为什么会有反射
为什么会有反射:
反射系数描述了反射回源端的那部分电压。传输系数描述了通过交界面进入第二个区域的人射电压。只要瞬时阻抗改变,信号就会发生反射,这一特性正是单一线网中所有信号质量问题的根源。
为了减小由这一基本特性造成的信号完整性问题,在所有高速电路板中都必须掌握以下4个重要的设计要点:
1.使用可控阻抗互连:
2.传输线两端至少有一个端接匹配:
3.选择布线拓扑结构，使多分支的影响最小化;
4.让几何结构的任何突变都最小化。
然而、是什么引起了反射?为什么信号遇到阻抗突变时会发生反射? 答案是:产生反射信号是为了满足两个重要的边界条件。
必须记住,信号到达瞬时阻抗不同的两个区域(区域1、区域2)的交界面时，在信号-返回路径的导体中仅存在一个电压和一个电流回路。在交界面处，无论是从区域1还是从区域2看过去,在交界面两侧的电压和电流都必须相等。边界处不可能出现电压不连续,否则此处会有一个无限大的电场;交界面处也不可能出现电流不连续，否则会在此处产生净电荷。
跨越交界面处的无穷短距离内的电压差将会产生一个无穷大的电场，这可能会毁灭整个宇宙。进入边界处的净电流意味着电荷会无中生有。如果等待的时间足够长。就会有太多的电荷集聚在一起，宇宙就会爆炸。反射电压的产生就这样阻止了宇宙的毁灭。
假如没有产生返回源端的反射电压,同时又要维持交界面两侧的电压和电流相等,就需要关系式
=
,
=
。但是，又有,
=
/
,
=
/
。当两个区域的阻抗不同时，这4个关系式绝对不可能同时成立。
为了使整个系统协调稳定，更直接地说，为了使整个系统不被破坏，区域1中产生了一个反射回源端的电压。它的唯一目的就是吸收人射信号和传输信号之间不匹配的电压和电流如图 8.3所示。
人射信号向交界面传播,而传输信号
向远离交界面的方向传播。当人射信号试图穿越交界面时，产生了一个新电压,而且此新电压波形仅在区域1中向源端传播。在区域1中的任意一点,信号导体和返回导体之间的总电压是沿这两个方向传播的电压之和,即入射电压加上反射电压。
交界面两侧电压相同的条件为:
电流相同所需的条件稍微复杂一些。在区域1中，交界面处的总电流由两个电流回路决定，它们的传播方向相反,而且回路方向也相反。在交界面处，人射电流的方向是顺时针的, 反射电流的方向是逆时针的。如果定义顺时针为正向，那么区域1的交界面处的净电流为-
. 在区域2中，电流回路是顺时针的，等于
,分别从交界面两侧看进去，电流相同的条件为
每个区域中的阻抗值为该区域中电压与电流的比值，即
将这几个表达式代入电流表达式中，可得
将式(8.2)代入上式可得
即
最终可得
这就是反射系数的定义。用同样的方法可以推导出传输系数为
没有人知道到底是什么产生了反射电压?只是知道这样产生之后，交界面两侧的电压才能相等，交界面处的电压才是连续的。同理，在交界面两侧也存在电流回路，电流也是连续的。这样，整个系统才是平衡的。