阻抗连续变化的传输线,在这种情况下会如何发生反射?

电器工程 传输线 特性阻抗
2022-02-03 08:39:18

好的,伙计们,这是另一个困扰我的传输线问题。我理解沿传输线的阻抗突然变化导致部分(甚至全部)信号反射的情况。

现在,困扰我一段时间的情况是,我们有一条传输线,其阻抗在其长度上以可预测的方式变化。让我们假设我们有一个 PCB 走线,其特性阻抗取决于它的物理宽度。现在假设该宽度随着信号在其上传播而线性增加,这导致其阻抗连续线性变化。我希望该信号也会在这种情况下反映出来,但会持续不断!但我无法想象的是,在这种情况下,反射在发送端会是什么样子,而信号在接收端会是什么样子。除此之外,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会很棘手。嗯嗯嗯……

3个回答

你问的是所谓的传输线锥度

一般来说,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)提供了一些特定锥形形状的示例,其中找到了接近分析答案的东西。

研究它的基本方法是想象将连续锥度分成几个段,每个段的 Z 0值略有不同。您计算每个不连续处的反射以及它们如何相加得出整体反射和传输特性。

然后你将锥度分成越来越细的台阶(Z 0中的不连续性越来越小),直到你对连续锥度有足够好的近似值。您可以尝试手动计算结果,但使用计算机程序来计算结果要容易得多。幸运的是,这种程序很容易找到——它被称为有限元模拟程序。

阻抗匹配一直使用连续变化的阻抗。如果您的迹线有一个非常容性的部分(例如,可能有一个大的元件焊盘),您可以在它之前或之后有一个相对电感性的过渡来“平衡”它。

最终会发生的是反射将“堆积”,但不是在一个点(VSWR 峰值),而是适度分散。您仍然可以离散地想象它,但要分小步进行。

还要记住,如果你有一个小的反射点,那么之后的任何向后反射都会稍微向前反射,依此类推。

无论如何,http://www.microwaves101.com/encyclopedia/klopfenstein.cfm上的好先生 总是有很好的、深入的解释。

编辑:我没有完全回答你的问题。“它看起来如何”在某种程度上取决于您如何描述它。在频域中,您可能会得到一个“de-Q'd”的 VSWR。您将从中频带的一个很好的尖峰变为更平缓、更宽的频带响应。

在时域中......好吧,我不经常使用时域,但我想你会有更低的幅度,更长的脉冲宽度“振铃”或反射。

请注意,逐渐变细非常有效,可以显着降低反射的总幅度。scld 的引用所示,锥体反射的总幅度远小于突然不连续处反射的总幅度。

在此处输入图像描述

在这个例子中,反射系数可以很容易地设计为在感兴趣的频率下小于 1%。

对于常识性的解释,考虑光学中使用的抗反射涂层是有帮助的。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。抗反射涂层显着降低了反射的幅度,它的工作方式是由几层逐渐增加的折射率组成,它们共同形成一个连续锥形的阶梯近似。