为什么反射只适用于传输线?

电器工程 反抗 传输线
2022-02-03 11:24:23

为什么波反射的概念似乎只适用于传输线?例如,对于具有两个电阻 R1 = 50\$\Omega\$ 和 R2 = 75\$\Omega\$ 的简单电路,来自第一个电阻的电压波由以下量反映:

\$ \Gamma = \dfrac{75-50}{75+50} = 0.2\$ ?

那么这将意味着 \$(0.2)^2 = 0.04 = 4\%\$ 功率反射和 \$1 - 0.04 = 96\%\$ 功率传输。但是,事件的力量是什么?

我想你可以忽略它,因为“传输线和电阻是不同的东西”,但是它们之间的根本区别是什么?你有一种电子“波”在电阻中“移动”,我猜如果它们撞击另一个具有不同能力让电子“移动”的电阻,那么它们应该部分返回,因此被反射。

4个回答

反射无处不在,而不仅仅是传输线。传输线是物理情况的模型,很容易适用于长度与信号波长相当或大于信号波长、截面规则的一对导体。

决定反射是否重要的​​是电路中的频率物理尺寸如果您有不匹配的阻抗,那么您确实会得到如您所描述的反射波,要么您必须处理它们,要么由于某种原因它们可以忽略不计。这里有两个原因:

  • 对于专门的低频电路,反射反复反射并在比信号变化快得多的时间尺度上稳定下来。也就是说,每个双反射都是一个额外的信号,它只是与原始信号异相,但随着它们的异相越来越多,它们的幅度下降得很快,可以忽略不计。(甚至可以通过这种方式构建射频电路,这可以从许多自制的HF业余无线电设备中看出。)

    随着频率的增加,波长减小,组件的物理尺寸变得相对较大,您开始不得不担心避免阻抗“凸点”。这是您开始在印刷电路中使用微带设计技术的地方。

  • 在数字电路中,陡峭的过渡可能会有会反射的高频分量,但只要您的时钟速度比走线/电线的长度慢得多,您就不必担心这一点(通过c进行转换当然,这是有道理的),因为当时钟发出下一个滴答声时,所有信号都已稳定到稳定状态。

    (请注意,这里没有驻波,因为在单个时钟滴答的周期内,驱动信号是步进(从高到低或从低到高逻辑电平),而不是周期信号。)

    随着时钟速度的增加,可用的建立时间会减少,这需要您尽量减少反射或尽量减少信号传播时间(以便更快地建立稳定时间)。

它们之间的区别在于,传输线的特征在于电容和电感(通常还有一些电阻)。在现实生活中,信号的传输涉及磁场(因为电流流动)和电场(因为沿导体存在电压差)的产生。处理这些领域的框架是电感和电容的概念。传输线可以建模为分布式电感/电容网络,传输线的能量存储属性使其能够产生它所做的效果。因此,它与理想电阻器的行为不同的原因是它不同的。在音频和短距离上,这些效果真的无关紧要,但在高频或长距离上,它们变得很重要。要求处理这些东西的第一个应用是跨大西洋电报电缆。不是很高的频率,但是长的长度会导致意想不到的问题。例如,您可以在此处阅读htp://faculty.uml.edu/cbyrne/Cable.pdf进行讨论。

您所说的电磁效应适用于高频。通常对于电路分析,频率很小,因此反射和传输概念不适用。

根据定义,电阻器几乎是集总电路元件。传输线用于模拟线路长度接近或大于波长的情况。如果您的物理电阻大于波长,则需要将其建模为比简单的集总电阻更复杂的东西。一种选择可能是有损传输线。