信号反射规律

有两个信号在传输的过程中，遇到阻抗不连续的点时，信号就会发生反射。

信号的反射与阻抗有关，根据下列公式可以计算出信号反射与传输的值的大小

        公式1

        公式2

公式1中Γ为反射系数，公式2中T为传播系数

假设Z1阻抗为10ohm，Z2阻抗为50ohm，根据公式可以计算可得出反射系数为Γ=0.2，传播系数T=1.2。

若此刻有一个1V的脉冲信号从Z1出发，当传输到Z1与Z2交界处时，该信号的传播进Z2的电压为1V*1.2=1.2V，信号反射回Z1的电压为1V*0.2=0.2V，如下图所示：

下面分析两个特殊情况并使用ADS进行仿真验证，当Z2开路或短路时传输的信号波形该如何变化：

（1）当Z2 = ∞ ohm即Z2开路时

当Z2 = ∞ ohm时，Γ=1，T=2，此时a点信号峰值为1V，b点经过电阻分压后峰值为0.5V，0.5V的信号经过传输线TLD1后到达c点，但由于阻抗突变造成反射，反射系数为1，即反射回来的信号峰值为0.5V，与原始信号进行叠加后在1ns时刻c点电压值为1V

（2）当Z2 = 0 ohm即Z2对地短路

当Z2 = 0 ohm时，Γ= -1，T=0，此时a点信号峰值为1V，b点经过电阻分压后峰值为0.5V，0.5V的信号经过传输线TLD1后到达c点，但由于阻抗突变造成反射，反射系数为-1，即反射回来的信号峰值为-0.5V，与原始信号进行叠加后在1ns时刻c点电压值为0V

信号在到达阻抗不连续点时，会发生多次反射，使用ADS搭建电路模型如下图，信号发生器发出峰值为1.2V的脉冲，在A点时由于电阻分压，该点稳定后的电压值应该为1V

使用反射图可以大致计算出信号每次反射的电压，信号在A点时反射系数为-0.67，信号在B点时反射系数为1。当1V信号经过传输线到达B点时会产生1V的反射信号，此1ns时刻B点的电压为2V；然后1V的反射信号会经过传输线再次反射到A点，然后A点会立刻将1V电压反射一部分回去，反射的电压值为1V*（-0.67）（A点反射系数）= -0.67V,此2ns时刻A点的电压为1V+1V+(-0.67V)=1.33V；然后-0.67V的反射信号会经过传输线再次反射到B点，然后B点会立刻反射一部分回去，反射的电压值为-0.67V*1（B点反射系数）=-0.67V,此3ns时刻B点的电压为2V-0.67V-0.67V=0.66V；后面的反射过程以此类推，每次传播过来后该点的电压值为上一次的电压值加上反射过来的电压值再加上乘以反射系数后要反射走的电压值。

下图为ADS仿真波形图，可与上图计算的波形反射图进行对比发现结果一致。

由于A点的反射系数为负数，即A点存在的反射为负反射；B点反射系数为正数，即B点存在的反射为正反射；

由此可得出结论，信号会在存在负反射的一段发生振荡。

由于上面所有的电路模型以信号由低阻抗到高阻抗的过程，那么信号由高阻抗到低阻抗的波形是什么样子呢？

仿真一下信号由高阻抗到低阻抗的波形，如下图所示：