RF dövrə dizaynında əks olunmaları və dayanan dalğaları başa düşmək

Real Həyat RF siqnalları
Yüksək tezlikli dövrə dizaynı bir qədər sirli olmasına baxmayaraq iki vacibliyi nəzərə almalıdır: əks və dayanan dalğalar.

Dalğaların xüsusi davranış növləri ilə əlaqəli olduğunu digər elm sahələrinə məruz qalmağımızdan bilirik. İşıq dalğaları bir mühitdən (hava kimi) fərqli bir mühitə (məsələn, şüşə kimi) keçdikdə qırılır. 

Su dalğaları gəmilər və ya böyük qayalarla qarşılaşdıqda dağılır. Səs dalğaları müdaxilə edir, nəticədə həcmdə dövri dəyişikliklər olur ("döyülmə" adlanır).

Elektrik dalğaları da ümumiyyətlə elektrik siqnalları ilə əlaqələndirmədiyimiz davranışlara məruz qalır. Elektrikin dalğa təbiəti ilə ümumi tanış olmaması təəccüblü deyil, çünki çox sayda dövrədə bu təsirlər əhəmiyyətsiz və ya mövcud deyildir. 

Rəqəmsal və ya aşağı tezlikli bir analoq mühəndisinin illərlə işlədiyi və yüksək tezlikli dövrələrdə məşhurlaşan dalğa effektləri haqqında hərtərəfli bir fikir əldə etmədən bir çox uğurlu sistem hazırlaması mümkündür.

Əvvəlki səhifədə müzakirə edildiyi kimi, xüsusi yüksək tezlikli siqnal davranışına məruz qalan bir keçid ötürmə xətti adlanır. Transmissiya xətti effektləri yalnız qarşılıqlı əlaqə uzunluğu siqnal dalğa uzunluğunun ən azı dörddə biri olduqda əhəmiyyətlidir; beləliklə, yüksək tezlikli və ya çox uzun bir-biri ilə işləməyincə dalğa xüsusiyyətləri barədə narahat olmağımız lazım deyil.

Əks
Yansıtma, qırılma, yayılma, müdaxilə - bütün bu klassik dalğa davranışları elektromaqnit şüalanmasına tətbiq olunur. 

Ancaq bu nöqtədə hələ də elektrik siqnalları ilə, yəni anten tərəfindən elektromaqnit şüalanmaya çevrilməmiş siqnallarla məşğul oluruq və nəticədə yalnız bunlardan ikisi ilə özümüzü maraqlandırmalıyıq: əks və müdaxilə.

Elektrik siqnalını ümumiyyətlə bir tərəfli bir hadisə kimi düşünürük; bir komponentin çıxışından başqa bir komponentin girişinə və ya başqa sözlə, mənbədən yükə keçir. RF dizaynında, siqnalların hər iki istiqamətdə hərəkət edə biləcəyini bilməliyik: mənbədən yükə, əlbəttə ki, həm də əksinə görə - yükdən mənbəyə.

Sətir boyunca hərəkət edən dalğa yaşayırcfiziki bir maneəyə çatdıqda es.

Su dalğalı bir analoq
Bir dalğa bir aramsızlıqla qarşılaşdıqda əks olunur. Təsəvvür edin ki, bir fırtına normal sakit liman vasitəsilə yayılan böyük su dalğalarına səbəb oldu. Bu dalğalar nəticədə möhkəm bir qaya divarı ilə toqquşur. Bu dalğaların qaya divarından əks olacağını və limana geri yayılacağını intuitiv şəkildə bilirik. Bununla birlikdə, biz də intuitiv olaraq bilirik ki, bir çimərlik üzərində su dalğaları nadir hallarda enerjinin yenidən okeana geri qaytarılması ilə nəticələnəcəkdir. Niyə fərq?

Dalğalar enerjini ötürür. Su dalğaları açıq su ilə yayıldıqda, bu enerji sadəcə hərəkət edir. Dalğa bir aramsızlığa çatdıqda, enerjinin hamar hərəkəti kəsilir; bir çimərlik və ya qaya divarı vəziyyətində dalğanın yayılması artıq mümkün deyil. 

Bəs dalğa tərəfindən ötürülən enerji ilə nə baş verir? Yox ola bilməz; ya udulmalı, ya da əks olunmalıdır. Qaya divarı dalğa enerjisini emir, buna görə də əks olunur - enerji dalğa şəklində yayılmağa davam edir, əksinə. Çimərlik, dalğa enerjisinin daha tədricən və təbii bir şəkildə yayılmasına imkan verir. Çimərlik dalğanın enerjisini mənimsəyir və beləliklə minimal əks olunma baş verir.

Sudan elektronlara
Elektrik sxemləri də dalğanın yayılmasına təsir edən kəsilmələri göstərir; Bu çərçivədə kritik parametr impedansdır. Bir elektrik xəttinin bir ötürmə xətti ilə hərəkət etdiyini düşünün; bu okeanın ortasındakı su dalğasına bərabərdir. 

Dalğa və onunla əlaqəli enerji mənbədən yükə qədər hamar şəkildə yayılır. Nəticədə elektrik dalğası təyin olunan yerə çatır: anten, gücləndirici və s.

Əvvəlki səhifədən bilirik ki, maksimum güc ötürülməsi yük empedansının böyüklüyü qaynaq empedansının böyüklüyünə bərabər olduqda baş verir. (Bu baxımdan "qaynaq empedansı" eyni zamanda bir elektrik xəttinin xarakterik empedansına da aid ola bilər.) 

Eşleşmiş empedanslarla, həqiqətən bir kəsilmə yoxdur, çünki yük dalğanın bütün enerjisini özünə çəkə bilər. Lakin impedanslar uyğun gəlmirsə, enerjinin yalnız bir hissəsi udulur və qalan enerji əks istiqamətdə hərəkət edən elektrik dalğası şəklində əks olunur.

Yansıtılan enerjinin miqdarı, mənbə və yük empedansı arasındakı uyğunsuzluğun ciddiliyindən təsirlənir. Ən pis iki ssenari, müvafiq olaraq, sonsuz yük empedansına və sıfır yük empedansına uyğun olan açıq bir dövrə və qısa bir dövrədir. 

Bu iki hal tam bir kəsilməni təmsil edir; heç bir enerji udula bilməz və nəticədə bütün enerji əks olunur.

Uyğunlaşmanın əhəmiyyəti
Hətta RF dizaynında və ya sınağında iştirak etmisinizsə, impedans uyğunluğunun ümumi müzakirə mövzusu olduğunu bilirsiniz. İndi başa düşürük ki, maneələrin əks olunmaması üçün uyğunlaşdırılmalıdır, amma niyə əks olunmalara bu qədər narahatlıq verir?

Birinci problem sadəcə səmərəlilikdir. Bir anten gücləndiricisi ilə gücləndiricimiz varsa, çıxış gücünün yarısının gücləndiriciyə əks olunmasını istəmirik. 

Bütün məqam elektromaqnit radiasiyasına çevrilə bilən elektrik enerjisi istehsal etməkdir. Ümumiyyətlə, enerjini mənbədən yükə keçirmək istəyirik və bu o deməkdir ki, əks etdirmələr minimuma endirilməlidir.

İkinci məsələ bir az daha incədir. Bir ötürmə xətti ilə uyğunsuz bir yük empedansına ötürülən davamlı bir siqnal davamlı əks olunan siqnal ilə nəticələnəcəkdir. Bu hadisə və əks olunan dalğalar əks istiqamətdə gedərək bir-birlərini keçirlər. Müdaxilə dayanan dalğa ilə nəticələnir, yəni hadisənin cəminə bərabər olan və əks olunan dalğaların hərəkəti. 

Bu dayanan dalğa həqiqətən kabelin fiziki uzunluğu boyunca pik-amplitüd dəyişkənliyi yaradır; müəyyən yerlərdə daha yüksək pik amplituda, digər yerlərdə isə ən aşağı pik amplituda var.

Daimi dalğalar ötürülən siqnalın orijinal gərginliyindən yüksək olan voltajlarla nəticələnir və bəzi hallarda təsir kabellərə və ya komponentlərə fiziki ziyan vurmaq üçün kifayət qədər ağırdır.

xülasə

* Elektrik dalğaları əks və müdaxiləyə məruz qalır.

* Su dalğaları bir daş divar kimi fiziki bir maneəyə çatdıqda əks olunur. Eynilə, bir elektrik siqnalı bir impedans kəsilməsi ilə qarşılaşdıqda meydana gəlir.

* Yük empedansını ötürmə xəttinin xarakterik empedansına uyğunlaşdıraraq əks olunmağın qarşısını ala bilərik. Bu, yükün dalğa enerjisini udmasına imkan verir.

* Yansıtmalar problemlidir, çünki mənbədən yüklənə biləcək gücün azalmasına səbəb olurlar.

* Yansımalar da dayanan dalğalara səbəb olur; daimi dalğanın yüksək amplituda hissələri komponentlərə və ya kabellərə zərər verə bilər.

Mesaj yaz 

Message siyahısı