¿Qué sucede al final de una línea de transmisión?


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Digamos que quiero hacer un widget que contenga un relé para cambiar entre dos antenas. Hay una línea de transmisión coaxial entrando desde el transmisor, y dos saliendo, cada uno a una antena separada. Dentro hay un relé que conmuta el conductor central, y los escudos terminan en un recinto de metal alrededor del relé:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Digamos además que esto está funcionando en HF, por lo que el gabinete es muy pequeño en relación con la longitud de onda mínima que este dispositivo encontrará en funcionamiento.

En el punto A, hay una discontinuidad de impedancia. El coaxial era de , pero por dentro, será otra cosa. En el punto B hay otra discontinuidad, ya que hacemos la transición de regreso a 50 Ω . Entonces, debe haber alguna reflexión de onda aquí.50Ω50Ω

¿Qué efecto tendría esto en el transmisor? ¿Resultaría en una horrible ROE o no? ¿Por qué?


Es más de lo que está pidiendo, pero si tiene algo de tiempo libre: literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-6505EN.pdf
The Photon

Respuestas:


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Probablemente muy poco efecto, siempre y cuando las dimensiones sean pequeñas. Viniendo desde el lado izquierdo, habrá un reflejo desde el punto 'A' seguido de cerca por un reflejo (casi) igual y opuesto desde 'B'. Mientras la distancia de 'A' a 'B' sea pequeña, estas reflexiones se cancelarán efectivamente.

Como ejemplo, digamos que la impedancia dentro del interruptor es de 100Ω. El coeficiente de reflexión en 'A' será 0.333 y en 'B' será -0.333. Si el ancho del recinto es de unos 200 mm, el tiempo entre estas reflexiones será de alrededor de 1ns (muy pequeño en HF).

Las reflexiones continuarán 'rebotando' entre 'A' y 'B' y cada vez habrá algo de energía acoplada en la línea de transmisión, pero esto ocurrirá con 2ns de diferencia y se atenuará cada vez debido a pérdidas internas.

Podemos dibujar un diagrama de reflexión que muestre el efecto de un paso unitario que viaja por la línea. El eje vertical representa el tiempo y la distancia del eje horizontal. Con las figuras de ejemplo, habrá un exceso en el transmisor que durará unos pocos nanosegundos. Por favor, disculpe el diagrama amateur!

Diagrama de reflexión

Editar: -

Siguiendo la sugerencia de supercat, he agregado otro boceto que muestra las formas de onda resultantes en la fuente y la carga. El ancho del paso es el tiempo de ida y vuelta a través del interruptor y viceversa.

trazas de alcance simulado

Sin embargo, si bien este tipo de diagrama es útil para obtener una idea de lo que está sucediendo, tratar de calcular la amplitud de sobreimpulso real no es demasiado útil. Efectos tales como tiempos de subida y bajada finitos, múltiples reflexiones dentro del interruptor (por ejemplo, cada lado del contacto del relé) y otros efectos suavizarán en su mayoría las transiciones teóricas. Ni siquiera he abordado la atenuación de línea y otras pérdidas, ni he estimado la impedancia real del interruptor de relé que no sería trivial. En el mejor de los casos, solo puede estimar el peor de los casos.


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Nunca he visto este tipo de diagrama, pero es, con mucho, la explicación más intuitiva que he visto. Tiene mucho sentido ahora.
Phil Frost

Buen diagrama Puede ser útil mostrar también un seguimiento del alcance de la respuesta del paso en A y B, y decir que cada "paso" observado en el seguimiento del alcance es el tiempo de ida y vuelta a través de la sección central. Eso ayudaría a aclarar cuáles son las condiciones que se deben cumplir para evitar problemas, tanto en el dominio digital como en el analógico (por ejemplo, al enviar una señal digital, qué tipo de pendiente sería necesaria para evitar transiciones falsas debido al timbre).
supercat

Obviamente, esas cajas pasivas de divisor de cable de video funcionan; Debe ser exactamente el mismo principio.
Kaz

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Respuesta perfecta y diagrama +1
Andy alias

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Normalmente, no importará demasiado si una línea se termina en ambos extremos; si una línea tiene una carga terminada, ninguna señal debería viajar hacia la fuente, por lo que el hecho de que las señales que viajan de esa manera se reflejarían no importaría. Si una línea solo termina en la fuente, las señales que golpean la carga se reflejarían, pero la fuente las reabsorbería sin causar daño. Sin embargo, un área no coincidente en el medio del cable puede causar problemas de falta de terminación de la fuente.
supercat

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Dadas las conexiones cortas, el efecto será insignificante.


Así me dijeron. ¿Por qué?
Phil Frost

Porque la inductancia y la capacitancia serán muy pequeñas. Intenta modelarlo.
Leon Heller

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La regla general es que en una línea más corta que 1/10 de la longitud de onda de la señal , los efectos de la línea de transmisión son tan insignificantes que pueden ignorarse con seguridad. En HF, la longitud de onda sería de 10-100 metros, lo que nuevamente significa que si su cable es más corto que 1-10 metros (dependiendo de su frecuencia exacta utilizada), puede ignorar el problema de manera segura.

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