專利名稱：傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳輸線理論是指當(dāng)電路所傳輸信號(hào)波長(zhǎng)可與分立電路元件的幾何尺寸相比擬時(shí)， 電壓和電流不再保持空間不變，此時(shí)基爾霍夫電壓和電流定律不能直接應(yīng)用，必須對(duì)普通的集總電路分析做重大修改。傳輸線理論就是提供解決這類問題的一種重要方法。傳輸線理論是高校電氣信息類專業(yè)相關(guān)課程，如電磁場(chǎng)與波，微波技術(shù)，射頻電子電路等重要章節(jié)之一，是理解電磁波傳輸特性與射頻電路設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)。傳輸線理論內(nèi)容比較抽象，但理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)性又很強(qiáng)。所以，在教學(xué)中，既要形象地講解理論，又要通過實(shí)例使學(xué)生理解理論的應(yīng)用。而目前的傳輸線理論的主要采用與微波傳輸線相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器及微波器件，如微波信號(hào)源、波導(dǎo)測(cè)量線、選頻放大器等，而這些設(shè)置價(jià)格都比較昂貴， 使各教具的使用成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種成本低廉，且功能多樣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是一種傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)、兩金屬導(dǎo)柱、米波信號(hào)源，檢波電路、電流表以及負(fù)載單元和移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩端具有豎板，兩金屬導(dǎo)柱分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩豎板上，米波信號(hào)源與兩金屬導(dǎo)柱一側(cè)電連接，負(fù)載單元與兩金屬導(dǎo)柱的另一側(cè)電連接，移動(dòng)支座上安裝有檢波電路和電流表，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的刻度尺位于移動(dòng)支座一側(cè)，電流表接在檢波電路的輸出端，檢波電路與兩金屬導(dǎo)柱電連接；所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐架、手輪以及鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐架分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩豎板上，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在兩支撐架上，手輪與主動(dòng)齒輪連接，傳動(dòng)鏈或被動(dòng)齒輪與移動(dòng)支座連接。本實(shí)用新型通過兩金屬導(dǎo)柱作為兩導(dǎo)線傳輸線分別與米波信號(hào)源和負(fù)載單元電連接，而檢波電路安裝在米波信號(hào)源與負(fù)載單元之間，通過移動(dòng)機(jī)構(gòu)使裝有檢波電路的移動(dòng)支座相對(duì)于兩金屬導(dǎo)柱移動(dòng)，由兩金屬導(dǎo)柱作為導(dǎo)線傳輸線，當(dāng)米波信號(hào)源輸出的高頻信號(hào)加到兩金屬導(dǎo)柱時(shí)，通過兩金屬導(dǎo)柱與檢波電路之間的耦合進(jìn)入檢波電路，經(jīng)檢波電路檢波后變成直流，并由電流表指示出來，通過電流表的電流指示反映傳輸線上駐波所在位置的電流強(qiáng)度的大小。本實(shí)用新型可采用常規(guī)的米波信號(hào)源，通過金屬導(dǎo)柱和檢波電路替代波導(dǎo)測(cè)量線及選頻放大器，降低了教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的成本，而且通過手輪控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)使檢波電路沿兩金屬導(dǎo)柱移動(dòng)，讀取電流表和刻度尺的讀數(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)行波、駐波、行駐波等工作狀態(tài)的觀測(cè)，從而繪制傳輸線上電壓行波、駐波或行駐波的分布圖、計(jì)算傳輸線電壓駐波系數(shù)及工作波長(zhǎng)，以及導(dǎo)線傳輸線的負(fù)載阻抗。功能多樣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1是本實(shí)用新型傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的電原理圖。圖3是本實(shí)用新型檢波電路電原理圖。其中1-米波信號(hào)源，2-實(shí)驗(yàn)臺(tái)，3-主動(dòng)齒輪，4-支撐架，5-傳動(dòng)鏈，6-電流表， 7-檢波電路，8-移動(dòng)支座，9-金屬導(dǎo)柱，10-被動(dòng)齒輪，11-負(fù)載單元，12-刻度尺，13-手輪。
具體實(shí)施方式
見
圖1所示，本實(shí)用新型的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、兩金屬導(dǎo)柱9、米波信號(hào)源1，檢波電路7、電流表6以及負(fù)載單元11和移動(dòng)機(jī)構(gòu)。見
圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)臺(tái)2兩端具有豎板，兩金屬導(dǎo)柱9分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)2的兩豎板上，兩金屬導(dǎo)柱 9作為導(dǎo)線傳輸線，米波信號(hào)源1與兩金屬導(dǎo)柱9 一側(cè)電連接，米波信號(hào)源1的輸出端通過緊固件安裝在兩金屬導(dǎo)柱9上，負(fù)載單元11與兩金屬導(dǎo)柱9的另一側(cè)電連接，該負(fù)載單元 11可采用串聯(lián)電阻或并聯(lián)電阻構(gòu)成，負(fù)載單元11通過導(dǎo)線與兩金屬導(dǎo)柱9可拆式連接，將負(fù)載單元11接在傳輸線的終端，實(shí)驗(yàn)臺(tái)2上的刻度尺12位于移動(dòng)支座一側(cè)，移動(dòng)支座8上安裝有檢波電路7和電流表6，電流表6接在檢波電路7的輸出端，檢波電路7與兩金屬導(dǎo)柱9電連接，當(dāng)米波信號(hào)源1輸出的高頻信號(hào)加到兩金屬導(dǎo)柱9時(shí)，通過兩金屬導(dǎo)柱9與檢波電路7之間的耦合進(jìn)入檢波電路7，經(jīng)檢波電路7檢波后變成直流。見圖2、3所示，本實(shí)用新型的檢波電路 包括檢波二極管D、電位器隊(duì)、電位器&和電容C，電容C 一端通過檢波二極管D與其中一個(gè)金屬導(dǎo)柱9電連接、另一端與另一個(gè)金屬導(dǎo)柱9電連接，負(fù)直流電壓源E通過電位器R1接檢波二極管D的負(fù)極，該電位器R1是偏置電阻，調(diào)整電位器R1可以改變檢波二極管D的靜態(tài)工作點(diǎn)，其中該靜態(tài)偏流在20 μ A左右。見圖3所示，電位器&為檢波電路7的負(fù)載電阻，電位器&的兩端接電容C的兩端，且電位器&的可調(diào)端接有電流表6，該電流表6采用微安級(jí)的電流表，通過調(diào)整電位器&，可以改變電流表的指示量程，而電容C的阻抗值應(yīng)遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻&的阻抗值。見
圖1所示，本實(shí)用新型的移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐架4、手輪13以及鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐架4分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)2的兩豎板上，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在兩支撐架4上，手輪13與主動(dòng)齒輪3連接，傳動(dòng)鏈5或被動(dòng)齒輪與移動(dòng)支座 8連接。通過手輪13轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)齒輪3，帶動(dòng)移動(dòng)支座8移動(dòng)，使檢波電路7沿兩金屬導(dǎo)柱9 左右移動(dòng)，觀察在各工作狀態(tài)時(shí)電流表6及其所在位置，電流的指示反映了傳輸線上駐波所在位置的電流強(qiáng)度的大小。見
圖1所示，本實(shí)用新型鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪3和被動(dòng)齒輪10分別安裝在兩支撐架4上，傳動(dòng)鏈5與主動(dòng)齒輪3和被動(dòng)齒輪10相接，通過手輪13、主動(dòng)齒輪和傳動(dòng)鏈帶動(dòng)移動(dòng)支座8移動(dòng)。本實(shí)用新型的錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的被動(dòng)齒輪的兩端支撐在兩支撐架4上并與金屬導(dǎo)柱9平行，主動(dòng)齒輪3安裝在其中一個(gè)支撐架4上，主動(dòng)齒輪3與被動(dòng)齒輪嚙合，通過手輪13、主動(dòng)齒輪3和被動(dòng)齒輪帶動(dòng)移動(dòng)支座8移動(dòng)。見圖2、3所示，當(dāng)負(fù)載單元11接不同值的阻抗時(shí)，可以控制手輪13使主動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)鏈5或被動(dòng)齒輪帶動(dòng)移動(dòng)支座8移動(dòng)，沿米波信號(hào)源1到負(fù)載方向移動(dòng)檢波電路7，當(dāng)米波信號(hào)源1輸出的高頻信號(hào)加到兩金屬導(dǎo)柱9上，通過兩金屬導(dǎo)柱9與檢波電路7之間的耦合進(jìn)入檢波電路7，經(jīng)檢波電路7檢波后變成直流，并由電流表6指示出來，觀察傳輸線上電磁波行波、駐波或行駐波的工作狀態(tài)，同時(shí)，通過觀察刻度尺12并記錄不同位置上電流表6的讀數(shù)，可繪制出傳輸線上電壓行波、駐波或行駐波的分布圖，計(jì)算出相應(yīng)的駐波系數(shù)，以及電磁波的工作波長(zhǎng)?；蚋鶕?jù)計(jì)算出的駐波系數(shù)、工作波長(zhǎng)以及測(cè)出的距離負(fù)載最近的第一個(gè)電壓波節(jié)點(diǎn)的位置，利用Smith圓圖求出負(fù)載阻抗的值。
權(quán)利要求1.一種傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)O)、兩金屬導(dǎo)柱(9)、米波信號(hào)源(1)，檢波電路(7)、電流表(6)以及負(fù)載單元(11)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(2) 的兩端具有豎板，兩金屬導(dǎo)柱(9)分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)(2)的兩豎板上，米波信號(hào)源(1)與兩金屬導(dǎo)柱(9) 一側(cè)電連接，負(fù)載單元(11)與兩金屬導(dǎo)柱(9)的另一側(cè)電連接，移動(dòng)支座(8) 上安裝有檢波電路⑵和電流表(6)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)⑵上的刻度尺(12)位于移動(dòng)支座⑶一側(cè)， 電流表(6)接在檢波電路(7)的輸出端，檢波電路(7)與兩金屬導(dǎo)柱(9)電連接；所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐架、手輪(13)以及鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐架(4)分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)(2)的兩豎板上，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在兩支撐架(4)上，手輪(1 與主動(dòng)齒輪C3)連接，傳動(dòng)鏈( 或被動(dòng)齒輪與移動(dòng)支座(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪C3)和被動(dòng)齒輪(10)分別安裝在支撐架(4)上，傳動(dòng)鏈( 與主動(dòng)齒輪(3) 和被動(dòng)齒輪(10)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的被動(dòng)齒輪的兩端支撐在兩支撐架(4)上并與金屬導(dǎo)柱(9)平行，主動(dòng)齒輪安裝在支撐架上，且主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的米波信號(hào)源(1)輸出端通過緊固件安裝在兩金屬導(dǎo)柱(9)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的負(fù)載單元 (11)通過導(dǎo)線可拆式與兩金屬導(dǎo)柱(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的檢波電路 (7)包括檢波二極管D、電位器R1、電位器R2和電容C，電容C 一端通過檢波二極管D與其中一個(gè)金屬導(dǎo)柱(9)電連接、另一端與另一個(gè)金屬導(dǎo)柱(9)電連接，負(fù)直流電壓源E通過電位器R1接檢波二極管D的負(fù)極，電位器&的兩端接電容C的兩端，且電位器&的可調(diào)端接有電流表(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種傳輸線理論的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩端具有豎板，兩金屬導(dǎo)柱分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩豎板上，米波信號(hào)源與兩金屬導(dǎo)柱一側(cè)電連接，負(fù)載單元與兩金屬導(dǎo)柱的另一側(cè)電連接，移動(dòng)支座上安裝有檢波電路和電流表，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的刻度尺位于移動(dòng)支座一側(cè)，電流表接在檢波電路的輸出端，檢波電路與兩金屬導(dǎo)柱電連接；所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐架、手輪以及鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐架分別安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩豎板上，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在兩支撐架上，手輪與主動(dòng)齒輪連接，傳動(dòng)鏈或被動(dòng)齒輪與移動(dòng)支座連接。本實(shí)用新型具有成本低廉，功能多樣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201993965SQ20112012121
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者姚澄, 殷明, 苗紅霞, 陳新, 高遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)