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전파속도(Velocity of Propagation) 예비보고서

『전파 속도 (Velocity of Propagation)』▣ 실험 목적1. 단계 응답 방법을 사용하여 전송 라인에서 신호의 전파 속도를 측정하는 방법을 알게 될 것이다.2. 측정에 따라 이 라인을 구성하는데 사용되는 유전 물질의 상대적 투과도를 결정하는 방법을 알게 될 것이다.▣ 논의< 전파 속도 >무선 신호는 빛의 속도(약3.0` BULLET `10 ^{8} `m/s 또는9.8 BULLET 10 ^{8} `ft/s)로 자유 공간을 이동한다. 전송선에서 신호는 비교적 낮은 속도로 이동한다. 이것은 주로 라인을 건설하는 데 사용되는 유전 재료의 존재 때문이다. 실제로 전송선V _{P}에서 신호의 전파 속도는 라인의 분산 인덕턴스와 캐패시턴스 L'와 C'에 따라 달라진다(그림 1-34 참조).V _{P} 계산 방정식은 다음과 같다.V _{P} `=` {1} over {sqrt {L'C``'}}이때,V _{P} = 전파속도 (m/s or ft/s);L' = 분산 인덕턴스(단위 길이 당 헨리) (H/m or H/ft);C``' = 분산 캐패시턴스(단위 길이 당 패럿) (F/m F/ft).< 단계( 과도) 응답 방법 >전송 라인에서 신호의 전파 속도는 단계 응답 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 이 방법을 사용하려면 그림 1-35와 같이 브리징 연결을 사용하여 스텝 발생기와 고 임피던스 오실로스코프 프로브를 모두 라인의 송신 끝에 연결해야 한다. 라인의 수신 끝은 [개방 회로 조건(INF OMEGA )에서의 부하 임피던스]와 연결되지 않은 채로 있다.라인을 통한 신호 전파는 아래에 설명되어 있다(그림 1-35 참조).? t = 0인 시간에 스텝 제너레이터는 빠르게 상승하는 양의 전압인 Vt를 라인으로 발사한다. Vt의 상승 가장자리를 스텝 또는 과도라고 한다. 이 단계는 발전기에서 발생하여 반사 부하를 향해 라인을 따라 이동하기 때문에 발생한다.?입사 단계 Vt는 선을 따라 특정 속도 Vp에서 전파된다. 일정한 환승 시간, T를 거쳐 수신선에 도착한다. 그 수준은 라V _{R}은 전송 시간의 두 배와 같은 시간(2T)이 지나면 스텝 발생기로 돌아가는데, 2T는 왕복 시간, 즉 왕복 운행 시간과 동의어다.시간의 함수로서 라인의 송신 끝은 신호에서의 스텝 응답이다. 그림 1-36과 같이. 이 신호는 입사 단계 Vt와 반사 단계V _{R}의 대수적 합이다. 스텝V _{R}은 스텝 Vt에 중첩되며, Vt의 상승 에지에서 시간 2T로 분리된다.오실로스코프 화면에서 시간 2T를 측정하면, 아래의 공식을 사용하여 전송선 Vp의 신호 전파 속도를 결정할 수 있다.V _{P`} `=` {2l} over {2T}이때,V _{P} = 전파 속도 (m/s or ft/s);l = 선의 길이 (m or ft);2T = 왕복 시간(즉, 시작된 단계가 발전기에서 수신 엔드까지 이동한 후 다시 제너레이터로 이동하는 데 걸리는 시간)손실이 많고 직렬 손실이 많은 전송선은 그림 1-37과 같이 전압 스텝이 시작된 후 짧은 라임을 위한 단순한 RC 네트워크(레지스터-캐패시터 네트워크)로 나타난다. 이는 전압 스텝에 포함된 고주파 구성 요소 때문이다.RC 네트워크의 시간 상수(Transport time T와 혼동하지 않음)는 분산 직렬 저항,R _{S} ', 시리즈 인덕턴스,L' 및 병렬 캐패시턴스,C``'에서 도출된 상수R _{S}와C에 의해 결정된다. 따라서 RC 네트워크의 시간 상수는 선의 길이와 독립적이다.이 경우, 회선의 송신 끝에서 관측된 사고 및 반사 단계는 먼저 일정 수준으로 상승할 것이다. 그 후 그림 1-3과 같이 RC 네트워크의 시간 상수에 의해 결정되는 속도로 기하급수적으로 증가한다. 이는 전파 속도를 계산하기 위한 오실로스코프 화면에서 시간 2T의 측정을 방해하지 않는다. 단, 손실 라인이 전압 스텝의 상승 시간 저하를 초래하는 것은 분명하다.< 속도 계수 >전송선에서 신호의 전파 속도는 대개 자유 공간에서 빛의 속도의 백분율로 표현된다. 이 퍼센트는 속도계수,V _{F}라고 불린다. 예를 들어V _{F}가 66%인 전송선은 광속의 약 속도 (약3.0` BULLET `10 ^{8} `m/s or9.8 BULLET 10 ^{8} `ft/s)동축 케이블의 경우, 속도 계수는 표 1-1과 같이 약 66%에서 약 85%까지 변화한다.회로 기판의 전송 선로 A와 B는 RG-174 동축 케이블이다. 따라서 이론적인 속도 계수V _{F}는 66%이다.< 상대투과율(전위 상수) >송신선에서의 신호 전파 속도는 주로 라인을 구성하는 데 사용되는 유전 물질의 투과율에 의해 결정된다. 투과율은 주어진 거리에 걸쳐 전하의 차이를 유지하는 유전 물질의 능력을 측정하는 것이다.특정 유전 물질의 투과율은 일반적으로 진공상태와 관련하여 표현된다. 이 비율을 상대투과율 또는 유전 상수라고 한다. 전송 라인의 전파 속도를 알 수 있는 경우. 그 라인을 구성하는 데 사용되는 유전 물질의 상대적 투과율은 아래 방정식을 사용하여 결정할 수 있다.epsilon _{r} `=` {c ^{2}} over {V _{P}^{``2}}이때,epsilon _{r} = 상대 투과율 (전자기 상수);c = 자유공간에서의 빛의 속도 (3.0` BULLET `10 ^{8} `m/s or9.8 BULLET 10 ^{8} `ft/s)V _{P} = 전파 속도 (m/s or ft/s).상대 투과율 계산 공식은 빛의 속도가 일정한 값이기 때문에 더 높은 전파 속도는 상대 투과율이 더 낮음을 나타낸다. 표 1-2에는 다양한 재료의 상대 유전 상수가 수록되어 있다.▣ 절차 요약이 절차에서는 회로 기판의 전송 라인에서 전압 단계의 전파 속도를 측정한다. 측정된 속도를 기반으로 이러한 선을 구성하는 데 사용되는 유전체 재료의 상대 유전율을 결정한다.▣ 실험 절차< 전파 속도 측정 >1. 전송 선로 회로 보드가 기본 장치에 올바르게 설치되어 있는지 확인한다. 기본 장치를 켜고 이 장치의 각 제어 노브 옆에 있는 LED가 모두 켜져 있는지 확인하고 회로 보드에 전원이 올바르게 공급되는지 확인한다.2. 그림 1-39를 참조하여 전송 선로 A의 송신단에서 BNC 커넥용하여 오실로스코프의 채널 1을 전송 선로 A의 전송 끝에서 0-meter (0-foot) 프로브 터릿에 연결한다. 프로브의 접지 도체를 관련 0-meter (0-foot) 실드 터릿에 연결해야 한다.※ 참고 : 전송선의 라이브 프로브 터릿 중 하나에 오실로스코프 프로브를 연결할 때는 항상 프로브의 접지 도체를 관련 (가장 가까운) 동축 차폐 터릿에 연결해라. 이는 불필요한 접지 귀환 경로에 의해 발생하는 기생 인덕턴스로 인해 관측된 신호의 노이즈를 최소화 한다.3. 오실로스코프에서 다음 설정을 수행하라.Channel 1Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . NormalSensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.2 V/divinput Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DCTime Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.2 us/divTriggerSource . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ExternalLevel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.3VInput impedance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 MOMEGA 또는 더 큰 값※ 참고 :이 과정 전체에서 시간 축 및 채널 감도에 대한 오실로스코프 설정은 지침의 시작점으로 제공되며 가능한 최대 측정 정확도를 얻기위해 필요에 따라 수정될 수 있다.4. 오실로스코프 화면에서 전송 선로 A 송신단의 스텝 응답 신호를 관찰하라. 이 신호는 전송 선로패시터를 통해 밸브가 충전됨에 따라 기하급수적으로 증가한다. 이것은 전송선로 A가 주요 직렬 손실을 가지고 있음을 나타내는가?6. 사고 단계가 전송선로 A의 수신 끝에 도달하면, 다음과 같은 이유로 송신 종점을 향해 되돌아간다.a. 전송 선로 A는 STEP GENERATOR의 Thevenin 임피던스와 동일한 부하 임피던스에 의해 종료되지 않는다.b. 전송 선로 A는 특성 임피던스와 동일한 부하 임피던스에 의해 종료되지 않는다.c. 전송선로 A의 수신단이 개방 회로이기 때문에 회선의 특성 임피던스가 무한대가 된다.d. STEP GENERATOR의 Thevenin 임피던스는 전송 선로 A의 특성 임피던스와 다르다.7. 오실로스코프 시간축을 0.05 us / div 감소시켜라.오실로스코프에서 왕복 시간 2T를 측정하여 그림 1-41과 같이 반사 단계의 상승 엣지에서 입사 단계의 상승 에지를 분리한다. 이것은 단계 생성기에 의해 시작된 단계가 전송선로 A의 수신 끝을 이동한 다음 단계 생성기로 다시 돌아가는 데 필요한 시간이다.2T =BULLET 10 ^{-9} s8. 이전 단계에서 측정한 왕복 시간인 2T와 24meters (78.7feet)의 선 길이l에 기초하여 선을 통한 전파 속도인 Vp를 계산한다.Vp = 2l / 2TVp =BULLET 10 ^{8} `m/s 또는10 ^{8} `ft/s9. 전 단계에서 얻은 전파 속도 Vp를 아래 공식을 사용하여 계수, 빛의 속도 백분율 또는 속도 계수V _{F}로 표현한다.RG-174 동축 케이블(회로 기판의 전송선로 A 및 B에 사용할 수 있는 유형)의 경우 결과는 이론적 값 66%에 가까워야 한다.V _{F} = Vp / cTIMES 100%여기서 c는 자유 공간에서의 빛의 속도 (3.0TIMES10 ^{8} `m/s 또는 9.84BULLET 10 ^{8} `ft/s)V _{F} = %< 상대 유전율 (유전 상수) 결정 >10. 단계 8에서 획득된 전파 속도 Vp에 기초하여, 전송 선로 A 및 B에 사용되는 RG-1

공학/기술| 2019.12.08| 7페이지| 1,000원| 조회(77)

예비보고서, 전파, 공학 실험, 전파 속도

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