信号反射都是“坏事”的么?

文摘   科技   2024-09-27 18:58   浙江  

我们对信号完整性的第一个直觉是:信号要完整的从源端传播到终端。如果发生任何的信号反射,都会影响信号质量。

信号的反射在大多数情况来说,会对信号产生坏的影响。但我们不能将信号是否会产生反射,作为信号传输的标准。传输线设计好坏的唯一标准是:在接收端是否能收到完整的信号波形,即,从发射端发出的信息是否能在接收端所完整收到。

所以从这个概念来说源端匹配是完美的匹配方式,但是对于源端匹配来说还有一个问题是,信号从源端传输到终端时的信号传输并未结束,其反射信号还会沿原路返回,我们是否要等反射信号返回到源端,整个信号传输结束后才能发起下一次的传输?

如下图所示,我们是否需要等待信号传输以及反射流程全部走完(2T),才能发起下次的信号传输?因为如果信号反射还未结束就再发起下一次的信号传输,反射信号和第二次传输的信号会相互叠加,那么,是否会引起两次信号传输之间的相互干扰呢?

我们知道,如果每次信号传输都需要等待2T时间,那么会极大的影响传输效率,数据速率将会与纯线长强相关。举个例子,假如有一根线缆从地球连到月球,根据距离估算时延大约为1.2s,如果第二次信号传输需要等第一次完全结束才能开始,那么用源端匹配的方式,传输1bit数据就需要2.4s。

如果这事成真,天哪,那简直就是个晴天霹雳!硬件电路设计的复杂度会集合级增加。

幸亏,这事并不存在,我们知道制约信号速率(bps)的有很多因素,却没有传输延时这一项。我们可以从如下两个方面来讨论这个问题:

1从传输线的定义:传输线传播的只是信号的边沿,即,只有信号边沿所在位置的导线才是传输线;所以一旦信号边沿离开了源端,那么靠近源端部分的导线处于“空闲状态”,就可以马上发起下一次的信号传输,两者不会相互干涉

传输线并不是指整根导线,而只是信号边沿所占据的那一段导线,所以我们要认识到传输线是动态且变化的,跟信号边沿强相关的。

2从终端反射回来的1/2幅值信号边沿,是否会影响到下一个传输信号的信号质量呢?

1第二个信号与反射回的信号在相遇时会产生叠加,但是他们传播方向是不同的,它们在导线上遇到后相互叠加,然后就相互穿越了,之后还是各自保持原先的信号幅值继续传播。

好,咱们再来举个栗子:我是个打水漂高手,所以喜欢往平静的池塘里扔石头;现在假设我左右手同时往池塘里扔了两块石头,然后就看到两个同心圆的水波向外荡,荡啊荡,荡啊荡,两个水波就相遇并产生了干涉:你中有我,我中有你。但神奇的是,穿越过后就发现:你还是你,我还是我,就跟两个波像是重来没有相遇过一样,各自传播开来。

信号传输也是一样的,在第一个反射回来的信号同第二个发射过去的信号交汇的时候,他们会相互叠加,但是此后两个信号就分开了,不再相互干扰。

所以,反射信号并不会影响正常传输的信号,因为如我们之前文章中所说,信号传输的本质是电磁波的传播,反射回来的电磁波与正常发送信号的电磁波,叠加之后就沿着各自的路径传播,之后并不会相互影响。

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