实验报告_传输线.doc

实验报告实验题目:传输线的特性阻抗匹配一、实验目的: 理解传输线源端阻抗和终端负载阻抗对传输信号影响的原理和高频信号的传输规律,掌握源端反射和终端反射的概念,以及消除源端反射和终端反射的方法,在实验中进行操作,观察信号波形,验证原理。二、实验器材: 被测电路( XILINX 公司型号为 XC2S100E/TQ208 的 FPG A 芯片,60M 的晶振),示波器( TDS1012B ,带宽 100M ,采样率 1GS/S ),示波器探头( 10X , 200MHZ, 输入电容 16PF ,输入电阻 10 兆欧姆) ,电源, 48 米长双绞线, 0~200 欧电位器, 0~5K 欧电位器。三、实验内容:用 VHDL 语言编写分频程序, 下载到相应的 FPGA 芯片中, 使其产生 100KHZ 的方波,占空比为 1:3 。先用示波器测量原始信号,观察波形, 并记录输出电压,对信号源串接一个 100 欧的电阻,测量输出的信号,记录输出电压,通过运用简单的欧姆定律,信号源和外接电阻的串联电路原理,计算所使用的信号源 FPGA 的内阻。使用传输线传输信号,开始源端和末端都不端接电阻, 分别测量源端和末端的信号,然后再分别进行源端和末端阻抗匹配,消除反射。源端和末端再分别端接不同阻抗的电阻,观察输出波形,理解反射原理。四、实验原理数字信号由器件的输出端接到另一器件的输入端要使用传输线。理想传输线的电阻应该为零,实际中传输线总是有一些小的串联电阻。实际传输线的非零电阻会引起传播信号的衰减和畸变。连接到传输线上的任何源端及负载阻抗的组合将会降低它的性能,阻抗不匹配时,会出现信号反射,引起振荡。 传输线问题输入接收函数: 00 ( ) ( ) ( ) ( ) SZA Z Z ??? ???输出函数: 0 2 ( ) ( ) ( ) ( ) LLZT Z Z ??? ???末端反射函数: 020 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) LL Z Z R Z Z ? ??? ????源端反射函数: 010 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ss Z Z R Z Z ? ??? ????其中( ) sZ?:源端阻抗, 0 ( ) Z?:传输线阻抗, ( ) LZ?:末端(负载阻抗), 1 ( ) R?、 2 ( ) R?为正时,反射同向;为负时,反射反向。 末端端接当 0 ( ) ( ) L Z Z ? ??时,终端反射被消除,波形以满幅度沿着整个传输线的路径传播,所有的反射被末端负载电阻衰减,接收到的电压等于传输电压。 源端端接当 0 ( ) ( ) s Z Z ? ??时,源端反射被消除; 0 ( ) ( ) s Z Z ? ??时,接收函数( ) A?=1/2 , 信号波形在传播到线路之前被串联的源端电阻分担一半,信号以一半的强度传播到线路末端,补偿方式是在线路的末端,使负载阻抗为无穷大(开路),使( ) T?=2 ,且 1 ( ) R?=1 ,线路末端电压的加倍来补偿输入端电压的减半。反射