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实验十 RLC电路的阻抗特性分析

实验十 RLC电路的阻抗特性分析
实验十 RLC电路的阻抗特性分析

实验十 RLC 电路的阻抗频率特性分析

一实验目的

1、掌握交流电路中电阻、电容和电感的阻抗与频率的关系。

2、加深理解三个元件的电压与电流相位关系。

3、观察RLC 串联谐振现象,了解谐振电路特性,加深其理论知识的理解。

二 实验原理

1、R 、L 、C 元件的阻抗频率特性

正弦交流信号包含最大值、频率和初相位,在正弦稳态交流电路中,通过元件的电流有效值和加于该元件两端电压有效值之间的关系U =f (I ),称为元件的交流伏安特性,每个元件不仅讨论电压、电流有效值关系,还要观察两者相位之间的关系。

线性电阻欧姆定律的相量形式为:U

RI = 。说明电阻两端电压的有效值与流过电流的有效值成正比,R 大小与频率无关,相位差为0,即同相位。

(2)电容

线性电容电压电流关系的相量形式为:1U

j I C

ω=- 。表明电容两端电压有效值与流过电流有效值关系为1

U I C

ω=,相位差为-90 ,即电流超前电压90度。 (3)电感

线性电感的电压电流关系的相量形式为:U

j LI ω= 。说明电感两端电压的有效值与流过电流的有效值关系为U LI ω=,相位差为90 ,即电压超前电流90度。

正弦稳态电路中,RLC 元件的阻抗频率特性曲线如图10-1所示。

图10-1 R 、L 、C 元件的阻抗频率特性曲线

RLC串联电路中,当正弦交流信号源的频率f改变时,电路中的感抗、容抗随之而变,电路中的电流I也随频率f而变。交流电压

S

U(有效值)的角频率

为ω,则电路的阻抗为

1

()

Z R j L

C

ω

ω

=+-,

阻抗的模:Z=

阻抗的幅角

1

arctan

L

C

R

ω

ω

?

-

=,即该电路总电压与电流的相位差。

图10-3(a)、(b)分别为RLC串联电路的阻抗、相位差随频率的变化曲线。

图10-3(a)z f

-曲线图10-3(b)f

?-曲线

由曲线图可以看出,存在一个特殊的频率

f,特点为:

(1)当

f f

<时,0

?<,电流相位超前于电压,整个电路呈电容性;

(2)当

f f

>时,0

?>,电流相位滞后于电压,整个电路呈电感性;

(3)当

1

L

C

ω

ω

-=时,即

ω=

f=时,阻抗Z R

=,此时0

?=,表明电路中电流I和电压U同相位,整个电路呈现纯电阻性。

回路中的电流I (有效值)为:

I =

I 与频率f 的变化曲线如图10-3(c )所示。

10-3(c )I f -曲线

当0ω=

RLC 串联电路呈现电阻性,此时电路阻抗的模Z R =为最小,电流U

I Z

=

则达到极大值,这就是串联谐振现象。随f 偏离0f 越远, 阻抗越大,而电流越小。只要调节f 、L 、C 中的任意一个量,电路都能达到谐振。

谐振时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压u s 同相位。此时R s U U = ,

L c s U U QU ==

,式中Q =Q 对

谐振曲线的形状起着决定作用,在L 、C 不变条件下,电阻R 值越小,Q 值越大,曲线越尖锐,通频带越窄,电路的选择性越好。

三实验仪器和设备

1、信号发生器

2、示波器

3、万用表

4、电阻、电容、电感

四实验内容和步骤

测试电路如图10-4,r =100Ω、R=300、C=0.1uF 、L=58mH ,信号发生器输出正弦信号,有效值Us =5V 保持不变。改变信号源的频率,利用万用表分别测量R C L R C L U U U I I 、、、、、I ,得出电阻、电容和电感的元件特性。

2、R 、L 、C 电压与电流的相位关系

利用示波器观察不同元件的电压和电流波形,比较三个元件的电压与电流的相位关系。

3、RLC 串联电路的阻抗

选择L=58mH 、C=0.1μF 、R=300Ω,f 0=2.1KHz ,保持Us =5V 不变,改变频率,测量U R 的值,然后以f 为横坐标,以U R 为纵坐标,绘出光滑的曲线,即谐振曲线,在LC

f f π210=

=处(X L =Xc ),曲线尖峰所在的频率点称为谐振频

率,此时电路呈纯阻性,电路阻抗的模为最小。测量同时观察U R 、U S 的相位。

五 讨论

1、通过示波器怎样理解相位的关系?

2、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振,如何判别电路是否发生谐振?

3、本实验在谐振时,对应的U L 与U C 是否相等?如有差异,原因何在?

图10-4 阻抗频率特性测试电路

实验四__电阻元件伏安特性的测定

实验四电阻元件伏安特性的测定 【实验简介】 电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。 为了研究材料的导电性,通常作出其伏安特性曲线,了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”,伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是,由于测量时电表被引入测量电路,电表内阻必然会影响测量结果,因而应考虑对测量结果进行必要的修正,以减小系统误差。 【实验目的】 1、了解电学实验常用仪器的规格、性能,学习它们的使用方法。 2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法,用伏安法测电阻。 4、了解系统误差的修正方法,学会作图法处理实验数据。 【实验仪器和用具】 直流稳压电源,直流电压表,直流电流表,滑线变阻器,电阻元件盒(一个百欧,一约千欧,一个二极管),导线10根。 【实验原理】 1、伏安特性曲线 实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等,它们都具有以下共同特性,即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。若以纵坐标表示电流,横坐标表示电压,电流与电压的关系如图4-2(a)所示。具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。 2、非线性电阻 如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线,则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”(如热敏电阻、二极管等)。这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图4-2(b)所示。一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。 3、伏安法测电阻 欧姆定律告诉我们,通过一段电路的电流,与这段电路两端的电压成正比,与这段电路

实验一 电路元件伏安特性的测试

实验一电路元件伏安特性的测试 一、实验目的 1.学会识别常用电路元件的方法 2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测试方法 3.熟悉实验台上直流电工仪表和设备的使用方法 二、原理说明 电路元件的特性一般可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系I=f(U)来表示,即用I-U平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。电阻元件是电路中最常见的元件,有线性电阻和非线性电阻之分。实际电路中很少是仅由电源和线性电阻构成的“电平移动”电路,而非线性器件却常常有着广泛的使用,例如非线性元件二极管具有单向导电性,可以把交流信号变换成直流量,在电路中起着整流作用。 万用表的欧姆档只能在某一特定的U和I下测出对应的电阻值,因而不能测出非线性电阻的伏安特性。一般是用含源电路“在线”状态下测量元件的端电压和对应的电流值,进而由公式R=U/I求测电阻值。 1.线性电阻器的伏安特性符合欧姆定律U=RI,其阻值不随电压或电流值的变化而变化,伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,如图1-1(a)所示,该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。 图1-1 元件的伏安特性 2.白炽灯可以视为一种电阻元件,其灯丝电阻随着温度的升高而增大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可以相差几倍至十几倍。通过白炽灯的电流越大,其温度越高,阻值也越大,即对一组变化的电压值和对应的电流值,所得U/I不是一个常数,所以它的伏安特性是非线性的,如图1-1(b)所示。 3.半导体二极管也是一种非线性电阻元件,其伏安特性如图1-1(c)所示。二极管的电阻值随电压或电流的大小、方向的改变而改变。它的正向压降很小(一般锗管约为0.2~0.3V,硅管约为0.5~0.7V),正向电流随正向压降的升高而急剧上升,而反向电压从零一直增加到十几至几十伏时,其反向电

阻抗测试方法

成品阻抗测试方法: 1、仪器设置: 网络分析仪:CENTER:200MHz SPAN:2MHz(视被测电缆的长度进行设定)MEAS:S12 或S21 FORMA T:Phase 直通校准 注意:校准完毕为一条数值为零的直线,SPAN更改不同的数值需要重新校准。 2、电容测量仪测试电容值。(数值现实稳定可以读取数值)。 3、相位差的测量: 网络分析仪连接被测电缆,显示相位值,按照以下方式进行读取数值: 打开菜单MARKER SERACH,target value设置为0,打开multi target search , 记录两个标记点的频率值(注意:选择红圈内数值最接近的标记点)。 如上图所示:应选择标记点1、2。 δf=(f m -f n )/m-n 4、按照特性阻抗的公式: 平均特性阻抗=1000/(δf*c) δf单位为MHz, C为测量的电容值:单位nf。 注意事项:1、测试频率差时被测电缆的接头状态必须和测试电容的接头状态保持一致。 2、target value设置为0,以避免产生误差。 3、保证校准状态有效。

相对传播速度的测量方法: 1:相对传播速度的定义:信号在介质中的传播速度与自由空间的传播速度之比。 2、仪器的设置: 网络分析仪进行测试: CENTER:200MHz SPAN:1MHz MEAS:S12 或S21 FORMA T:Group delay 直通校准 校准后为一条数值为零的直线。 3、连接被测电缆,打开Marker Factions ,将统计功能打开。读取平均值即为延迟时间t。 4、按照下列公式计算相对传播速度: V =L/(t?c) ?100% V:相对传播速度。L:电缆的实际长度(米)c=3.0?108米/秒 t :延迟时间(秒)。 电缆相位及电长度测试及计算方法: 1、仪器的设置: 网络分析仪设置: CENTER:要求测试频点SPAN:10MHz(或者按照通知单要求设置起始终止频率)MEAS:S12 或S21 FORMA T:Extend Phase 直通校准 校准后为一条数值为零的直线。 2、连接被测电缆,读取要求频率点的数值。

交流阻抗怎么测量

交流阻抗怎么测量 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法,是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来,交流阻抗的测试精度越来越高,超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性,再加上计算机技术的进步,对阻抗谱解析的自动化程度越来越高,这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构,活化钝化膜转换,孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 (1)交流阻抗:交流阻抗即阻抗,在电子学中,是指电子部件对交流激励信号呈现出的电阻和电抗的复合特性;在电化学中,是指电极系统对所施加的交流激励信号呈现出的电阻和电抗的复合特性。阻抗模的单位为欧姆,阻抗辐角(相角)的单位为弧度或度。 (2)交流阻抗谱:在测量阻抗的过程中,如果不断地改变交流激励信号的频率,则可测得随频率而变化的一系列阻抗数据。这种随频率而变的阻抗数据的集合被称为阻抗频率谱或阻抗谱。阻抗谱是频率的复函数,可用幅频特性和相频特性的组合来表示;也可在复平面上以频率为参变量将阻抗的实部和虚部展示出来。测量频率范围越宽,所能获得的阻抗谱信息越完整。RST5200电化学工作站的频率范围为:0.00001Hz~1MHz,可以很好地完成阻抗谱的测量。 (3)电化学阻抗谱:电化学阻抗谱是一种电化学测试方法,采用的技术是小信号交流稳态测量法。对于电化学电极体系中的溶液电阻、双电层电容以及法拉第电阻等参量,用电化学阻抗谱方法可以很精确地测定;而用电流阶跃、电位阶跃等暂态方法测定,则精度要低一些。另外,像扩散传质过程等需要用较长时间才能测定的特性,用暂态法是无法实现的,而这却是电化学阻抗谱的长项。 (4)电化学阻抗谱测量的特殊性:就测量原理而言,在电化学中测量电极体系的阻抗谱与在电子学中测量电子部件的阻抗谱并没有本质区别。通常,我们希望获得电极体系处于某一状态时的电化学阻抗谱。而维持电极体系的状态,须使电极电位保持不变。通常认为,电极电位变化50mV以上将会破坏现有的状态。因此,在电化学阻抗谱测量中,必须注意两个关键点,即:偏置电位和正弦交流信号幅度。 (5)正弦交流信号的幅度:为了避免对电化学电极体系产生大的影响以及希望其具有较好的线性响应,正弦交流信号的幅度通常可设在2~20mV之间。 (6)自动去偏:在电化学阻抗谱测量过程中,由于偏置电位不一定等于开路电位以及少量的非线性作用,在工作电极电流中还会含有直流成分。去除这个直流成分(偏流),可扩大交流信号的动态范围、提高信噪比。RST5200电化学工作站,可在测量过程中动态地调整去偏电流,使获得的阻抗谱数据更精准。另外,在软件界面的状态栏中,可实时显示工作电极的极化电流,供操作者参考。 以上为交流阻抗的相关说明,下面我们就实验设置过程中遇到的专业名词

电路元件伏安特性的测绘实验报告

广东第二师范学院学生实验报告 院(系)名称班 别 姓名 专业名称学号 实验课程名称电路与电子线路实验 实验项目名称电路元件伏安特性的测绘 实验时间实验地点 实验成绩指导老师签名 一、实验目的: (1)学会识别常用电路元件的方法; (2)掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法; (3)掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、实验仪器: (1)电路实验箱一台 (2)万用表一块,2AP9二极管一个,2CW51稳压管一个,不同阻值线性电阻器若干。 三、实验内容及步骤: 1.测定线性电阻器的伏安特性 按图3-3接线,调节稳压电源的输出电压U,从0V开始缓慢地增加,一直到10V,在表3-1记下相应的电压表和电流表的读数U R和I。 表3-1 测定线性电阻的伏安特性 U R/V 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I/mA 0 1.14 2.18 3.22 4.27 5.22 6.10 7.12 8.13 9.14 10.16 2.测定半导体二极管的伏安特性 按图3-4接线,R为限流电阻器。测二极管的正向特性时,其正向电流不得超过25mA,二极管D的正向压降U D+可在0~0.75V之间取值。在0.5~0.75V之间应多取几个测量点。做反向特性实验的时候,只需将图1-3中的二极管D反接,且其反向电压可加到30V左右。 表3-2 测定二极管的正向特性 U D+/V 0 0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I/mA 0 0 0.01 0.07 0.26 0.73 2.05 6.03 17.85 56.0 图3-4 二极管伏安特性测试 图3-3 线性电阻伏安特性测试

电路基础实验实验十一rlc元件阻抗特性的测定

实验十一 R、L、C元件阻抗特性的测定 实验成员: 班级: 整理人员:

实验十一 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定 一、实验目的 1.验证电阻,感抗、容抗与频率的关系,测定R~f ,X L ~f 与X C ~f 特性曲线。 2.加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1.在正弦交变信号作用下,电阻元件R 两端电压与流过的电流有关系式 在信号源频率f 较低情况下,略去附加电感及分布电容的影响,电阻元件的阻值信号源频率无关,其阻抗频率特性R~f 如图9-1。 如果不计线圈本身的电阻R L ,又在低频时略去电容的影响,可将电感元件视为电感,有关系式 I jX U L L ? ? = 感抗 fL X L π2= 感抗随信号源频率而变,阻抗频率特性X L ~f 如图9-1。 在低频时略去附加电感的影响,将电容元件视为纯电容,有关系式 I jX U C C ? ? - = 容抗 fC X C π21 = 容抗随信号源频率而变,阻抗频率特性X C ~f 如图9-1. 2.单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测试电路如图9-2所示。 途中R 、L 、C 为被测元件,r 为电流取样电阻。改变信号源频率,测量R 、L 、

C 元件两端电压U R 、U L 、U C ,流过被测元件的电流则可由r 两端电压除以r 得到。 3.元件的阻抗角(即相位差φ)随输入信号的频率变化而改变同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ~f 。 用双踪示波器测量阻抗角(相位差)的方法。 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器Y A 和Y B 两个输入端。调节示波器有关旋钮,使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形,如图9-3所示,荧光屏上数的水平方向一个周期占n 格,相位差占m 格,则实际的相位差φ(阻抗角)为 度n 360m ? ? =φ 三、实验设备 四、实验内容 1.测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。

实验一元件伏安特性的测定

《电路原理(电路分析)》 实验指导书 四川理工学院自动化与电子信息学院 课程教研组编

实验要求与须知 科学实验是科学得以发展的保证,是自然科学研究的重要手段。对于电路分析这门课程来说,实验是整个教学过程中必不可少的重要实践性环节,它是在系统学习本学科基础理论和基本知识的基础上,通过实验和实际操作使学生得到实验基本技能的训练,学习常用仪器仪表的使用方法,进一步巩固和加深所学的理论知识,培养和提高学生运用基本理论去分析、处理实际问题的能力和创新精神。 一、实验目的和要求: 1、通过实验,学习常用仪器、仪表的使用方法和测量技术,培养学生的基本实验技能; 2、进一步巩固加深所学的理论基础知识,培养运用基本理论知识去分析、解决实际问 题的能力; 3、培养整理实验数据,分析实验结果,编写实验报告和选择实验方法的能力; 4、培养事实求实、严肃认真、踏实细致的科学作风和良好的实验习惯。 二、实验方式 实验课一般分课前预习、进行实验和课后写实验报告三个阶段。为使学生做每次实验,达到预期目的,现将各个阶段的要求简述如下: 1、课前预习 实验能否顺利进行和收到预期效果,很大程度上取决预习准备是否充分。因此要求每次实验之前仔细阅读实验指导书,明确本次实验的目的、任务,了解实验的基本原理以及实验线路、方法、步骤,清楚本次实验要观察哪些现象,记录哪些实验数据和哪些问题。以及搞清楚实验中所要遇到的仪器、仪表的使用方法。 学生只有认真做好预习后才能到实验室做实验,凡达不到预习要求者,不得进行实验。 2、进行实验 一般实验课按下列程序进行: (1)首先认真听取教师在实验前讲授的实验要求及注意事项。 (2)到指定的桌位上做实验,实验前应做到: 1)检查仪器、仪表设备是否齐全、完好,并了解仪器、设备的额定容量,使用方法,量程和操作规程。当未搞清楚性能和用法时,不得随意使用该仪器、设备。 2)做好实验记录的准备工作。 3)按实验要求接线。

《电学元件伏安特性的测量》实验报告附页

《电学元件伏安特性的测量》实验报告 (数据附页) 一、半定量观察分压电路的调节特点 二、用两种线路测电阻的对比研究 电流表准确度等级1.5,量程I m=5mA,R I=8.38±0.13Ω 电压表准确度等级1.5,量程U m=0.75V,R V=2.52±0.04kΩ; 量程U m=3V,R V=10.02±0.15kΩ

三、测定半导体二极管正反向伏安特性 由于正向二极管的电阻很小,采用外接法的数据;反向电阻很大,采用内接法的数据。 四、戴维南定理的实验验证 1.将9V电源的输出端接到四端网络的输入端上,组成一个有源二端网络,求出等效 e e

取第二组和第七组数据计算得到: E e =2.15V R e =319.5Ω 由作图可得: E e =2.3V R e =352.8Ω 3. 理论计算。 % 6.17% 7.10.30034.2951.14917.19932.6162 12 132 12 321的相对误差为的相对误差为与实验值比较e e e e R E R R R R R R V R R ER E V E R R R Ω =++ ==+= =Ω=Ω=Ω= 4.讨论。 等效电动势的误差不是很大,而等效电阻却很大。原因是多方面的。但我认为最大的原因应该是作图本身。所有数据的点都集中在一个很小的区域,点很难描精确,直线的绘制也显得过于粗糙,人为的误差很大。 如果对数据进行拟合,可以得到I=-3.298U+6.836,于是得到E e =2.07V ,R e =303.2Ω,前者误差为11.5%,后者误差为1.1%,效果比直接读图好,因为消除了读图时人为的误差。 另外一点,仪表读数也是造成误差大的一个原因。比如电流表没有完全指向0,电压表不足一格的部分读得很不准等等。

什么是特征阻抗

高速设计领域一个越来越重要也是越来越为设计工程师所关注议题就是受控阻抗的电路板设计以及电路板上互联线的特征阻抗。然而,对于非电子的设计工程师来说,这也是一个最容易混淆也最不直观的问题。甚至很多的电子设计工程师对此也同样感到困惑。这篇资料将对特征阻抗作一个简要而直观的介绍,希望帮助大家了解传输线最基本的品质。什么是传输线?什么是传输线?两个具有一定长度的导体就构成传输线。其中的一个导体成为信号传播的通道,而另外的一个导体则构成信号的返回通路(在这里我们提到信号的返回通路,实际上就是大家通常理解的地,但是为了叙述的方便,暂且忘掉地这一概念。)。在一个多层的电路板设计中,每一个PCB互联线都构成传输线中的一个导体,该传输线都将临近的参考平面作为传输线的的第二个导体或者叫做信号的返回通路。什么样的PCB互联线是一个好的传输线呢?通常如果在同一个PCB互联线上特征阻抗处处保持一致,这样的传输线就成为高质量的传输线。什么样的电路板叫做受控阻抗的电路板?受控阻抗的电路板是指PCB板上所有传输线的特征阻抗符合统一的目标规范,通常是指所有传输线的特征阻抗的值在25Ω到70Ω之间。从信号的角度来考察考虑特征阻抗最行之有效的办法是考察信号沿着传输线传播时信号本身看到了什么。为简化问题的讨论起见,假定传输线为微波传输带(microstrip)类型,并且信号沿传输线传播时传输线各处的横断面保持一致。给该传输线加入幅度为1V 的阶跃信号。阶跃信号是一个1V的电池,由前端接入,分别连接在信号线和返回通路之间。在接通电池的瞬间,信号电压波形将以光速在电介质中行进,速度通常约为6英寸/ns(信号为什么行进如此快速,而不是接近电子传播的速度大约1cm/s,这是另外一个话题,这里不做进一步介绍)。当然在这里信号仍然具有常规的定义,信号定义为信号线与返回通路上的电压差,总是通过测量传输线上任何一点与之临近的信号返回通路之间的电压差值来获得。信号沿传输线方向以6英寸/ns的速度向前传输。在传输的过程中信号会遇到什么样的情况呢?在最开始的10ps时间间隔内,信号沿传输线方向行进了0.06英寸的距离。假定锁定时间在这一时刻,来考虑传输线发生的情况。在行进的这一段距离上,信号的传输为这一段传输线和相应临近的信号返回通道之间建立起了稳定的幅度为1V的常量信号。这意味着在行进的这一段传输线和对应的返回路径上已经积聚起了额外的正电荷和额外的负电荷来建立这一稳定的电压。也正是这些电荷的差异在这两个导体之间建立并维持了一个稳定的1 V 电压信号,而导体之间稳定的电压信号就为两个导体之间建立了一个电容。传输线上位于这一时刻信号波前后面的传输线段并不清楚会有信号要传播过来,因而仍然维持信号线同返回通路之间的电压为零。在接下来的10ps时间间隔内,信号又会沿传输线行进一定的距离,信号继续传播的结果是又会在另一段长度为0.06英寸的传输线段同对应的信号返回通路之间的建立起1V的信号电压。而为了做到这一点,必须为信号线注入一定量的正电荷,同时为信号的返回通路注入同等数量的负电荷。信号沿传输线每传播0.06英寸的长度,都会有更多的正电荷注入该信号线,也会有更多的负电荷注入信号返回通路。每隔10ps时间间隔,就会有另外一段传输线被充电到1 V,同时信号也会沿传输线方向继续向前传播。这些电荷从何而来?答案是来自信号源,也就是我们用来提供阶跃信号、连接在传输线前端的电池。随着信号在传输线上的传播,信号不断地为传播经过的传输线段充电,确保信号传输过程中所到之处信号线与返回路径之间建立并维持起1 V的电压。每隔10ps时间间隔,信号会在传输线上传播一定的距离,并且从电源系统中汲取一定数量的电荷δQ。电池在一段时间间隔δt内的向外提供一定数量的电荷δQ,就形成了恒定的信号电流。正的电流会从电池流入信号线,而与此同时同样大小的负电流会流经信号的返回路径。流经信号返回通路的负电流同流入信号线的正电流大小完全一致。而且,就在信号波前的位置,AC电流流经由信号线和信号返回通路构成的电容,完成了信号环路。传输线的特征阻抗从电池的角度来看,一旦设计工程师将电池的引线连入传输线的前端,就总有一个常量值的电流从电池中流出,并且保持电压信号的稳定不变。也许有人会问,是什么样的电子元器件具有这样的行为?加入恒

网络分析仪原理及测量阻抗

网络分析仪组成框图 图1所示为网络分析仪内部组成框图。为完成被测件传输/反射特性测试,网络分析仪包含; 1.激励信号源;提供被测件激励输入信号 2.信号分离装置,含功分器和定向耦合器件,分别提取被测试件输入和反射信号。 3.接收机;对被测件的反射,传输,输入信号进行测试。 4.处理显示单元; 对测试结果进行处理和显示。 图1 网络分析仪组成框图 传输特性是被测件输出和输入激励的相对比值,网络分析仪要完成该项测试,需分别得到被测件输入激励信号和输出信号信息。 网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号,信号源输出通过功分器均分为两路信号,一路直接进入R接收机,另一路通过开关输入到被测件相应测试口,所以,R 接收机测试得到被测输入信号信息。 被测件输出信号进入网络分析仪B接收机,所以,B接收机测试得到被测件输出信号信息。B/R为被测试件正向传输特性。当完成反向测试测试时,需要网络分析仪内部开关控制信号流程。

图2网络分析仪传输测试信号流程 反射特性是被测件反射和输入激励的相对比值,网络分析仪要完成该项测试,需分别得到被测件输入激励信号和测试端口反射信号。 网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号,信号源输出通过功分器均分为两路信号,一路直接进入R接收机,另一路通过开关输入到被测件相应测试口,所以,R 接收机测试得到被测输入信号信息。 激励信号输入到被测件后会发射反射,被测件端口反射信号和输入激励信号在相同物理路径上传播,定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离,提取反射信号信息,进入A接收机。 A/R 为被测试件端口反射特性。当需要测试另外端口反射特性时,需网络分析仪内部开关将激励信号转换到相应测试端口。

电阻元件伏安特性的测定

电阻元件伏安特性的测定 一、引言 电阻是电学中最常用到的物理量之一,我们有很多方法可以测量电子组件的电阻,采用补偿原理的方法称为补偿法测电阻,利用欧姆定律来求导体电阻的方法称为伏安法,其中,伏安法是测量电阻的基本方法之一。为了研究元件的导电性,我们通常测量出其两端电压与通过它的电流之间的关系,然后作出其伏安特性曲线,根据曲线的走势来判断元件的特性。伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件,不是直线的元件称为非线性元件,这两种元件的电阻都可以用伏安法来测量。采用伏安法测电阻,有两种接线方式,即电压表的外接和内接(或称为电流表的内接和外接)。不论采取那种方式,由于电表本身有一定的内阻,测量时电表被引入电路,必然会对测量结果有一定的影响,因此,我们在测量过程中必须对测量结果进行必要的修正,以减小误差。 二、实验内容 本实验包含测量金属膜的伏安特性和测量小灯泡的伏安特性两个实验,其中,测量金属膜的伏安特性又分为电压表外接和电压表内接两种方式。 三、实验原理 当一个电子元件接入电路构成闭合回路,其两端的电压与通过它的电流的比值即为该条件下电子组件的电阻。若电子元件两端的电压与通过它的电流成固定的正比例,则其伏安特性曲线为一条直线,这类元件称为线性元件;而当电子元件两端的电压与通过它的电流不成固定的正比例时,其伏安 特性曲线是一条曲线,这类元件称为非线性元件。 般金属导体的电阻是线性电阻,其伏安特性曲线是一条直线。 电阻是电子元件的重要特性,在电学实验中我们经常要测量其大小。在要求不是很精确的条件

下,我们可以采用伏安法测电阻,即测出被测元件两端的电压U 和通过它的电流I,然后运用欧姆定律R=U/I ”即可求得被测元件的电阻R。同时,我们也可以运用作图法,作出其伏安特性曲线,从曲线上求得电阻的阻值。伏安特性曲线是直线的电阻称为线性电阻,否则则为非线性电阻。非线性电阻的阻值是不确定的,只有通过作图法才能反映其特性。 用伏安法测电阻,原理和操作都很简单,但由于电表有一定的内阻,必然就会给实验带来一定的误差。伏安法测电阻的电路连接方式有电压表的内接和外接两种方式。 在电压表内接法中,电流表测出的电流值I 是通过电阻和电压表的电流之和,即 I=I X + I V,因此,R=U X/|=U X/(I X+I V)=R X/(1+R X/R V)。可见,这种条件下,电压表的内阻对实验有一定的影响,运用电压表内接法,会导致测量值比真实值要小。 在电压表外接法中,电压表测出的电压值U 包含了电流表两端的电压,即 U=U mA+U x,因此,R=U/I X=(U X+U mA)/I X=R X +R mA (其中,U X为电阻两端的真实电压,R X为电阻的真实值,R mA为电流表的内阻,R为测量值)。可见,电流表的内阻对实验结果有一定的影响,运用电压表外接法,会导致测量值比真实值要大,而其差值正好是电流表的内阻。 上述两种伏安法测电阻的电路连接方式,都会给实验结果带来一定的系统误差,为了减小上述误差,我们可以根据被测电阻的大小与电表内阻的大小来选择合适的电路连接方式。当:R x〈〈R V 且R x〉R mA 时,选择电压表的内接法;R x〉〉R mA 且R x〈R V 时,选择电压表的外接法;R X >> R mA且R X << RV时,两种接法均可。

R、L、C元件阻抗特性的测定

电路理论基础实验报告 实验十一R、L、C元件阻抗特性的测定 刘健阁指导教师杨智 中山大学信息科学与技术学院广东省广州市510006 实验时间地点: 2014年5月6日中山大学东校区实验中心C103 实验操作人: 刘健阁(学号13348073)、乐云天、雷弛 (此实验报告由刘健阁撰写,乐云天、雷弛另行独自撰写实验报告) 实验目的: 1. 验证电阻,感抗、容抗与频率的关系,测定R~f , X L~f与X C~f特性曲线。 2. 加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。 实验原理: 1. 在正弦交变信号作用下,电阻元件R两端电压与流过的电流有关系式U=RI 在信号源频率f较低情况下,略去附加电感及分布电容的影响,电阻元件的阻值与信号源频率无关,其阻抗频率特性R~f如图11-1。 如果不计线圈本身的电阻RL,又在低频时略去电容的影响,可将电感元件视为纯电感,有关系式U L= jX L I感抗X L=2πfL 感抗随信号源频率而变,阻抗频率特性X L~f如图11-1。 在低频时略去附加电感的影响,将电容元件视为纯电容,有关系式 U C=-jX C I容抗X C=1/2πf c 容抗随信号源频率而变,阻抗频率特性X C~f如图11-1

2. 单一参数R、L、C阻抗频率特性的测试电路如图11-2所示。 图中R、L、C为被测元件,r为电流取样电阻。改变信号源频率,测量R、L元件两端电压U R、 U L、U C,流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r得到。 3. 元件的阻抗角(即相位差φ)随输入信号的频率变化而改变,同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ~f。 用双踪示波器测量阻抗角(相位差)的方法: 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器Y A和Y B两个输入端。调节示波器有关旋钮,使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形,如图11-3所示,荧光屏上得不平方向一个周期占n格,相位差m格,则实际的相位差φ(阻抗角)为φ=m×(360/n)。 实验设备: 1. 函数信号发生器 1 2. 交流毫伏表 1 2. 双踪示波器 1 3. 实验电路元件R、L 1 DGJ-05 实验内容及步骤: 1. 测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性 实验线路如图11-2所示,取R=1KΩ,L=10mH,C =1μF,r=200Ω。通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦波信号接至输入端,作为激励源u,并用交流毫伏表测量,使激励电压的有效值为U=3V,并在整个实验过程中保持不变。 改变信号源的输出频率从200Hz逐渐增至50Hz(用频率计测量),分别接通R、L、C三个元件,用交流毫伏表分别测U R、U r、U L、U r;U C、U r,并通过计算得到各频率点时的R、X L与X C之值,记入表中。

电路元件伏安特性的测量

实验一:电路元件伏安特性的测量 一、实验目的 1. 掌握线性、非线性电阻元件及电源的概念。 2.学习线性电阻和非线性电阻伏安特性的测试方法。 3.学习直流电压表、直流电流表及直流稳压电源等设备的使用方法。 二、实验仪器 电路分析实验箱、数字万用表、直流电流表、直流电压表、二极管、稳压二极管、电阻 三、实验原理 1、数字万用表的构成及使用方法 数字万用表一般由二部分构成,一部分是被测量电路转换为直流电压信号,我们称为转换器,另一部分是直流数字电压表。 直流数字电压表构成了万用表的核心部分,主要由模-数转换器和显示器组成。可用于测量交直流电压和电流、电阻、电容、二极管正向压降及电路通断,具有数据保持和睡眠功能。 2、整体结构 1)交直流电压测量 (1)将红表笔插入VQ插孔,黑表笔插入COM插孔。 (2)将功能开关置于V量程档。 将测试表笔并联在被测元件两端 2)交直流电流测量 (1)将红表笔插入mA或A插孔,黑表笔插入COM插孔。(2)将功能开关置A量程。 (3)表笔串联接入到待测负载回路里。 3)电阻测量 (1)将红表笔插入VQ插孔,黑表笔插入COM插孔。 (2)将功能开关置于Q量程。 (3)将测试表笔并接到待测电阻.上 4)二极管和蜂鸣通断测量 (1)将红表笔插入VQ插孔,黑色表笔插入”COM”插孔。(2)将功能开关置于二极管和蜂鸣 通断测量档位。 (3)如将红表笔连接到待测-二极管的正极,黑表笔连接到待测二极管的负极,则LCD.上的 读数为二极管正向压降的近似值。 将表笔连接到待测线路的两端,若被测线路两端之间的电阻大于700,认为电路断路;被测线路两端之间的电阻≤100,认为电路良.好导通,蜂鸣器连续声响;如被测两端之间的电阻在10~700之间,蜂鸣器可能响,也可能不响。同时LCD显示被测线路两端的电阻值。

伏安特性曲线的测量实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除伏安特性曲线的测量实验报告 篇一:电路元件伏安特性的测量(实验报告答案) 实验一电路元件伏安特性的测量 一、实验目的 1.学习测量电阻元件伏安特性的方法; 2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法;3.掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。 二、实验原理 在任何时刻,线性电阻元件两端的电压与电流的关系,符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压u与通过该元件的电流I之间的函数关系式I=f(u)来表示,即用I-u平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同,电阻元件分为两大类:线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,如图1-1(a)所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定,其阻值R为常

数,与元件两端的电压u和通过该元件的电流I无关;非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线,其阻值R不是常数,即在不同的电压作用下,电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等,它们的伏安特性曲线如图1-1(b)、(c)、(d)所示。在图1-1中,u>0的部分为正向特性,u<0的部分为反向特性。 (a)线性电阻(b)白炽灯丝 绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法,电阻元件在不同的端电压u作用下,测量出相应的电流I,然后逐点绘制出伏安特性曲线I=f(u),根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。 三、实验设备与器件 1.直流稳压电源1台 2.直流电压表1块 3.直流电流表1块 4.万用表1块 5.白炽灯泡1只 6.二极管1只 7.稳压二极管1只 8.电阻元件2只 四、实验内容 1.测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。调节直流稳压电源的输出电压u,从0伏开始缓慢地增加(不得超过10V),在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。 2 将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V,0.1A的灯

RLC阻抗特性测量

实验五 R 、L 、C 元件阻抗特性的研究 一、实验目的 1.验证电阻、感抗、容抗、与频率的关系,测定R~f 、L X ~f 及C X ~f 特性曲线。 2.加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1. 在正弦交变信号作用下,R 、L 、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关,它们的阻抗频率特性R~f ,L X ~f ,C X ~f 曲线如图1所示。 图1 图2 2. 单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测量电路如图2所示。R=1K Ω,r=200Ω,C=1uF ,L=10mH 等取自《二阶电路动态过程的研究》单元中的部分元件。 图中R 、L 、C 为被测元件,r 为电流取样电阻。改变信号源频率,测量R 、L 、C 元件两端电压R U 、L U 、C U ,流过被测元件的电流可由r 两端电压除以r 得到。 3. 元件的阻抗角(即相位差φ)随输入信号的频率 变化而改变,将各个不同频率下的相位差画在以频率f 为横坐标、阻抗角φ为纵坐标的坐标纸上,并用光滑的曲线连接这些店,即得到阻抗角的频率特性曲线。 用双踪示波器测量阻抗角的方法如图3所示。从荧光屏上数得一个周期站n 格,相位差占m 格,则实际的相位差φ(阻抗角)为 n 360m ?=φ

三、实验内容 1. 测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性 通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至如图2电路,作为激励源u ,并用交流毫伏表测量,使激励电压的有效值为U=3V ,并在实验过程中保持不变。 使信号源的输出频率从200Hz 逐渐增至5KHz 左右,并使端点S 分别接通R 、L 、C 三个元件,并用交流毫伏表分别测量R U 、r U ;C U ,r U ;L U 、r U ,并通过计算得到各频率点时的R 、 L X 与C X 之值,记入附表中。 注意:在接通C 测试时,信号源的频率应控制在200~2500Hz 之间。 2. 用双踪示波器观察RL 串联和RC 串联电路在不同频率下的阻抗角的变化情况,按图3记录n 和m ,算出 ,自拟表格记录之。

电路元件伏安特性的测量(实验报告答案)

电路元件伏安特性的测量(实验报告答案) 一、实验目的 1.学习测量电阻元件伏安特性的方法; 2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法; 3.掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。 二、实验原理 在任何时刻,线性电阻元件两端的电压与电流的关系,符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式 I=f(U)来表示,即用 I -U 平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同,电阻元件分为两大类:线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,如图 1-1(a)所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定,其阻值 R 为常数,与元件两端的电压 U 和通过该元件的电流I 无关;非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线,其阻值R 不是常数,即在不同的电压作用下,电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等,它们的伏安特性曲线如图 1-1(b)、(c)、(d)所示。在图 1-1 中, U >0的部分为正向特性,U<0 的部分为反向特性。

绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法,电阻元件在不同的端电压 U 作用下,测量出相应的电流 I ,然后逐点绘制出伏安特性曲线 I = f ( U ),根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。 三、实验设备与器件 1.直流稳压电源 1 台 2.直流电压表 1 块 3.直流电流表 1 块 4.万用表 1 块 5.白炽灯泡 1 只 6. 二极管 1 只 7.稳压二极管 1 只 8.电阻元件 2 只 四、实验内容 1.测定线性电阻的伏安特性 五、实验预习 1. 实验注意事项 (1)测量时,可调直流稳压电源的输出电压由 0 缓慢逐渐增加,应时刻注意电压表和电流表,不能超过规定值。

实验六微波归一化阻抗特性测量

实验六微波归一化阻抗特性测量、分析和计算 一、实验目的 (1)结合波导波长和驻波比的测量,学会微波阻抗的测量、分析和计算; (2)理解归一化阻抗特性与阻抗圆图的关系; (3)学会使用阻抗圆图表示归一化阻抗。 二、实验原理 终端反射系数的模值|Γl| 与驻波比有如下关系: 1 1 + - = Γ ρ ρ l (6-1) 终端反射系数的相位φl与驻波节点位置d min n有以下关系: 终端反射系数的相位φl与驻波腹点位置d max n有以下关系: 通过测得的驻波比及波节点位置,在阻抗圆图中标注对应的位置,读出其刻度即可得出归一化阻抗。 亦可根据波导主模特性阻抗 ZTE10 及测得的驻波比ρ和第一波节点位置 dmin1 可得终端负载阻抗为(参见教材中习题 1.3): 1 min 1 min tan tan 1 10z j z j Z Z TE lβ ρ β ρ - - = (6-4) 其中, ()2 2 1 120 10a Z TE λ π - =, g λ π β2 =。 而归一化负载阻抗: 图6-1 容性、感性膜片归一化阻抗测试原理示意图

膜片介绍:在波导中垂直放置如图6-2 的铜片(称为膜片)。理论分析表明,当膜片厚度t 满足δ << t << λg时(δ为金属片的趋肤深度),它的等效电路为一并联导纳Y=G+j B,使电磁波传输引起不连续。 图6-2 波导膜片 图6-2(a)所示膜片开槽的宽边与标准波导的宽边 a 相同,而槽的高度bˊ小于标准波导高度b,膜片开槽处电场更为集中,有电容作用,故称为容性膜片。图6-2(b)所示膜片开槽的宽边aˊ小于标准波导的宽边a,而槽的高度bˊ与标准波导高度b相同,膜片开槽处磁场更为集中,有电感作用,故称为感性膜片。由于膜片的损耗极小,通常把它们的电导分量 G 忽略,而电纳B 在一级近似下可表示为: 匹配负载法测量膜片的电纳是测量膜片阻抗的方法之一。该方法是把膜片接入波导末端,在它的后面再接上匹配负载,只要测得的驻波比ρ、波导波长λg 和d min,应用式(6-5)或阻抗圆图即可求得膜片的归一化阻抗(即归一化电纳值),图6-1 为实验原理示意图。具体计算过程如下: (1)用驻波比ρ、波导波长λg 和d min 计算电纳B: (2)用ρ计算|B| ,用d min 确定其性质(即正负号): (3)用d min计算B: 三、实验内容和步骤 1.连接和开通测试系统 ①按图1-1 所示连接微波测量系统; ②打开信号源、选频放大器的电源,将信号源设置在内调制(方波)状态,将衰减器 调整到合适位置。

关于同轴电缆特性阻抗的测试方法

关于同轴电缆特性阻抗的测试方法 自动化工程学院 闵亚军 201421070142 摘要:特性阻抗是指当电缆无限长时电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗,特性阻抗是射频同轴电缆传输的重要参数之一。本文主要介绍几种同轴电缆特性阻抗的常用测试方法,包括TDR(时域测试法)、史密斯图法、谐振频率法,并简单介绍其基于的原理。 关键字:同轴电缆 特性电阻 时域测试法 史密斯图法 引言 特性阻抗是指当电缆无限长时电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗,它是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性,正常的物理运行依靠整个系统电缆与连接器具有恒定的特性阻抗。传输线匹配的条件就是线路终端的负载的阻抗正好等于该传输线的特性阻抗,此时没有能量的反射,因而有最高的传输效率,相反,传输效率会受到影响,所以特性阻抗值是整个传输回路中非常重要的一个参数。接下来将简单介绍下测试这一参数的各种方法及其所基于的原理。 一、特性阻抗 同轴电缆的特性阻抗定义为:入射电压跟入射电流的比值或者反射电压跟反射电流的比值,所以也称作波阻抗。通过传输线理论的推导 ,我们可以很容易地得到特性阻抗的公式 : C j G L j R Z c ωω++= (1) 输人阻抗定义为从电缆的某一个方向看进去,其电压和电流的比值 。 局部特性阻抗:电缆沿线长度方向上各点的特性阻抗。 平均特性阻抗:为特性阻抗在高频时的渐进值。平均特性阻抗是沿线的所有局部特性阻抗的算术平均值。 二、常用测试方法 2.1 时域测试法 TDR(time domain reflection ,时域测试法)是一种通用的时域测试技术,广泛应用于PCB 、电缆、连接器等测试领域。这种技术可以测出传输线的特性阻抗,并显示出每个阻抗不连续点的位置和特性(阻抗、感抗和容抗)。相对于其他技术,TDR 能够给出更多的关于系统宽带相应的信息。

1特性阻抗

.1特性阻抗 特性阻抗也称波阻抗,是电缆的二次参数,它描述了电磁波沿均匀线路传播而没有反射时所遇到的阻抗,即线路终端匹配时,线路内任一点的电压波(U)和电流波(I)的比值。特性阻抗可以用一个复数表示,当电缆线芯的材料、直径、绝缘形式确定后,特性阻抗只随频率的变化而变化。 特性阻抗Zc为回路上任意点电压波和电流波之比并有 R、L、G、C分别为对绞回路的电阻、电感、电导、电容,虚部相位角Φ从零开始到频率f =800Hz时接近-45°,然后逐渐接近零。可以看出传播常数和特性阻抗Zc均与电缆的一次参数R、L、G、C有关,TIA/EIA---568---A规定5类缆的特性阻抗为100 15Ω.对于局部网布线系统来说,传输媒介具有稳定的阻抗值是很重要的,否则连接器硬件就会和电缆失配。从而引起信号反射导致传输效率下降,甚至网络无法工作。 对于高频对称电缆,由于频率增加时,集肤效应增加,使内电感减小,而外电感与频率无关,所以随频率的增加,总电感近似于外电感, 式中,r 为等效介电常数;a为绝缘线心外径;d为导体直径 由式子可以看出特性阻抗和导体类型和直径,绝缘的类型和厚度有关,在某 种程度上也与线对的绞合性能有关(因等效介电常数εr和绞合有关)。由于一般的标准中都规定了导体的直径d=24(AWG),而且从实际情况中看来,此d值也是最理想值。这样从上式看来影响特性阻抗的只有外径(外径可以看成和导线间距α相等)、组合绝缘介质的等效相对介电常数(εr)。而且,Zc正比于α和λ,反比于εr。所以只要控制好了α、λ、εr的值,也就能控制好。在实际中常用输入阻抗Zin来表述电缆的特性阻抗。其定义 式中:Z0为终端开路时的阻抗测量值;Zs为终端短路时的阻抗测量值。 3.2 回波损耗 回波损耗是数字电缆产品的一项重要指标,回波损耗合并了两种反射的影响,包括对标称阻抗(如:100Ω)的偏差以及结构影响,用于表征链路或信道的性能。它是由于电缆长度上特性阻抗的不均匀性引起的,归根到底是由于电缆结构的不均匀性所引起的。由于信号在电缆中的不同地点引起的反射,到达接收 端的信号相当于在无线信道传播中的多径效应,从而引起信号的时间扩散和频率选择性衰落,使接收端信号脉冲重叠而无法判决。信号在电缆中的多次反射也导致信号功率的衰减,导致误码率的增加,从而也限制传输速度。在生产数字缆的过程中,电缆的回波损耗指标容易出现不合格。它的表达式是 ZH为负载阻抗,ZC为波阻抗。按标准规定ZC分别为100Ω、120Ω、150Ω。减少回波损耗的方法: 1. 提高同心度 在绝缘串联生产工序,要求铜导体的直径公差在±0.002mm内,绝缘外径偏差在±0.01mm 内。同心度在96%以上,且表面光滑圆整。否则,单线在进行绞对后电缆的特性阻抗会出现超出指标要求的较大峰值。 2. 采用一定比例的“预扭”或“退扭”技术并配合使用十字型塑料骨架 采用一定比例的“预扭”或“退扭”技术可消除绝缘单线偏心对特性阻抗的影响,同时可降低绝缘单线同心度的要求。而采用十字型塑料骨架,可保持电缆结构的稳定性,使单线不均匀造成的特性阻抗的变化变得平滑,使其近端串音和回波损耗在高频时的性能相当好。 3. 采用粘连线对技术 粘连线对技术工艺指的是采用两台挤塑机、一个机头共挤,将同一线对的两根绝缘芯线同步挤出将其粘结在一起。绞对线间粘连后,可确保绞对线结构的稳定性,保持线对两根导线中心距(S)的稳定来提高线对阻抗均匀性,从而提高回波损耗指标;也可避免绝缘导体经弯曲扭绞后导体发生散芯而影响电缆的回波损耗指标。

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