反射が伝送ラインにのみ適用されるのはなぜですか?


11

なぜ波の反射の概念は伝送線路にのみ適用されるように見えるのですか?例えば、二つの抵抗R1 = 50と簡単な回路のためとR2 = 75 Ω、量によって反射された第1の抵抗からの電圧波形です。ΩΩ

Γ=755075+50=0.2

それが意味する電力反射及び1 - 0.04 = 96 %の電力伝達を。しかし、その後、事件の力は何ですか?0.22=0.04=410.04=96

「伝送ラインと抵抗は異なるもの」としてそれを刷新できると思いますが、それらの間の基本的な違いは何ですか?抵抗に電子が「移動」する「波」があり、電子が「移動」する能力の異なる別の抵抗にぶつかると、部分的に戻って反射されるはずです。


反射の概念は、音響学でも重要です。
ドウェインリード

回答:


15

反射は、送電線だけでなくどこでも発生します。伝送線路は物理的状況のモデルであり、長さが信号の波長に匹敵するか、それより長い導体のペアに適用しやすく、断面が規則的です。

反射が重要かどうかを決定するの、回路の周波数と回路の物理的サイズです。インピーダンスが一致していない場合は、説明したとおりに反射波が発生します。反射波に対処する必要があるか、何らかの理由で無視できます。2つの理由があります。

  • 低周波専用回路の場合、反射は繰り返し反射し、信号が変化するよりもはるかに高速でタイムスケールに落ち着きます。つまり、各二重反射は元の信号とは位相がずれているだけの余分な信号ですが、位相がずれると振幅が急速に低下して無視できるようになります。(多くの自作のHFアマチュア無線機器からわかるように、RF回路もこの方法で構築できます。)

    周波数が増加すると、波長が減少し、コンポーネントの物理的サイズが比較的大きくなり、インピーダンスの「バンプ」を避けることを心配する必要があります。ここから、プリント回路でマイクロストリップ設計技術を使用し始めます。

  • デジタル回路では、シャープなトランジションには反射する高周波成分が含まれる場合がありますが、クロック速度がトレース/ワイヤの長さよりもはるかに遅い限り、これを心配する必要はありません(cを介した変換が行われます)当然、それは理にかなっています)クロックが次のティックになるまでに、すべての信号が安定した状態に落ち着くためです。

    (ここでは、1クロック刻みの期間内に駆動信号が周期信号ではなくステップ(高から低、または低から高の論理レベル)であるため、定在波はありません。)

    クロック速度が上がると、利用可能な整定時間が短くなり、反射を最小化するか、信号の移動時間を最小化する必要があります(そのため、整定がより速く行われます)。


これは理にかなってきたので、例えば私の理論的な単純な回路では、波はR1からR2への20%で反射されますが、キルヒホフの法則が適用され、そのようなことを心配する必要はありませんし、そのような反射(低周波数の場合)は正しいのですか?
victorbg

@victorbg Kirchhoffの法則は、何があっても適用されます。定常状態になるまで待ってから、距離を無視して集中定数モデルに適用するか、伝送線(またはLC近似)を含むモデルに適用するかを選択できます。
ケビンリード

2つの抵抗が長い伝送ラインによって分離されたと仮定します。発電機をオンにしてからR2に達するまで、R2に電位差はありませんか?キルヒホッフのループの法則がまだ適用されないように、定常状態でのみ適用されます。伝送ラインを削除しても、適用されるはずですが、非常に(非常に)迅速に処理されます。
victorbg

KCLは引き続き適用されます。発電機近くの電流ループは、発電機近くの伝送ラインの静電容量によって閉じられます。それが充電されると、そこの電流が停止し、ラインに沿った静電容量がさらに充電されます(ループが大きくなります)。
ケビンリード

3

両者の違いは、伝送ラインが静電容量とインダクタンスの両方で特徴付けられることです(通常は抵抗もあります)。実際には、信号の伝送には、磁場の生成(電流が流れているため)と電場(導体に沿って電圧差があるため)の両方が含まれます。これらのフィールドを扱うためのフレームワークは、インダクタンスとキャパシタンスの概念です。送電線は、分散誘導/容量性ネットワークとしてモデル化でき、送電線のエネルギー貯蔵属性により、送電線の効果を生み出すことができます。したがって、理想的な抵抗器とは異なる動作をする理由は、違います。オーディオ周波数と短距離では、これらの効果は実際には重要ではありませんが、高周波数でも長距離でも重要になります。このようなものの処理を要求する最初のアプリケーションの1つは、大西洋横断電信ケーブルでした。非常に高い周波数ではありませんが、長さが長いために予期しない問題が発生しました。議論のために、例えばここでhtp://faculty.uml.edu/cbyrne/Cable.pdfを読むことができます。


1

あなたが話している電磁効果は高周波に適用されます。通常、回路解析では周波数が小さいため、反射と伝送の概念は適用されません。


0

抵抗器は、ほぼ定義上、集中回路要素です。伝送線路は、線路の長さが波長に近いか、それより長い状況をモデル化するために使用されます。物理抵抗が波長よりも大きい場合、単純な集中抵抗よりも複雑なものとしてモデル化する必要があります。1つのオプションは、損失のある伝送ラインです。


0

ドライバーの立ち上がり時間がワイヤーの伝播遅延よりも速い場合、伝送ラインの影響が発生します。そうでない場合、ワイヤは通常、集中インダクタンスとして、負荷は集中キャパシタンスとして動作します。SPICEとPCボードの測定を使用して多くのモデリングを行ってきましたが、それが私が見つけたものです。

弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.