Cosa succede alla fine di una linea di trasmissione?

Diciamo che volevo creare un widget contenente un relè per alternare tra due antenne. C'è una linea di trasmissione coassiale che arriva dal trasmettitore e due che escono, ciascuna verso un'antenna separata. All'interno è presente un relè che commuta il conduttore centrale e gli schermi terminano in un involucro metallico attorno al relè:

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Supponiamo inoltre che questo funzioni su HF, quindi l'involucro è molto piccolo rispetto alla lunghezza d'onda minima che questo dispositivo incontrerà durante il funzionamento.

Al punto A, c'è una discontinuità di impedenza. Il coassiale era , ma all'interno, ci sarà qualcos'altro. Al punto B c'è un'altra discontinuità, mentre torniamo a . Quindi, ci deve essere qualche riflesso d'onda che sta accadendo qui. $50\Omega$ $50\Omega$

Che effetto avrebbe questo sul trasmettitore? Si tradurrebbe in un orribile SWR o no? Perché?

rf transmission-line impedance-matching

— Phil Frost
fonte

È più di quello che stai chiedendo, ma se hai un po 'di tempo a portata di mano: literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-6505EN.pdf

— The Photon

Risposte:

Probabilmente un effetto molto limitato a condizione che le dimensioni siano piccole. Provenendo dal lato sinistro, ci sarà un riflesso dal punto 'A' seguito da un riferimento (quasi) uguale e opposto da 'B'. Fintanto che la distanza da "A" a "B" è ridotta, queste riflessioni si annullano efficacemente.

Ad esempio, supponiamo che l'impedenza all'interno dell'interruttore sia 100Ω. Il coefficiente di riflessione su 'A' sarà 0,333 e su 'B' sarà -0,333. Se la larghezza della custodia è di 200 mm, il tempo tra queste riflessioni sarà di circa 1 ns (molto piccolo a HF).

Le riflessioni continueranno a "rimbalzare" tra "A" e "B" e ogni volta ci sarà un po 'di energia accoppiata nella linea di trasmissione, ma queste si verificheranno a 2 ns di distanza e saranno attenuate ogni volta a causa di perdite interne.

Possiamo disegnare un diagramma di riflessione che mostra l'effetto di un passo unitario che percorre la linea. L'asse verticale rappresenta il tempo e la distanza dell'asse orizzontale. Con le figure di esempio, ci sarà qualche superamento del trasmettitore della durata di alcuni nanosecondi. Per favore, scusa il diagramma amatoriale!

Diagramma di riflessione

Modificare :-

Seguendo il suggerimento del supercat, ho aggiunto un altro schizzo che mostra le forme d'onda risultanti alla sorgente e al carico. La larghezza del gradino è il tempo di andata e ritorno attraverso l'interruttore e viceversa.

tracce di ambito simulate

Tuttavia, mentre questo tipo di diagramma è utile per avere un'idea di ciò che sta succedendo, provare a calcolare l'ampiezza del superamento effettivo non è troppo utile. Effetti come i tempi di salita e discesa finiti, molteplici riflessi all'interno dell'interruttore (ad es. Ogni lato del contatto del relè) e altri effetti per lo più agevoleranno le transizioni teoriche. Non ho nemmeno affrontato l'attenuazione della linea e altre perdite, né ho stimato l'impedenza effettiva dell'interruttore a relè che sarebbe non banale. Nella migliore delle ipotesi, puoi solo stimare uno scenario peggiore.

— MikeJ-UK
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Non ho mai visto questo tipo di diagramma, ma è di gran lunga la spiegazione più intuitiva che abbia mai visto. Ha perfettamente senso ora.

— Phil Frost,

Bel diagramma. Potrebbe essere utile mostrare anche una traccia dell'oscilloscopio della risposta del gradino in A e B, e dire che ogni "gradino" osservato sulla traccia dell'oscilloscopio è il tempo di andata e ritorno attraverso la sezione centrale. Ciò contribuirebbe a chiarire quali condizioni dovrebbero essere soddisfatte per evitare problemi, sia nel dominio digitale che analogico (ad esempio, quando si invia un segnale digitale, quale tipo di pendenza sarebbe necessario per evitare false transizioni dovute allo squillo).

— supercat

Ovviamente quelle scatole passive di divisori per cavi video funzionano; deve essere esattamente lo stesso principio.

— Kaz,

Risposta perfetta e diagramma +1

— Andy aka

Normalmente, non importa troppo se una linea è terminata su entrambe le estremità; se una linea termina con il carico, nessun segnale dovrebbe spostarsi verso la sorgente, quindi il fatto che i segnali che viaggiano in quel modo verrebbero riflessi non avrebbe importanza. Se una linea termina solo alla sorgente, i segnali che colpiscono il carico verrebbero riflessi, ma verrebbero riassorbiti in modo innocuo dalla sorgente. Un'area non corrispondente nel mezzo del cavo, tuttavia, può causare problemi di mancanza di terminazione della sorgente.

— supercat

Date le connessioni brevi, l'effetto sarà trascurabile.

— Leon Heller
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Quindi mi è stato detto. Perché?

— Phil Frost,

Perché l'induttanza e la capacità saranno molto piccole. Prova a modellarlo.

— Leon Heller,

La regola empirica è che su una linea più corta di 1/10 della lunghezza d'onda del segnale , gli effetti della linea di trasmissione sono così trascurabili da poter essere tranquillamente ignorati. A HF, la lunghezza d'onda sarebbe 10-100 metri, il che significa di nuovo che se il filo è più corto di 1-10 metri (a seconda della frequenza utilizzata esatta), è possibile ignorare il problema in tutta sicurezza.

— Imbrondir
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