Отражения в «длинных» линиях связи.

Рис.7. Схема "длинной" линии

Электрически «длинную» линию связи при расчетах схем рассматривают как однородную линию с распределенной емкостью C и индуктивностью L. Переходные процессы в таких линиях зависят от характера перепада напряжения uвх на входе линии и соотношения волнового сопротивления линии z₀, выходного сопротивления z_r генератора импульсов и входного сопротивления z_н нагруженного на конец линии элемента (рисунок 7).

	(5)

Из теории «длинных» линий известно, что если линия с волновым сопротивлением z нагружена на сопротивление z_н, то коэффициент отражения, определяемый как отношение изображения (по Лапласу) напряжения отраженной волны к изображению напряжения падающей волны, определяется соотношением

	(6)

Если Z _н = Z, то Кu(p)= и такую линию называют согласованной - в ней не происходит отражений от сопротивления нагрузки.

Рис.8. Прохождение прямых и отраженных сигналов

Если zн><z, то Ku(p)>< и такую линию называют несогласованной: волна напряжения, достигнув конца линии, отражается синфазно (в случае Ku(p)>) или в противофазе (в случае Ku(p)<). Отраженная от конца линии волна напряжения, достигнув ее начала, или затухает, если Z r = Z, или вновь отражается, если Zr><Z. На рисунке 17 схематически представлен процесс прохождения волны напряжения в линии, для которой z¹zr и zн¹ z.

Отраженная волна через время Т, дойдя до начала линии, отразится от него с коэффициентом отражения

Ku2=(z г –z) (z г +z). (7)

Рис.9. Схема отражения сигнала от неоднородности линии

Процесс поочередного отражения волны напряжения от обоих концов линии связи продолжается до тех пор, пока амплитуда отраженной волны не уменьшится до нуля. Отраженные волны напряжения накладываются на падающие, и в итоге форма входного напряжения может существенно исказится.

Отражение волн напряжения и тока могут быть не только от несогласованных нагрузок на концах линий, но и от различных неоднородностей в ней самой. Представленная рисунке 9 линия на участке 1имеет волновое сопротивление Z 1, а на участке 2 - волновое сопротивление Z2.

Неоднородности могут быть связаны с неоднородностью свойств материала, а могут быть созданы при монтаже, например нештатным радиусом изгиба кабеля или нештатным креплением скобами.

Пример. Световая волна, падая на стекло, незначительно отражается. Большая часть проходит в стекло. Оно оптически прозрачное. Если нанести на поверхность стекла металлическую пленку, то световая волна практически полностью отразится (кроме потерь). Но если металлический слой сделать толщиной, равной половине длины волны света (так наз. просветленная оптика), то отражение уменьшится, а прозрачность увеличится даже по сравнению с первым случаем. Фактически произошло согласование двух разных сред.