Que se passe-t-il au bout d'une ligne de transmission?


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Disons que je voulais créer un widget contenant un relais pour basculer entre deux antennes. Il y a une ligne de transmission coaxiale venant de l'émetteur et deux sortant, chacune vers une antenne séparée. À l'intérieur se trouve un relais qui commute le conducteur central et les blindages se terminent dans une enceinte métallique autour du relais:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Disons en outre que cela fonctionne à HF, donc l'enceinte est très petite par rapport à la longueur d'onde minimale que cet appareil rencontrera en fonctionnement.

Au point A, il y a une discontinuité d'impédance. Le coaxial était de , mais à l'intérieur, ce sera autre chose. Au point B, il y a une autre discontinuité, alors que nous revenons à 50 Ω . Donc, il doit y avoir une réflexion des vagues ici.50Ω50Ω

Quel effet cela aurait-il sur l'émetteur? Cela entraînerait-il un horrible ROS, ou non? Pourquoi?


C'est plus que ce que vous demandez, mais si vous avez du temps libre: literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-6505EN.pdf
The Photon

Réponses:


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Probablement très peu d'effet tant que les dimensions sont petites. En venant du côté gauche, il y aura une réflexion du point «A» suivie de près par une réflexion (presque) égale et opposée de «B». Tant que la distance entre «A» et «B» est petite, ces réflexions seront effectivement annulées.

Par exemple, disons que l'impédance à l'intérieur du commutateur est de 100Ω. Le coefficient de réflexion à «A» sera de 0,333 et à «B», il sera de -0,333. Si la largeur de l'enceinte est de 200 mm, le temps entre ces réflexions sera d'environ 1 ns (très faible à HF).

Les réflexions continueront de 'rebondir' entre 'A' et 'B' et chaque fois il y aura de l'énergie couplée dans la ligne de transmission mais celles-ci se produiront à 2ns d'intervalle et seront atténuées à chaque fois en raison de pertes internes.

Nous pouvons dessiner un diagramme de réflexion montrant l'effet d'un pas unitaire se déplaçant sur la ligne. L'axe vertical représente le temps et la distance de l'axe horizontal. Avec les chiffres d'exemple, il y aura un dépassement de l'émetteur de quelques nanosecondes. Veuillez excuser le diagramme amateur!

Diagramme de réflexion

Modifier :-

Suite à la suggestion de supercat, j'ai ajouté une autre esquisse montrant les formes d'onde résultantes à la source et à la charge. La largeur de pas est le temps d'aller-retour à travers l'interrupteur et à l'arrière.

traces de portée simulées

Cependant, bien que ce type de diagramme soit utile pour avoir un aperçu de ce qui se passe, il n'est pas trop utile de calculer l'amplitude de dépassement réelle. Les effets tels que les temps de montée et de descente finis, les réflexions multiples à l'intérieur du commutateur (par exemple, chaque côté du contact de relais) et d'autres effets lisseront principalement les transitions théoriques. Je n'ai même pas abordé l'atténuation de ligne et les autres pertes, et je n'ai pas non plus estimé l'impédance réelle du commutateur de relais qui serait non triviale. Au mieux, vous ne pouvez estimer qu'un pire scénario.


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Je n'ai jamais vu ce type de diagramme, mais c'est de loin l'explication la plus intuitive que j'ai vue. Est parfaitement logique maintenant.
Phil Frost

Joli diagramme. Il peut être utile d'afficher également une trace de portée de la réponse de l'étape en A et B, et de dire que chaque «étape» observée sur la trace de portée est le temps d'aller-retour à travers la section centrale. Cela aiderait à clarifier les conditions qui devraient être remplies pour éviter les problèmes, à la fois dans le domaine numérique et analogique (par exemple, lors de l'envoi d'un signal numérique, quel type de pente serait nécessaire pour éviter les fausses transitions dues à la sonnerie).
supercat

De toute évidence, ces répartiteurs de câbles vidéo passifs fonctionnent; ce doit être exactement le même principe.
Kaz

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Réponse parfaite et diagramme +1
Andy aka

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Normalement, peu importe si une ligne se termine aux deux extrémités; si une ligne est terminée par la charge, aucun signal ne doit se déplacer vers la source, donc le fait que les signaux se déplaçant de cette façon se reflètent ne compte pas. Si une ligne est uniquement terminée par une source, les signaux frappant la charge seraient réfléchis, mais ils seraient réabsorbés sans danger par la source. Une zone non concordante au milieu du câble, cependant, peut entraîner un problème de manque de terminaison de source.
supercat

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Compte tenu des connexions courtes, l'effet sera négligeable.


Comme on me l'a rapporté. Pourquoi?
Phil Frost

Parce que l'inductance et la capacité seront très petites. Essayez de le modéliser.
Leon Heller

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La règle générale est que sur une ligne inférieure à 1/10 de la longueur d'onde du signal , les effets de la ligne de transmission sont si négligeables qu'ils peuvent être ignorés en toute sécurité. À HF, la longueur d'onde serait de 10 à 100 mètres, ce qui signifie que si votre fil est plus court que 1 à 10 mètres (selon votre fréquence exacte utilisée), vous pouvez ignorer le problème en toute sécurité.

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