : U provozních reflektometrů s jedním ručkovým indikátorem je učen krajními hodnotami stupnice ČSV, obvykle 1 až 3. Maximální výkon je ovlivněn konstrukcí a omezen zatížením bezindukčních zakončovacích rezistorů směrových vazeb při nejmenším vazebním útlumu, tj. na nejvyšším kmitočtu provozního pásma Příklady některých zapojení Na obrázku 1.13 je zapojení měřiče ČSV, který zcela vyhovuje pro pásma 28 MHz. Vidíme, že se skládá ze směrového vedení, které je zapojeno mezi zdroj signálu a zátěž. Obě směrová vedení jsou na začátku spojena přes rezistory se zemí a na koncích jsou usměrňovací diody s filtračními kondenzátory. Rezistory představují jmenovitou zátěž jedné strany směrového vedení a jsou běžného provedení. Kondenzátory jsou keramické, pro vyšší kmitočty se používají keramické průchodkové. Vlivem nelineární charakteristice usměrňovacích diod vykazuje toto zapojení zvláště při nízkých napětích značnou chybu. Vzhledem k tomu, že budeme měřit signály o výkonové úrovni řádově wattů, není to příliš na závadu. Je však lepší použít germaniových diod, které jsou pro detekci vf napětí vhodnější než diody křemíkové. Germaniové diody mají menší úbytek napětí v propustném směru (0,2 až 0,3 V) než diody křemíkové (0,5 až 0,7 V). Výstupní usměrněné napětí je úměrné amplitudě dopředné vlny (U f ) a amplitudě odražené vlny (U r ). Tato stejnosměrná napětí jsou přes přepínač přiváděna na citlivé stejnosměrné měřidlo mikroampérmetr s proměnným předřadným potenciometrem. Přepínač má polohu pro měření dopředné vlny označenou FWD a polohu pro měření odražené vlny označenou REF. Při tomto způsobu měření se zjišťuje poměr U r /U f, který odpovídá činiteli 27

29 Obr. 1.13: Schéma zapojení měřiče ČSV odrazu ρ. ρ = U r U f (1.3.4) Protože však odečítáme přímo ČSV na stupnici měřidla, je třeba ocejchovat stupnici přímo v hodnotách ČSV. Vzorec pro výpočet ČSV: ČSV = U f + U r = 1 + Ur U f U f U r 1 U r U f = 1 + ρ 1 ρ (1.3.5) Na obrázku 1.14 je zapojení jednoduchého měřiče ČSV, který ke své funkci potřebuje malý vf výkon. Nemůže však být trvalou součástí soustavy, protože u něj dochází ke ztrátě výkonu na měřícím odporu. Obr. 1.14: Měřič ČSV pro malé výkony Měřič pracuje jako odporový můstek. Jeho dvě ramena tvoří shodné odpory R 1 a R 2 a další ramena pak normálový odpor R N a neznámá měřená impedance Z X (napájecí vedení se zátěží). Velikost odporu R N je shodná s charakteristickou impedancí napáječe. V poloze přepínače VF měříme výkon, který jde z generátoru do zátěže. Proměnným odporem R 5 se nastaví plná výchylka na 28

30 měřidle a přepínač se přepne do polohy ČSV. Měřidlo ukáže odražený výkon. Poměr stojatého vlnění se vypočítá ČSV = U vf + U čsv U vf U čsv (1.3.6) Stupnici měřidla je možné ocejchovat přímo v hodnotách ČSV, pokud předem ocejchujeme měřidlo v závislosti na nelineární charakteristice diod. Pro větší výkony existuje několik variant měřičů ČSV. Nejstarší systémy používající úsek koaxiálního kabelu nejsou, vzhledem k nepraktickým rozměrům a značné kmitočtové závislosti, pro krátkovlnné rozsahy vhodné. Měřiče provedené technikou páskových vodičů se směrovou vazbou jsou rozměrově malé, dávají přesné výsledky, ale jsou také kmitočtově závislé. Na spodních kv pásmech potřebují k vybuzení mnohem vyšší výkon než třeba na 28 MHz. Jsou však ideální jako jednopásmové, obzvlášť v pásmech VKV. V poslední době převažuje používání měřičů ČSV se soustřednými směrovými vazbami na feritovém toroidu. Měřený výkon je přenášen z vodiče procházejícího středem toroidu (proudová vazba). Tento typ se vyznačuje velkou širokopásmovostí a často bývá využíván jako vf wattmetr. Na obrázku 1.15 je použit transformátor s jedním vinutím. Je navinut na feritovém toroidu o průměru 10 až 12 mm z materiálu N1 nebo N2. Vinutí má 20 závitů smaltovaným vodičem o průměru 0,3 mm. Středem toroidu je protažen vodič, kterým prochází vf energie ze vf zdroje do zátěže. Aby byla zajištěna širokopásmovost měřiče, musí být potlačena parazitní kapacitní vazba mezi primárním a sekundárním vedením transformátoru. To se dosáhne stíněním mezi středním vodičem a vinutím. Použije se kousek koaxiálního kabelu, jehož stínící plášť se na jedné straně anténního výstupu spojí se zemí. Kolem transformátoru jsou symetricky rozloženy měřící obvody. Dodržení přísné symetrie je podmínkou správného měření. Odpory R 1 a R 2 uzavírají vinutí a na nich se snímá vf napětí úměrné protékajícímu vf proudu. Kondenzátory C 1 a C 2 spolu s C 5 (C 2, C 4, C 6 ve druhé větvi) tvoří kapacitní dělič. Použité diody D 1 a D 2 jsou univerzální hrotové diody. Nejlépe vyhovují diody germaniové, protože křemíkové diody mají vyšší prahové napětí a došlo by tak ke zkreslení měřených údajů v oblasti malých hodnot ČSV. Diody musí být pečlivě párovány. Usměrněné napětí se vede přes vf tlumivky (mohou být nahrazeny i odpory 470 Ω) na přepínač. Přepínač umožňuje přepínat mikroampérmetr k měření přímého a odraženého výkonu. Zapojení měřiče ČSV na obrázku 1.16 je podobné předchozímu. Sekundární 29

31 Obr. 1.15: Měřič ČSV (1) vinutí transformátoru má však odbočku uprostřed. Vinutí je bifilární, dvěma vodiči součastně. Začátek jednoho vinutí spojený s koncem druhého vinutí tvoří střední odbočku. Počet závitů je 2X10, vinutých vodiči o průměru 0,3 mm. Odpor R 1 tvoří zátěž vinutí, snižuje jeho jakost a tím pomáhá ke zvýšení širokopásmovosti měřidla. Obr. 1.16: Měřič ČSV (2) Při pevně zvolených odporech R 3 (obr. 1.15), případně R 5 (obr. 1.16), je možné oba měřiče ocejchovat jako měřiče průchozího a odraženého výkonu. Oba popsané měřiče ČSV je možné trvale zapojit do soustavy. 30

32 1.4 Měření vysokofrekvenčního výkonu Výkon měříme na zátěži, pro kterou je vysílač navržen. Zátěž musí odpovídat impedančně, musí se chovat jako reálný odpor a snést plný měřený výkon. Obr. 1.17: Indikátor výkonu vysílače Na obrázku 1.17 je jednoduchý indikátor vf výkonu do 50 mw. Je vhodný k měření až do oblasti VKV. Zatěžovací odpor je součástí wattmetru. Pro detekci je nejvhodnější Schottkyho dioda, nebo Ge dioda pro televizní obrazové detektory. Wattmetr pracuje jako vrcholový voltmetr a je ho možné ocejchovat stejnosměrným napětím. Plná výchylka na měřidle odpovídá 50 mw při napětí 2,24 V/50 Ω nebo 2,74 V/75 Ω. Pro přepočet na mw musíme vrcholovou hodnotu napětí převést na efektivní dělením 2. U ef = U š : 2 (1.4.1) pak je měřený výkon dán vztahem P = Uef 2 : R (1.4.2) Pro některá měření je výhodnější cejchovat wattmetr v jednotkách dbm (v logaritmickém poměru výkonu vůči 1mW). Na dalším obrázku 1.18 je měřič Obr. 1.18: Indikátor výkonu vysílače malých výkonu do 1 W. Zátěž je součástí wattmetru a je realizovaná paralelně řazenými odpory. Měřené vf napětí je usměrněno zdvojovačem napětí. Stejnosměrné napětí je vedeno přes kombinaci odporů a Zenerových diod na měřidlo. Kombinace slouží k linearizaci stupnice měřených výkonů. 31

33 Wattmetr pro větší výkony je také založen na měření napětí na známém odporu. Zatěžovací odpor však musí být řešen jako výkonový. Pro impedanci 75 Ω je vhodné paralelní zapojení 29 odporů o hodnotě 2200 Ω/2 W. Takto provedená zátěž snese dlouhodobý výkon 60 W a při měření v krátkých intervalech i 300 W. Jako průchozí wattmetry se mohou použít i měřiče ČSV. Zde je ovšem správnost měření podmíněna správným přizpůsobením zátěže (celého systému včetně měřiče) ke zdroji vf signálu. 32

34 2 PRAKTICKÁ ČÁST 2.1 Naměřená data Směrová vedení různých provedení byla vkládána do cesty vf signálu a to mezi generátor vf energie a umělou zátěž. Impedance této umělé zátěže byla frekvenčně nezávislá a odpovídala impedanci vf generátoru. K propojení jednotlivých částí vf obvodu byly použity koaxiální kabely s charakteristickou impedancí 50 Ω a byly připojovány pomocí konektorů typu PL. vf generátor směr. vedení zátěž 50 Ω Obr. 2.1: Schéma zapojení při měření Použité přístroje při měření: Vf generátor : ICOM IC 718 Osciloskop : TEKTRONIX TDS 210 Zátěž : MFJ 260C Voltmetry : METEX M 3850, VOLTCRAFT ME 42 Zdroj : McVOICE DF 3010 A Měření vf výkonu generátoru Určení vf výkonu je založeno na měření vf napětí na známé zátěži. Impedance zátěže se může s frekvencí měnit, je třeba proto k této závislostí při výpočtech přihlížet. Mnou použitá zátěž (tovární výroby značky MFJ) byla frekvenčně nezávislá a vykazovala čistě reálnou složku impedance 50 Ω ± 10 %. Poměr stojatých vln pro frekvence do 30MHz nepřesahuje hodnotu 1,1 a tato zátěž snese krátkodobě výkon až 300W. Vysokofrekvenční signál byl přiveden koaxiálním kabelem charakteristické impedance 50 Ω na PL konektor zátěže. Napětí na zátěži bylo z konektoru BNC přivedeno na osciloskop, který měřil střídavé vf 33

35 vf generátor zátěž 50 Ω Osciloskop Obr. 2.2: Schéma propojení napětí. V tabulce 2.1 jsou hodnoty napětí měřené pík to pík, a jde tedy o rozdíl maximální a minimální hodnoty. Měření bylo prováděno v rozsahu 1,7 29MHz a byly voleny krajní hodnoty úzkých frekvenčních intervalů, které generátor umožňoval používat. f [MHz] U pk pk [V] 1,8 34 1, ,45 33,8 3,6 33,8 6,9 33,4 7,2 33,4 9,9 33,6 10,4 33,6 13, ,4 35,2 17,9 36,4 18,4 36,8 20,9 38,2 21,4 38,4 24,4 40, , , Tab. 2.1: Naměřená data výkon 34

36 2.1.2 Směrové vedení zapojení č.1 Seznam součástek: R 1 = 150 Ω R 3 = 390 Ω D 1 = GA 201 C 1 = 4, 7 nf/5w R 2 = 150 Ω R 4 = 390 Ω D 2 = GA 201 C 2 = 4, 7 nf/5w Obr. 2.3: Schéma zapojení Obr. 2.4: Rozmístění součástek Na obrázku 2.3 je schéma zapojení směrového vedení. Toto je nejobvyklejší zapojení a bude se opakovat i v dalších mnou proměřovaných zapojeních. Lišit se bude pouze provedení samotných směrových vazeb. Obrázek 2.5 ukazuje provedení směrové vazby. Ta je vytvořena na oboustranné cuprextidové desce. Tento způsob realizace je velmi jednoduchý a především levný. V zapojení jsou použity germániové diody které mají nižší prahové napětí a jsou proto výhodnější něž diody křemíkové. Jelikož pracujeme s výkonem mezi 3W až 5W, nelinearita diod měření příliš neovlivní. Odpory R 3 a R 4 zde byly pouze jako ochranné předřadné odpory pro ručkový měřák. Z důvodu ověření symetrie zapojení byla změřena frekvenční závislost pro oba směry postupu vf signálu. V tabulce 2.2 a 2.3 jsou mnou naměřené hodnoty napětí přímé vlny (U FWD ) a odražené vlny (U REF ) pro oba směry. 35

37 1. směr f [MHz] U F [mv] U R [mv] 1,8 0,247 0,1047 1,95 0,271 0,1155 3,45 0,506 0,221 3,6 0,531 0,232 6,9 1,029 0,41 7,2 1,079 0,425 9,9 1,483 0,545 10,4 1,543 0,563 13,9 2,146 0,982 14,4 2,243 1,08 17,9 3,128 2,08 18,4 3,267 2,26 20,9 3,99 3,23 21,4 4,15 3,43 24,4 4,98 4, ,13 4, ,73 5, ,85 5,8 Tab. 2.2: Zapojení č.1 1.směr 2. směr f [MHz] U F [mv] U R [mv] 1,8 0,2684 0,0831 1,95 0,2948 0,092 3,45 0,546 0,1784 3,6 0,573 0,1868 6,9 1,1 0,325 7,2 1,152 0,336 9,9 1,588 0,43 10,4 1,653 0,444 13,9 2,284 0,819 14,4 2,388 0,91 17,9 3,353 1,826 18,4 3,507 1,992 20,9 4,31 2,55 21,4 4,5 2,77 24,4 5,41 3, ,6 3, ,25 4, ,44 4,39 Tab. 2.3: Zapojení č.1 2.směr Obr. 2.5: Provedení tištěného spoje 36

38 2.1.3 Směrové vedení zapojení č.2 Seznam součástek: R 1 = 130 Ω D 1 = GA 201 C 1 = 102 µf R 2 = 130 Ω D 2 = GA 201 C 2 = 102 µf Toto směrové vedení je součástí PSV-metru tovární výroby značky EUROCB typu SWR-171 (obrazek 2.7). Měřič je konstruován pro frekvence 28MHz a výkony do 100W a může být trvale vsazen do vf obvodu. Dále je schopen měřit výkon procházejícího signálu jedním z jeho ručkových měřidel, které je ocejchováno přímo ve wattech. Druhé ručkové měřidlo slouží pro nastavení citlivosti a po přepnutí přepínače do polohy SWR ukáže hodnotu poměru stojatých vln. Pro vlastní měření byla použita jen směrová vazba měřícího přístroje. Ostatní součásti byly odpájeny, aby neovlivňovaly vlastnosti samotných směrových vedení. Opět byla ověřena symetrie obousměrným proměřením. Schéma zapojení je stejné jako na obrázku 2.3. Na obrázku 2.6 je provedení samotné Obr. 2.6: EuroCB SWR 171 Provedení vazby vazby bez dalších částí obvodu. Obr. 2.7: EuroCB SWR

39 1. směr f [MHz] U F [mv] U R [mv] 1, ,3 1,95 115,4 13,1 3,45 229,9 40,1 3,6 242,1 43,5 6, ,4 7, ,4 9, , , , , , , , , Tab. 2.4: Zapojení č.2 1.směr 2. směr f [MHz] U F [mv] U R [mv] 1,8 140,1 3,7 1,95 154,7 4,5 3,45 301,4 16,8 3,6 317,1 18,7 6, ,8 7, ,3 9, , ,4 13, , ,9 17, , , , , Tab. 2.5: Zapojení č.2 2.směr 38

40 2.1.4 Směrové vedení zapojení č.3 Seznam součástek: R 1 = 120 Ω D 1 = GA 206 C 1 = 5, 6 nf R 2 = 120 Ω D 2 = GA 206 C 2 = 5, 6 nf Obr. 2.8: Schéma zapojení Obr. 2.9: Rozmístění součástek Provedení směrového vedení znázorněné na obrázku 2.8 bylo převzato z časopisu Amatérské rádio 3/99. Je navrženo pro měření poměru stojatých vln v pásmu 28 MHz. Zapojení měřiče je stejné jako v předchozím případě. Obě směrová vedení jsou na začátcích spojena přes rezistory se zemí a na koncích jsou usměrňovací diody s filtračními kondenzátory. V tabulce 2.6 jsou naměřené hodnoty napětí U FWD a U REF v závislosti na frekvenci. U tohoto zapojení bylo provedeno měření jen v jednom směru a to z toho důvodu, že PSV metr byl součástí matchmetru a vytvoření alespoň nějaké symetrie by bylo obtížné. 39

41 f [MHz] U FWD [mv] U REF [mv] 1,8 24,8 0,8 1,95 28,2 1 3, ,6 71,2 2,1 6,9 165,3 2,7 7,2 175,1 2,8 9, ,8 10,4 269,2 13,5 13,9 386,3 72,6 14, , ,5 18, ,2 20, ,3 21, ,3 24, Tab. 2.6: Zapojení č.3 40

42 2.2 Vyhodnocení naměřených dat Měření vf výkonu Výkon vypočteme z naměřených dat pomocí již dříve uvedených vztahů U ef = U š : 2. (2.2.1) Měřený výkon je potom dán vztahem P = Uef 2 : R. (2.2.2) f [MHz] P[W] 1,8 2,89 1,95 2,89 3,45 2,86 3,6 2,86 6,9 2,79 7,2 2,79 9,9 2,82 10,4 2,82 13,9 3,06 14,4 3,1 17,9 3,31 18,4 3,39 20,9 3,65 21,4 3,69 24,4 4, , , ,84 Tab. 2.7: Frekvenční závislost výkonu Z naměřených hodnot uvedených v tabulce 2.7 a graficky na obrázku 2.10 je vidět, že výkon není konstantní, ale zvyšující se frekvencí mírně stoupá. Přestože na generátoru vf signálu byla nastavená hodnota výkonu 5W, skutečné hodnoty jsou o něco menší. Nastavené hodnotě jsme se přiblížily až u frekvence 29MHz. Tato závislost výkonu generátoru by mohla mít vliv na pozdější měření. 41

43 Obr. 2.10: Závislost výkonu na frekvenci Frekvenční závislost směrových vedení Z naměřených hodnot napětí dopředné vlny U FWD a odražené vlny U REF byly spočítány koeficienty odrazu ρ podle vztahu ρ = U REF U FWD. (2.2.3) Ty byly vyneseny do grafů v závislosti na frekvenci vf signálu. Dále byly pro názornost s koeficientů odrazu vypočteny činitelé stojatých vln (ČSV) podle vztahu ČSV = U FWD + U REF = 1 + UREF U FWD U FWD U REF 1 U REF a taktéž byly vyneseny do grafů. U FWD = 1 + ρ 1 ρ (2.2.4) 42

44 Obr. 2.11: ρ zapojení 1, směr 1 Obr. 2.12: ČSV zapojení 1, směr 1 43

45 Obr. 2.13: ρ zapojení 1, směr 2 Obr. 2.14: ČSV zapojení 1, směr 2 44

46 Obr. 2.15: ρ zapojení 2, směr 1 Obr. 2.16: ČSV zapojení 2, směr 1 45

47 Obr. 2.17: ρ zapojení 2, směr 2 Obr. 2.18: ČSV zapojení 2, směr 2 46

48 Obr. 2.19: ρ zapojení 3 Obr. 2.20: ČSV zapojení 3 47

49 3 ZÁVĚR V teoretické části mé práce jsem popsal základní vlastnosti elektrických vedení a závislost některých jejich parametrů na pracovní frekvenci. Byly popsány příčiny vzniku stojatých vln v obvodech, jejich průběh a způsob měření. Dále je zde uveden princip činnosti směrových vedení a příklady některých zapojení, které je využívají. V praktické části byly naměřeny frekvenční závislosti tří zapojení v rozsahu 1,7 29 MHz. Dále byl měřen v tomto frekvenčním rozsahu výstupní vysokofrekvenční výkon generátoru. V grafu na obrázku 2.10 je znázorněna závislost výstupního výkonu vf generátoru na frekvenci. Je z něj zřejmé, že výkon generátoru není s frekvencí konstantní a navíc neodpovídá nastavené hodnotě. Tuto vlastnost je třeba při používání generátorů zohlednit. Například při mém měření byla nastavená hodnota výkonu 5 W, ale při frekvencích do 10 MHz byla výstupní hodnota pod 3 W. V další části byly změřeny frekvenční závislosti směrových vedení pro tři různé provedení vazeb. Provedení vazeb je ukázáno na obrázcích 2.5, 2.6 a 2.8. Pro jednotlivé frekvence byly změřeny velikosti naindukovaných napětí na směrových vedeních a z nich byly vypočítány koeficienty odrazu a činitelé stojatých vln podle uvedených vzorců. Vypočtené hodnoty jsou znázorněny ve grafech na obrázcích 2.11 až Z měření vyplývá, že všechny zapojení vykazují silnou frekvenční závislost. Při používání těchto prvků ve vysokofrekvenčních obvodech je tedy nutné nejdříve provést měření frekvenční závislosti a tím zjistit vhodnost použití pro konkrétní pracovní frekvence. 48

50 LITERATURA [1] Daneš J.: Amatérská radiotechnika a elektronika 1.-4.díl. Praha : Naše vojsko, 1989 [2] Stránský J.: Vysokofrekvenční elektrotechnika I a II. Praha : NČAV, 1959 [3] Tirpák A.: Elektronika veľmi vysokých frekvencií. Bratislava : UK, 2001 [4] Macoun J.: Proč a jak měříme ČSV. Praktická elektronika AR, 4, 6 a 7/97 [5] Erben J.: Pověry a mýty kolem SWR/PWR metrů pro KV. Radioamatér 3, 4, 5/05 [6] Kopka H, Daly P.: L A TEX Komletní průvodce. Brno : Computer press,

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení 1. Zadání: a) Změřte závislost v na kmitočtu pro f 8,12GHz. b) Změřte zadanou impedanci a impedančně ji přizpůsobte. 2. Schéma měřicí soupravy:

Více

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor. FREKVENČNĚ ZÁVISLÉ OBVODY Základní pojmy: IMPEDANCE Z (Ω)- charakterizuje vlastnosti prvku pro střídavý proud. Impedance je základní vlastností, kterou potřebujeme znát pro analýzu střídavých elektrických

Více

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr. Zadání: A. Na předloženém kompenzovaném vstupní děliči k nf milivoltmetru se vstupní impedancí Z vst = MΩ 25 pf, pro dělící poměry :2,

Více

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer Laboratorní úloha č. Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon Max Šauer 14. prosince 003 Obsah 1 Popis úlohy Úkol měření 3 Postup měření 4 Teoretický rozbor

Více

3 Z volného prostoru na vedení

3 Z volného prostoru na vedení volného prostoru na vedení 3 volného prostoru na vedení předchozí kapitole jsme se zabývali šířením elektromagnetických vln ve volném prostoru. lna se šířila od svého zdroje (vysílací antény) do okolí.

Více

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS rčeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS 3. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁOVÉ OBVODY Příklad 3.: V obvodě sestávajícím ze sériové kombinace rezistoru, reálné cívky a kondenzátoru vypočítejte požadované

Více

2.6. Vedení pro střídavý proud

2.6. Vedení pro střídavý proud 2.6. Vedení pro střídavý proud Při výpočtu krátkých vedení počítáme většinou buď jen s činným odporem vedení (nn) nebo u vn s činným a induktivním odporem. 2.6.1. Krátká jednofázová vedení nn U krátkých

Více

3. Kmitočtové charakteristiky

3. Kmitočtové charakteristiky 3. Kmitočtové charakteristiky Po základním seznámení s programem ATP a jeho preprocesorem ATPDraw následuje využití jednotlivých prvků v jednoduchých obvodech. Jednotlivé příklady obvodů jsou uzpůsobeny

Více

Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně: Kurz operátorů 1 ANTÉNY A NAPÁJEČE. Kurz operátorů Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně 2016/2017

Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně: Kurz operátorů 1 ANTÉNY A NAPÁJEČE. Kurz operátorů Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně 2016/2017 Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně: Kurz operátorů 1 ANTÉNY A NAPÁJEČE Kurz operátorů Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně 2016/2017 Radioklub OK2KOJ při VUT v Brně: Kurz operátorů 2 Vedení Z hlediska napájení

Více

1. Zadání. 2. Teorie úlohy ID: 78 357. Jméno: Jan Švec. Předmět: Elektromagnetické vlny, antény a vedení. Číslo úlohy: 7. Měřeno dne: 30.3.

1. Zadání. 2. Teorie úlohy ID: 78 357. Jméno: Jan Švec. Předmět: Elektromagnetické vlny, antény a vedení. Číslo úlohy: 7. Měřeno dne: 30.3. Předmět: Elektromagnetické vlny, antény a vedení Úloha: Symetrizační obvody Jméno: Jan Švec Měřeno dne: 3.3.29 Odevzdáno dne: 6.3.29 ID: 78 357 Číslo úlohy: 7 Klasifikace: 1. Zadání 1. Změřte kmitočtovou

Více

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu 13 13.1 Zadání 1) Změřte hodnotu indukčnosti cívky a kapacity kondenzátoru RC můstkem, z naměřených hodnot vypočítej rezonanční kmitočet. 2) Generátorem nastavujte frekvenci v rozsahu od 0,1 * f REZ do

Více

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky. Základní otázky pro teoretickou část zkoušky. Platí shodně pro prezenční i kombinovanou formu studia. 1. Síla současně působící na elektrický náboj v elektrickém a magnetickém poli (Lorentzova síla) 2.

Více

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna Rovinná harmonická elektromagnetická vlna ---- 1. příklad -------------------------------- 2 GHz prochází prostředím s parametry: r 5, r 1, 0.005 S / m. Amplituda intenzity magnetického pole je H m 0.25

Více

9.1 Přizpůsobení impedancí

9.1 Přizpůsobení impedancí 9.1 Přizpůsobení impedancí Základní teorie Impedančním přizpůsobením rozumíme stav, při kterém v obvodu nedochází k odrazu vln a naopak dochází k maximálnímu přenosu energie ze zdroje do zátěže. Impedančním

Více

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy: 1 Pracovní úkoly 1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy: (a) cívka bez jádra (b) cívka s otevřeným jádrem (c) cívka s uzavřeným jádrem 2. Přímou metodou změřte odpor

Více

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM II. úloha č. 6 Název: Měření účiníku Pracoval: Jakub Michálek stud. skup. 12 dne: 16.října 2009 Odevzdal dne: Možný počet

Více

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením. Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením. Na čem závisí účinnost vedení? účinnost vedení závisí na činiteli útlumu β a na činiteli odrazu

Více

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1 Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. Zadání. Naučte se pracovat s generátorem signálů Agilent 3320A, osciloskopem Keysight a střídavým voltmetrem Agilent 34405A. 2. Zobrazte

Více

Fyzikální praktikum...

Fyzikální praktikum... Kabinet výuky obecné fyziky, UK MFF Fyzikální praktikum... Úloha č.... Název úlohy:... Jméno:...Datum měření:... Datum odevzdání:... Připomínky opravujícího: Možný počet bodů Udělený počet bodů Práce při

Více

6. Střídavý proud. 6. 1. Sinusových průběh

6. Střídavý proud. 6. 1. Sinusových průběh 6. Střídavý proud - je takový proud, který mění v čase svoji velikost a smysl. Nejsnáze řešitelný střídavý proud matematicky i graficky je sinusový střídavý proud, který vyplývá z konstrukce sinusovky.

Více

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM II. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem Pracoval: Lukáš Ledvina stud.skup.14 dne:23.10.2009 Odevzdaldne: Možný počet bodů

Více

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor). Rezistor: Pasivní elektrotechnická součástka, jejíž hlavní vlastností je schopnost bránit průchodu elektrickému proudu. Tuto vlastnost nazýváme elektrický odpor. Do obvodu se zařazuje za účelem snížení

Více

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016 Střední průmyslová škola, Přerov, Havlíčkova 2 751 52 Přerov Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016 TEMATICKÉ OKRUHY A HODNOTÍCÍ KRITÉRIA Studijní obor: 26-41-M/01 Elektrotechnika Zaměření: počítačové

Více

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy FYZIKA II Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy Osnova přednášky Energie magnetického pole v cívce Vzájemná indukčnost Kvazistacionární

Více

Manuální, technická a elektrozručnost

Manuální, technická a elektrozručnost Manuální, technická a elektrozručnost Realizace praktických úloh zaměřených na dovednosti v oblastech: Vybavení elektrolaboratoře Schématické značky, základy pájení Fyzikální principy činnosti základních

Více

Zdroje napětí - usměrňovače

Zdroje napětí - usměrňovače ZDROJE NAPĚTÍ Napájecí zdroje napětí slouží k přeměně AC napětí na napětí DC a následnému předání energie do zátěže, která tento druh napětí (proudu) vyžaduje ke správné činnosti. Blokové schéma síťového

Více

Vektorové obvodové analyzátory

Vektorové obvodové analyzátory Radioelektronická měření (MREM, LREM) Vektorové obvodové analyzátory 9. přednáška Jiří Dřínovský Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně Úvod Jedním z nejběžnějších inženýrských problémů je měření parametrů

Více

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování)

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování) FYZIKA II Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování) Osnova přednášky činitel jakosti, vektorové diagramy v komplexní rovině Sériový RLC obvod - fázový posuv, rezonance

Více

Přenos pasivního dvojbranu RC

Přenos pasivního dvojbranu RC Střední průmyslová škola elektrotechnická Pardubice VIČENÍ Z ELEKTRONIKY Přenos pasivního dvojbranu R Příjmení : Česák Číslo úlohy : 1 Jméno : Petr Datum zadání : 7.1.97 Školní rok : 1997/98 Datum odevzdání

Více

PSK1-15. Metalické vedení. Úvod

PSK1-15. Metalické vedení. Úvod PSK1-15 Název školy: Autor: Anotace: Vzdělávací oblast: Předmět: Tematická oblast: Výsledky vzdělávání: Klíčová slova: Druh učebního materiálu: Typ vzdělávání: Ověřeno: Zdroj: Vyšší odborná škola a Střední

Více

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 013 Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy Studijní program Učitelství pro základní školy - obor Učitelství fyziky

Více

Smithův diagram s parametrickými impedančními a admitančními parametry

Smithův diagram s parametrickými impedančními a admitančními parametry Smithův diagram s parametrickými impedančními a admitančními parametry Základní vlastnosti Smithova diagramu Smithův diagram graficky znázorňuje v komplexní rovině závislost činitele odrazu na impedanci.

Více

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA Transformátor Měření zatěžovací a převodní charakteristiky. Zadání. Změřte zatěžovací charakteristiku transformátoru a graficky znázorněte závislost

Více

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017 Fakulta biomedicínského inženýrství Teoretická elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhlíř, CSc. Léto 2017 6. Vedení 1 Homogenní vedení vedení se ztrátami R/2 L/2 L/2 R/2 C G bezeztrátové vedení L/2 L/2 C 2 Model

Více

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče 7 Kapitola 2 Měření elektrických odporů 2 Úvod Ohmův zákon definuje ohmický odpor, zkráceně jen odpor, R elektrického vodiče jako konstantu úměrnosti mezi stejnosměrným proudem I, který protéká vodičem

Více

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony. Nelineární obvody Dosud jsme se zabývali analýzou lineárních elektrických obvodů, pasivní lineární prvky měly zpravidla konstantní parametr, v těchto obvodech platil princip superpozice a pro analýzu harmonického

Více

Studium tranzistorového zesilovače

Studium tranzistorového zesilovače Studium tranzistorového zesilovače Úkol : 1. Sestavte tranzistorový zesilovač. 2. Sestavte frekvenční amplitudovou charakteristiku. 3. Porovnejte naměřená zesílení s hodnotou vypočtenou. Pomůcky : - Generátor

Více

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS rčeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS. STEJNOSMĚNÉ OBVODY pravil ng. Vítězslav Stýskala, Ph D. září 005 Příklad. (výpočet obvodových veličin metodou postupného zjednodušováni a

Více

ELT1 - Přednáška č. 6

ELT1 - Přednáška č. 6 ELT1 - Přednáška č. 6 Elektrotechnická terminologie a odborné výrazy, měřicí jednotky a činitelé, které je ovlivňují. Rozdíl potenciálů, elektromotorická síla, napětí, el. napětí, proud, odpor, vodivost,

Více

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu 9. Čidla napětí a proudu Čas ke studiu: 15 minut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu Výklad

Více

Měřená veličina. Rušení vyzařováním: magnetická složka (9kHz 150kHz), magnetická a elektrická složka (150kHz 30MHz) Rušivé elektromagnetické pole

Měřená veličina. Rušení vyzařováním: magnetická složka (9kHz 150kHz), magnetická a elektrická složka (150kHz 30MHz) Rušivé elektromagnetické pole 13. VYSOKOFREKVENČNÍ RUŠENÍ 13.1. Klasifikace vysokofrekvenčního rušení Definice vysokofrekvenčního rušení: od 10 khz do 400 GHz Zdroje: prakticky všechny zdroje rušení Rozdělení: rušení šířené vedením

Více

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3 . STEJNOSMĚNÉ OBVODY Příklad.: V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Z 5 5 4 4 6 Schéma. Z = 0 V = 0 Ω = 40 Ω = 40 Ω 4 = 60 Ω 5 = 90 Ω

Více

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení) Střední škola informatiky a spojů, Brno, Čichnova 23 Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení) Studentská verze Zpracoval: Ing. Jiří Dlapal B R N O 2011 Úvod Výuka předmětu Elektrická měření

Více

ABSTRAKT KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRACT KEYWORDS

ABSTRAKT KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRACT KEYWORDS ABSTRAKT V této práci je proveden rozbor metod průchozích měřících systému pro měření poměru stojatých vln a vysokofrekvenčního výkonu. Reflektometr, zařízení měřící poměr stojatých vln pracuje v rozsahu

Více

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017 Tematické okruhy a hodnotící kritéria Střední průmyslová škola, 1/8 ELEKTRONICKÁ ZAŘÍZENÍ Přerov, Havlíčkova 2 751 52 Přerov Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017 TEMATICKÉ OKRUHY A HODNOTÍCÍ KRITÉRIA

Více

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz . STŘÍDAVÉ JEDNOFÁOVÉ OBVODY Příklad.: V elektrickém obvodě sestávajícím ze sériové kombinace rezistoru reálné cívky a kondenzátoru vypočítejte požadované veličiny určete také charakter obvodu a nakreslete

Více

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT Přednáška Rozsah předmětu: 24+24 z, zk 1 Literatura: [1] Uhlíř a kol.: Elektrické obvody a elektronika, FS ČVUT, 2007 [2] Pokorný a kol.: Elektrotechnika I., TF ČZU, 2003

Více

Měření rozložení fází intenzity el. pole na plošné anténě v pásmu 11 GHz

Měření rozložení fází intenzity el. pole na plošné anténě v pásmu 11 GHz Měření rozložení fází intenzity el. pole na plošné anténě v pásmu 11 GHz Ing. Radek Dohnal Doc. Ing. Vladislav Škorpil, CSc. Ústav telekomunikací Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Vysoké

Více

ÚTLUM KABELŮ A PSV. Měřeni útlumu odrazu (Impedančního přizpůsobení) antény

ÚTLUM KABELŮ A PSV. Měřeni útlumu odrazu (Impedančního přizpůsobení) antény . ÚTLUM KABELŮ A PSV Měření výkonu vysílače 1. indikátor DMU zapněte přepínačem 5 do polohy PWR 3. do konektoru ANT (2) připojte impedančně přizpůsobenou zátěž 4. do konektoru AP (1) připojte vhodným krátkým

Více

2 Teoretický úvod 3. 4 Schéma zapojení 6. 4.2 Měření třemi wattmetry (Aronovo zapojení)... 6. 5.2 Tabulka hodnot pro měření dvěmi wattmetry...

2 Teoretický úvod 3. 4 Schéma zapojení 6. 4.2 Měření třemi wattmetry (Aronovo zapojení)... 6. 5.2 Tabulka hodnot pro měření dvěmi wattmetry... Měření trojfázového činného výkonu Obsah 1 Zadání 3 2 Teoretický úvod 3 2.1 Vznik a přenos třífázového proudu a napětí................ 3 2.2 Zapojení do hvězdy............................. 3 2.3 Zapojení

Více

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu DVOJBRANY Definice a rozdělení dvojbranů Dvojbran libovolný obvod, který je s jinými částmi obvodu spojen dvěma páry svorek (vstupní a výstupní svorky). K analýze chování obvodu postačí popsat daný dvojbran

Více

Hlavní parametry rádiových přijímačů

Hlavní parametry rádiových přijímačů Hlavní parametry rádiových přijímačů Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal Pro posouzení základních vlastností rádiových přijímačů jsou zavedena normalizovaná kritéria parametry, podle kterých se rádiové přijímače

Více

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496 Název projektu: Moderní škola Integrovaná střední škola, Sokolnice 496 Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/34.0467 Název klíčové aktivity: V/2 - Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných

Více

- Stabilizátory se Zenerovou diodou - Integrované stabilizátory

- Stabilizátory se Zenerovou diodou - Integrované stabilizátory 1.2 Stabilizátory 1.2.1 Úkol: 1. Změřte VA charakteristiku Zenerovy diody 2. Změřte zatěžovací charakteristiku stabilizátoru se Zenerovou diodou 3. Změřte převodní charakteristiku stabilizátoru se Zenerovou

Více

4 Napětí a proudy na vedení

4 Napětí a proudy na vedení 4 Napětí a proudy na vedení předchozí kapitole jsme se seznámili s šířením napěťové a proudové vlny podél přenosového vedení. Diskutovali jsme podobnost šíření vlny podél vedení s šířením vlny volným prostorem.

Více

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1 Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1 Úvod Základy elektrotechniky 2 hodinová dotace: 2+2 (př. + cv.) zakončení: zápočet, zkouška cvičení: převážně laboratorní informace o předmětu, kontakty na

Více

Zesilovače. Ing. M. Bešta

Zesilovače. Ing. M. Bešta ZESILOVAČ Zesilovač je elektrický čtyřpól, na jehož vstupní svorky přivádíme signál, který chceme zesílit. Je to tedy elektronické zařízení, které zesiluje elektrický signál. Zesilovač mění amplitudu zesilovaného

Více

Přenosová technika 1

Přenosová technika 1 Přenosová technika 1 Přenosová technika Základní pojmy a jednotky Přenosová technika je oblast sdělovací techniky, která se zabývá konstrukčním provedením, stavbou i provozem zařízení sloužících k přenášení,

Více

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY 2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY Příklad 2.1: V obvodě sestávajícím ze sériové kombinace rezistoru reálné cívky a kondenzátoru vypočítejte požadované veličiny určete také charakter obvodu a nakreslete fázorový

Více

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 1. Základní informace o této fyzikální veličině Symbol vlastní indukčnosti je L, základní jednotka henry, symbol

Více

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu. [Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] 04.01.01 Na rezistoru je napětí 5 V a teče jím proud 25 ma. Rezistor má hodnotu. A) 100 ohmů B) 150 ohmů C) 200 ohmů 04.01.02 Na rezistoru

Více

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze.

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze. Nejprve několik fyzikálních analogií úvodem Rezonance Rezonance je fyzikálním jevem, kdy má systém tendenci kmitat s velkou amplitudou na určité frekvenci, kdy malá budící síla může vyvolat vibrace s velkou

Více

Rezonanční obvod jako zdroj volné energie

Rezonanční obvod jako zdroj volné energie 1 Rezonanční obvod jako zdroj volné energie Ing. Ladislav Kopecký, 2002 Úvod Dlouho mi vrtalo hlavou, proč Tesla pro svůj vynález přístroje pro bezdrátový přenos energie použil název zesilující vysílač

Více

Zakončení viskózním tlumičem. Charakteristická impedance.

Zakončení viskózním tlumičem. Charakteristická impedance. Kapitola 1 Odraz vln 1.1 Korektní zakončení struny Zakončení viskózním tlumičem. Charakteristická impedance. V mnoha praktických situacích požadujeme, aby prostředím postupovaly signály pouze jedním směrem,

Více

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM III Úloha č. XXVI Název: Vláknová optika Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009 Odevzdal dne: Možný počet bodů

Více

Elektromagnetický oscilátor

Elektromagnetický oscilátor Elektromagnetický oscilátor Již jsme poznali kmitání mechanického oscilátoru (závaží na pružině) - potenciální energie pružnosti se přeměňuje na kinetickou energii a naopak. T =2 m k Nejjednodušší elektromagnetický

Více

Posudek oponenta bakalářské práce

Posudek oponenta bakalářské práce U N I V E R Z I T A H R A D E C K R Á L O V É Fakulta přírodovědecká Katedra fyziky ========================================================= Posudek oponenta bakalářské práce Název: Základní měření pasivních

Více

Základní otázky ke zkoušce A2B17EPV. České vysoké učení technické v Praze ID Fakulta elektrotechnická

Základní otázky ke zkoušce A2B17EPV. České vysoké učení technické v Praze ID Fakulta elektrotechnická Základní otázky ke zkoušce A2B17EPV Materiál z přednášky dne 10/5/2010 1. Síla současně působící na elektrický náboj v elektrickém a magnetickém poli (Lorentzova síla) 2. Coulombův zákon, orientace vektorů

Více

Obvodové prvky a jejich

Obvodové prvky a jejich Obvodové prvky a jejich parametry Ing. Martin Černík, Ph.D. Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace. Elektrický obvod Uspořádaný systém elektrických prvků a vodičů sloužící

Více

dipól: tlustý bočníkově napájený dipól s bočníkem skládaný

dipól: tlustý bočníkově napájený dipól s bočníkem skládaný 7.3 Antény pro metrové a decimetrové vlny - prostorová vlna - vysoko umístěné antény - stožáry, napájení - směrové i všesměrové, různá šířka pásma a) symetrický dipól - půlvlnný - l 0,25 λ, D max = 1,64,

Více

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno Číslo a název projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0521 Investice do vzdělání nesou nejvyšší úrok Autor: Ing. Bohumír Jánoš Tématická sada:

Více

PŘEDNÁŠKA 1 - OBSAH. Přednáška 1 - Obsah

PŘEDNÁŠKA 1 - OBSAH. Přednáška 1 - Obsah PŘEDNÁŠKA 1 - OBSAH Přednáška 1 - Obsah i 1 Analogová integrovaná technika (AIT) 1 1.1 Základní tranzistorová rovnice... 1 1.1.1 Transkonduktance... 2 1.1.2 Výstupní dynamická impedance tranzistoru...

Více

Měřicí přístroje a měřicí metody

Měřicí přístroje a měřicí metody Měřicí přístroje a měřicí metody Základní elektrické veličiny určují kvalitativně i kvantitativně stav elektrických obvodů a objektů. Neelektrické fyzikální veličiny lze převést na elektrické veličiny

Více

1. Měření parametrů koaxiálních napáječů

1. Měření parametrů koaxiálních napáječů . Měření parametrů koaxiálních napáječů. Úvod Napáječ je vedení, které spojuje zdroj a zátěž. Vlastnosti napáječe popisujeme charakteristickou impedancí Z [], měrnou fází [rad/m] a měrným útlumem [/m].

Více

Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů. Jiří Dřínovský UREL, FEKT, VUT v Brně

Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů. Jiří Dřínovský UREL, FEKT, VUT v Brně Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů Jiří Dřínovský UREL, FEKT, VUT v Brně Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů Galvanická vazba (vazba společnou impedancí) Kapacitní vazba Induktivní vazba

Více

C p. R d dielektrické ztráty R sk odpor závislý na frekvenci C p kapacita mezi přívody a závity

C p. R d dielektrické ztráty R sk odpor závislý na frekvenci C p kapacita mezi přívody a závity RIEDL 3.EB-6-1/8 1.ZADÁNÍ a) Změřte indukčnosti předložených cívek ohmovou metodou při obou možných způsobech zapojení měřících přístrojů. b) Měření proveďte při kmitočtech měřeného proudu 50, 100, 400

Více

Systémy analogových měřicích přístrojů

Systémy analogových měřicích přístrojů Systémy analogových měřicích přístrojů Analogové měřicí přístroje obsahují elektromechanická ústrojí, která využívají magnetických, tepelných či dynamických účinků elektrického proudu nebo účinků elektrostatického

Více

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu. Pracovní úkoly. Změřte účiník: a) rezistoru, b) kondenzátoru C = 0 µf) c) cívky. Určete chybu měření. Diskutujte shodu výsledků s teoretickými hodnotami pro ideální prvky. Pro cívku vypočtěte indukčnost

Více

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření magnetických veličin, část 3-9-3

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření magnetických veličin, část 3-9-3 MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření magnetických veličin, část 3-9-3 Číslo projektu: CZ..07/.5.00/34.0093 Název projektu: Inovace výuky na VOŠ a SPŠ Šumperk Šablona: III/ Inovace a zkvalitnění výuky

Více

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka Kondenzátor je schopen uchovat energii v podobě elektrického náboje Q. Kapacita C se udává ve Faradech [F]. Kapacita je úměrná ploše elektrod

Více

galvanometrem a její zobrazení na osciloskopu

galvanometrem a její zobrazení na osciloskopu Úloha 2: Měření hysterézní smyčky alistickým galvanometrem a její zorazení na osciloskopu FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE Datum měření: 26.4.2010 Jméno: František Batysta Pracovní skupina: 5 Ročník

Více

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce. KŘIVKY Křivka = dráha pohybujícího se bodu = = množina nekonečného počtu bodů, které závisí na parametru (čase). Proto můžeme křivku také nazvat jednoparametrickou množinou bodů. Zavedeme-li souřadnicový

Více

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika Obsah 1 Zadání 3 2 Teoretický úvod 3 2.1 Indukčnost.................................. 3 2.2 Indukčnost cívky.............................. 3 2.3 Vlastní indukčnost............................. 3 2.4 Statická

Více

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

Interakce ve výuce základů elektrotechniky Střední odborné učiliště, Domažlice, Prokopa Velikého 640, Místo poskytovaného vzdělávaní Stod, Plzeňská 245 CZ.1.07/1.5.00/34.0639 Interakce ve výuce základů elektrotechniky TRANSFORMÁTORY Číslo projektu

Více

1.1 Pokyny pro měření

1.1 Pokyny pro měření Elektronické součástky - laboratorní cvičení 1 Bipolární tranzistor jako zesilovač Úkol: Proměřte amplitudové kmitočtové charakteristiky bipolárního tranzistoru 1. v zapojení se společným emitorem (SE)

Více

Využití komplementarity (duality) štěrbiny a páskového dipólu M

Využití komplementarity (duality) štěrbiny a páskového dipólu M Přechodné typy antén a) štěrbinové antény - buzení el. polem napříč štěrbinou (vlnovod) z - galvanicky generátor mezi hranami - zdrojem záření - pole ve štěrbině (plošná a.) nebo magnetický proud (lineární

Více

Funkce - pro třídu 1EB

Funkce - pro třídu 1EB Variace 1 Funkce - pro třídu 1EB Autor: Mgr. Jaromír JUŘEK Kopírování a jakékoliv využití výukového materiálu je povoleno pouze s odkazem na www.jarjurek.cz. 1. Funkce Funkce je přiřazení, které každému

Více

Elektromechanické měřicí přístroje

Elektromechanické měřicí přístroje Elektromechanické měřicí přístroje Lubomír Slavík TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247),

Více

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence :

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence : Skládání různoběžných kmitů Uvědomme si principiální bod tohoto problému : na jediný hmotný bod působí dvě nezávislé pružné síl ve dvou různých směrech. Jednotlivé mechanické pohb, které se budou skládat,

Více

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u Fyzikální praktikum č.: 7 Datum: 7.4.2005 Vypracoval: Tomáš Henych Název: Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící,

Více

Měření výkonu jednofázového proudu

Měření výkonu jednofázového proudu Měření výkonu jednofázového proudu Návod k laboratornímu cvičení Úkol: a) eznámit se s měřením činného výkonu zátěže elektrodynamickým wattmetrem se dvěma možnými způsoby zapojení napěťové cívky wattmetru.

Více

Impedanční děliče - příklady

Impedanční děliče - příklady Impedanční děliče - příklady Postup řešení: Vyznačení impedancí, tvořících dělič Z Z : podélná impedance, mezi svorkami a Z : příčná impedance, mezi svorkami a ' ' Z ' Obecné vyjádření impedancí nebo admitancí

Více

1 Elektrotechnika 1. 14:00 hod. R 1 = R 2 = 5 Ω R 3 = 10 Ω U = 10 V I z = 1 A R R R U 1 = =

1 Elektrotechnika 1. 14:00 hod. R 1 = R 2 = 5 Ω R 3 = 10 Ω U = 10 V I z = 1 A R R R U 1 = = B 4:00 hod. Elektrotechnika Pomocí věty o náhradním zdroji vypočtěte hodnotu rezistoru tak, aby do něho byl ze zdroje dodáván maximální výkon. Vypočítejte pro tento případ napětí, proud a výkon rezistoru.

Více

MĚŘENÍ JALOVÉHO VÝKONU

MĚŘENÍ JALOVÉHO VÝKONU MĚŘENÍ JALOVÉHO VÝKONU &1. Které elektrické stroje jsou spotřebiči jalového výkonu a na co ho potřebují? &2. Nakreslete fázorový diagram RL zátěže připojené na zdroj střídavého napětí. &2.1 Z fázorového

Více

Jak měřit Q rezonančního obvodu s VNA (Aprílové kibicování od OK5US ) 8/4/2013

Jak měřit Q rezonančního obvodu s VNA (Aprílové kibicování od OK5US ) 8/4/2013 Jak měřit Q rezonančního obvodu s VNA (Aprílové kibicování od OK5US ) 8/4/2013 ( VNA = Vektorový analyzátor obvodů), minivna a i ty od HP, Rhode Schwarz či Agilent. Reakce na webový článek OK1CJB. http://www.ok1cjb.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=719:3-860&catid=8:minivna-prakticky&itemid=15.

Více

1.1 Usměrňovací dioda

1.1 Usměrňovací dioda 1.1 Usměrňovací dioda 1.1.1 Úkol: 1. Změřte VA charakteristiku usměrňovací diody a) pomocí osciloskopu b) pomocí soustavy RC 2000 2. Ověřte vlastnosti jednocestného usměrňovače a) bez filtračního kondenzátoru

Více

Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu

Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu Ing. Martin Černík, Ph.D. Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace. Veličiny elektrických obvodů napětí u(t) okamžitá hodnota,

Více

1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703).

1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703). 1 Pracovní úkoly 1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703). 2. Určete dynamický vnitřní odpor Zenerovy diody v propustném směru při proudu 200 ma

Více

Elektromagnetické pole, vlny a vedení (A2B17EPV) PŘEDNÁŠKY

Elektromagnetické pole, vlny a vedení (A2B17EPV) PŘEDNÁŠKY Elektromagnetické pole, vlny a vedení (A2B17EPV) PŘEDNÁŠKY Garant: Škvor Z. Vyučující: Pankrác V., Škvor Z. Typ předmětu: Povinný předmět programu (P) Zodpovědná katedra: 13117 - Katedra elektromagnetického

Více

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc RIEDL 4.EB 10 1/6 1. ZADÁNÍ a) Změřte frekvenční charakteristiku operačního zesilovače v invertujícím zapojení pro růžné hodnoty zpětné vazby (1, 10, 100, 1000kΩ). Vstupní napětí volte tak, aby nedošlo

Více