skriptum

ý na jednom
závislost. Sa
v případ
pomůckou je zakreslování získaných hodnot do orienta
náhodné odchylky a chybná m
předpokládán.
Zpracování výsledk
deníku m
podstatné údaje o uspo
v případ
postup m
Závěr protokolu by pak m
(i číselných) výsledk
2.2 Vstupní
Obsah testu je zam
využívány bez rozsáhlejšího p

1.
2.
3.
4.
5.
oratoři
distanční formě vzdělávání, kdy je obtížné zajistit úzkou návaznost osvojování
ů s jejich ověřením v praktických situacích, má laboratorní výuka své
itelné místo. Nezbytnému časovému oddělení uvedených složek studijního procesu je
řizpůsobit obsah studijních pomůcek i způsob práce s nimi. Příprava na laboratorní
ůže zahrnovat pouhé prostudování pasáže o měřené úloze, ale nutné je i
ů a jejich očekávané aplikace při měření a
ů.
i domácí přípravě je nutno prostudovat zadání úlohy, ujasnit si související teorii a
metodikou měření, uspořádáním měřicího pracoviště a zvláštnostmi použitého
ozornost je třeba věnovat vlivu reálných vlastností přístrojů (impedance vstupů a
, symetrizace aj.) i omezením použité metody měření a souvisejícím příčinám chyb
ba vyhodnocení složek impedance z modulu a fáze apod.). Je vhodné si promyslet
ěření a vyhodnocení výsledků a podle možností také vyřešit typický příklad.
přípravě patří i vypracování úkolů vymezených v zadání a odhad časové náročnosti
etap práce v laboratoři.
ůběhu měření v laboratoři je nutné průběžně vyhodnocovat výsledky a srovnávat je
řeba si během celé práce v laboratoři průběžně zapisovat všechny
čující probíhající měření (včetně zdánlivě samozřejmých). Při měření funkční
ávislost parametru na kmitočtu apod.) vyhodnotit bezprostředně alespoň první
z kmitočtů a teprve při souhlasu s předpokladem doměřit celou
mozřejmostí by mělo být v případě výskytu anomálií okamžitě na ně reagovat a
ě nutnosti i přerušit měření až do nalezení příčiny a jejího odstranění. Cennou
čního grafu, kde se rychle odhalí
ěření. Ke konci práce pak už každý výsledek musí být předem
ů ve formě protokolu o měření nebo záznamu v laboratorním
usí především zajistit reprodukovatelnost měření. Musí tedy obsahovat všechny
řádání pracoviště, použitém měřicí vybavení (alespoň typy přístrojů,
ě podezření na chyby i výrobní čísla), zapojení přístrojů na pracovišti, komentovaný
ěření, získané výsledky s příklady vyhodnocení včetně dosazení číselných hodnot.
ěl dát ucelenou informaci o provedeném měření včetně hlavních
ů, upozornění na anomálie a návrhu případných dalších prací.
test
ěřen na připomenutí hlavních poznatků, které jsou v úlohách
řipomínání.
Jaká je vzájemná fáze přímé a odražené vlny v uzlu a v kmitně stojatého vlnění?
Jak velká je vzdálenost mezi sousedními uzly nebo kmitnami a mezi kmitnou a
nejbližším uzlem stojatého vlnění?
Kdy na vedení nevznikne odražená vlna?
Jak se chová vlnovod na kmitočtech nižších než jeho kritický kmitočet?
Jak velká je délka vlny ve vlnovodu v pásmu propustnosti ve srovnání s délkou
vlny ve volném prostoru?
6 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
3 Úloha 1. Měření parametrů napáječů
3.1 Úvod
Napáječ je vedení spojující generátor a zátěž, resp. jiné dílčí bloky zařízení. Jeho
vlastnosti jsou obvykle popsány hodnotami parametrů vedení – charakteristické impedance
(vlnového odporu) Z
o

[Ω], měrné fáze α [rad/m] a měrného útlumu β [1/m]. Z nich je
možno určit hodnoty dalších důležitých veličin
délku vlny na vedení λ
v
= 2π /α ,
fázovou rychlost v
f
= λ
v
.f
V této úloze se měří základní parametry nesymetrického napáječe - koaxiálního kabelu.
Ty závisí na poměru průměrů středního vodiče a vodivého pláště i na vlastnostech dielektrika
uvnitř kabelu (permitivita, ztráty). Na kmitočtu výrazněji závisí jen hodnoty měrného
útlumu β (roste přibližně s √f ).
Vlnová délka λ
v
i fázová rychlost v
f

vlny na napáječi jsou menší než hodnoty λ
o
a
c = 3.10
8
m/s při šíření vlny volným prostorem. Jejich poměr udává činitel zkrácení ξ
c
v
f
==
o
v
λ
λ
ξ
( 3.1 )
který závisí na permitivitě dielektrika. Je-li dielektrikem vzduch, je ξ = 1.
Impedance na vstupu bezeztrátového (β = 0) vedení délky l , které je na konci otevřené,
je rovna Z
p
= -j Z
o
cotg(α.l) ,
při zakončení zkratem Z
k
= j Z
o
tg(α.l) .
Z průběhu funkcí cotg a tg vyplývá, že při hodnotách argumentů α.l = n.π/2 (n celé)
nabývají reaktance mezních hodnot ±∞ nebo 0 . Délky vedení l = n.λ/4 , odpovídající
uvedeným argumentům, jsou tzv. rezonanční délky. Když vedení nemá zanedbatelný útlum, je
jeho vstupní reaktance při rezonančních délkách nulová a na svorkách je pak jistý reálný
odpor. Ten je malý v situacích, kdy bychom na bezeztrátovém vedení dostali X = 0 a naopak
značně velký při X = ±∞ na vedení beze ztrát. Vstupní odpor R
rez
vedení s malými ztrátami
délky λ/4 na konci zkratovaného je možno vypočítat pomocí vztahu
l
Z
R
o
rez
.β
=
( 3.2 )
Při malých hodnotách α.l , kdy l > λ
v
) vůči délce vlny na napáječi λ
v
. Všimněme si některých
užívaných postupů měření ve zmíněných základních situacích.
3.5.1 Měření na krátkých vzorcích napáječů
S výhodou je možno využít známých vlastností vedení ve čtvrtvlnné rezonanci, kdy
zkratovaný úsek vedení má velkou a ryze reálnou vstupní impedanci, a značné citlivosti
rezonanční metody na změny parametrů. K měření potřebujeme přístroj pro měření impedancí
v oboru rádiových kmitočtů, např. měřič impedance a přenosu TESLA BM 650.
Délka vzorku l měřeného napáječe se upraví tak, aby na zadaném kmitočtu měření
byla mírně větší než λ
v
/4 a konec napáječe se zkratuje. Měřením se pak najde kmitočet f
r
,
při kterém je vstupní impedance vzorku vysoká a ryze reálná. Pokud je žádáno přesné
dodržení určeného kmitočtu měření, posune se rezonance na tento kmitočet postupným
zkracováním vzorku.
Při rezonanci platí, že l = λ
v
/4 a činitel zkrácení ξ získáme dosazením do ( 3.1)
o
l
λ
ξ
.4
=
( 3.4 )
Velikost reálné složky vs ě
měrného útlum
charakteristické im
( 3.3 ). Hodnotu
tupní impedance (rezonančního odporu) R
rez
odpovídá hodnot
u ß podle vztahu ( 3.2). K jeho určení však je nejprve nutno stanovit velikost
pedance Z
o
měřeného vzorku, kterou je možno vypočítat pomocí vztahu
C
1
zjistíme měřením kapacity C krátkého úseku ( l σ
4. f
min
= 6,7 GHz , λ
g
→ ∞ , v
f
→ ∞
5. 3,1 mm a 76,9 mm
6. arg(ρ
z
) = 270
o

7. σ = 2
9.1.5 Úloha 4
1. X
vst
= X
Σ vst
/2
2. Vstupní odpor antény je o vliv ztrát (v anténě a okolí) větší.
3. klesne o 27,4 %
4. d = 112.5 mm
5. X
vst
= -106 Ω
9.1.6 Úloha 5
1. dipól s reflektorem h = 0,25λ , má jedno maximum záření
2. hodnota D
max
bude větší než správný údaj
3. při stálé poloze obou antén postupně měnit útlum atenuátoru A a odečítat
výchylky Y na souřadnicovém zapisovači.
4. r
min
= 24 m
5. D
max
≅ 4,7
9.1.7 Úloha 6
1. f
1
= 750 MHz
2. f
1
+ f
2
na bráně C , f
1
na bráně A , f
2
na bráně B
3. vzroste průchozí útlum a zmenší se oddělovací útlum

38 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
10 Seznam použité literatury
[ 1 ] NOVÁČEK, Z. Elektromagnetické vlny, antény a vedení. Přednášky. Elektronický
učební text. Brno, 2002, 117 s.
[ 2 ] ČERNOHORSKÝ, D., NOVÁČEK, Z. a RAIDA,Z. Elektromagnetické vlny a vedení.
Příklady pro cvičení a domácí projekty. Brno, 2001,MJ servis
[ 3 ] NOVÁČEK, Z. Antény a šíření rádiových vln. Cvičení a projekty. Brno, 2003,
MJ servis, s.r.o., Kouty