2013年4月23日火曜日

伝送線路の特性インピーダンスの測定 その1(適当)

最近、授業で特性インピーダンスの話が出てきたのでなんだか実験をしたくなりまして、、

高周波回路について詳しくないので、伝送線路の特性インピーダンス測定方法についていろいろ調べていると、簡易的に調べる方法が載っているサイトがあったので、そこを参考に自分でも試してみました。

難しい話は置いといて、、
まず、伝送線路の一般的な等価回路は下のようになっています。
なぜこのような等価回路に置き換えられるかは、おおよそ想像できると思います。
Rは線路の直列抵抗、Lはインダクタンス、Gはコンダクタンス、Cはキャパシタンスです。

超伝導で無い限り直列抵抗がありますし、電流が流れる線路には磁界が生じますのでインダクタンス成分もあります。
コンダクタンスは線路間の漏れ電流から、キャパシタンスは同じく線路間の静電容量から生じます。
といってもこのまま特性インピーダンスの式で表すと

Zo = √((R+jωL)/(G+jωC)) [Ω]

となって計算がややこしいので上記の回路を簡略化します。
具体的には、等価回路の抵抗RとコンダクタンスGを無視して以下の様な回路(無損失の場合)として考えます。
とてもシンプルになりました。
RとGが消えたことで上記の式は以下のようになります。

Zo = √(L/C) [Ω]

これだとLとCの値を測って代入するだけなので、とても簡単になりますねー
L、Cの測り方は上記サイトのを参考にします。

測定に使うLCRメータはDE-5000で、測定対象は外径1.1mm FEP同軸ケーブル 50Ωです。
微小なLCを測定するので測定前にはあらかじめキャリブレーションをしておきます。

まず、同軸ケーブルの終端を開放してCを測定します。
C = 672.5[pF]。

次に終端を短絡してLを測定します。

L = 2.178[uH]です。
さて、電卓で計算してみると、、

Zo = 56.9[Ω]

と出ました。
誤差にしては大きいですね。

次に一般家庭でもよく使われている75Ωの同軸ケーブル。
C = 270.4[pF]。
L = 1.708[uH]です。

こちらは

Zo = 79.5[Ω]

です。 なんか大きめにでるなー
LCRメータがアレなので微小な値の誤差が大きいのでしょうか?
次はもうちょっと正確に測定できる方法を試してみますw


話が変わりますが、某氏からΦ0.11mmのUEW線を格安で頂きました。ありがとうございます。
これで小型TCの製作がはかどりますねーw

こいつはコイルの巻取り高さが10cmのチビDRSSTCです。巻線がΦ0.18mmだったので巻き直しました。
巻き直す前の二次コイル共振周波数が約2MHzだったのが、1MHz程度まで下がりました。
上手く動くといいですが・・・

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