传输线末端会发生什么?


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假设我想制作一个包含继电器的小部件,以便在两个天线之间切换。发射机有一条同轴电缆传输线,而有两条则分别连接到单独的天线。内部是一个继电器,用于切换中心导体,并且屏蔽层端接在继电器周围的金属外壳中:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

进一步说,这是在HF下运行的,因此相对于该设备在运行中遇到的最小波长而言,外壳很小。

在点A,阻抗不连续。同轴电缆是,但是在内部,将是其他。在B点,当我们过渡回,还有另一个间断点。因此,这里一定有反射波发生。50Ω50Ω

这会对发射器产生什么影响?会导致可怕的SWR,还是不会?为什么?


它超出了您的要求,但是如果您有空的话,还可以:Literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-6505EN.pdf
Photon,

Answers:


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只要尺寸很小,效果可能很小。从左手边来,将出现“ A”点的反射,紧接着是“ B”的(几乎)相等和相反的反射。只要从“ A”到“ B”的距离很小,这些反射就会有效地抵消。

例如,假设开关内部的阻抗为100Ω。在“ A”处的反射系数将为0.333,在“ B”处的反射系数将为-0.333。如果外壳宽度为200mm,则两次反射之间的时间大约为1ns(在HF处很小)。

反射将继续在“ A”和“ B”之间“反射”,并且每次将一些能量耦合到传输线中,但它们会间隔2ns发生,并且每次都会由于内部损耗而衰减。

我们可以绘制一个反射图,显示单位步长沿线传播的效果。垂直轴代表时间,水平轴距离代表。通过示例数字,发射机将持续几纳秒的过冲。请原谅业余爱好者!

反射图

编辑:-

按照超级猫的建议,我添加了另一个草图,显示了源和负载处的合成波形。步长是指开关往返之间的往返时间。

模拟范围跟踪

但是,尽管这种图表有助于深入了解正在发生的事情,但是尝试计算实际的过冲幅度并不太有用。诸如有限的上升和下降时间,开关内部的多次反射(例如,继电器触点的每一侧)之类的效应以及其他效应将在很大程度上平滑理论转换。我什至没有解决线路衰减和其他损耗问题,也没有估计继电器开关的实际阻抗,这是不平凡的。充其量您只能估计最坏的情况。


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我从未见过这种类型的图,但这是迄今为止我所见过的最直观的解释。现在变得非常合理。
Phil Frost

不错的图。在A和B处显示阶跃响应的示波器轨迹可能会有所帮助,并且说在示波器轨迹上观察到的每个“步阶”都是经过中间部分的往返时间。这将有助于弄清楚在数字域和模拟域中为避免问题必须满足的条件(例如,在发送数字信号时,为避免由于振铃引起的误跳变,将需要哪种斜率)。
超级猫

显然,那些无源视频电缆分线盒可以工作;它必须是完全相同的原理。
卡兹(Kaz)2013年

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完美答案和图表+1
Andy又名

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通常,如果一条线的两端都终止,那并没有太大关系。如果线路负载终止,则任何信号都不应流向信号源,因此以这种方式传播的信号将被反射这一事实无关紧要。如果一条线仅是源端接的,击中负载的信号会被反射,但它们会被源无害地吸收。但是,电缆中间的不匹配区域可能会导致缺少源端接而成为问题。
超级猫


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经验法则是,在短于信号波长1/10的线上,传输线的影响可忽略不计,可以放心忽略。在HF下,波长将是10-100米,这再次意味着如果您的电线短于1-10米(取决于您使用的确切频率),则可以放心地忽略此问题。

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