Передача импульсного сигнала через полосковую линию

В устройствах автоматики и цифровой техники для обработки управляющих сигналов используются прямоугольные импульсы. Учитывая тот факт, что практически любая электрическая цепь содержит реактивные элементы, параметры которых зависят от частоты, прохождение электрических сигналов в устройствах сопровождается искажением их формы. Условием неискаженной передачи сигналов через четырехполюсник является выполнение условий, которые предполагают, что модуль коэффициента передачи должен быть постоянным во всем диапазоне частот, а фазо-частотная характеристика должна быть линейной.

На практике такие условия обычно не выполняются, и для того, чтобы восстановить исходную форму сигнала используются корректирующие четырехполюсники. Зависимость от частоты комплексный коэффициента передачи электротехнического устройства оценивается с помощью характеристики, которая носит название мера передачи g = a+jb, где: a - коэффициент затухания, b - коэффициент фазы.

Активные корректоры строятся с использованием промежуточных звеньев в виде четырехполюсников с большим (теоретически бесконечно большим) входным сопротивлением и малым, близким к нулю, выходным сопротивлением. К таким корректорам не предъявляются требования согласования их характеристических сопротивлений. Постоянная передача такого корректора определяется из соотношения:

В некоторых случаях возможно применение корректоров комбинированного типа, когда активные элементы используются лишь для развязки четырехполюсников, но не влияют на их частотные и амплитудные характеристики. Теоретически одним корректором можно компенсировать и амплитудные, и фазовые искажения. Однако на практике очень часто используются отдельно включенные амплитудный и фазовый корректоры, так как использование отдельных корректоров в некоторых случаях позволяет повысить качество корректирования. В то же время совместное использование амплитудного и фазового корректора предъявляет к схемам корректирования ряд дополнительных требований.

Объектом второй части исследования является несимметричная полосковая линия передачи. Она представляет собой протяженную электродинамическую структуру, геометрические параметры которой выбраны так, что распространяющийся сигнал можно считать зависимым только от продольной координаты. Таким образом, передача в основном осуществляется вдоль полосковой линии (в слое диэлектрика) и направляется полосковым проводником.

Полосковые линии используются в технике сверхвысоких частот (от миллиметрового до дециметрового диапазона длин волн), при этом электромагнитная энергия передается по диэлектрику, разделяющему электроды. В данной работе исследуется прохождение через полосковую линию наносекундных импульсов без высокочастотного заполнения. Такая передача имеет место в компьютерной технике.

Рис. 1: Полосковая линия передачи

Строгий анализ распространения даже гармонических сигналов в полосковой линии очень сложен. Однако, и в полосковой, и в коаксиальной линии основная энергия передается поперечной электромагнитной волной. Поэтому с достаточной степенью достоверности можно провести такой анализ путем сопоставления этих линий на базе теоретической модели длинной линии. Специфическими будут зависимости первичных параметров длинной линии от реальных свойств полосковой линии.

Если бы полосковая линия не имела потерь, то любой сигнал распространялся бы через нее без искажений, не изменяя своей формы. При несогласованной нагрузке на выходе и входе линии возникают неоднократные отражения (возможно, сопровождаемые потерями при каждом отражении). В реальной линии существуют потери, зависящие от частоты, поэтому даже в случае согласованной нагрузки форма выходного сигнала отличается от формы входного.

В курсовой работе предполагается выполнение следующих расчетов:

- На основании данных варианта курсовой работы рассчитывается комплексный коэффициент передачи источника сигналов и строятся его амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики в диапазоне частот . Оценивается диапазон частот, в пределах которого отклонение значений модуля передаточной характеристики от номинального значения частоты не превышают 10%.

- Рассчитывается реакция схемы устройства на прямоугольный импульс длительностью . Оцениваются искажения фронта и вершины выходного импульса.

- Разрабатывается схема корректирующего устройства, и определяются его частотные характеристики.

- Рассчитываются передаточные характеристики схемы устройства с корректором, а также его реакция на прямоугольный импульс.

- Оценивается качество проведенной коррекции выходного сигнала, и рассчитываются условия согласования корректора с полосковой линией.

- Рассчитываются первичные и вторичные параметры полосковой линии.

- Составляется общая схема устройства с заданными параметрами характеристического сопротивления.

- Рассчитываются спектральные характеристики последовательности импульсов и одиночного сигнала.

- Рассчитываются спектральные характеристики выходных сигналов и их временные зависимости.

- Рассчитываются временные зависимости напряжений на выходе полосковой линии.

- Проводится анализ искажений на выходе полосковой линии.

- Составляются выводы по проведенной работе.

    Еще статьи по теме

    Разработка предложения по объединению вычислительных сетей ВУЗов в интрасеть
    Вопрос о том, что дает использование сетей, естественным образом порождает другие вопросы: в каких случаях развертывание вычислительных сетей предпочтительнее использования автономных компьютеров или многомашинных систем? Как ...

    Повышение точности угловых координат при использовании фазированных антенных решеток в системах радиолокации
    Происшедшие изменения военно-политической обстановки в Европе привели к некоторому ослаблению международной напряженности и повороту от конфронтации к ограниченному п ...

    Главное меню

    © 2018 / www.techsolid.ru