¿Qué ocurre al final de una línea de transmisión?

Question

Supongamos que quiero hacer un widget que contenga un relé para conmutar entre dos antenas. Hay una línea de transmisión coaxial que entra desde el transmisor, y dos que salen, cada una a una antena separada. Dentro hay un relé que conmuta el conductor central, y los blindajes terminan en una caja metálica alrededor del relé:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Digamos además que esto funciona en HF, por lo que el recinto es muy pequeño en relación con la longitud de onda mínima que este dispositivo encontrará en funcionamiento.

En el punto A hay una discontinuidad de impedancia. El coaxial se \$50\Omega\$ pero por dentro, será otra cosa. En el punto B hay otra discontinuidad, ya que la transición de nuevo a \$50\Omega\$ . Por lo tanto, debe haber algún reflejo de onda sucediendo aquí.

¿Qué efecto tendría esto en el transmisor? ¿Daría lugar a una ROE horrible, o no? ¿Por qué?

Answer 1

Probablemente el efecto sea mínimo, siempre que las dimensiones sean reducidas. Viniendo del lado izquierdo, habrá una reflexión desde el punto "A" seguida de cerca por una reflexión (casi) igual y opuesta desde "B". Mientras la distancia entre "A" y "B" sea pequeña, estas reflexiones se anularán.

Como ejemplo, digamos que la impedancia dentro del interruptor es de 100Ω. El coeficiente de reflexión en 'A' será 0,333 y en 'B' será -0,333. Si la anchura del recinto es, digamos, de 200 mm, el tiempo entre estas reflexiones será de alrededor de 1ns (muy pequeño en HF).

Las reflexiones continuarán "rebotando" entre "A" y "B" y cada vez habrá algo de energía acoplada en la línea de transmisión, pero estas se producirán con 2ns de diferencia y se atenuarán cada vez debido a las pérdidas internas.

Podemos dibujar un diagrama de reflexión que muestre el efecto de un escalón unitario que se desplaza por la línea. El eje vertical representa el tiempo y el horizontal la distancia. En las figuras del ejemplo, habrá un cierto rebasamiento en el transmisor que durará unos pocos nanosegundos. Disculpen la falta de profesionalidad del diagrama.

Editar :-

Siguiendo la sugerencia de supercat, he añadido otro esquema que muestra las formas de onda resultantes en la fuente y la carga. El ancho de paso es el tiempo de ida y vuelta a través del interruptor.

Sin embargo, aunque este tipo de diagrama es útil para hacerse una idea de lo que está pasando, intentar calcular la amplitud real del rebasamiento no es demasiado útil. Efectos como los tiempos finitos de subida y bajada, las reflexiones múltiples dentro del interruptor (por ejemplo, a cada lado del contacto del relé) y otros efectos suavizarán en su mayor parte las transiciones teóricas. Ni siquiera he abordado la atenuación de la línea y otras pérdidas, ni he estimado la impedancia real del conmutador de relé, que no sería trivial. En el mejor de los casos, sólo se puede estimar el peor escenario posible.

Answer 2

Dadas las cortas conexiones, el efecto será insignificante.

Answer 3

La regla general es que en un línea más corta que 1/10 de la longitud de onda de la señal Los efectos de las líneas de transmisión son tan insignificantes que pueden ignorarse. En HF, la longitud de onda es de 10-100 metros, lo que significa que si el cable es inferior a 1-10 metros (dependiendo de la frecuencia exacta utilizada), se puede ignorar el problema.