ანარეკლებისა და მუდმივი ტალღების გააზრება RF წრეების დიზაინში

რეალურ ცხოვრებაში RF სიგნალები
მაღალი სიხშირის მიკროსქემის დიზაინი უნდა ითვალისწინებდეს ორ მნიშვნელოვან, მაგრამ გარკვეულწილად იდუმალი ფენომენს: ასახვას და მუდმივ ტალღას.

მეცნიერების სხვა დარგებიდან ჩვენი ზემოქმედებისგან ვიცით, რომ ტალღები ასოცირდება ქცევის სპეციფიკურ ტიპებთან. მსუბუქი ტალღები იფეთქებს, როდესაც ისინი ერთი საშუალოდან (მაგალითად, ჰაერიდან) გადადიან სხვადასხვა საშუალოზე (მაგალითად, მინაში). 

წყლის ტალღები გაფანტავს, როდესაც ისინი ნავებით ან დიდ კლდეზე ხვდებიან. ხმის ტალღები ერევა, რის შედეგადაც ხდება პერიოდული ცვალებადი მოცულობა (ე.წ. ”დარტყმა”).

ელექტრული ტალღები ასევე ექვემდებარება ქცევას, რომ ჩვენ ჩვეულებრივ არ ვუკავშირდებით ელექტრო სიგნალებს. ზოგადად, ელექტროენერგიის ტალღური ბუნებისადმი გაცნობა არ არის გასაკვირი, რადგან მრავალრიცხოვან სქემებში ეს ეფექტები უმნიშვნელოა ან არარსებული. 

ციფრული ან დაბალი სიხშირის ანალოგური ინჟინრისთვის შესაძლებელია წლების განმავლობაში მუშაობდეს და შეიმუშაოს მრავალი წარმატებული სისტემა, სანამ არ შეძლებს ტალღური ეფექტების საფუძვლიანად გაცნობას, რომლებიც გახდება მაღალი სიხშირის სქემებში.

როგორც წინა გვერდზე განვიხილეთ, ურთიერთკავშირი, რომელსაც ექვემდებარება სპეციალური მაღალი სიხშირის სიგნალის ქცევა, ეწოდება გადამცემი ხაზს. გადამცემი ხაზის ეფექტები მნიშვნელოვანია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ურთიერთკავშირის სიგრძე სიგნალის ტალღის სიგრძის არანაკლებ ერთი მეოთხედია; ამრიგად, ჩვენ არ გვაქვს ფიქრი ტალღების თვისებებზე, თუ არ ვმუშაობთ მაღალი სიხშირით ან ძალიან გრძელი ურთიერთკავშირებით.

ანარეკლი
ასახვა, რეფრაქცია, დიფრაქცია, ჩარევა - ყველა ეს კლასიკური ტალღის ქცევა ეხება ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას. 

მაგრამ ამ ეტაპზე ჩვენ კვლავ გვაქვს საქმე ელექტრო სიგნალებთან, ანუ სიგნალებთან, რომლებიც ანტენის მიერ ჯერ კიდევ არ გადაკეთებულა ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებაში და, შესაბამისად, ჩვენ მხოლოდ საკუთარ თავთან უნდა დავფიქრდეთ ამ ორიდან: ასახვა და ჩარევა.

ჩვენ, ზოგადად, ელექტრო სიგნალად ვფიქრობთ, როგორც ცალმხრივი ფენომენი; ის ერთი კომპონენტის გამომავალიდან მიემგზავრება სხვა კომპონენტის შესასვლელად, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წყაროდან დატვირთვაზე. ამასთან, RF დიზაინში ყოველთვის უნდა ვიყოთ გაცნობიერებული, რომ სიგნალებს შეუძლიათ ორივე მიმართულებით იმოძრაონ: წყაროდან დატვირთვა, რა თქმა უნდა, მაგრამ ასევე ასახვის გამო - ტვირთიდან წყაროდან.

ტალღა, რომელიც მოგზაურობს სიმებიანი ექსპერიტითces ასახვა, როდესაც ის ფიზიკურ ბარიერს აღწევს.

წყლის ტალღის ანალოგი
ანარეკლი ხდება მაშინ, როდესაც ტალღა შეხვდება შეწყვეტას. წარმოიდგინეთ, რომ ქარიშხალმა გამოიწვია წყლის დიდი ტალღები ნორმალურ წყნარ ნავსადგურთან. ეს ტალღები საბოლოოდ ეჯახება მყარ კლდოვან კედელს. ჩვენ ინტუიციურად ვიცით, რომ ეს ტალღები ასახავს კლდის კედელს და ისევ აიღებს ნავსადგურში. ამასთან, ჩვენ ინტუიციურად ვიცით, რომ ზღვის ტალღაზე წყლის ტალღები იშვიათად გამოიწვევს ოკეანეში ენერგიის მნიშვნელოვან ასახვას. რატომ არის განსხვავება?

ტალღები ენერგიას გადასცემს. როდესაც წყლის ტალღები გამდინარე წყლით ვრცელდება, ეს ენერგია უბრალოდ მოძრაობს. როდესაც ტალღა აღწევს შეწყვეტას, ენერგიის გლუვი მოძრაობა წყდება; პლაჟის ან კლდის კედლის შემთხვევაში ტალღის გავრცელება აღარ არის შესაძლებელი. 

მაგრამ რა მოხდება იმ ენერგიასთან, რომელსაც ტალღა გადაჰქონდა? ის არ შეიძლება გაქრეს; ის უნდა შეიწოვოს ან აისახოს. კლდის კედელი არ შთანთქავს ტალღის ენერგიას, ამიტომ ანარეკლს ხდება - ენერგია აგრძელებს გამრავლებას ტალღის ფორმით, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით. სანაპირო, თუმცა, საშუალებას აძლევს ტალღის ენერგიას უფრო თანდათანობით და ბუნებრივად დაიშალოს. პლაჟი შთანთქავს ტალღის ენერგიას, და ამრიგად, მინიმალური ანარეკლი ხდება.

წყალიდან ელექტრონებამდე
ელექტრო სქემებში ასევე წარმოდგენილია შეუსაბამობები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ტალღის გამრავლებაზე; ამ კონტექსტში, კრიტიკული პარამეტრი არის წინაღობა. წარმოიდგინეთ ელექტრული ტალღა, რომელიც გადადის გადამცემი ხაზით; ეს ექვივალენტურია წყლის ტალღის შუაგულში ოკეანეში. 

ტალღა და მასთან დაკავშირებული ენერგია შეუფერხებლად პროპაგანდა ხდება წყაროდან დატვირთვისკენ. საბოლოოდ, ელექტრული ტალღა აღწევს დანიშნულების ადგილამდე: ანტენა, გამაძლიერებელი და ა.შ.

წინა გვერდიდან ვიცით, რომ ელექტროენერგიის მაქსიმალური გადაცემა ხდება, როდესაც დატვირთვის წინაღობის სიდიდე ტოლია წყაროს წინაღობის სიდიდესთან. (ამ კონტექსტში "წყარო წინაღობა" ასევე შეიძლება ეხებოდეს გადამცემი ხაზის დამახასიათებელ წინაღობას.) 

შესაბამისი წინაღობებით, ნამდვილად არ არსებობს შეუსაბამობა, რადგან დატვირთვას შეუძლია ტალღის ენერგიის შთანთქმა. მაგრამ თუ წინაღობები არ შეესაბამება, მხოლოდ ენერგიის ნაწილი შეიწოვება, ხოლო დარჩენილი ენერგია აისახება ელექტრო ტალღის ფორმით, რომელიც მოგზაურობს საპირისპირო მიმართულებით.

ასახული ენერგიის რაოდენობა გავლენას ახდენს წყაროსა და დატვირთვის წინაღობას შორის შეუსაბამობის სერიოზულობაზე. ყველაზე უარესი ორი სცენარი არის ღია წრე და მოკლე წრე, შესაბამისად, უსასრულო დატვირთვის წინაღობა და ნულოვანი დატვირთვის წინაღობა, შესაბამისად. 

ეს ორი შემთხვევა წარმოადგენს სრულ შეუსაბამობას; ვერ მიიღება ენერგია და, შესაბამისად, მთელი ენერგია აისახება.

შესაბამისობის მნიშვნელობა
თუ თქვენ უკვე ჩართული ხართ RF დიზაინში ან ტესტირებაში, თქვენ იცით, რომ წინაღობის შესატყვისი საგანი დისკუსიის საერთო თემაა. ახლა ჩვენ გვესმის, რომ წინაღობები უნდა შეიქმნას, რათა თავიდან აიცილოს რეფლექსია, მაგრამ რატომ არის ამდენი შეშფოთება რეფლექსიასთან დაკავშირებით?

პირველი პრობლემა უბრალოდ ეფექტურობაა. თუ ჩვენ ელექტროენერგიის გამაძლიერებელი გვაქვს ანტენაზე, ჩვენ არ გვინდა გამომავალი ენერგიის ნახევარი აისახოს გამაძლიერებელზე. 

მთელი საქმე ელექტროენერგიის წარმოქმნაა, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას ელექტრომაგნიტურ რადიაციაში. ზოგადად, ჩვენ გვინდა ენერგიის გადატანა წყაროდან დატვირთვაში და ეს ნიშნავს, რომ ასახვა მინიმუმამდე უნდა იქნას დაყვანილი.

მეორე საკითხი ცოტა უფრო დახვეწილია. უწყვეტი სიგნალი გადამცემი ხაზის არასათანადო დატვირთვის წინაღობად გადაყვანილი იქნება უწყვეტი ასახული სიგნალით. ეს ინციდენტი და ასახული ტალღები ერთმანეთს გადადიან, საპირისპირო მიმართულებით მიდიან. ჩარევა იწვევს მუდმივ ტალღას, ანუ სტაციონარული ტალღის ნიმუში, რომელიც ტოვებს ინციდენტის ჯამს და აისახება ტალღებზე. 

ეს მდგარი ტალღა ნამდვილად ქმნის მწვერვალ-ამპლიტუდის ცვალებადობას კაბელის ფიზიკური სიგრძის გასწვრივ; გარკვეულ მდებარეობებს აქვთ უფრო მაღალი მწვერვალის ამპლიტუდა, ხოლო სხვა ადგილებში უფრო დაბალი პიკის ამპლიტუდაა.

მუდმივი ტალღების შედეგად ხდება ძაბვები, რომლებიც უფრო მაღალია, ვიდრე გადამდები სიგნალის თავდაპირველი ძაბვა, და ზოგიერთ შემთხვევაში ეფექტი საკმაოდ ძლიერია, რათა გამოიწვიოს ფიზიკური ზიანი კაბელებში ან კომპონენტებზე.

შემაჯამებელი

* ელექტრული ტალღები ექვემდებარება ანარეკლს და ჩარევას.

* წყლის ტალღები ასახულია, როდესაც მათ ფიზიკურ შეფერხებას მიაღწევენ, მაგალითად, ქვის კედელი. ანალოგიურად, ელექტრული ასახვა ხდება მაშინ, როდესაც AC სიგნალი შეექმნა წინაღობის შეწყვეტას.

* ჩვენ შეგვიძლია თავიდან ავიცილოთ ასახვა გადატვირთვის ხაზის დამახასიათებელ წინაღობასთან დატვირთვის წინაღობის შესაბამისად. ეს საშუალებას აძლევს დატვირთვას აითვისოს ტალღის ენერგია.

* ანარეკლები პრობლემურია, რადგან ისინი ამცირებენ ენერგიის რაოდენობას, რომელიც შეიძლება გადავიდეს წყაროდან დატვირთვაში.

* ანარეკლი ასევე იწვევს ტალღების გაჩენას; მძლავრი ტალღის მაღალი ამპლიტუდის ნაწილებმა შეიძლება ზიანი მიაყენოს კომპონენტებს ან კაბელებს.

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია