Dizajn visokofrekventnog kruga mora sadržavati dvije važne, ali pomalo tajanstvene pojave: refleksije i stajaće valove.
Iz izlaganja drugim granama znanosti znamo da su valovi povezani s posebnim vrstama ponašanja. Lagani valovi se prelažu kad prelaze iz jednog medija (poput zraka) u drugi medij (poput stakla). Vodeni valovi se razlikuju kad naiđu na brodove ili velike stijene. Zvučni valovi ometaju, što rezultira periodičnim promjenama u glasnoći (koje se nazivaju "otkucaji").

Električni valovi također su podložni ponašanju koje obično ne povezujemo s električnim signalima. Međutim, opće nepoznavanje valne prirode električne energije nije iznenađujuće, jer su u brojnim strujnim krugovima ti učinci zanemarivi ili nepostojeći. Digitalni ili analogni analogni inženjer može raditi godinama i dizajnirati mnoge uspješne sustave bez da ikada stekne temeljito razumijevanje valnih efekata koji postaju istaknuti u visokofrekventnim krugovima.

Kao što je rečeno na prethodnoj stranici, interkonekcija koja je podložna posebnom ponašanju visokofrekventnih signala naziva se dalekovod. Učinci na prijenosnu mrežu značajni su samo kada je duljina interkonekcije najmanje jedna četvrtina valne duljine signala; stoga se ne moramo brinuti o svojstvima valova osim ako ne radimo s visokim frekvencijama ili jako dugim međusobnim vezama.

Odraz
Refleksija, refrakcija, difrakcija, interferencija - sva ova klasična ponašanja valova primjenjuju se na elektromagnetsko zračenje. Ali u ovom se trenutku još uvijek bavimo električnim signalima, tj. Signalima koje antena još nije pretvarala u elektromagnetsko zračenje, pa se stoga moramo odnositi samo na dva takva: odraz i smetnje.

O električnom signalu uglavnom mislimo kao na jednosmjerni fenomen; putuje od izlaza jedne komponente do ulaza druge komponente, ili drugim riječima, od izvora do opterećenja. Međutim, u RF dizajnu uvijek moramo biti svjesni činjenice da signali mogu putovati u oba smjera: od izvora do učitavanja, svakako, ali i - zbog odrazanja - od opterećenja do izvora.

Val koji putuje niz žicu doživljava odraz kad dostigne fizičku barijeru.

Analogija vode-vala
Razmišljanja nastaju kada val naiđe na diskontinuitet. Zamislite da je oluja rezultirala velikim vodenim valovima koji su se širili kroz normalno mirnu luku. Ti se valovi na kraju sudaraju s čvrstim stijenskim zidom. Intuitivno znamo da će se ti valovi odbiti od stijene i širiti natrag u luku. Međutim, također intuitivno znamo da vodeni valovi koji prodiru na plažu rijetko dovedu do značajnog odraza energije natrag u ocean. Zašto razlika?

Valovi prenose energiju. Kad se vodeni valovi šire kroz otvorene vode, ta se energija jednostavno kreće. Kad val postigne diskontinuitet, prekida se nesmetano kretanje energije; u slučaju plaže ili kamenitog zida, širenje valova više nije moguće. Ali što se događa s energijom koju je val prenio? Ne može nestati; mora biti upijan ili reflektiran. Kamen zid ne apsorbira valnu energiju, pa dolazi do refleksije - energija se nastavlja širiti u obliku vala, ali u suprotnom smjeru. Plaža, međutim, omogućava da se valna energija rasprši na postupniji i prirodniji način. Plaža apsorbira valnu energiju i tako dolazi do minimalnog promišljanja.

Od vode do elektrona
Električni krugovi također imaju prekide koji utječu na širenje valova; u tom je kontekstu kritični parametar impedancija. Zamislite električni val koji putuje niz dalekovod; ovo je ekvivalentno vodenom valu usred oceana. Val i pridružena energija nesmetano se šire od izvora do opterećenja. No na kraju električni val dosegne svoje odredište: antena, pojačalo itd.

Iz prethodne stranice znamo da se maksimalni prijenos snage događa kada je jačina impedancije opterećenja jednaka veličini impedancije izvora. (U ovom se kontekstu „izvorna impedancija“ može također odnositi na karakterističnu impedanciju dalekovoda.) S podudarnim impedancijama doista nema diskontinuiteta, jer opterećenje može apsorbirati svu energiju vala. Ali ako se impedancije ne podudaraju, upija se samo dio energije, a preostala energija se odražava u obliku električnog vala koji putuje u suprotnom smjeru.

Na količinu reflektirane energije utječe ozbiljnost neusklađenosti između impedancije izvora i opterećenja. Dva najgora scenarija su otvoreni krug i kratki spoj, koji odgovaraju beskonačnoj impedanciji opterećenja i nulte impedancije opterećenja. Ova dva slučaja predstavljaju potpunu diskontinuitet; nijedna energija se ne može apsorbirati i posljedično se sva energija reflektira.

Važnost podudaranja
Ako ste čak bili uključeni u RF dizajn ili testiranje, znate da je podudaranje impedancije uobičajena tema razgovora. Sada razumijemo da impedancije moraju biti usklađene kako bi se spriječile refleksije, ali zašto toliko zabrinjavati refleksije?

Prvi problem je jednostavno učinkovitost. Ako imamo pojačalo napajanja spojeno na antenu, ne želimo da se pola izlazne snage reflektira natrag na pojačalo. Cijela poanta je u stvaranju električne energije koja se može pretvoriti u elektromagnetsko zračenje. Općenito, želimo premjestiti snagu s izvora na opterećenje, a to znači da odraz mora biti minimaliziran.

Drugo je izdanje malo suptilnije. Kontinuirani signal koji se prenosi kroz dalekovod do impedance neusklađenog opterećenja rezultirat će kontinuiranim reflektiranim signalom. Ti incidentni i reflektirani valovi prolaze jedan drugoga, idući u suprotnim smjerovima. Interferencija rezultira stajaćim valom, tj. Uzorkom stacionarnog vala jednakim zbroju upadnih i reflektiranih valova. Ovaj stojeći val doista stvara varijacije vršne amplitude duž fizičke duljine kabela; određene lokacije imaju veću amplitudu vrha, a druge lokacije imaju nižu amplitudu vrha.

Stojni valovi rezultiraju naponima koji su viši od izvornog napona odašiljanog signala, a u nekim slučajevima učinak je dovoljno jak da uzrokuje fizičku štetu kablovima ili komponentama.

rezime
Električni valovi su podložni refleksiji i smetnjama.
Vodeni valovi odražavaju se kada dođu do fizičke prepreke poput kamenog zida. Slično tome, električni se odraz pojavljuje kada izmjenični signal naiđe na prekid impedancije.
Odbijanje možemo spriječiti upoređivanjem impedancije opterećenja s karakterističnom impedancijom dalekovoda. To omogućava opterećenju da apsorbira valnu energiju.
Razmišljanje je problematično jer smanjuju količinu snage koja se može prenijeti s izvora na opterećenje.
Refleksije također dovode do stajaćih valova; dijelovi stojećeg vala visoke amplitude mogu oštetiti komponente ili kablove.

Ako želite izgraditi radio stanicu, pojačajte svoj FM radio odašiljač ili vam treba bilo koji drugi FM oprema, slobodno nas kontaktirajte: [e-pošta zaštićena].

Prethodna:Što je digitalna obrada signala?

Sljedeći:Budućnost usluga prevođenja LPTV / TV-a u obliku?

Ostavite poruku

Lista Poruka

Komentari Učitavanje ...