信号反射系数计算
最近看了几篇关于信号反射的文章,对于信号反射系数的推导有点疑惑,经过思考,将自己的理解记录如下,以防遗忘。
关于信号反射产生的原因这里不再累述,百度一下即可,这里主要描述一下反射系数推导所用的模型。
假设有两段阻抗不同的导体R1和R2连接在一起,信号从左往右,即从R1往R2传输,求反射系数。
我们知道R1,R2中的电流
I入 = U入/R1 ①
I过 = U过/R2 ②
由于R1和R2两端电流及电压必须连续,而R1又不等于R2,所以上述两个等式不可能同时成立。
从直观上讲,必须引入一个新的电压及电流才能保证两端导体上的电压和电流连续。
于是引入红色的部分,U反和I反,这里请注意U反和I反的位置,U反在R2端而I反在R1端,从电压的极性和电流的方向上不难得出:
U入 = U过 - U反 ③
I入 - I反 = I过 ④
4式可可变化为:U入/R1 - U反/R1 = U过/R2 ⑤
将3式代入5式消去U过,(因为我们要求的是U入和U反的关系,所以消去U过),得到:
(U入-U反)/R1 = (U入+U反)/R2 ⑥
此式中只有U入和U反,整理后不难得出U入和U反的关系,即反射系数:
U反/U入 = (R2-R1)/(R2+R1) ⑦
以上推导过程中关键的两个式子③④是建立在【U反】在R2端而【I反】在R1端的基础上的,如果把【I反】放在R2端,那么④式就会变成I入=I过-I反,那么就得不到正确的结果了。同理,把【U反】放到R1端也得不到正确的结果。
一个比较直观的解释是,R=U/I,既然R2比R1大,那么分子的U应该变大,分母的I应该变小,所以【U过】应该比【U入】大,而【I过】应该比【I入】小,这就是为何③④要这么列的原因了