专利名称：传输线理论的教学实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传输线理论的教学实验装置，属于教学实验装置技术领域。
背景技术：
传输线理论是指当电路所传输信号波长可与分立电路元件的几何尺寸相比拟时， 电压和电流不再保持空间不变，此时基尔霍夫电压和电流定律不能直接应用，必须对普通的集总电路分析做重大修改。传输线理论就是提供解决这类问题的一种重要方法。传输线理论是高校电气信息类专业相关课程，如电磁场与波，微波技术，射频电子电路等重要章节之一，是理解电磁波传输特性与射频电路设计理论的基础。传输线理论内容比较抽象，但理论对实践的指导性又很强。所以，在教学中，既要形象地讲解理论，又要通过实例使学生理解理论的应用。而目前的传输线理论的主要采用与微波传输线相关的实验仪器及微波器件，如微波信号源、波导测量线、选频放大器等，而这些设置价格都比较昂贵， 使各教具的使用成本较高。
发明内容本实用新型的目的是提供一种成本低廉，且功能多样、结构简单、操作方便的传输线理论的教学实验装置。本实用新型为达到上述目的的技术方案是一种传输线理论的教学实验装置，其特征在于包括实验台、两金属导柱、米波信号源，检波电路、电流表以及负载单元和移动机构，所述实验台的两端具有竖板，两金属导柱分别安装在实验台的两竖板上，米波信号源与两金属导柱一侧电连接，负载单元与两金属导柱的另一侧电连接，移动支座上安装有检波电路和电流表，实验台上的刻度尺位于移动支座一侧，电流表接在检波电路的输出端，检波电路与两金属导柱电连接；所述移动机构包括支撑架、手轮以及链轮传动机构或锥齿轮传动机构，支撑架分别安装在实验台的两竖板上，链轮传动机构或锥齿轮传动机构分别安装在两支撑架上，手轮与主动齿轮连接，传动链或被动齿轮与移动支座连接。本实用新型通过两金属导柱作为两导线传输线分别与米波信号源和负载单元电连接，而检波电路安装在米波信号源与负载单元之间，通过移动机构使装有检波电路的移动支座相对于两金属导柱移动，由两金属导柱作为导线传输线，当米波信号源输出的高频信号加到两金属导柱时，通过两金属导柱与检波电路之间的耦合进入检波电路，经检波电路检波后变成直流，并由电流表指示出来，通过电流表的电流指示反映传输线上驻波所在位置的电流强度的大小。本实用新型可采用常规的米波信号源，通过金属导柱和检波电路替代波导测量线及选频放大器，降低了教学实验装置的成本，而且通过手轮控制移动机构使检波电路沿两金属导柱移动，读取电流表和刻度尺的读数，能实现对行波、驻波、行驻波等工作状态的观测，从而绘制传输线上电压行波、驻波或行驻波的分布图、计算传输线电压驻波系数及工作波长，以及导线传输线的负载阻抗。功能多样、结构简单、操作方便。以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
图1是本实用新型传输线理论的教学实验装置的结构示意图。图2是本实用新型传输线理论的教学实验装置的电原理图。图3是本实用新型检波电路电原理图。其中1-米波信号源，2-实验台，3-主动齿轮，4-支撑架，5-传动链，6-电流表， 7-检波电路，8-移动支座，9-金属导柱，10-被动齿轮，11-负载单元，12-刻度尺，13-手轮。
具体实施方式
见
图1所示，本实用新型的传输线理论的教学实验装置，包括实验台2、两金属导柱9、米波信号源1，检波电路7、电流表6以及负载单元11和移动机构。见
图1所示，本实用新型实验台2两端具有竖板，两金属导柱9分别安装在实验台2的两竖板上，两金属导柱 9作为导线传输线，米波信号源1与两金属导柱9 一侧电连接，米波信号源1的输出端通过紧固件安装在两金属导柱9上，负载单元11与两金属导柱9的另一侧电连接，该负载单元 11可采用串联电阻或并联电阻构成，负载单元11通过导线与两金属导柱9可拆式连接，将负载单元11接在传输线的终端，实验台2上的刻度尺12位于移动支座一侧，移动支座8上安装有检波电路7和电流表6，电流表6接在检波电路7的输出端，检波电路7与两金属导柱9电连接，当米波信号源1输出的高频信号加到两金属导柱9时，通过两金属导柱9与检波电路7之间的耦合进入检波电路7，经检波电路7检波后变成直流。见图2、3所示，本实用新型的检波电路 包括检波二极管D、电位器队、电位器&和电容C，电容C 一端通过检波二极管D与其中一个金属导柱9电连接、另一端与另一个金属导柱9电连接，负直流电压源E通过电位器R1接检波二极管D的负极，该电位器R1是偏置电阻，调整电位器R1可以改变检波二极管D的静态工作点，其中该静态偏流在20 μ A左右。见图3所示，电位器&为检波电路7的负载电阻，电位器&的两端接电容C的两端，且电位器&的可调端接有电流表6，该电流表6采用微安级的电流表，通过调整电位器&，可以改变电流表的指示量程，而电容C的阻抗值应远小于负载电阻&的阻抗值。见
图1所示，本实用新型的移动机构包括支撑架4、手轮13以及链轮传动机构或锥齿轮传动机构，支撑架4分别安装在实验台2的两竖板上，链轮传动机构或锥齿轮传动机构分别安装在两支撑架4上，手轮13与主动齿轮3连接，传动链5或被动齿轮与移动支座 8连接。通过手轮13转动主动齿轮3，带动移动支座8移动，使检波电路7沿两金属导柱9 左右移动，观察在各工作状态时电流表6及其所在位置，电流的指示反映了传输线上驻波所在位置的电流强度的大小。见
图1所示，本实用新型链轮传动机构的主动齿轮3和被动齿轮10分别安装在两支撑架4上，传动链5与主动齿轮3和被动齿轮10相接，通过手轮13、主动齿轮和传动链带动移动支座8移动。本实用新型的锥齿轮传动机构的被动齿轮的两端支撑在两支撑架4上并与金属导柱9平行，主动齿轮3安装在其中一个支撑架4上，主动齿轮3与被动齿轮啮合，通过手轮13、主动齿轮3和被动齿轮带动移动支座8移动。见图2、3所示，当负载单元11接不同值的阻抗时，可以控制手轮13使主动齿轮3转动，通过传动链5或被动齿轮带动移动支座8移动，沿米波信号源1到负载方向移动检波电路7，当米波信号源1输出的高频信号加到两金属导柱9上，通过两金属导柱9与检波电路7之间的耦合进入检波电路7，经检波电路7检波后变成直流，并由电流表6指示出来，观察传输线上电磁波行波、驻波或行驻波的工作状态，同时，通过观察刻度尺12并记录不同位置上电流表6的读数，可绘制出传输线上电压行波、驻波或行驻波的分布图，计算出相应的驻波系数，以及电磁波的工作波长。或根据计算出的驻波系数、工作波长以及测出的距离负载最近的第一个电压波节点的位置，利用Smith圆图求出负载阻抗的值。
权利要求1.一种传输线理论的教学实验装置，其特征在于包括实验台O)、两金属导柱(9)、米波信号源(1)，检波电路(7)、电流表(6)以及负载单元(11)和移动机构，所述实验台(2) 的两端具有竖板，两金属导柱(9)分别安装在实验台(2)的两竖板上，米波信号源(1)与两金属导柱(9) 一侧电连接，负载单元(11)与两金属导柱(9)的另一侧电连接，移动支座(8) 上安装有检波电路⑵和电流表(6)，实验台⑵上的刻度尺(12)位于移动支座⑶一侧， 电流表(6)接在检波电路(7)的输出端，检波电路(7)与两金属导柱(9)电连接；所述移动机构包括支撑架、手轮(13)以及链轮传动机构或锥齿轮传动机构，支撑架(4)分别安装在实验台(2)的两竖板上，链轮传动机构或锥齿轮传动机构分别安装在两支撑架(4)上，手轮(1 与主动齿轮C3)连接，传动链( 或被动齿轮与移动支座(8)连接。
2.根据权利要求1所述的传输线理论的教学实验装置，其特征在于所述链轮传动机构的主动齿轮C3)和被动齿轮(10)分别安装在支撑架(4)上，传动链( 与主动齿轮(3) 和被动齿轮(10)相接。
3.根据权利要求1所述的传输线理论的教学实验装置，其特征在于所述锥齿轮传动机构的被动齿轮的两端支撑在两支撑架(4)上并与金属导柱(9)平行，主动齿轮安装在支撑架上，且主动齿轮与被动齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的传输线理论的教学实验装置，其特征在于所述的米波信号源(1)输出端通过紧固件安装在两金属导柱(9)上。
5.根据权利要求1所述的传输线理论的教学实验装置，其特征在于所述的负载单元 (11)通过导线可拆式与两金属导柱(9)连接。
6.根据权利要求1所述的传输线理论的教学实验装置，其特征在于所述的检波电路 (7)包括检波二极管D、电位器R1、电位器R2和电容C，电容C 一端通过检波二极管D与其中一个金属导柱(9)电连接、另一端与另一个金属导柱(9)电连接，负直流电压源E通过电位器R1接检波二极管D的负极，电位器&的两端接电容C的两端，且电位器&的可调端接有电流表(6)。
专利摘要本实用新型涉及一种传输线理论的教学实验装置，实验台的两端具有竖板，两金属导柱分别安装在实验台的两竖板上，米波信号源与两金属导柱一侧电连接，负载单元与两金属导柱的另一侧电连接，移动支座上安装有检波电路和电流表，实验台上的刻度尺位于移动支座一侧，电流表接在检波电路的输出端，检波电路与两金属导柱电连接；所述移动机构包括支撑架、手轮以及链轮传动机构或锥齿轮传动机构，支撑架分别安装在实验台的两竖板上，链轮传动机构或锥齿轮传动机构分别安装在两支撑架上，手轮与主动齿轮连接，传动链或被动齿轮与移动支座连接。本实用新型具有成本低廉，功能多样、结构简单、操作方便的特点。
文档编号G09B23/18GK201993965SQ20112012121
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者姚澄, 殷明, 苗红霞, 陈新, 高远 申请人:河海大学常州校区