传输线实验实验原理

传输线实验

实验原理:

具体原理和公式推导见教材，在这只将反射的几种情况列举如下：

I.若始端和终端匹配，反射系数为0,信号在传输线之间传播不会出现反射现象。

2.若始端和终端没有匹配，始端和终端反射系数不为0,信号在传输线始端和终端都会产

生反射，始端和终端的信号的波形会呈现信号和反射波叠加的状态，在信号发生帷度变

化后的几个反射周期这种波形叠加现象特别明显，由于反射系数的绝对值vl,在反射几

个周期之后叠加的反射波幅度越来越小，始端和终端波形再次趋于稳定。

3.对于短线来说，反射周期小于信号上升沿时间，对信号的波形不会产生明显影响。

4.对于传输线来说，信号在传输线之间的传播时间比短线长，当传输时间大到和信号上升

时间可以比拟的时候，信号在上升沿会出现明显反射。

下图是传输线电路的一个实例：

VE=10V

ZH=1KQ

代入反射系数公式:

始端电压反射系数：-0・2（公式L1）

Zs+Zc

终端电压反射系数：pvend=然=0.74（公式1.2）

由此可得到电压反射图:

图二、电压反射图

可得始端电压波形图如图三所示：

10

8始端电压

6

2T4T6T

图三

实验内容

一、将脉冲信号发生器输出的信号直接引至示波器CH1

通道，打开电源，测量其上升时间、脉宽、幅值，并画出

其波形。

六格法测幅度：以通道1（CH1）为例。将波形的底端水平线调整到与倒数第二格水平

线对齐，通过CH1的幅度调节旋钮（注意：幅度调节默认为粗调，屏幕右边有一个按钮可

以切换至细调，再按一次又切换回粗调），调节幅度，使得波形的顶端与正数第二格水平线

对齐，这样使得信号的幅度占据整个屏幕上6个格子。因此，幅度就是6乘以当前每个格子

代表的幅度值（在示波器左下角显示）。

六格法测上升时间：如上所述，将信号幅度调节到占据6个格子，那么上升时间定义为

信号幅度的10%到90%的时间，这个时间可以用游标来测量。按下游标按钮cursor,屏幕上

出现游标。利用示波器上面的两个旋钮调节。（游标可以选择时间或幅度，在屏幕右边有一

个按钮。）由于占了6个格子，那么10%对应0.6个格子，即三个小格，找到波形在三个小

格处的位置，将一个游标与之重合；90%的地方同理，将另一个游标与之重合，两个游标之

间的时间差即为上升时间。

二、连接仪器观察波形

将脉冲发生器信号接入传输线的输入端，传输线的始端与终端输出分别接入示波器的

CH1通道和CH2通道，观察二者的波形。最好使CH1和CH2每一小格代表的幅度值保持

一致。

在始端不匹配的情况下观察波形:【注：始端匹配旋钮在靠近最左边的某个位置为始端

匹配，故为确保始端不匹配，将始端匹配旋钮向右边拧一个较大的角度】

终端负载分别为短路、开路、匹配情况下，观察并记录下始端波形与终端波形，并测量

二者的时差。时差可以通过二者前沿的差值来测量，利用游标。【注：终端匹配需要招终端

匹配挡调到匹配挡，然后调节终端匹配旋钮】

记录波形的要求：记录形状、幅度与时间信息。如果波形由多个部分组成，应画出整

个波形的大致形状（或者拍照），并逐段记录每一小段的宽度、幅度等信息。整个实验中要

求记录波形的情况下都遵循此要求。

试验结束后应分析始析波形与终端波形产生此形状的原因。

三、观察始端匹配、终端短路情况下的始端波形

要求记录下波形。已知传输线总长度为18m,要求计算出电信号的传输速度。

四、观察始端匹配、终端负载开路、匹配情况下的始端波

形。

终端负载为开路时，记录始端波形。

终端负载为匹配时，调节终端匹配旋钮，使得始端与终端达到最佳匹配【如何判断达到

最佳匹配？】达到最佳匹配后，记录始端波形。观察始端波形与终端波形，可以发现，脉冲

方波的上升沿和下降沿不再接近无穷快，这是传输线电抗分布参数作用的结果。

关掉信号脉冲发生器电源，用万用表测量终端负载阻值，即传输线的特性阻抗Z。的值。

思考题

1为了使叠加的波形较为明显，对信号源有什么要求？

2为什么波形叠加的幅度不是严格相等的？

3如下图所示，直流信号源内阻Rs=