信號反射的形成

傳輸線上的阻抗不連續(xù)會導(dǎo)致信號反射，我們以圖1所示的理想傳輸線模型來分析與信號反射有關(guān)的重要參數(shù)。

圖中，理想傳輸線L被內(nèi)阻為R0的數(shù)字信號驅(qū)動源VS驅(qū)動，傳輸線的特性阻抗為Z0，負(fù)載阻抗為RL。

圖1、理想傳輸線模型

理想的情況是當(dāng)R0＝Z0＝RL時，傳輸線的阻抗是連續(xù)的，不會發(fā)生任何反射，能量一半消耗在源內(nèi)阻R0上，另一半消耗在負(fù)載電阻RL上（傳輸線無直流損耗）。

如果負(fù)載阻抗大于傳輸線的特性阻抗，那么負(fù)載端多余的能量就會反射回源端，由于負(fù)載端沒有吸收全部能量，故稱這種情況為欠阻尼。

如果負(fù)載阻抗小于傳輸線的特性阻抗，負(fù)載試圖消耗比當(dāng)前源端提供的能量更多的能量，故通過反射來通知源端輸送更多的能量，這種情況稱為過阻尼。

欠阻尼和過阻尼都會引起反向傳播的波形，某些情況下在傳輸線上會形成駐波。當(dāng)Z0＝RL時，負(fù)載完全吸收到達(dá)的能量，沒有任何信號反射回源端，這種情況稱為臨界阻尼。

從系統(tǒng)設(shè)計的角度來看，由于臨界阻尼情況很難滿足，所以最可靠適用的方式輕微的過阻尼，因為這種情況沒有能量反射回源端。

負(fù)載端阻抗與傳輸線阻抗不匹配會在負(fù)載端（B點(diǎn)）反射一部分信號回源端（A點(diǎn)），反射電壓信號的幅值由負(fù)載反射系數(shù)ρL決定，見下式：

式中，ρL稱為負(fù)載電壓反射系數(shù)，它實際上是反射電壓與入射電壓之比。

由式（1）可見，-1≤ρL≤+1，且當(dāng)RL＝Z0時，ρL＝0，這時就不會發(fā)生反射。即，只要根據(jù)傳輸線的特性阻抗進(jìn)行終端匹配，就能消除反射。

從原理上說，反射波的幅度可以大到入射電壓的幅度，極性可正可負(fù)。當(dāng)RLZ0時，ρL>0，處于欠阻尼狀態(tài)，反射波極性為正。

當(dāng)從負(fù)載端反射回的電壓到達(dá)源端時，又將再次反射回負(fù)載端，形成二次反射波，此時反射電壓的幅值由源反射系數(shù)ρS決定，見下式：