传输线具有连续变化的阻抗,在这种情况下如何发生反射?


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好的,这是另一个困扰我的传输线问题。我了解沿传输线的阻抗突然变化导致信号部分(甚至全部)反射的情况。

现在,令我困扰一阵子的情况是,我们的传输线的阻抗在其整个长度上以可预测的方式变化。假设我们有一条PCB迹线,其阻抗根据物理原理取决于其宽度。现在假设该宽度随着信号在其上传播而线性增加,从而导致其阻抗连续线性变化。我希望这种信号也会在这种情况下不断反射!但是我无法想象的是,在这种情况下,反射在发送端会是什么样子,而在接收端会是什么样子。除此之外,我如何减轻这种类型的阻抗失配,我想在这种情况下获得正确的接收器终端将很棘手。嗯...

Answers:


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阻抗匹配始终使用连续变化的阻抗。如果走线的电容部分非常大(例如,可能存在较大的元件焊盘),则可以在走线之前或之后进行相对感性的过渡,以“平衡”它。

最终将发生的是反射将“堆叠”,但是,反射将适度散开,而不是处于某一点(VSWR峰值)。您仍然可以离散地想象它,但是步调很小。

还要记住,如果反射点较小,则THAT之后的任何向后反射将稍微向前反射,依此类推。

无论如何,http://www.microwaves101.com/encyclopedia/klopfenstein.cfm上的好绅士 总是有一个很好的,深入的解释。

编辑:我没有完全回答你的问题。“它的外观”在某种程度上取决于您对其的描述。在频域中,您可能会得到“ de-Q'd”的VSWR。您将从中频带的一个尖锐峰值过渡到更渐进,更宽的频带响应。

在时域中....好吧,我在时域中的工作量不大,但我想您会得到一个更低的幅度,更长的脉冲宽度“振铃”或反射。


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喇叭天线也是一种做到这一点的设备-它将一个阻抗(即向其馈电的波导)转换为自由空间的阻抗(377欧姆)。
安迪(aka)

嗯堆积嗯...这就是我所期望的。我不明白反射是有点向前。据我所知,波的能量被终端阻抗吸收了。如果终端阻抗与源阻抗相同,则会吸收所有能量。这被解释为使信号感觉像是无限长的传输线。可以,但是信号在整个PCB轨道上以相同的阻抗传播时,能量也不会被吸收吗?阻抗线性变化时,也会吸收能量并反射,对吗?
Quantum231

@Andyaka我已经完成了有关喇叭天线与声学喇叭相关的整个编辑工作,但决定采用频域描述。好决定!
scld

@ quantum231您是正确的。存在介电损耗,信号最终会消散。因此,当您向后反射时,即使是完美的反射,也会由于电路板,组件等而衰减。但是,由于您的源阻抗不理想,因此也会产生另一种反射。而且,反射将在较小程度上减小电路板/组件的损耗。在每个不匹配的小交界处,您都可以想象这种小小的来回回响最终消失,这是因为每个向前/向后反射上都施加了串联衰减。
scld

.....反射也将更小,因为没有完美的反射之类的东西。但是,您最好一次集中一个非理想的概念。
scld

6

您要问的是所谓的传输线锥度

通常,没有分析解决方案来描述反射。Chris L的答案中的链接(如果您继续阅读Klopfenstein的论文)给出了一些特定的锥度形状示例,其中发现了一些接近解析答案的形状。

研究它的基本方法是想象将连续锥化成几个段,每个段的Z 0值略有不同。您可以计算每个不连续处的反射,以及它们如何累加起来以提供整体反射和透射特性。

然后将锥度细分为越来越细的步骤(Z 0中的不连续性越来越小),直到您对连续锥度有了足够好的近似。您可以尝试手动计算结果,但是只需使用计算机程序即可轻松计算出结果。幸运的是,这种程序很容易找到---它被称为有限元模拟程序。


+1用于获取离散分区的连续极限。
2013年

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请注意,锥度非常有效,并且可以大大降低反射的总幅度。scld的引用所示,锥度反射的总大小远小于突然间断的反射的总大小。

在此处输入图片说明

在此示例中,可以将反射系数轻松设计为在感兴趣的频率下<1%。

对于常识性的解释,考虑一下光学中使用的抗反射涂层会很有帮助。在光学中,反射是由折射率不匹配的两种材料之间突然的“阻抗不匹配”引起的。防反射涂层可显着降低反射强度,其工作方式是由逐渐增加折射率的几层组成,它们共同构成连续锥度的阶梯近似。

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