진행파 반사·투과

진행파 반사와 투과

진행파의 반사와 투과는 선로의 특성 임피던스가 바뀌는 변이점에서 일어난다.

입사파의 일부는 되돌아오는 반사파가 되고, 나머지는 다음 선로로 넘어가는 투과파가 된다.

이 현상은 특성 임피던스의 차이 때문에 생긴다. 차이가 클수록 반사가 커진다.

반사계수와 투과계수

전압 반사계수 β 는 반사파 전압과 입사파 전압의 비다.

전압 투과계수 γe 는 투과파 전압과 입사파 전압의 비다. Z1은 입사 측, Z2는 투과 측 특성 임피던스다.

두 계수 사이에는 γe − β = 1 이라는 관계가 성립한다.

Z2가 Z1보다 크면 β 는 양수가 되어 반사파가 같은 극성으로 돌아온다.

계산 예제

Z1은 50Ω, Z2는 150Ω이며 입사 전압은 1kV다.

β 는 (150 − 50) 나누기 (150 + 50) 이므로 0.5가 된다.

반사 전압은 0.5kV이고, 투과 전압은 1.5kV다.

입사 전압 1kV에 반사 0.5kV가 더해져 경계 전압 1.5kV와 일치한다.

임피던스가 높은 쪽으로 진입하므로 전압이 상승한다.

종단 조건별 파고값

종단이 개방이면 전압 반사계수 β 는 +1이다.

이때 반사파가 입사파에 더해져 전압이 두 배가 된다.

접지나 단락 종단이면 β 는 −1이 되어 전압 파고값은 0이 된다.

전류는 개방에서 0, 단락에서 2배가 된다.

시험에 나오는 포인트

시험에서 가장 많이 틀리는 것은 반사계수의 부호다.

특성 임피던스는 Ω, 파고값은 kV 또는 V로 쓰고 단위를 함께 적는다.

피뢰기는 보호 대상 근처에 설치해 도달 전압을 낮춘다.

정리

정답은 +1이다. 개방 종단이면 반사파가 같은 극성으로 되돌아온다.

핵심은 Z1과 Z2의 차이로 β 의 부호와 크기가 정해진다는 것이다.

여러 변이점이 있으면 반사가 누적되므로 Bewley 격자 도식으로 푼다.