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電気通信では、信号が銅線や光ファイバーなどの伝送媒体に沿って伝送されるときに信号反射が発生します。信号電力の一部は、ケーブルに沿って遠端まで運ばれるのではなく、送信元に反射される場合があります。これは、ケーブルの欠陥によってインピーダンスの不整合が生じ、ケーブル特性が非線形に変化するためです。これらの特性の急激な変化により、送信された信号の一部が反射されます。[1]無線周波数(RF) の実践では、VSWR ブリッジを使用して電圧定在波比(VSWR)と呼ばれる無次元比で測定されることがよくあります。跳ね返るエネルギーの比は、インピーダンスの不整合によって異なります。数学的には、反射係数を使用して定義されます。[2]
原理は同じなので、この概念は光ファイバーを考えると最も理解しやすいかもしれません。ガラスの欠陥によって鏡が形成され、光がファイバーに沿って反射されます。[3]
インピーダンスの不連続性により、送信信号の一部がエコーのように受信機に伝わらず送信機に反射されるため、減衰、減衰歪み、定在波、リンギングなどの効果が発生します。この効果は、複数の不連続性により残りの信号の追加部分が送信機に反射されるとさらに悪化します。これは、電子部品を接続するデイジーチェーン方式の基本的な問題です。[4]
反射が戻ってきて別の不連続点に当たると、信号の一部が元の信号方向に跳ね返り、複数のエコー効果が発生します。これらの前方エコーは異なる間隔で受信機に当たるため、受信機が信号上のデータ値を正確に検出することが困難になります。この効果はジッターに似ている場合があります。
ケーブルが損傷すると反射が発生する可能性があるため、電気時間領域反射計(ETDR、電気ケーブル用) または光時間領域反射計(OTDR、光ケーブル用) と呼ばれる機器を使用して、ケーブルの損傷部分を特定できます。これらの機器は、短いパルス信号をケーブルに送信し、反射が戻ってくるまでの時間を測定します。ただし、反射の振幅のみが必要で、正確な障害位置は必要ない場合は、VSWR ブリッジがRF ケーブルに対して同様の機能 (ただし機能は劣ります) を実行します。
通信リンクにおける信号減衰とインピーダンスの不連続性の影響の組み合わせは、挿入損失と呼ばれます。ネットワークが適切に動作するには、すべてのケーブルとコネクタの特性インピーダンスが一定であり、ケーブル システム全体にインピーダンスの不連続がないことが条件となります。十分なインピーダンス整合が実現できない場合は、エコー サプレッサーまたはエコー キャンセラー、あるいはその両方を使用することで、問題を軽減できる場合があります。
線形モデルと非線形モデルの両方に有効なベルジェロン図法は、電線路における反射の影響を評価し ます。
参照
参考文献
- ^ 「信号反射と直列終端の背後にある物理学」。Electrical Engineering Stack Exchange 。 2023年6月3日閲覧。
- ^ 「信号反射とは何か？（写真付き）」。All the Science。2023年4月22日。 2023年6月3日閲覧。
- ^ 「反射が起こる理由」www.signalintegrity.com . 2023年6月3日閲覧。
- ^ AN-807 反射：計算と波形（PDF）. 2023年6月3日閲覧。