Электрорадиоэлементами

При разукрупнении схемы электрической РЭС на подсхемы разных уровней сложности выделяют две подгруппы линий – короткие и длинные линии связи.

Электрически “короткой” называют линию связи, в которой время распространения сигнала много меньше длительности переднего фронта передаваемого импульса, а при непрерывном сигнале не превышает 0,1 полуволны.

, где

, где

– удельная задержка распространения сигнала в линии, нс/м;

l – длина линии, м.

В коротких линиях связи сигнал, отраженный от несогласованной нагрузки, достигает (или возвращается) источника раньше, чем успевает существенно исказится полезный сигнал. Электрические свойства такой линии передачи оцениваются сосредоточенными характеристиками: сопротивлением, индуктивностью, емкостью.

Известно, что – удельная задержка распространения сигнала в линии – зависит от параметров среды, в которой распространяется волна и определяется зависимостью:

, где

L_л, С_л – погонная индуктивность и емкость проводника линии;

нс/м – удельная задержка распространения волны в вакууме;

εэфф – эффективное значение относительной диэлектрической проницаемости среды, окружающей проводник;

– относительная магнитная проницаемость среды.

Обычно для электромонтажной линии связи (среда немагнитная) и тогда:

.

Если электрическое поле замыкается через однородную среду (коаксиальный кабель), то ε_эфф = ε, где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды.

Если проводник расположен на границе диэлектрика и воздуха, то

ε_эфф = 0,5(ε+1).

Если учесть, что для большинства применяемых в настоящее время диэлектриков ε=2…6, то

нс/м.

Можно отметить, что в какой-то мере понятие “короткой” и “длинной” линии связи относительны. Так, линия связи длиной 1 м для сигналов, имеющих нс будет электрически “длинной”, а для сигналов с нс – электрически короткой. Если же нс, то при l =15…25 мм линия длинная.

Все линии связи, используемые для соединения ячеек, кассет, панелей в пределах одного блока (конструктивы 1-ого уровня), как правило, могут рассматриваться как короткие.

Для уменьшения уменьшают L_л и С_л . Одна из задач конструктора при

проектировании “коротких” линий связи – определение ее допустимой длины исходя из допустимой задержки сигнала.

Электрически “длинной” называется линия, для которой , т.е. время распространения сигнала больше, чем длительность фронта передаваемого импульса. В длинной линии сигнал, отраженный от конца линии (несогласованной нагрузки), приходит к ее началу после окончания фронта сигнала и искажает его форму.

При расчетах “длинную” линию рассматривают как однородную линию с распределенной емкостью и индуктивностью (C0, L0).

Переходные процессы в таких линиях зависят от характера перепада напряжения на входе линии Uвх, выходного сопротивления генератора сигналов Zг, волнового сопротивления линии Z0, входного сопротивления нагрузки Zн.

Волновое сопротивление линии можно определить по следующей зависимости:

, где

– диэлектрическая проницаемость среды;

– погонная емкость.

Коэффициент отражения длинной линии:

.

Если – линия называется согласованной и для нее .

Во всех других случаях, когда получается несогласованная линия. В таких линиях волна напряжения, достигая нагрузки, отражается в противофазе. Достигнув начала линии при волна затухает, или, при , вновь переотражается (возможен в этом случае и колебательный процесс), искажая форму несущего сигналы. Форма и величина отражённого сигнала зависит от характера нагрузки на конце линии. Входная нагрузка линий связи может быть чисто резистивной или ёмкостной, резистивно – ёмкостной.

Итак, в несогласованных длинных линиях связи возможно многократное отражение сигнала. В результате чего возрастает время переходного процесса, что приводит к недоиспользованию ряда микросхем по быстродействию.

Выход – несогласованные линии надо согласовывать. В качестве согласующих элементов используют резисторы или элементарные повторители (диоды Шоттки).

Есть две схемы: с последовательным включением резистора или с параллельным