如何正确使用传输线反射系数
关键的外卖
所有经历一些电磁波反射当他们到达之间的接口两种折射率不同的媒体。
平面波的反射可以完全描述使用反射系数,但这并不是故事的全部在一个复杂的结构像一个印刷电路板。
设计师需要使用输入阻抗,在输电线路的参数来描述反射。
面波反射的水反射系数描述。
新的设计师通常指的是反射系数来描述反射负载的输电线路。不幸的是,大多数设计师都不精通信号的完整性分析可能不知道反射系数并不是一个完整的指标来描述反射从传输线上的负载。与有限大小和明确的几何通道,不会像平面传播波和反射信号不能被描述使用传输线反射系数。相反,我们需要的参数和输入阻抗正确描述信号行为在一个沿着传输线阻抗不连续性。
输电线路反射系数和的参数和输入阻抗
输电线路都是媒体用来直接传播的电磁脉冲波。不管我们正在处理数字脉冲或谐波交流电波,可以反射电磁波的入射波前的两种材料之间的界面。在光学中,我们说这发生由于折射率对比。在电磁学中,我们说这是由于介电常数的两种媒体之间的不匹配。在电子技术中,这是由于阻抗不匹配(注意,这些量都是相关的)。
传输线的阻抗与负载阻抗Z在电源阻抗Z年代和输入阻抗Z在如下所示:
输电线路原理图与输入、源和负载阻抗。
推导平面波的反射系数是一个标准的作业在每个类电磁学。输电线路反射系数的一般定义是:
输电线路负载的反射系数的定义。
在这里,Zl负载阻抗和Z0是传输线的特性阻抗。这个量描述了负载电压反射的输电线路由于阻抗失配。通常情况下,这个等式是派生而假设电磁波是平面波,和大多数治疗方法只考虑会发生什么传输线和负载之间的组件。
虽然有一个负载端反射系数的输电线路,也有反映源和输入阻抗之间的输电线路:
源传输线反射系数的定义。
在这里,我们需要理解传输线的输入阻抗,这也是一个函数衡量传输线反射系数的负载。
输入阻抗
输电线路部分的输入阻抗传输线反射系数的函数。输入阻抗的阻抗线源调查结束。换句话说,它所看到的阻抗源是由于负载和传输线的特性阻抗。我们通常认为负载阻抗是由真正的输入阻抗和任何终止指定的负载。传输线的输入阻抗是源值用于阻抗匹配和被定义为:
输入阻抗的传输线段长度的输电线路负载端反射系数。
如果有完美匹配负载,我们就会加载的传输线反射系数等于零;同样在源端。从上面的方程,我们可以看到,如果传输线反射系数为零(完美的阻抗匹配),输入阻抗线的特性阻抗,无论线的长度。仍然可以反映如果源阻抗和传输线特性阻抗不匹配!源的反射就发生了,不是在负载端。
在现实中,反射系数频率不等于零,这就是为什么我们使用的参数,特别S11或返回损失,来描述反映在一个广泛的频率。
S11(回波损耗)
S11和回波损耗是密切相关的;这两个量互为倒数。大多数射频设计人员都熟悉回波损耗的公式:
定义的回波损耗传输线反射系数。
输入阻抗和S11(回波损耗)都与传输线反射系数有关。真正的参数是复杂的频率和功能可以有一组复杂的共振/反共振;一个例子1输电线路连接到一个pF负载电容终止50欧姆如下所示。
比较S11和反射系数的输入和1 pF输入电容加载组件。
在这里,我们看到,输电线路就像一个典型谐振腔和有一个明确的共振结构线是很短的。随着线变长,最终损失开始占主导地位,和S11中的共振谱开始消失。
从上面的图表,很明显,如果我们延长线到正无穷,我们会发现每个端口的输入阻抗降低到一个标准的反射系数方程所示。对于真正的输电线路操作在实际频率,你必须描述信号行为的输入阻抗的参数,尤其是当线很短。
检查使用的参数和输入阻抗反射
正如我们所看到的上面,的参数和输入阻抗的传输线是正确的工具来描述信号在负载端反射的输电线路。反射系数只是故事的一部分。因为输入阻抗只取决于反射系数和传播常数,它可以近似只要你能近似传输线的传播常数。
的参数是标准的工具用于描述反射和传播信号的损失,因为它穿过一个通道。如果你想提取所需的所有信息了解你的连接,您可以使用以下过程来确定的参数和输入阻抗的传输线:
- 使用PCB布局软件与集成领域解决提取的参数你的频道。
- 使用标准的参数s ABCD参数转换确定宽带信道的传播常数。
- 计算负载端反射系数使用负载阻抗谱(包括负载电容!)和输电线路的阻抗谱。
- 计算输入阻抗使用步骤3的结果。
在这一过程中,你会有输入阻抗和输电线路的参数在你的PCB布局而不需要收集测量。
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