Apa yang terjadi di ujung saluran transmisi?

26

Katakanlah saya ingin membuat widget berisi relay untuk beralih di antara dua antena. Ada saluran transmisi coax yang masuk dari pemancar, dan dua keluar, masing-masing ke antena terpisah. Di dalam adalah relai yang mengganti konduktor tengah, dan perisai berakhir ke selungkup logam di sekitar relai:

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Katakan lebih jauh bahwa ini beroperasi di HF, sehingga enklosur relatif sangat kecil dibandingkan dengan panjang gelombang minimum yang akan dijumpai oleh perangkat ini dalam pengoperasian.

Pada titik A, ada diskontinuitas impedansi. Membujuk adalah , tetapi di dalam, itu akan menjadi sesuatu yang lain. Pada titik B ada diskontinuitas lain, ketika kita beralih kembali ke . Jadi, pasti ada beberapa refleksi gelombang yang terjadi di sini.50Ω50Ω

Apa efek ini pada pemancar? Apakah akan menghasilkan SWR yang mengerikan, atau tidak? Mengapa?

Phil Frost
sumber
Ini lebih dari yang Anda minta, tetapi jika Anda punya waktu: literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-6505EN.pdf
The Photon

Jawaban:

26

Mungkin efeknya sangat kecil sekali asalkan dimensinya kecil. Datang dari sisi kiri, akan ada refleksi dari titik 'A' diikuti oleh (hampir) sama dan berlawanan dari 'B'. Selama jarak dari 'A' ke 'B' kecil, pantulan ini secara efektif akan dibatalkan.

Sebagai contoh, katakanlah impedansi di dalam saklar adalah 100Ω. Koefisien refleksi pada 'A' akan menjadi 0,333 dan pada 'B' akan menjadi -0,333. Jika lebar selungkup adalah 200mm, waktu antara pantulan ini adalah sekitar 1ns (sangat kecil pada HF).

Refleksi akan terus 'memantul' antara 'A' dan 'B' dan setiap kali akan ada beberapa energi digabungkan ke dalam saluran transmisi tetapi ini akan terjadi 2ns terpisah dan akan dilemahkan setiap kali karena kerugian internal.

Kita dapat menggambar diagram refleksi yang menunjukkan efek langkah unit yang berjalan di bawah garis. Sumbu vertikal mewakili waktu dan jarak sumbu horizontal. Dengan contoh angka, akan ada beberapa overshoot di pemancar yang berlangsung beberapa nanodetik. Maafkan diagram amatir!

Diagram refleksi

Edit: -

Mengikuti saran supercat, saya telah menambahkan sketsa lain yang menunjukkan bentuk gelombang yang dihasilkan pada sumber dan beban. Lebar langkah adalah waktu bolak-balik melintasi sakelar dan belakang.

jejak lingkup simulasi

Namun, sementara diagram seperti ini bermanfaat untuk mendapatkan wawasan tentang apa yang sedang terjadi, mencoba menghitung amplitudo overshoot yang sebenarnya tidak terlalu membantu. Efek seperti waktu naik dan turun yang terbatas, beberapa refleksi di dalam sakelar (mis., Setiap sisi kontak relai) dan efek lain sebagian besar akan memperlancar transisi teoretis. Saya bahkan belum membahas atenuasi saluran dan kerugian lainnya, dan saya juga tidak memperkirakan impedansi sebenarnya dari saklar relai yang akan non-sepele. Paling-paling Anda hanya bisa memperkirakan skenario terburuk.

MikeJ-UK
sumber
1
Saya belum pernah melihat diagram jenis ini, tetapi sejauh ini merupakan penjelasan paling intuitif yang pernah saya lihat. Masuk akal sekarang.
Phil Frost
Diagram yang bagus. Mungkin bermanfaat juga untuk menunjukkan jejak lingkup respons langkah di A dan B, dan mengatakan bahwa setiap "langkah" yang diamati pada jejak lingkup adalah waktu perjalanan pulang pergi melalui bagian tengah. Itu akan membantu memperjelas kondisi apa yang harus dipenuhi untuk menghindari masalah, baik dalam domain digital dan analog (misalnya ketika mengirim sinyal digital, kemiringan seperti apa yang diperlukan untuk menghindari transisi palsu akibat dering).
supercat
Jelas kotak-kotak splitter kabel video pasif berfungsi; prinsipnya harus persis sama.
Kaz
2
Jawaban sempurna dan diagram +1
Andy alias
1
Biasanya, tidak masalah jika sebuah garis diakhiri di kedua ujungnya; jika sebuah saluran dihentikan bebannya, tidak ada sinyal yang bergerak ke sumbernya, sehingga fakta bahwa sinyal yang melakukan perjalanan seperti itu akan terpantul tidak masalah. Jika saluran hanya diakhiri dengan sumber, sinyal yang mengenai beban akan dipantulkan, tetapi sinyal tersebut akan diserap kembali dengan tidak berbahaya oleh sumber. Namun, area yang tidak cocok di tengah kabel dapat menyebabkan kurangnya pemutusan sumber menjadi masalah.
supercat
1

Mengingat koneksi pendek, efeknya akan diabaikan.

Leon Heller
sumber
Jadi saya sudah diberitahu. Mengapa?
Phil Frost
Karena induktansi dan kapasitansi akan sangat kecil. Cobalah memodelkannya.
Leon Heller
0

Aturan praktisnya adalah bahwa pada saluran yang lebih pendek dari 1/10 dari panjang gelombang sinyal , efek saluran transmisi dapat diabaikan sehingga dapat diabaikan dengan aman. Di HF, panjang gelombang akan 10-100 meter, yang lagi-lagi berarti jika kawat Anda lebih pendek dari 1-10 meter (tergantung pada frekuensi yang digunakan tepat), Anda dapat dengan aman mengabaikan masalahnya.

Imbrondir
sumber