Apa yang terjadi di ujung saluran transmisi?

Katakanlah saya ingin membuat widget berisi relay untuk beralih di antara dua antena. Ada saluran transmisi coax yang masuk dari pemancar, dan dua keluar, masing-masing ke antena terpisah. Di dalam adalah relai yang mengganti konduktor tengah, dan perisai berakhir ke selungkup logam di sekitar relai:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Katakan lebih jauh bahwa ini beroperasi di HF, sehingga enklosur relatif sangat kecil dibandingkan dengan panjang gelombang minimum yang akan dijumpai oleh perangkat ini dalam pengoperasian.

Pada titik A, ada diskontinuitas impedansi. Membujuk adalah , tetapi di dalam, itu akan menjadi sesuatu yang lain. Pada titik B ada diskontinuitas lain, ketika kita beralih kembali ke . Jadi, pasti ada beberapa refleksi gelombang yang terjadi di sini.$50\Omega$$50\Omega$

Apa efek ini pada pemancar? Apakah akan menghasilkan SWR yang mengerikan, atau tidak? Mengapa?

Mungkin efeknya sangat kecil sekali asalkan dimensinya kecil. Datang dari sisi kiri, akan ada refleksi dari titik 'A' diikuti oleh (hampir) sama dan berlawanan dari 'B'. Selama jarak dari 'A' ke 'B' kecil, pantulan ini secara efektif akan dibatalkan.

Sebagai contoh, katakanlah impedansi di dalam saklar adalah 100Ω. Koefisien refleksi pada 'A' akan menjadi 0,333 dan pada 'B' akan menjadi -0,333. Jika lebar selungkup adalah 200mm, waktu antara pantulan ini adalah sekitar 1ns (sangat kecil pada HF).

Refleksi akan terus 'memantul' antara 'A' dan 'B' dan setiap kali akan ada beberapa energi digabungkan ke dalam saluran transmisi tetapi ini akan terjadi 2ns terpisah dan akan dilemahkan setiap kali karena kerugian internal.

Kita dapat menggambar diagram refleksi yang menunjukkan efek langkah unit yang berjalan di bawah garis. Sumbu vertikal mewakili waktu dan jarak sumbu horizontal. Dengan contoh angka, akan ada beberapa overshoot di pemancar yang berlangsung beberapa nanodetik. Maafkan diagram amatir!

Edit: -

Mengikuti saran supercat, saya telah menambahkan sketsa lain yang menunjukkan bentuk gelombang yang dihasilkan pada sumber dan beban. Lebar langkah adalah waktu bolak-balik melintasi sakelar dan belakang.

Namun, sementara diagram seperti ini bermanfaat untuk mendapatkan wawasan tentang apa yang sedang terjadi, mencoba menghitung amplitudo overshoot yang sebenarnya tidak terlalu membantu. Efek seperti waktu naik dan turun yang terbatas, beberapa refleksi di dalam sakelar (mis., Setiap sisi kontak relai) dan efek lain sebagian besar akan memperlancar transisi teoretis. Saya bahkan belum membahas atenuasi saluran dan kerugian lainnya, dan saya juga tidak memperkirakan impedansi sebenarnya dari saklar relai yang akan non-sepele. Paling-paling Anda hanya bisa memperkirakan skenario terburuk.

Mengingat koneksi pendek, efeknya akan diabaikan.

Aturan praktisnya adalah bahwa pada saluran yang lebih pendek dari 1/10 dari panjang gelombang sinyal , efek saluran transmisi dapat diabaikan sehingga dapat diabaikan dengan aman. Di HF, panjang gelombang akan 10-100 meter, yang lagi-lagi berarti jika kawat Anda lebih pendek dari 1-10 meter (tergantung pada frekuensi yang digunakan tepat), Anda dapat dengan aman mengabaikan masalahnya.