Líneas de transmisión: justificación de la regla de "longitud de onda / 10" (o similar)

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Tengo muy poca experiencia en electrónica, pero de repente necesito algo de teoría de líneas de transmisión para un proyecto en el que estoy trabajando. He escuchado varias reglas básicas sobre cuánto tiempo puede durar un cable antes de que tenga que comenzar a preocuparse por sus propiedades como línea de transmisión. Sé que estos son bastante arbitrarios, pero lo más común que escuché es que debes comenzar a preocuparte por las propiedades de la línea de transmisión una vez que la longitud de tus cables sea mayor que aproximadamente wavelength / 10 , así que seguiré con eso para esta publicación .

Mi pregunta es : ¿qué cantidad o cantidades se minimizan mediante el uso de cables que son cortos en relación con la longitud de onda que hace que pueda ignorar la teoría de la línea de transmisión? Es decir, cuando nuestra longitud de cable es menor que wavelength / 10 , probablemente hay un conjunto de cantidades físicas que hacen que nuestra línea de transmisión se vea muy similar a la de un cable en los modelos. ¿Qué son estos?

Como ejemplo del tipo de cosa que estoy buscando, esto es lo que supuse por primera vez: en longitudes cortas, la diferencia de fase para una onda sería tan pequeña que la amplitud de la onda en los dos extremos del cable ser aproximadamente el mismo. Pero esto no es válido: sin(2 pi / 10) - sin(0) = 0.59 , por lo que si usamos la regla empírica wavelength / 10 , el cambio de amplitud en la onda entre los dos extremos del cable podría ser más de la mitad de la amplitud total.

Desde ahora, supongo que la respuesta real es que la impedancia característica de un cable es muy cercana a 0 (o cualquier resistencia pequeña que tenga el cable) en longitudes de cable cortas, es decir, puede ignorar su capacidad capacitiva e inductiva. propiedades ¿Es esto correcto? Si es así, ¿hay alguna fórmula que relacione Z_transmission_line a la longitud del alambre que muestre que Z ~ R en longitudes de aproximadamente wavelength / 10 ? Lo que estoy buscando es algo en lo que literalmente pueda insertar length = wavelength / 10 y obtener un número cercano al que obtendría si conectara length = 0 , ese tipo de actos funciona como una heurística de cuán buena es esa longitud.

¡Gracias por cualquier ayuda!

    
pregunta user3558855

2 respuestas

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Cuando el retardo de propagación supera el 10% del tiempo de onda, y las impedancias no coinciden en su totalidad, se producen reflexiones que alteran la impedancia de entrada efectiva y la Ley de Ohm. La cantidad% depende de las tolerancias del sistema para la pérdida de retorno, por lo que esta es una cifra aproximada.

Recuerde que si la demora de la hélice es del 25% de \ $ \ lambda \ $ la impedancia de salida si se invierte la falta de coincidencia en la fuente (corto se abre y se abre se abre) Por lo tanto, la ley de Ohm aplicada a las relaciones de impedancia o, en otras palabras, las funciones de transferencia de H (s) será falsa y se deben usar ecuaciones más complejas.

Tenga en cuenta que todos los conductores (cables, pistas, partes con plomo) tienen una inductancia basada en la relación entre longitud y anchura. Entonces, un conductor perfecto aumenta la impedancia con f. y si la f aplicada comienza se acerca al 10% de λ, entonces su impedancia cambia rápidamente debido a los reflejos.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Tiene que ver con el tiempo que tardan las reflexiones en la carga de la línea de transmisión para volver al final del envío.

Por ejemplo, considere un paso de voltaje directo de \ $ \ small 100 V \ $ aplicado a una longitud infinita de \ $ \ small 50 \ Omega \ $ cable coaxial. No hay reflejo, debido a la longitud infinita de la línea, por lo que la fuente de voltaje siempre ve \ $ \ small 50 \ Omega \ $, y una corriente continua de \ $ \ small 2 A \ $ fluye en la línea.

En contraste, para una línea de transmisión corta con, digamos, un circuito abierto en el extremo de la carga, los reflejos de voltaje y corriente regresan al extremo de envío casi instantáneamente y el voltaje y la corriente de línea asumen inmediatamente sus valores de estado estable de \ $ \ small 100 V \ $ y \ $ \ small 0 A \ $. Para una carga arbitraria, \ $ \ small Z \ $, la fuente ve esta impedancia inmediatamente.

Extienda este análisis a las funciones de forzado sinusoidal, y es evidente que la fuente ve la impedancia de carga para una longitud de línea de transmisión eléctricamente corta, y ve la impedancia característica de la línea para una línea infinitamente larga.

Para las longitudes de línea de transmisión entre estos dos extremos, la fuente ve una impedancia que depende de la longitud de la línea, con respecto a la longitud de onda, y el grado de desajuste (si existe) entre la impedancia característica de la línea y la impedancia de carga. La impedancia de entrada, para cualquier impedancia de carga y longitud de línea de transmisión, se puede encontrar gráficamente en el gráfico Smith

    
respondido por el Chu

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