Was passiert am Ende einer Übertragungsleitung?

Nehmen wir an, ich wollte ein Widget erstellen, das ein Relais zum Umschalten zwischen zwei Antennen enthält. Es gibt eine Koax-Übertragungsleitung, die vom Sender hereinkommt, und zwei, die hinausgehen, jede zu einer separaten Antenne. Im Inneren befindet sich ein Relais, das den Mittelleiter schaltet, und die Abschirmungen enden in einem Metallgehäuse um das Relais herum:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Nehmen wir weiter an, dass dies bei HF betrieben wird, sodass das Gehäuse im Vergleich zu der minimalen Wellenlänge, auf die dieses Gerät im Betrieb trifft, sehr klein ist.

Am Punkt A gibt es einen Impedanzsprung. Das Koax war 50 Ω , aber innen wird es etwas anderes sein. An Punkt B gibt es eine weitere Diskontinuität, zu der wir zurückkehren 50 Ω . Hier muss also eine Wellenreflexion stattfinden.

Welche Auswirkung hätte dies auf den Sender? Würde es zu einem schrecklichen SWR führen, oder nicht? Wieso den?

Es ist mehr, als Sie verlangen, aber wenn Sie etwas Zeit haben: literatur.agilent.com/litweb/pdf/5988-6505EN.pdf

Antworten (3)

Wahrscheinlich sehr wenig Wirkung, solange die Abmessungen klein sind. Von der linken Seite kommend gibt es eine Reflexion von Punkt 'A', dicht gefolgt von einer (fast) gleichen und entgegengesetzten Reflexion von 'B'. Solange der Abstand von 'A' nach 'B' klein ist, werden diese Reflexionen effektiv ausgelöscht.

Nehmen wir als Beispiel an, die Impedanz im Schalter beträgt 100 Ω. Der Reflexionskoeffizient bei 'A' beträgt 0,333 und bei 'B' beträgt er -0,333. Wenn die Gehäusebreite beispielsweise 200 mm beträgt, beträgt die Zeit zwischen diesen Reflexionen etwa 1 ns (sehr klein bei HF).

Reflexionen werden weiterhin zwischen „A“ und „B“ „springen“, und jedes Mal wird etwas Energie in die Übertragungsleitung eingekoppelt, aber diese treten im Abstand von 2 ns auf und werden jedes Mal aufgrund interner Verluste gedämpft.

Wir können ein Reflexionsdiagramm zeichnen, das die Wirkung eines Einheitsschritts zeigt, der die Linie hinuntergeht. Die vertikale Achse repräsentiert die Zeit und die horizontale Achse den Abstand. Bei den Beispielzahlen wird es einige Nanosekunden dauerndes Überschwingen am Sender geben. Bitte entschuldigen Sie die dilettantische Darstellung!

Reflexionsdiagramm

Bearbeiten :-

Dem Vorschlag von Supercat folgend, habe ich eine weitere Skizze hinzugefügt, die die resultierenden Wellenformen an der Quelle und Last zeigt. Die Schrittweite ist die Umlaufzeit über den Schalter und zurück.

simulierte Oszilloskopspuren

Obwohl diese Art von Diagramm nützlich ist, um einen Einblick in das zu erhalten, was vor sich geht, ist der Versuch, die tatsächliche Überschwingamplitude zu berechnen, nicht sehr hilfreich. Effekte wie endliche Anstiegs- und Abfallzeiten, mehrfache Reflexionen innerhalb des Schalters (z. B. jede Seite des Relaiskontakts) und andere Effekte werden die theoretischen Übergänge größtenteils glätten. Ich habe nicht einmal die Leitungsdämpfung und andere Verluste angesprochen, noch habe ich die tatsächliche Impedanz des Relaisschalters geschätzt, was nicht trivial wäre. Bestenfalls kann man nur ein Worst-Case-Szenario abschätzen.

Ich habe diese Art von Diagramm noch nie gesehen, aber es ist bei weitem die intuitivste Erklärung, die ich je gesehen habe. Macht jetzt absolut Sinn.
Schönes Diagramm. Es könnte hilfreich sein, auch eine Scope-Spur der Sprungantwort bei A und B zu zeigen und zu sagen, dass jeder auf der Oszilloskop-Spur beobachtete "Schritt" die Umlaufzeit durch den mittleren Abschnitt ist. Das würde helfen, deutlich zu machen, welche Bedingungen erfüllt werden müssten, um Probleme sowohl im digitalen als auch im analogen Bereich zu vermeiden (z. B. wenn ein digitales Signal gesendet wird, welche Art von Flankensteilheit erforderlich wäre, um falsche Übergänge aufgrund von Klingeln zu vermeiden).
Offensichtlich funktionieren diese passiven Videokabel-Splitterboxen; es muss genau das gleiche Prinzip sein.
Perfekte Antwort und Diagramm +1
Ich würde Sie für die Scope-Spur erneut positiv bewerten, aber ich kann nur einmal positiv stimmen. Eine nette Sache mit dem Diagramm ist, dass es zeigt, warum es wichtig ist, den Bereich mit der "ungewöhnlichen" Impedanz kurz zu halten. Eine andere Sache, von der ich gerade dachte, dass es sich lohnen könnte, sie hinzuzufügen, wenn es die Dinge nicht zu sehr verkomplizieren würde, wäre zu zeigen, was passiert, wenn eine Leitung nur quellenterminiert oder nur lastterminiert ist.
Normalerweise spielt es keine Rolle, ob eine Leitung an beiden Enden terminiert ist; Wenn eine Leitung lastterminiert ist, sollten keine Signale zur Quelle wandern, sodass die Tatsache, dass Signale, die auf diesem Weg laufen, reflektiert würden, keine Rolle spielen würden. Wenn eine Leitung nur quellenterminiert ist, würden Signale, die auf die Last treffen, reflektiert, aber von der Quelle harmlos resorbiert. Ein nicht übereinstimmender Bereich in der Mitte des Kabels kann jedoch dazu führen, dass ein fehlender Quellenabschluss problematisch wird.
Kristallklar mit den Diagramm- und Bereichsspuren. +1

Angesichts der kurzen Verbindungen wird der Effekt vernachlässigbar sein.

So wurde es mir gesagt. Wieso den?
Weil die Induktivität und Kapazität sehr klein sein werden. Versuchen Sie, es zu modellieren.

Als Faustregel gilt, dass auf einer Leitung, die kürzer als 1/10 der Signalwellenlänge ist , Übertragungsleitungseffekte so vernachlässigbar sind, dass sie getrost ignoriert werden können. Bei HF würde die Wellenlänge 10-100 Meter betragen, was wiederum bedeutet, dass Sie das Problem ignorieren können, wenn Ihr Kabel kürzer als 1-10 Meter ist (abhängig von Ihrer genauen verwendeten Frequenz).

Was passiert am Ende einer Übertragungsleitung?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v