インピーダンスが連続的に変化する伝送ライン。この場合、反射はどのように発生しますか?


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さてさて、ここにいるのは、私を悩ませてきた別の送電線の質問です。私は、信号の一部(またはすべて)の反射につながる伝送ラインに沿ったインピーダンスの急激な変化があるケースを理解しています。

さて、しばらくの間私を悩ませているのは、インピーダンスがその長さにわたって予測可能な方法で変化する伝送ラインがある場合です。物理的な特性により、特性インピーダンスがその幅に依存するPCBトレースがあるとします。次に、信号が信号上を移動するにつれて、この幅が直線的に増加し、インピーダンスが連続的に直線的に変化するとします。この場合にも信号が反映されると思いますが、継続的に!しかし、この場合、送信側で反射がどのようになり、受信側で信号がどのように見えるか、想像できません。これに加えて、このタイプのインピーダンスミスマッチをどのように軽減できるか、この場合、正しいレシーバー終端を取得するのは難しいと思います。んー

回答:


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インピーダンス整合には、常に変化するインピーダンスが常に使用されます。トレースの非常に容量性の部分がある場合(たとえば、大きなコンポーネントパッドがある可能性がある場合)、その前または後に比較的誘導性の遷移があり、「バランス」が取れます。

反射が「積み重なる」ことになりますが、1点(VSWRピーク)ではなく、適度に広がります。あなたはまだそれを個別に想像することができますが、小さなステップで。

また、リフレクションポイントが小さい場合、それ以降の後方反射はわずかに前方に反射されるなど、覚えておいてください。

とにかく、http://www.microwaves101.com/encyclopedia/klopfenstein.cfmの優れた紳士に は、常に、詳細な説明があります。

編集:私はあなたの質問に完全に答えていませんでした。「それがどのように見えるか」は、あなたがそれをどのように説明しているかに少し依存しています。周波数ドメインでは、おそらく得られるのは「de-Q」されたVSWRです。ミッドバンドの素晴らしい鋭いピークから、より緩やかでより広い帯域の応答へと進みます。

時間領域では……時間領域をあまり扱っていませんが、振幅が小さく、パルス幅の「リンギング」または反射が長いと思います。


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ホーンアンテナも同じことをするデバイスです。1つのインピーダンス(つまり、それを供給する導波路)を自由空間のインピーダンス(377オーム)に変換します。
Andy別名

うーん積み上げええと...それは私が期待していたことです。少し前向きな反射だとは思いませんでした。私の知る限り、波のエネルギーは終端インピーダンスによって吸収されます。終端インピーダンスがソースインピーダンスと同じである場合、すべてのエネルギーが吸収されます。これは、無限の長さの伝送ラインがあるように信号を感じさせると説明されています。OK、でも信号が同じインピーダンスでPCBトラック上を移動するときにエネルギーが吸収されませんか?線形的に変化するインピーダンスがあると、エネルギーが吸収され、反射も発生しますね。
Quantum231 2013年

@Andyaka私はそれらを音響ホーンに関連するホーンアンテナについて完全に編集しましたが、周波数領域の説明に進むことにしました。いいね!
SCLD

@ quantum231正解です。誘電損失があり、信号は最終的に散逸します。そのため、後方反射がある場合、完全反射であっても、ボードやコンポーネントなどにより減衰します。ただし、ソースインピーダンスが完全ではないため、別の反射も発生します。そして、その反射は、ボード/コンポーネントの損失に対する小さな部分で小さくなります。ミスマッチの小さな各ジャンクションで、この小さなリンギングが前後に起こり、各前方/後方反射に適用される直列減衰のために最終的に消えることを想像できます。
scld

.....完全な反射などがないため、反射も小さくなります。ただし、一度に1つの非理想的なコンセプトに集中する方がよいでしょう。
scld

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あなたが尋ねているのは、伝送ラインテーパーと呼ばれるものです。

一般に、反射を説明するための分析ソリューションはありません。クリスLの回答のリンク(Klopfensteinの論文に従っている場合)は、分析的な回答に近いものが見つかった特定のテーパー形状の例を示しています。

それを研究する基本的な方法は、連続的なテーパーをいくつかのセグメントに分割することを想像することです値をです。各不連続点での反射を計算し、それらがどのように合計されて全体的な反射および透過特性が得られるかを計算します。

次に、テーパーをより細かいステップに分割します(Zの不連続性はますます小さくなります)、連続的なテーパーに十分な近似が得られる 0のます)。結果を手動で計算することもできますが、コンピュータプログラムで計算するだけの方がはるかに簡単です。幸い、この種のプログラムは簡単に見つけることができます- 有限要素シミュレーションプログラムと呼ばれています。


+1は、離散パーティションの連続体の制限を取得するためのものです。
Alfred Centauri 2013年

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ノートは、してくださいテーパリングは非常に有効であると劇的に反射の合計大きさを低減します。scldの引用に 示されているように、テーパーからの反射の合計の大きさは、突然の不連続からの反射の合計の大きさよりもはるかに小さいです。

ここに画像の説明を入力してください

この例では、対象の周波数で反射係数を1%未満に簡単に設計できます。

常識的な説明として、光学で使用される反射防止コーティングを考えると役に立ちます。光学では、反射は、屈折率が一致しない2つの材料間の突然の「インピーダンス不一致」によって引き起こされます。反射防止コーティングは、反射の大きさを大幅に低減します。それが機能する方法は、徐々に増加する屈折率の複数の層で構成され、それらが一緒になって連続的なテーパーの階段近似を形成することです。

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