Добави Любими Set Homepage
Позиция:Начало >> Статии

Продукти от категория

Продукти Етикети

Fmuser сайтове

Разбиране на размисли и постоянни вълни в RF верига дизайн

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


Дизайнът на високочестотната верига трябва да отчита две важни, макар и донякъде мистериозни явления: отражения и стоящи вълни.
От излагането ни на други отрасли на науката знаем, че вълните са свързани със специални видове поведение. Светлинните вълни пречупват, когато преминават от една среда (като въздух) в друга среда (например стъкло). Водните вълни се разсейват, когато се натъкнат на лодки или големи скали. Звуковите вълни се намесват, което води до периодични промени в силата на звука (наречени „удари“).


Електрическите вълни също са обект на поведение, което обикновено не свързваме с електрически сигнали. Общата липса на запознаване с вълновия характер на електричеството обаче не е изненадваща, тъй като в многобройни вериги тези ефекти са незначителни или несъществуващи. Възможно е дигитален или нискочестотен аналогов инженер да работи с години и да проектира много успешни системи, без изобщо да придобие задълбочено разбиране на вълновите ефекти, които стават видни във високочестотните вериги.

Както беше обсъдено в предишната страница, взаимовръзка, която е обект на специално поведение на високочестотен сигнал, се нарича предавателна линия. Ефектите върху линията на предаване са значителни само когато дължината на свързващото устройство е най-малко една четвърт от дължината на вълната на сигнала; по този начин, не е нужно да се притесняваме за свойства на вълната, освен ако не работим с високи честоти или много дълги взаимосвързвания.


Размисъл
Отражение, пречупване, дифракция, интерференция - всички тези класически поведенчески вълни се отнасят за електромагнитното излъчване. Но в този момент ние все още се занимаваме с електрически сигнали, т.е. сигнали, които все още не са преобразувани от антената в електромагнитно излъчване и следователно трябва да се отнасяме само с две от тях: отражение и смущения.

Обикновено мислим за електрически сигнал като за еднопосочно явление; той пътува от изхода на един компонент до входа на друг компонент, или с други думи, от източник до товар. При RF проектирането обаче винаги трябва да сме наясно с факта, че сигналите могат да пътуват в двете посоки: от източник до товар, със сигурност, но също така - поради отражения - от товар до източник.


Вълната, пътуваща по струната, изпитва отражение, когато достигне физическа бариера.
 

Аналогия на водна вълна
Отраженията се появяват, когато една вълна срещне прекъсване. Представете си, че бурята е довела до големи водни вълни, разпространяващи се през нормално спокойно пристанище. Тези вълни в крайна сметка се сблъскват с твърда скална стена. Интуитивно знаем, че тези вълни ще се отразяват от скалната стена и ще се разпространяват обратно в пристанището. Въпреки това, ние също интуитивно знаем, че водните вълни, които се спускат на плаж, рядко ще доведат до значително отражение на енергията обратно в океана. Защо разликата?

Вълните прехвърлят енергия. Когато водните вълни се разпространяват през открита вода, тази енергия просто се движи. Когато вълната обаче достигне прекъсване, плавното движение на енергия се прекъсва; в случай на плаж или скална стена, разпространението на вълната вече не е възможно. Но какво се случва с енергията, която се предаваше от вълната? Не може да изчезне; тя трябва да бъде абсорбирана или отразена. Скалната стена не поглъща енергията на вълната, така че се получава отражение - енергията продължава да се разпространява във вълнова форма, но в обратна посока. Плажът обаче позволява енергията на вълните да се разсейва по по-постепенен и естествен начин. Плажът поглъща енергията на вълната и по този начин се получава минимално отражение.


От вода до електрони
Електрическите вериги също представят прекъсвания, които влияят на разпространението на вълните; в този контекст критичният параметър е импеданс. Представете си електрическа вълна, която пътува по електропровод; това е еквивалентно на водната вълна в средата на океана. Вълната и свързаната с нея енергия се разпространяват плавно от източника до натоварването. В крайна сметка обаче електрическата вълна достига местоназначението си: антена, усилвател и т.н.

 

От предишна страница знаем, че максималният пренос на мощност се случва, когато величината на импеданса на товара е равна на величината на импеданса на източника. (В този контекст „източник на импеданс“ може да се отнася и до характерния импеданс на преносна линия.) При съвпадащи импеданси наистина няма прекъсване, тъй като натоварването може да абсорбира цялата енергия на вълната. Но ако импедансите не са съвпадащи, само част от енергията се абсорбира, а останалата енергия се отразява под формата на електрическа вълна, пътуваща в обратна посока.

Количеството отразена енергия се влияе от сериозността на несъответствието между импеданса на източника и натоварването. Двата най-лоши сценария са отворена верига и късо съединение, съответстващи съответно на импеданс на безкраен товар и нулев импеданс. Тези два случая представляват пълно прекъсване; никаква енергия не може да бъде погълната и съответно цялата енергия се отразява.

 
Значението на съвпадението
Ако дори сте участвали в RF проектиране или тестване, знаете, че съпоставянето на импеданса е често срещана тема за обсъждане. Сега разбираме, че импедансите трябва да бъдат съпоставени, за да се предотвратят отражения, но защо толкова много се тревожим за отраженията?

Първият проблем е просто ефективността. Ако имаме усилвател на мощност, свързан към антена, не искаме половината от изходната мощност да се отразява обратно към усилвателя. Целта е да се генерира електрическа енергия, която може да бъде преобразувана в електромагнитно излъчване. Като цяло искаме да преместим мощността от източник към товар и това означава, че отраженията трябва да бъдат сведени до минимум.

Вторият брой е малко по-фин. Непрекъснат сигнал, прехвърлен през предавателна линия до несъответстващ импеданс на натоварване, ще доведе до непрекъснат отразен сигнал. Тези инцидентни и отразени вълни преминават една в друга, вървейки в противоположни посоки. Интерференцията води до стояща вълна, т.е. модел на неподвижна вълна, равен на сумата на падащите и отразени вълни. Тази стояща вълна наистина създава вариации на пиковата амплитуда по дължината на кабела; някои места имат по-висока пикова амплитуда, а други места имат по-ниска пикова амплитуда.

Постоянните вълни водят до напрежения, които са по-високи от първоначалното напрежение на предавания сигнал, а в някои случаи ефектът е достатъчно тежък, за да причини физически повреди на кабели или компоненти.


Oбобщение
 Електрическите вълни са обект на отражение и смущения.
 Водните вълни се отразяват, когато достигнат до физическо препятствие като каменна стена. По подобен начин електрическото отражение възниква, когато променливотоковият сигнал срещне прекъсване на импеданса.
 Можем да предотвратим отражението, като съпоставим импеданса на товара с характерния импеданс на електропровода. Това позволява натоварването да абсорбира вълновата енергия.
 Отраженията са проблематични, тъй като намаляват количеството мощност, което може да бъде прехвърлено от източник на зареждане.
 Отраженията също водят до стоящи вълни; частите с висока амплитуда на стояща вълна могат да повредят компоненти или кабели.
 


Ако искате да изградите радиостанция, усилете вашия FM радиопредавател или се нуждаете от друг FM оборудване, моля не се колебайте да се свържете с нас: [имейл защитен].


Остави съобщение 

Име *
Имейл *
Телефон
Адрес
код Вижте кода за потвърждение? Кликнете на опресняване!
Събщение
 

Списък на ЛС

Коментари Loading ...
Начало| За нас| Продукти| Статии| Изтегли| Поддържа се| Обратна връзка| Свържи се с нас| обслужване

За контакт: Zoey Zhang Web: www.fmuser.net

Whatsapp / WeChat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan Имейл: [имейл защитен] 

Facebook: FMUSERBROADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Адрес на английски: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., GuangZhou, China, 510620 Адрес на китайски: 广州市天河区黄埔大道西273号惠兰阁305(3E)