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利用双通道示波器展示传输线行为的方法

作者:BobHaas时间:2014-06-26来源:电子产品世界收藏
编者按:摘要:本文采用创新方法,通过双通道示波器测量出传输线上的驻波,从而利用受控的移动图像展现信号在传输线中的真实情况。

  摘要:本文采用创新方法,通过双通道测量出传输线上的,从而利用受控的移动图像展现信号在传输线中的真实情况。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/248900.htm

  引言

  过去,采用一种称为“勒谢尔线”的真实物理传输线装置展示现象,需要费很大的劲才能测量出相应的波形。尤其是,这种测量方法本身会干扰波形的形状,而且不可能获得瞬间的可视波形。

  如今有一种创新的方法,可利用双通道测量出传输线上的。众所周知,的特性之一是:当扫描与显示波形不同步但接近其频率或它的分频频率,波形表现为在屏幕上移动。如果扫描频率高于波形频率或它的分频频率,波形则向右侧移动;如果扫描频率低于波形频率或它的分频频率,波形向左侧移动。如果将一个频率低于扫描频率的波形加至双通道示波器的某个通道,再将一个频率高于扫描频率的波形加至另一个通道,两个波形将表现为相互反方向移动。实际上,这两个波形可表示传输线上的正向波和反射波。如果,将示波器切换至Add模式,示波器上将显示单个波形,这个波形就代表了驻波。

  产生一个有意义的波形显示需要一些频率精确的正弦波,精确频率的正弦波利用直接数字合成(DDS)技术很容易实现。我们采用频率大约为400Hz来演示,因为为了视觉效果以及便于截取屏幕。产生三个波形:399Hz、401Hz正弦波和一个400Hz阶梯波,用于示波器的同步(触发)。每个正弦波波的频率和示波器扫描触发频率差1Hz,这样能清晰模拟出传输线上1Hz频率的信号。尽管示波器触发频率为400Hz,但扫描速度可设定为400Hz的分频,所以可观察到每个波形的多个周期。

  1 显示

  图1所示为两个正弦波在示波器双跟踪模式下的显示。

  箭头表示波形在屏幕上的运动方向。这个演示最好是在一个老式模拟示波器上效果更好。数字示波器的显示可能会“跳动”地很厉害,取决于其刷新频率。然而,有一种方法数字示波器在这类演示中要比模拟示波器有优势,我们将在下文讨论。

  图2所示为将示波器切换至Add模式后得到的驻波。

  同样,在静态图片中很难看出效果。图中可看到5个节点(始终为0电压的点)。在节点之间,波形从其负值(极限)振荡至正极限。本例中,正向和反射波相等,所以传输线必定为开路或短路。如果左边是端接,那它必定短路了,因为有一个节点在哪。VSWR是驻波的最大幅度与最小幅度之比。由于最小幅值为零,所以VSWR为无穷大。

  通过改变示波器其中一个通道的增益,可模拟出其它端接情况。图3中,将回波幅值(上方通道)减小一半,与之对应的端接情况既非开路亦非短路,也不是传输线的特征阻抗。

  形成的驻波图案如图4所示。

  波形中无节点(零电压点)。如箭头所示,最大和最小波形幅值的比值为2比1,即VSWR为2:1。


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