Digamos que eu quisesse criar um widget contendo um relé para alternar entre duas antenas. Há uma linha de transmissão coaxial saindo do transmissor e duas saindo, cada uma para uma antena separada. No interior, há um relé que alterna o condutor central e as blindagens terminam em um invólucro metálico ao redor do relé:
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Vamos dizer ainda que ele está operando em HF, portanto, o gabinete é muito pequeno em relação ao comprimento de onda mínimo que este dispositivo encontrará em operação.
No ponto A, há uma descontinuidade de impedância. O cabo coaxial era , mas por dentro, será outra coisa. No ponto B, há outra descontinuidade, quando fazemos a transição para . Portanto, deve haver alguma reflexão de onda acontecendo aqui.
Que efeito isso teria no transmissor? Isso resultaria em um SWR horrível ou não? Por quê?
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Respostas:
Provavelmente muito pouco efeito, desde que as dimensões sejam pequenas. Vindo do lado esquerdo, haverá um reflexo do ponto 'A' seguido de perto por uma reflexão (quase) igual e oposta de 'B'. Enquanto a distância de 'A' a 'B' for pequena, essas reflexões serão efetivamente canceladas.
Como exemplo, digamos que a impedância dentro do comutador seja 100Ω. O coeficiente de reflexão em 'A' será de 0,333 e em 'B' será de -0,333. Se a largura do gabinete for de 200 mm, o tempo entre essas reflexões será de cerca de 1ns (muito pequeno em HF).
As reflexões continuarão 'saltando' entre 'A' e 'B' e cada vez haverá alguma energia acoplada à linha de transmissão, mas estas ocorrerão 2ns de distância e serão atenuadas a cada vez devido a perdas internas.
Podemos desenhar um diagrama de reflexão mostrando o efeito de uma etapa unitária percorrendo a linha. O eixo vertical representa o tempo e a distância do eixo horizontal. Com as figuras de exemplo, haverá alguma ultrapassagem no transmissor com duração de alguns nanossegundos. Por favor, desculpe o diagrama amador!
Editar: -
Seguindo a sugestão do supercat, adicionei outro esboço mostrando as formas de onda resultantes na origem e na carga. A largura do passo é o tempo de ida e volta no comutador e vice-versa.
No entanto, embora esse tipo de diagrama seja útil para se ter uma ideia do que está acontecendo, tentar calcular a amplitude real do overshoot não é muito útil. Efeitos como tempos finitos de subida e descida, múltiplas reflexões dentro do comutador (por exemplo, cada lado do contato do relé) e outros efeitos suavizarão principalmente as transições teóricas. Eu nem sequer lidei com a atenuação da linha e outras perdas, nem estimei a impedância real da chave do relé que seria não trivial. Na melhor das hipóteses, você só pode estimar um cenário de pior caso.
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Dadas as conexões curtas, o efeito será insignificante.
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A regra geral é que, em uma linha menor que 1/10 do comprimento de onda do sinal , os efeitos da linha de transmissão são tão insignificantes que podem ser ignorados com segurança. No HF, o comprimento de onda seria de 10 a 100 metros, o que novamente significa que se o fio for menor que 1 a 10 metros (dependendo da frequência exata usada), você poderá ignorar o problema com segurança.
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