add favorite set Homepage
Poziţie:Acasă >> știri

produse Categoria

produse Tag-uri

Fmuser Site-uri

Înțelegerea reflecțiilor și a valurilor permanente în proiectarea circuitelor RF

Date:2019/10/15 17:58:37 Hits:


Proiectarea circuitului de înaltă frecvență trebuie să reprezinte două fenomene importante, deși oarecum misterioase: reflexiile și undele în picioare.
Știm din expunerea noastră către alte ramuri ale științei că undele sunt asociate cu tipuri speciale de comportament. Undele de lumină se refractă atunci când se mută dintr-un mediu (cum ar fi aerul) într-un mediu diferit (cum ar fi sticla). Valurile de apă se distrag atunci când întâlnesc bărci sau roci mari. Undele sonore interferează, rezultând variații periodice de volum (numite „bătăi”).


Undele electrice sunt de asemenea supuse unui comportament pe care de obicei nu îl asociem cu semnalele electrice. Lipsa generală de familiaritate cu natura undelor a electricității nu este surprinzător, deoarece în numeroase circuite aceste efecte sunt neglijabile sau inexistente. Este posibil ca un inginer digital sau cu frecvență scăzută să lucreze ani de zile și să proiecteze multe sisteme de succes, fără să obțină vreodată o înțelegere completă a efectelor de undă care devin proeminente în circuitele de înaltă frecvență.

Așa cum s-a discutat în pagina precedentă, o interconectare care este supusă unui comportament special de înaltă frecvență este numită linie de transmisie. Efectele liniei de transmisie sunt semnificative numai atunci când lungimea interconectării este de cel puțin o pătrime din lungimea de undă a semnalului; prin urmare, nu trebuie să ne facem griji cu privire la proprietățile undei decât dacă lucrăm cu frecvențe înalte sau interconectări foarte lungi.


Reflecţie
Reflexie, refracție, difracție, interferență - toate aceste comportamente clasice de undă se aplică radiațiilor electromagnetice. Dar, în acest moment, avem încă de-a face cu semnale electrice, adică semnalele care încă nu au fost transformate de antenă în radiații electromagnetice și, în consecință, trebuie să ne preocupăm doar de două dintre acestea: reflectarea și interferența.

În general, considerăm un semnal electric ca un fenomen unidirecțional; se deplasează de la ieșirea unei componente la intrarea altei componente sau, cu alte cuvinte, de la o sursă la o încărcare. Cu toate acestea, în proiectarea RF, trebuie să fim întotdeauna conștienți de faptul că semnalele pot călători în ambele direcții: de la sursă la încărcare, cu siguranță, dar și - din cauza reflecțiilor - de la încărcare la sursă.


Valul care călătorește de-a lungul șirului se reflectă atunci când atinge o barieră fizică.

O analogie cu valuri de apă
Reflecțiile apar atunci când o undă întâlnește o discontinuitate. Imaginează-ți că o furtună a avut ca rezultat valuri mari de apă care se propagă printr-un port normal calm. Aceste valuri se ciocnesc în cele din urmă cu un zid solid de rocă. Știm intuitiv că aceste valuri se vor reflecta pe peretele stâncii și se vor propaga înapoi în port. Cu toate acestea, știm, de asemenea, intuitiv că valurile de apă care se sparg pe o plajă vor duce rar la o reflectare semnificativă a energiei înapoi în ocean. De ce diferența?

Valurile transferă energia. Când valurile de apă se propagă prin apă deschisă, această energie se mișcă pur și simplu. Cu toate acestea, când unda atinge o discontinuitate, mișcarea lină a energiei este întreruptă; în cazul unei plaje sau a unui zid de stâncă, propagarea valurilor nu mai este posibilă. Dar ce se întâmplă cu energia care a fost transferată de val? Nu poate dispărea; trebuie absorbit sau reflectat. Peretele rocii nu absoarbe energia valului, astfel încât apare reflecția - energia continuă să se propage sub formă de undă, dar în direcția opusă. Plaja permite însă energia valurilor să se disipeze într-un mod mai gradual și natural. Plaja absoarbe energia valului și astfel apare o reflecție minimă.


De la apă la electroni
Circuitele electrice prezintă, de asemenea, întreruperi care afectează propagarea undelor; în acest context, parametrul critic este impedanța. Imaginează-ți un val electric care călătorește pe o linie de transmisie; acest lucru este echivalent cu valul de apă din mijlocul oceanului. Valul și energia asociată se propagă lin de la sursă la încărcare. În cele din urmă, însă, unda electrică ajunge la destinație: o antenă, un amplificator etc.



Știm dintr-o pagină anterioară că transferul de putere maximă are loc atunci când magnitudinea impedanței de încărcare este egală cu magnitudinea impedanței sursei. (În acest context, „impedanța sursă” se poate referi și la impedanța caracteristică a unei linii de transmisie.) Cu impedanțe potrivite, nu există într-adevăr discontinuitate, deoarece sarcina poate absorbi toată energia undei. Dar dacă impedanțele nu sunt potrivite, doar o parte din energie este absorbită, iar energia rămasă se reflectă sub forma unei unde electrice care se deplasează în direcția opusă.

Cantitatea de energie reflectată este influențată de gravitatea nepotrivirii dintre sursă și impedanța de încărcare. Cele două cazuri cele mai grave sunt un circuit deschis și un scurtcircuit, corespunzând impedanței de încărcare infinită și respectiv a impedanței de încărcare zero. Aceste două cazuri reprezintă o discontinuitate completă; nicio energie nu poate fi absorbită și, în consecință, toată energia este reflectată.


Importanța potrivirii
Dacă chiar ați fost implicat în proiectarea sau testarea RF, știți că potrivirea impedanțelor este un subiect comun de discuție. Înțelegem acum că impedanțele trebuie adaptate pentru a preveni reflecțiile, dar de ce atât de multă îngrijorare cu privire la reflecții?

Prima problemă este pur și simplu eficiența. Dacă avem un amplificator de putere conectat la o antenă, nu dorim ca jumătate din puterea de ieșire să fie reflectată înapoi la amplificator. Întregul punct este acela de a genera energie electrică care poate fi transformată în radiații electromagnetice. În general, vrem să mutăm puterea de la sursă la încărcare, iar acest lucru înseamnă că reflexiile trebuie reduse la minimum.

A doua problemă este ceva mai subtilă. Un semnal continuu transferat printr-o linie de transmisie către o impedanță de încărcare necorespunzătoare va avea ca rezultat un semnal reflectat continuu. Aceste valuri incidente și reflectate trec reciproc, mergând în direcții opuse. Interferența are ca rezultat o undă permanentă, adică un model de undă staționară egală cu suma incidentului și a undelor reflectate. Această undă permanentă creează într-adevăr variații de maximă amplitudine de-a lungul lungimii fizice a cablului; anumite locații au o amplitudine de vârf mai mare, iar alte locații au o amplitudine de vârf mai mică.

Undele permanente au ca rezultat tensiuni mai mari decât tensiunea inițială a semnalului transmis și, în unele cazuri, efectul este suficient de sever pentru a provoca deteriorarea fizică a cablurilor sau componentelor.


Rezumat
Undele electrice sunt supuse reflecției și interferențelor.
Valurile de apă se reflectă atunci când ating o obstrucție fizică, cum ar fi un perete de piatră. În mod similar, reflectarea electrică are loc atunci când un semnal de curent alternativ întâlnește o discontinuitate de impedanță.
Putem preveni reflecția prin potrivirea impedanței de încărcare la impedanța caracteristică a liniei de transmisie. Aceasta permite sarcinii să absoarbă energia valului.
Reflecțiile sunt problematice, deoarece reduc cantitatea de putere care poate fi transferată de la sursă la încărcare.
Reflecțiile conduc și la valuri în picioare; porțiunile de mare amplitudine ale unui val în picioare pot deteriora componente sau cabluri.


Dacă doriți să construiți un post de radio, creșteți-vă transmițătorul radio FM sau aveți nevoie de altul Echipamente FM, Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați: zoey.zhang@fmuser.net.


Lăsaţi un mesaj

Nume *
E-mail *
Telefon
Adresa
Cod A se vedea codul de verificare? Faceți clic pe reîmprospătare!
Mesaj

Lista de mesaje

Comentarii Loading ...
Acasă| Despre noi| Produse| știri| Descarca| Susținere| Parere| Contactați-ne| serviciu
Furnizor FMUSER FM / TV One-Stop Furnizor
Contactați-ne