Vysokofrekvenční transformátory a vedení

Podobné dokumenty
Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

1. Měření parametrů koaxiálních napáječů

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

Teoretický úvod: [%] (1)

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

ochranným obvodem, který chrání útlumové články před vnějším náhodným přetížením.

2. Měření parametrů symetrických vedení

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

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

TRANZISTOROVÝ ZESILOVAČ

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

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

ČVUT FEL. Obrázek 1 schéma zapojení měřícího přípravku. Obrázek 2 realizace přípravku

Nízkofrekvenční (do 1 MHz) Vysokofrekvenční (stovky MHz až jednotky GHz) Generátory cm vln (až desítky GHz)

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

TDA7000. Cílem tohoto experimentu je zkonstruovat FM přijímač s integrovaným obvodem TDA7000 a

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

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

Měření vlastností lineárních stabilizátorů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

Vysokofrekvenční a mikrovlnná technika návody pro mikrovlnné laboratorní experimenty MĚŘENÍ MIKROVLNNÉHO VÝKONU

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Měření vlastností jednostupňových zesilovačů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

Unipolární tranzistor aplikace

7. MĚŘENÍ LINEÁRNÍHO POSUVU

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

Kalibrace: Nominální teplota pro kalibraci v laboratoři: (23 ± 2) C Nominální teplota pro kalibraci mimo laboratoř: (23 ± 5) C

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

Pracoviště 1. Vliv vnitřního odporu voltmetru na výstupní napětí můstku. Přístroje: Úkol měření: Schéma zapojení:

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Přenosová technika 1

Obrázek 1 schéma zapojení měřícího přípravku. Obrázek 2 realizace přípravku

Teorie elektronických

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů operačních zesilovačů, část 3-7-5

1.1 Pokyny pro měření

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Experiment s FM přijímačem TDA7000

Vektorové obvodové analyzátory

Příloha č.: 1 ze dne: je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č.: 456/2012 ze dne: List 1 z 6

Laboratorní úloha KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí

List 1 z 6. Akreditovaný subjekt podle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005: FORTE a.s. Metrologická laboratoř Mostkovice 529

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

1.1 Paralelní spolupráce transformátorů stejného nebo rozdílného výkonu

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

SMĚŠOVAČ 104-4R

Oscilátory. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

popsat činnost základních zapojení operačních usměrňovačů samostatně změřit zadanou úlohu

Mini RF laboratoř. Nabídkový list služeb. Kontakt: Ing. Tomáš Kavalír, Ph.D. Tel:

Semestrální práce z předmětu X37CAD (CAD pro vysokofrekvenční techniku)

r Odvoď te přenosovou funkci obvodů na obr.2.16, je-li vstupem napě tí u 1 a výstupem napě tí u 2. Uvaž ujte R = 1Ω, L = 1H a C = 1F.

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

Elektromechanický oscilátor

pracovní list studenta Střídavý proud Fázové posunutí napětí a proudu na cívce Pavel Böhm

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Měření pilového a sinusového průběhu pomocí digitálního osciloskopu

b) Vypočtěte frekvenci f pro všechny měřené signály použitím vztahu

Obvod střídavého proudu s indukčností

Fyzikální praktikum 3 Operační zesilovač

MĚŘENÍ NAPĚTÍ A PROUDŮ VE STEJNOSMĚRNÝCH OBVODECH.

MĚŘENÍ JALOVÉHO VÝKONU

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

2 Teoretický úvod Základní princip harmonické analýzy Podmínky harmonické analýzy signálů Obdelník Trojúhelník...

1.1 Měření parametrů transformátorů

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

Měření vlastností optických vláken a WDM přenos

Katedra elektromagnetického pole K kurs AWR MO. samostatná úloha č.5. Analýza zesilovače s BJT

Rozhlasový přijímač TESLA 543A - VERDI

Přehled veličin elektrických obvodů

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

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

Zdroje napětí - usměrňovače

Automatizační technika Měření č. 6- Analogové snímače

Oscilátory. Oscilátory s pevným kmitočtem Oscilátory s proměnným kmitočtem (laditelné)

Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Laboratorní cvičení č.11

Pásmové filtry pro 144 a 432 MHz Tomáš Kavalír, OK1GTH

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

2-LC: Měření elektrických vlastností výkonových spínačů (I)

Synchronní detektor, nazývaný též fázově řízený usměrňovač, je určen k měření elektrolytické střední hodnoty periodického signálu podle vztahu.

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

1.Zadání 2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU 3.TEORETICKÝ ROZBOR

1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs

Obrázek č. 1 : Operační zesilovač v zapojení jako neinvertující zesilovač

Manuální, technická a elektrozručnost

Test. Kategorie M. 1 Na obrázku je průběh napětí, sledovaný osciloskopem. Jaké je efektivní napětí signálu?

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

Základní pasivní a aktivní obvodové prvky

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z MST KATEDRA TELEK. TECHNIKY. Měření nf charakteristik. ŠTĚPÁN Lukáš 2006/2007. Datum měření

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

NTIS-VP1/1: Laboratorní napájecí zdroj programovatelný

Rozsah měřené veličiny

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

Studium tranzistorového zesilovače

Transkript:

Vysokofrekvenční transformátory a vedení Úkol měření: 1. Stanovte amplitudovou a fázovou přenosovou charakteristiku předložených vzorků vf. transformátorů 2. Stanovte vstupní impedanci předložených vzorků vf. transformátorů při zatížení jmenovitou impedancí 50 Ω 3. Stanovte vstupní impedanci úseku nepřizpůsobeného vf. vedení Měření proveďte v rozsahu frekvencí 0,5 až 110 MHz s dostatečným počtem hodnot. Vzorky transformátorů: vzorek č. feritový rel. permeabilita průměr jádra materiál µ R [-] [mm] vinutí 1 N05 50 5 závitů, bifilární 2 N1 100 5 závitů, jednoduché 3 N2 200 5 závitů, bifilární 4 H6 600 6 3 závity, trifilární 5 H6 600 12 3 závity, jednoduché 6 H6 600 10 3 závity, bifilární Pozn.: Počty závitů jsou stejné jak pro primární, tak pro sekundárním vinutí. Všechna vinutí jsou vinuta vodičem o průměru 0,3 mm s PVC izolací. Transformátory mají převod 1:1. Vzorek vedení: Koaxiální kabel RG 213; Z 0 = 50 Ω; N konektory; zátěže 16 Ω, 150 Ω a zkrat. Pokyny pro měření: Měření provádějte na přístrojích Tesla BM 650. Jeden přístroj je určen pro měření přenosu - jeho sonda má vstupní a výstupní bránu. Před měřením bodu 1 je nutné tento přístroj kalibrovat propojit vstupní a výstupní brán koaxiálním vedením a dostavit potenciometrem přenos 1 a fázový posun 0. Přístroje jsou již před cvičením nakalibrovány, studenti provádějí jen kontrolu odečtem hodnot. Při vlastním měření (body 1 a 2) jsou obě vinutí transformátorů připojena k měřicímu přístroji. Měření bodu 2 se provádí na druhém přístroji, vybaveném jen snímací sondou (pouze vstupní brána). Přístroj je přepnut za měření vstupní impedance Z a fáze Φ. Nezapojená brána vf. transformátoru musí být zakončena jmenovitou impedancí 50 Ω. K tomu slouží přiložený N-terminátor. Při vlastním měření odečítejte jak absolutní hodnotu impedance, tak i fázi. Závislosti na frekvenci vyneste do grafu, dle potřeby volte vhodně měřítko (lineární, logaritmické). Počet bodů měření volte tak, abyste přesně určili horní a hlavně dolní mezní kmitočet vf. transformátoru (hlavně u měření bodu 1). Bod 3 se měření na stejném přístroji jako bod 2. K hlavici sondy přístroje BM 650 připevníte přiložený koaxiální kabel RG 213. Jeho mechanická délka λ MECH je cca 2 m. V rozsahu 0,5 MHz až 25 MHz lze měřit průběh vstupní impedance kabelu na frekvenci. Pro další měření je postačující měřit pouze v okolí frekvence 23 MHz a přesně nalézt kmitočet, kde kabel vykazuje minimální hodnotu vstupní impedance typicky okolo 1-3 Ω. Pak lze hovořit o tzv. čtvrtvlnné rezonanci, kdy se kabel chová jako čtvrtvlnný transformátor. Z hodnoty této frekvence f REZ se dá určit elektrická délka kabelu λ EL dle vzorce c λ EL = ; c = 3 10 8 m/s. Poměr mechanické délky λ MECH a elektrické délky λ EL se 4 f REZ

nazývá činitel zkrácení k λ λ MECH = a jeho velikost bývá v závislosti na použitém typu EL dielektrika okolo 0,66. Přesněji se činitel zkrácení dá vypočítat jako k = 1/ ε ; ε R je relativní permitivita použitého dielektrika. Pro běžně používaný polyetylén činí ε R 2,25. Kabel chovající se jako čtvrtvlnný transformátor lze popsat takto: impedance připojená na konec konec kabelu o charakteristické impedanci Z 0 se transformuje na počátek kabelu dle vztahu 2 Z 0 Z =. Toto chování lze ověřit měřením na BM 650, kdy na konec kabelu střídavě POČ Z KON připojíte impedance 16 Ω a 150 Ω. Přibližně platí, že 16 150 = 50 2. Dále lze při dané frekvenci určit poměr stojatých vln (PSV), koeficient odrazu Γ a z něj určit útlum kabelu Z 0 v db/100 m. Poměr stojatých vln PSV =, Z POČ je změřená vstupní impedance Z POČ PSV 1 v ohmech, Z 0 = 50 Ω. Koeficient odrazu v absolutní hodnotě je roven Γ =. Je nutné si PSV + 1 uvědomit, že vypočtený koeficient odrazu odpovídá kabelu o dvojnásobné mechanické délce, neboť postupující elektromagnetická vlna musela projít kabelem tam i zpět. Skutečný koeficient odrazu pro λ MECH bude odmocninou-krát menší. Číselně odpovídá útlumu kabelu dané délky, který stačí přepočítat na délku 100 metrů a vyjádřit v jednotce db. Vyhodnocení měření: V závěru vyhodnoťte vliv feritového materiálu (µ R ) a vinutí (jednoduché, bifilární, trifilární) na dolní mezní kmitočet f 1. Uvědomte si, že dolní mezní kmitočet závisí především na velikosti rozptylových indukčností L σ a použitelnost na nízkých kmitočtech je podmíněna velkou hlavní indukčností L H. Na velikost hlavní příčné indukčnosti lze usuzovat například z průběhů Z VST = g (f). Jednotlivé feritové materiály porovnejte mezi sebou. Určete vliv zkrouceného vinutí na rozptylové indukčnosti. R Obr. 1: Náhradní schéma vf. transformátoru. Obr. 2: Přenos vf. transformátoru a jeho toleranční pole. Literatura: Vysokofrekvenční transformátory kap. 1.5.10, str. 50

Šumové číslo Úkol měření: 1. Proveďte kalibraci měřicího přístroje Agilent Noise Figure Analyzer N8973A. Nastavte režim pro měření, například zvolte konfigurační soubor C:\A.STA. Propojte sondu se vstupem přístroje a proveďte kalibraci v režimu Calibration. 2. Proveďte kontrolu měřicího přístroje. Při propojeném vstupu a výstupu musí přístroj zobrazovat nulové šumové číslo a zisk, obojí v db. (Je nutné spustit průměrování na cca 16 odměrů). 3. Stanovte šumové číslo a zisk předložených vzorků zesilovačů. Měření proveďte v rozsahu frekvencí 140 až 150 MHz, při měření dbejte na maximální ochranu vstupu přístroje zesilovač je napájen z akumulátoru, připojen musí být nejdříve k sondě přístroje. Výsledky měření zaznamenejte na disketu (*.CSV nebo *.GIF). 4. Ověřte vliv nepřizpůsobení na šumové číslo. Měření provádějte při zařazení transformačního vedení mezi vstup zesilovače a sondu (1. zesilovač). 5. Ověřte vliv volby pracovního bodu na šumové číslo. Měření proveďte pro nižší napájecí napětí (6 V, 1. zesilovač). Pozor Akumulátor nemá proudovou ochranu, dbejte na správnou polaritu. Ochranná dioda proti přepólování je zapojena na vývodu pro kladné napájení. Měřené vzorky: 1. vf. zesilovač pro pásmo 140 MHz až 150 MHz, napájení +12 V, měděný stínicí kryt, vstup zesilovače je ze strany přizpůsobovací cívky 2. vf. zesilovač XXXX, pásmo 1,2 GHz (před měřením nutné načíst konfigurační soubor C:/B.STA a provést kalibraci 3. vf. zesilovač ZZZZZ, pásmo cca 100 až 200 MHz, napájení +12 V, vnitřní stabilizace na +5 V

Literatura: Obr. 2: Rozdílnost výkonového a šumového přizpůsobení Šumové parametry tranzistorů kap. 1.7.8, str. 121

Vlastnosti cívek Úkol měření: Zjistěte měřením kmitočtové závislosti činitele převýšení daných vzorků cívek vliv konstrukčního provedení (délky vinutí, rozměrů a formy vinutí) na jejich kvalitu. Pokyny: Měřte na Q-metru v kmitočtovém rozsahu určeném nejmenší a největší kapacitou ladicího kondenzátoru přístroje (obvod s cívkou se ladí do rezonance). Kmitočtový krok volte tak, abyste u každé cívky změřili alespoň 8 hodnot rovnoměrně rozložených v kmitočtovém intervalu. Vzorky: Vzduchové cívky: D = 32 mm, l = 45 mm, N = 50; č. cívky D [mm] L [mm] d [mm] 1 32 45 10 x 0,15 2 32 45 5 x 0,25 3 32 45 0,6 4 32 45 0,85 5 32 45 0,4 6 32 45 0,25 Cívky s feromagnetickými jádry: tlumivka MESC 10 µh, GES Electronic, jádro typu tyčka cívky 09P, 560 µh, GM Electronic, jádro typu činka Literatura: Vlastnosti induktorů kap. 1.5, str. 35

Úkol měření: Měření křemenných výbrusů a piezoelektrických filtrů 1. Měření křemenného výbrusu. Změřte teplotní závislost křemenného výbrusu od teploty okolí do cca 90 C. Stanovte nejistotu měření. Z grafického zobrazení určete typ výbrusu - jeho řez (AT, BT, CT, DT, GT). 2. Měření piezoelektrických filtrů a. Změřte a graficky znázorněte kmitočtovou charakteristiku piezoelektrického filtru pomocí rozmítače Elsy SG 2000. Rozmítač nastavte na rozsah kmitočtů 10 MHz až 11 MHz. Přenos se odečítá z nastavení výstupního útlumového členu rozmítače (údaj je nelineární). b. Změřte a graficky zaznamenejte kmitočtovou charakteristiku filtru měřením výstupního napětí při buzení filtru proměnnou frekvencí v propustném pásmu filtru s krokem asi 500 Hz. Stanovte útlumovou charakteristiku filtru vztaženou k velikosti vstupního signálu (napětí signálního generátoru). Přístroje: ad 1) čítač Black Star 1325 1,3 GHz, elektrický termistorový teploměr, 2 zdroje 15 V/1 A ad 2) vf. generátor Elsy SG 2000, vf. milivoltmetr Tesla BM 495A 10 khz 1,2 GHz Pokyny pro měření: Ad 1) Měřte od teploty okolí až do 90 C. Zaznamenávejte odchylku oscilátoru od ideální hodnoty 12 000 000 Hz. Tuto odchylku pak vyneste do grafu jako funkci teploty. Po zapnutí přípravku se oscilátor musí ustálit, během této doby může údaj čítače značně kolísat. Ručkové měřicí ústrojí (mikroampérmetr) indikuje činnost přípravku, údaj je pouze informativní. Ad 2) Měření kmitočtové charakteristiky je možné provádět dvěma způsoby. Lze měřit výstupní napětí na filtru voltmetrem při dané frekvenci. Generátor nemá zapnuto rozmítání, zapojení odpovídá obr. 3. Nevýhodou je zdlouhavost měření, výhodou je absence zkreslení, které vzniká při vysoké rychlosti rozmítání (obrázek 4). Nejpohodlnější je zaznamenávat kmitočtovou charakteristiku na osciloskopu (zapojení dle obr. 2). Na generátoru musí být správně nastaveno rozmítání: počáteční frekvence tlačítko FREK a šířka rozmítání sweep tlačítko SW. Oba parametry musí být nastaveny tak, rozmítání bylo širší než je propustné pásmo měřeného filtru. Obr. 1: Schéma pro měření teplotní závislosti frekvence krystalového oscilátoru

Obr. 2: Měření přenosu filtru pomocí rozmítače a osciloskopu Obr. 3: Uspořádání pracoviště pro měření přenosu filtru metodou bod po bodu generátorem a voltmetrem Obr. 4: Možné pozorované průběhy, určení šířky propustného pásma Měřené filtry: 1. mezifrekvenční krystalový filtr f 0 = 10,445 MHz, velmi úzké propustné pásmo (10 khz) 2. keramický filtr f 0 = cca 10 MHz, širší propustné pásmo, typicky 100 khz 3. laděný LC filtr, f 0 = cca 10 MHz, šířka propustného pásma cca 1 MHz, měděné stínění Literatura: Piezoelektrické součástky kap. 1.9, str. 143