Correspondencia de longitud de onda de cuarto: ¿Reflexiones faltantes?

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Con respecto al igualador de impedancia de longitud de onda de un cuarto, entiendo que se usa para corregir una falta de coincidencia y se ve de la siguiente manera donde \ $ Z_T \ $ es la línea correspondiente:

Entiendo que hemos configurado el problema de modo que la impedancia de entrada de la línea coincidente combinada y la carga es la misma que \ $ Z_0 \ $, lo que significa que no tenemos ninguna reflexión aquí. Encontramos que \ $ Z_T \ $ debe ser la media geométrica de \ $ Z_0 \ $ y \ $ Z_L \ $ a través de esta condición.

Sin embargo, seguramente, la línea coincidente y la carga en sí no coinciden, por lo tanto, ¿deberíamos tener algunas reflexiones en este punto?

    
pregunta NightStrider

2 respuestas

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Como en cualquier situación como esta, se puede analizar en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia. Ambos estarán de acuerdo, pero uno u otro puede ser más fácil de comprender. El cambio entre uno y el otro debe hacerse con cuidado, ya que las cosas que son simples en un dominio no están en el otro, por lo que cualquiera puede ser útil. En el dominio del tiempo, un solo paso con banda ancha en la frecuencia es bueno, en el dominio de la frecuencia, una sola onda sinusoidal es más fácil de manejar.

Time Domain

Lanzemos un paso a lo largo de la línea y permanezcamos con él mientras negocia los cruces.

Llega a la unión Z0 / ZT, y parte se refleja hacia atrás. De la energía que transporta, algo se absorbe en la carga, y el resto se refleja hacia atrás. Parte de esa reflexión pasa la unión ZT / Z0, y otra parte se refleja hacia la carga. Así que puedes ver que algo de energía, disminuyendo cada rebote, está atrapada en la línea ZT, y que se han reflejado dos pasos atrás, con más por venir. Esto crea una sucesión de pasos, separados por la longitud de 2 * ZT.

Dado que se supone que el transformador de un cuarto de onda solo funciona a una sola frecuencia, debemos concentrarnos en el efecto a esa frecuencia , por lo que debemos poner nuestro dominio de frecuencia en este momento. / p>

La sucesión de pasos separados por t tiene energía a frecuencia cero, sin energía a 1 / 2t, energía a 1 / t, sin energía a 3 / 2t y así sucesivamente.

Un \ $ \ frac {\ lambda} {4} \ $ 'transformador' solo funciona para señales con longitud de onda \ $ \ lambda \ $. Y a esa longitud de onda, podemos ver que no hay energía en ese tren de pasos reflejados.

Si en lugar de un paso de banda ancha, enviamos una onda de frecuencia única de la frecuencia correcta, cada pulso reflejado será reemplazado por una onda sinusoidal. Las ondas sinusoidales desplazadas en el tiempo, con un espacio de medio período definido por la longitud de la línea ZT, se sumarán para no proporcionarle una reflexión neta.

Entonces, ¿qué es eso de que no hay energía en 3 / 2t? Sí, un \ $ \ frac {3 \ lambda} {4} \ $, y de hecho, cada múltiplo impar, también funciona.

Dominio de frecuencia

Un \ $ \ frac {\ lambda} {4} \ $ transformer hace que su carga 'aparezca' como si tuviera una impedancia de \ $ \ frac {{Z_T} ^ 2} {Z_L} \ $, cuando haga las sumas de impedancia de entrada de línea correctamente, lo que explica la toma de la reflexión ZT / ZL y su desplazamiento de fase al inicio de la línea. Por lo tanto, esta reflexión ya se ha tenido en cuenta y no debe contabilizarse dos veces.

Como la línea ZT ahora parece tener una impedancia de entrada de Z0, tampoco hay reflejo en la unión Z0 / ZL.

Summary

Como un \ $ \ frac {\ lambda} {4} \ $ transformador funciona solo para ciertas frecuencias, es más apropiado analizarlo en el dominio de la frecuencia, donde los pasos y otras señales de banda ancha no existen. Lo que significa que si intenta un enfoque de dominio de tiempo, es decir, 'habrá habrá reflexiones porque las líneas tienen diferentes impedancias', entonces debe seguir el análisis hasta el final a través de analizar de nuevo los resultados en el dominio de frecuencia, donde el 'transformador' 'funciona'.

    
respondido por el Neil_UK
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Si observa la situación desde el marco time / reflexiones , entonces, por supuesto, hay reflexiones. Reflexiones infinitas, de hecho.

Sin embargo, el marco frecuencia / impedancia ampliamente utilizado (y más conveniente) nos permite "ignorar" esas reflexiones múltiples. ¿Cómo puede ser esto?

Bueno, porque es solo una simplificación de estado estable: esas reflexiones realmente están ahí, pero solo son relevantes para un análisis temporal / transitorio.

Del Capítulo 2.5 en Pozar, D., Ingeniería de microondas :

  

[...] la propiedad coincidente del transformador de cuarto de onda viene   seleccionando correctamente la impedancia característica y la longitud de   la sección correspondiente para que la superposición de todo el parcial   las reflexiones se añaden a cero . En condiciones de estado estable, un infinito   Suma de ondas que viajan en la misma dirección con la misma fase.   La velocidad se puede combinar en una sola onda viajera . Por lo tanto, la   Conjunto infinito de ondas que viajan en las direcciones de avance y retroceso.   en la sección correspondiente se puede reducir a dos olas que viajan en   direcciones opuestas.

( énfasis agregado)

    
respondido por el Enric Blanco