Global Focus Kft. Hírlevél

  www.globalfocus.hu >> Szakmai cikkek >> Elektromos impulzusok sebessége ...

Elektromos impulzusok sebessége koaxiális kábelekben


A következő kísérlet során elektromos impulzusok sebességét vizsgáltuk, megmérve, hogy mennyi idő alatt ér el egy adott hullám egy 200 méter hosszú vezeték egyik végéről a másikra. Áramkörökben egy kapcsoló elmozdításával azonnali reakciót érzékelhetünk (például felvillan egy led). Az elektromágneses hullám annak ellenére terjed hatalmas sebességgel, hogy maguk az elektronok nála jóval lassabban mozognak.
A következő mérést PC alapú oszcilloszkóppal végeztük, és amellett, hogy kiderült, mennyi idő alatt tesz meg egy impulzus 200 métert egy koaxiális kábelben, megmutatja a jel csillapodását is.

Szükséges eszközök:
  • számítógép PicoScope szoftverrel
  • PICO 3204 oszcilloszkóp
  • 200kHz pulzusgenerátor
  • 200m koax kábel

    A mérés során használt impulzusokat a kevésbé elérhető impulzusgenerátorok helyett jelalak generátorral (100kHz négyszögjel) és R-C áramkörrel állítottuk elő.

    Kapcsolási rajz:

    A bekapcsolt 68Ω-os ellenállások szerepe, hogy kiegyenlítsék a hosszú kábel impedanciáját, és megelőzzék a visszaverődéseket.

    A kondenzátor az ellenállással együtt a négyszögjelet hegyes impulzusokká alakítja. A koax kábel árnyékolását mindkét végénél Földelni kell.

    A jelgenerátoron 1V amplitúdót állítottunk be.

    Az A csatorna (kék) mutatja az impulzusokat a kábel előtt, a B (piros) pedig 200m-rel később. A különbség 1μs, amiből a sebességet kiszámolva 2x108 m/s az eredmény.

  • A pozitív csúcsok mutatják a négyszög felfutó élét
  • A ciklusidő 10μs (100kHz frekvencia)
  • A két jel közötti késés 1μs
  • 200m út megtétele 1μs alatt: a sebesség 2x108 m/s
  • A méréstartományt mindkét csatornán 500mV-ra állítottuk, így jól látható a feszültség csökkenése 200m után
  • Négyszögjel átalakítása impulzusokká

  • Az A csatorna mutatja a generátor által kibocsátott négyszögjelet (kékkel)
  • Az impulzusokat (pirossal) az R=68Ω ellenállás és a C=4700pF kapacitás hozza létre.
  • Az R-C áramkör gyakorlatilag differenciálja a négyszög függvényt