[ 伝送線路 ] [ 集中定数と分布定数 ] [ 伝送線路の分布定数 ] [ 終端負荷と反射 ] [ デシベル ] [ 反射量の表し方 ]

前回は、伝送線路の分布回路定数モデルというものを見てから、特性インピーダンスについて説明しました。今回は、特性インピーダンスZ0の伝送線路の先に、色々な終端負荷がついた時に、どのような反射が生じるのかについて説明します。

図(a)のモデルを考えます。信号源と伝送線路(ライン)は特性インピーダンスZ0でマッチングが取れています。この伝送線路に、とある負荷ZLを接続した場合に、反射がどうなるか見てみましょう。

信号は電圧だけを考えます。エネルギーは電圧の2乗に比例しますので、エネルギーとして考えても同じです。

負荷を考えるときに、3つの状態を基本に考えると理解がしやすくなります。

1. ZL = Z0

2. ZL = ∞ (開放、オープン)

3. ZL = 0 (短絡、ショート)

これら3つは、最も極端な状態であると言えます。これらは今後、何度も出てきますので、覚えておいてください。

図(a)　回路モデル

図(c)　ZL = ∞

図(b)　ZL = Z0

図(d)　ZL = 0

図(b)のように、ZL = Z0であればマッチングが取れているので、反射してくる信号はありません。

図(c)のように、開放端になっている場合はその先へ行き場がないため、信号はそのまま全て反射してきます。このように、入力した信号と、反射してくる信号の振幅(エネルギー)が等しい場合、全反射と呼びます。

図(d)のように、終端が短絡されている場合、信号は180度反転して全反射してきます。これは、短絡されている場所では電圧が常に0になっているからです。

入力される信号(入射波)の振幅を1として、どの程度反射してくるか、という量を反射係数 Γ で表します。Γ は ZL と Z0 を用いて、以下の式で求めることが可能です。

Γ は-1から1までの値を取ります。

反射係数は次のように表現することも可能です。

ρは反射係数の絶対値で、入射波と反射波の振幅比になります。φは入射波と反射波の位相差です。

反射係数の他にも、反射を表現する物理量があります。次回は、それらを見てみたいところですが、その前に、デシベル(dB)について説明します。

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