Berita PCB - Gelombang berdiri dan koeficien gelombang berdiri-S-parameter

Gelombang berdiri-desain sirkuit mikrogelombang PCB dan koeficien gelombang berdiri

1. Konsep gelombang berdiri

Apabila muatan terminal garis penghantaran PCB berkeliaran pendek, ZL =0, menjadikan gelombang insiden dan tegangan gelombang yang terefleksikan sama dalam amplitud tetapi bertentangan dalam fasa (perbezaan Ï′), menyebabkan gelombang tegangan terminal membatalkan satu sama lain sepenuhnya dan menjadi sifar. Gambar 8 menunjukkan pengedaran gelombang insiden dan gelombang yang terrefleks apabila muatan dikurangi.

Ia boleh dilihat dari angka bahawa dengan lambat masa, gelombang insiden bergerak dari kiri ke kanan. Selepas fasa terminal berubah, gelombang terrefleks dibentuk dan kemudian bergerak dari kanan ke kiri. Kedua-duanya ditambah sepanjang garis transmisi PCB untuk membentuk bentuk distribusi gelombang lain, iaitu gelombang berdiri, seperti yang dipaparkan dalam Figur 9.

Apabila gelombang berdiri membentuk pada garis penghantaran PCB, tenaga tidak lagi dihantar sepanjang garis, seolah-olah "ditempatkan" pada garis penghantaran PCB (yang sepadan dengan keadaan gelombang perjalanan). Ungkapan gelombang berdiri gelombang tegangan kosinus boleh dicatat sebagai:

u=Um(t) Sin βz dimana Um(t)=2Um SinÏ

Ia boleh dilihat bahawa tekanan dibahagikan sepanjang garis penghantaran PCB menurut undang-undang harmonik sederhana, dan amplitudnya Um(t) berubah dengan masa, sementara nod (titik di mana tekanan atau semasa sentiasa sifar) dan antinod (titik dengan nilai maksimum), undang-undang penghantaran tidak mengikut perubahan Masa, dengan sebab itu membentuk harmonik sederhana berdebar perjodik.

Ia juga boleh dilihat bahawa gelombang berdiri semasa mempunyai undang-undang distribusi yang sama, kecuali nod (atau anti-nod) salah dijajar dengan panjang gelombang 1/4, dan jarak antara kedua-dua dari sirkuit pendek adalah nombor integer ganda panjang gelombang 1/4.

2. Koeficien gelombang berdiri S (juga dikenali sebagai nisbah gelombang berdiri tegang)

Dalam praktik, gelombang berdiri murni yang disebut di atas tidak wujud. Sebab kehilangan garis penghantaran PCB, gelombang berdiri sentiasa lebih kecil daripada gelombang perjalanan, iaitu, kedua-dua berlaku pada masa yang sama. Kesegangan sebenar (saiz geometrik) garis penghantaran PCB juga menyebabkan refleksi sebahagian tenaga untuk menghasilkan gelombang berdiri walaupun dalam kes muatan yang sepenuhnya sepadan. Itu adalah, gelombang berdiri sebenar adalah gelombang berdiri yang tidak sah ditolak pada gelombang perjalanan.

Gelombang berdiri murni bermakna bahawa amplitud gelombang insiden A sama dengan amplitud gelombang terefleksikan B, iaitu, koeficient refleksi Ð′=1 (catatan di sini adalah modulus nombor kompleks Ð′), dan gelombang berdiri murni bermakna B

Parameter S mewakili nisbah voltaj antinod Umax gelombang berdiri garis penghantaran PCB kepada voltaj nod Umin, iaitu S=Umax/Umin

Gambar 10 menunjukkan distribusi gelombang berdiri tegangan sepanjang garis penghantaran PCB dalam mana-mana kes.

Ia boleh dibuktikan: Umax=A+B; Umin=A-B

Dan boleh menghasilkan S=(1+Ð′)/(1-Ð′)

Dalam formula, Ð’=A/B adalah modulus bagi koeficien refleksi, kemudian Ð’=(S-1)/(S+1). Sejak Ð`=0~1, parameter S adalah nombor positif sama dengan atau lebih besar daripada 1.

Ia boleh dilihat bahawa apabila muatan sepenuhnya sepadan, Ð′=0, S=1.

Ia boleh dilihat dari atas bahawa koeficien gelombang berdiri, S, boleh mengungkapkan sepenuhnya status kerja bagi penghantaran isyarat frekuensi tinggi (terutama isyarat gelombang mikro). Dalam sirkuit microwave,

Biasanya S=1.05-3.

Apabila mengkartifikasikan komponen tertentu dengan ciri-ciri parameter lumped, parameter-S kadang-kadang disebut sebagai koeficien penyebaran atau penyebaran. Walaupun menyebar atau menyebar, penyebab langsung adalah gelombang berdiri. Oleh itu, ia adalah paling sesuai untuk menggunakan nisbah gelombang berdiri tegang untuk mengukur S-parameter komponen-kerana nisbah gelombang berdiri tegang boleh membantu memahami mikro-konsep dalam beberapa sirkuit dan mengukur ciri-ciri mereka bersama dengan garis penghantaran PCB pada hujung input dan output.

Secara ringkasan, prinsip desain PCB untuk sirkuit gelombang mikro adalah seperti ini:

. Gelombang berdiri adalah salah satu penyebab akar dari ketidakstabilan sirkuit sebenar atau tidak konsisten dengan keperluan desain. Rancangan seharusnya memastikan bahawa parameter S hampir 1 yang mungkin, iaitu, semakin kecil parameter S, semakin baik (biasanya S=1.05-3).

.Dalam praktik, mengukur koeficien gelombang berdiri jauh lebih mudah daripada mengukur koeficien refleksi. Oleh itu, hanya koeficien gelombang berdiri biasanya digunakan dalam teknologi pengukuran.

. Kawalan tanah panjang berlebihan atau wayar tergantung (termasuk berbeza bentuk seperti burrs kecil disebabkan oleh rancangan PCB atau pemprosesan) boleh membentuk gelombang berdiri kuat, dengan itu menyebabkan gangguan radiasi.

. Gelombang terefleksi berlebihan akan menyebabkan gangguan kepada sumber isyarat (termasuk "sumber" relatif pautan pemprosesan isyarat).

. Gelombang berdiri mengganggu penghantaran isyarat normal dan mengurangkan nisbah isyarat-kepada-bunyi.

. Nilai parameter S bergantung pada koeficien refleksi, iaitu, ia bergantung pada ciri-ciri garis penghantaran PCB dan terminal muatan. Oleh itu, dalam rancangan PCB, tidak hanya struktur karakteristik jejak, tetapi juga rancangan yang sepadan muatan terminal penghantaran setiap jejak isyarat patut dipertimbangkan sepenuhnya. Ini adalah dasar untuk memastikan kualiti sirkuit.

. Jangan periksa S-parameter komponen dalam pengasingan. Mereka mesti diukur secara keseluruhan bersama jejak penghantaran isyarat input dan output mereka, iaitu, mereka mesti diperiksa bersama rangkaian kombinasi spesifik komponen.

Yang di atas ialah perkenalan litar gelombang mikro PCB yang berdiri gelombang dan koeficien gelombang berdiri. Ipcb juga disediakan kepada penghasil PCB dan teknologi penghasilan PCB.