脉冲信号近距离传输的电路设计

　　1.3传输线分布参数的计算

　　综上可知信号的传输特性主要由传输线分布参数来决定，只要确定了传输线的分部参数及源端和终端阻抗值，根据式（1-7）就能计算出信号的传输特性值。以双绞线为例，其特性参数的计算可按如以下公式计算：

　　式中d 表示传输线导体的线径，s 表示两线的线间距， r e 表示有效相对介电常数。对其余类型传输线分布参数的计算可以参阅文献[5-6]计算得到。

　　2脉冲信号传输方案及实验测试

　　当脉冲信号传输较远距离的时候，为保证信号的传输速率及传输可靠性，采用了RS-485 串行总线标准来驱动、接收信号。

　　2.1 RS-485 总线标准

　　RS-485 标准是基于单对平衡线的多点、双向通信链路，提供了高噪声抑制、高传输速率、长传输距离、宽共模范围和低成本的传输平台[7]。该方案采用符合RS-485 标准的MAX485 芯片来搭建驱动、接收电路，将其中一块芯片固定为发送，另一芯片固定为接收，两芯片对应的发送和接收端口用等长的双绞线连接。

　　2.2脉冲信号的传输特性分析

　　脉冲信号在双绞线上的传输特性由其传输线分布参数及驱动芯片输出阻抗和接收芯片输入阻抗来决定的。

　　实际测得所用双绞线的线径d 为0.05 cm，s 为0.096 cm，r e 取介于线路绝缘体介电常数和空气介电常数（1.00）之间的常数2.5。由式（9-11）计算得双绞线的特性阻抗，每英寸的分布电感和分布电容为：

　　又可知MAX485 芯片驱动输出电阻约为50 Ω，接收端输入电阻大于12 kΩ。由公式（1-7）可以计算出传输线单位传输延迟d T 、传输线衰减函数H 及传输线源端和终端函数值A 、T 、1 R 和2 R 分别为：

　　取传输双绞线长度为65 m，脉冲信号幅度为+4 V。可以计算得到信号通过双绞线的延时为325.65 ns；信号到达接收端的幅度为4× AHT = 5.02 V ；产生的反射信号经衰减传输到达源端的幅值为22 4× AH R = 2.36 V。信号在源端还会继续反射，如此反复直至衰减为零。用示波器直接测MAX485驱动芯片输出与接收芯片输入口的波形如图2 所示。

图2 无端接时发送与接收芯片A 口的波形