Saluran transmisi dengan impedansi yang bervariasi terus menerus, bagaimana refleksi akan terjadi dalam kasus ini?

Baiklah orang-orang di sini, pertanyaan saluran transmisi lain yang telah mengganggu saya. Saya mengerti kasus di mana ada perubahan tiba-tiba dalam impedansi sepanjang saluran transmisi yang mengarah ke refleksi bagian (atau bahkan semua) dari sinyal.

Sekarang, apa yang mengganggu saya untuk sementara waktu adalah kasus di mana kita memiliki saluran transmisi yang impedans bervariasi dengan cara yang dapat diprediksi panjangnya. Mari kita anggap kita memiliki jejak PCB yang karakteristik impedansi tergantung pada lebar itu sesuai fisika. Sekarang anggaplah bahwa lebar ini meningkat secara linear ketika sinyal bergerak di atasnya yang mengarah pada perubahan linear yang berkesinambungan pada impedansinya. Saya berharap sinyal akan tercermin dalam kasus ini juga tetapi terus menerus! Tetapi yang tidak dapat saya bayangkan adalah bagaimana refleksi akan terlihat dalam kasus ini pada ujung transmisi dan seperti apa sinyal pada sisi penerima. Selain itu, bagaimana kita bisa mengurangi ketidakcocokan impedansi jenis ini, saya kira mendapatkan penghentian penerima yang benar akan sulit dalam kasus ini. hmmmmmmm ...

transmission-line characteristic-impedance quantum231
sumber

Jawaban:

Impedans yang bervariasi terus menerus digunakan sepanjang waktu untuk pencocokan impedansi. Jika Anda memiliki bagian jejak yang sangat kapasitif (misalnya, tempat bantalan komponen besar), Anda dapat memiliki transisi yang relatif induktif sebelum atau sesudahnya untuk "menyeimbangkan".

Apa yang akhirnya akan terjadi adalah bahwa refleksi akan "menumpuk" tetapi, alih-alih berada pada satu titik (puncak VSWR), itu akan tersebar secara moderat. Anda masih bisa membayangkannya secara diam-diam, tetapi dalam langkah-langkah kecil.

Dan juga ingat, jika Anda memiliki titik refleksi kecil, setiap refleksi ke belakang setelah ITU akan tercermin sedikit ke depan, dan seterusnya.

Bagaimanapun, tuan-tuan yang baik di http://www.microwaves101.com/encyclopedia/klopfenstein.cfm selalu memiliki penjelasan yang bagus dan mendalam.

sunting: Saya tidak sepenuhnya menjawab pertanyaan Anda. "Bagaimana kelihatannya" sedikit tergantung pada bagaimana Anda menggambarkannya. Di domain frekuensi, yang mungkin Anda dapatkan adalah VSWR yang "de-Q'd". Anda akan beralih dari puncak tajam yang indah di midband ke respons band yang lebih bertahap dan lebih luas.

Dalam domain waktu .... well, saya tidak bekerja dengan domain waktu sebanyak tetapi saya akan membayangkan Anda akan memiliki amplitudo lebih rendah, pulsewidth "dering" atau refleksi.

scld
sumber

Antena tanduk juga merupakan perangkat yang melakukan hal yang sama - itu mengubah satu impedansi (yaitu Waveguide memberinya makan) ke impedansi ruang bebas (377 ohm).

Andy alias

hmm menumpuk eh ... itulah yang kuharapkan. Saya tidak mengerti refleksi menjadi titik maju sedikit. Sejauh yang saya tahu energi gelombang diserap oleh impedansi terminasi. Jika impedansi terminasi sama dengan impedansi sumber daripada semua energi diserap. Ini dijelaskan sebagai membuat sinyal terasa seperti ada saluran transmisi panjang tak terbatas. OK, tetapi apakah energi tidak diserap ketika sinyal bergerak di jalur PCB dengan impedansi yang sama juga? Dengan impedansi yang bervariasi secara linier, akan ada energi DAN refleksi juga, benar?

quantum231

@ Andyaka saya telah memasukkan seluruh edit tentang antena tanduk yang menghubungkannya dengan tanduk akustik tetapi memutuskan untuk pergi dengan deskripsi domain frekuensi. Panggilan bagus!

scld

@ quantum231 Anda benar. Ada kerugian dielektrik dan sinyal pada akhirnya akan menghilang. Jadi, ketika Anda memiliki refleksi ke belakang, bahkan jika itu adalah refleksi sempurna, Anda akan memiliki redaman karena papan, komponen, dll. Namun, akan ada refleksi LAIN karena sumber impedansi Anda tidak sempurna. Dan refleksi itu akan menjadi lebih kecil sebagian kecil untuk kehilangan papan / komponen. Di setiap persimpangan kecil ketidakcocokan, Anda dapat membayangkan dering kecil ini bolak-balik yang akhirnya menghilang karena pelemahan seri yang berlaku pada setiap refleksi maju / mundur.

scld

..... Refleksi juga akan lebih kecil karena tidak ada yang namanya refleksi sempurna. Tetapi, Anda sebaiknya berkonsentrasi pada satu konsep yang tidak ideal sekaligus.

scld

Apa yang Anda tanyakan disebut lancip saluran transmisi .

Secara umum, tidak ada solusi analitis untuk menggambarkan refleksi. Tautan dalam jawaban Chris L (jika Anda mengikuti makalah Klopfenstein) memberikan beberapa contoh bentuk lancip spesifik di mana sesuatu yang dekat dengan jawaban analitis telah ditemukan.

Cara dasar untuk mempelajarinya adalah dengan membayangkan putus lancip terus menerus menjadi beberapa segmen, masing-masing dengan Z sedikit berbeda ₀ nilai. Anda menghitung refleksi pada setiap diskontinuitas dan bagaimana mereka menambahkan hingga memberikan refleksi keseluruhan dan karakteristik transmisi.

Kemudian Anda membagi lancip menjadi langkah-langkah lebih halus dan lebih halus (dengan diskontinuitas yang lebih kecil dan lebih kecil di Z ₀ ) sampai Anda memiliki perkiraan yang cukup baik untuk lancip terus menerus. Anda dapat mencoba menghitung hasilnya dengan tangan tetapi jauh lebih mudah untuk mendapatkan program komputer untuk melakukannya. Untungnya, program semacam ini cukup mudah ditemukan --- itu disebut program simulasi elemen hingga .

Foton
sumber

+1 untuk mengambil batas kontinum dari partisi diskrit.

Alfred Centauri

Harap dicatat, meruncing sangat efektif dan secara dramatis mengurangi besarnya refleksi. Seperti yang ditunjukkan dalam kutipan scld , total magnitudo refleksi dari lancip jauh lebih kecil daripada total magnitudo refleksi dari diskontinuitas yang tiba-tiba.

Dalam contoh ini, koefisien refleksi dapat dengan mudah dirancang <1% pada frekuensi bunga.

Untuk penjelasan yang masuk akal, akan sangat membantu untuk memikirkan lapisan anti-reflektif yang digunakan dalam optik. Dalam optik, refleksi disebabkan oleh "ketidakcocokan impedansi" yang tiba-tiba antara dua material dengan indeks bias yang tidak cocok. Lapisan anti-reflektif secara signifikan mengurangi besarnya pantulan, dan cara kerjanya adalah terdiri dari beberapa lapisan indeks pembiasan yang meningkat secara bertahap, yang bersama-sama membentuk perkiraan langkah-tangga dari lancip kontinu.

AlcubierreDrive
sumber