Podręcznik

Niedopasowanie impedancji charakterystycznej w dowolnym punkcie toru, jak również w obciążeniu powoduje, że sygnał w miejscu niedopasowania ulega odbiciu. Załóżmy dla uproszczenia, że impedancja wyjściowa nadajnika sygnału jest dopasowana do impedancji linii, i że linia jest jednorodna. W takim przypadku niedopasowanie może dotyczyć tylko impedancji obciążenia. Niedopasowanie impedancji charakteryzuje współczynnik niedopasowania Γ. Wyraża się on następującą zależnością:

gdzie: Z_C – impedancja charakterystyczna toru,  Z_O – impedancja wejściowa odbiornika,
Współczynnik odbicia mieści się w zakresie [-1;1]. Jeżeli linia jest zwarta na końcu to impedancja obciążenia  Z_O=0 i współczynnik niedopasowania Γ=1, gdy zaś impedancja obciążenie jest nieskończenie duża  $Z_O=\infty$, to współczynnik niedopasowania Γ=-1. Rozwarcie na końcu linii nie oznacza, że obciążenie linii jest nieskończenie duże. Impedancja obciążenia jest wtedy równa impedancji powietrza. Oczywiście idealna sytuacja to taka, w której współczynnik odbicia Γ=0, czyli, gdy impedancje są sobie równe. Wtedy energia sygnału docierającego do odbiornika jest w całości w nim wydzielana. Każde odbicie powoduje, że energia sygnału wydzielana w odbiorniku jest mniejsza, bo część energii w sygnale odbitym kieruje się w stronę nadajnika. Na rysunku 2.11 jest  pokazany przypadek linii zwartej na końcu. Dla uproszczenia przyjęto, że nadawany jest sygnał sinusoidalny oraz, że linia jest bezstratna – sygnał w linii nie jest tłumiony. W takim przypadku sygnały docierający do odbiornika i odbity mają przeciwne fazy. W przypadku linii obciążonej nieskończenie dużą impedancją fazy obu sygnałów byłyby takie same. Ciekawe przypadki dotyczą sytuacji, gdy długość linii l jest związana z długością fali λ jedną z następujących zależności: 

Rys. 2.11. Ilustracja graficzna odbicia sygnału w przypadku linii zwartej na końcu 
 

Pierwsza zależność dotyczy tak zwanej linii półfalowej, a drugi linii ćwierćfalowej. W przypadku linii półfalowej zwartej na końcu i linii ćwierćfalowej rozwartej na końcu (dokładniej obciążonej impedancją nieskończenie dużą) pojawiają się tak zwane fale stojące. W ściśle określonych miejscach linii, w wyniku dodania się sygnałów wędrujących w przeciwne strony linii są, tak zwane węzły (zawsze w tych punktach sygnał ma wartość zerową) i strzałki (zawsze w tych punktach amplituda zmian sygnału jest maksymalna. Linię półfalową i ćwierćfalową zilustrowano z falą stojącą  na rysunku 2.12. 

Rys. 2.12. Ilustracja powstawania fali stojącej w linii półfalowej i ćwierćfalowej

Zjawisko odbicia fali w przypadku braku dopasowania impedancji jest wykorzystywane praktycznie do wykrywania nieciągłości linii, np. przerwania linii.

W torach telekomunikacyjnych miejscowych zdarza się, że występują odczepy od toru głównego. W takich przypadkach nie ma dopasowania impedancji. Sygnał „wpływa” do odczepu po czym odbija się na jego końcu i wraca do punktu rozwidlenia toru, gdzie sumuje się z sygnałem przesyłanym do odbiornika (rysunek 2.13). Jeżeli sygnał odbity ma przeciwną fazę do sygnału głównego to zmniejsza jego amplitudę. Przyjmijmy, że odczep jest zakończony zwarciem i ma długość l. Częstotliwości, dla których oba sygnały będą miały przeciwne fazy można obliczyć z następującej zależności:

Częstotliwości te są nazywane częstotliwościami zerowania, gdyż dla nich i w pobliżu nich sygnał odbierany jest wtedy mocno tłumiony.

Rys. 2.13.  Odczep w linii