3. Terminación en T: Esta técnica, que se muestra en la Fig. 3, permite conectar dos receptores con sus respectivas terminaciones, sin alterar los niveles de tensión, mediante sendas líneas de impedancia característica 2ZO que surgen del final de la línea fuente de impedancia ZO. Se constata que de esta forma se eliminan las reflexiones. El uso divisores de potencia resistivos permite la transmisión correcta sin reflexiones hasta los receptores, y se pueden incluir múltiples etapas de división. Sin embargo, el inconveniente que presenta es que reduce el voltaje que llega al receptor, esencial para el proceso de detección en sistemas lógicos. Por ejemplo, una fuente transmitiendo 500 mV a 8 destinos, a través de una estructura en árbol con 1 divisor, que ataca a 2 divisores y éstos a su vez atacan a 4 divisores de los cuales salen 8 líneas de 50Ω hacia 8 receptores, se obtiene en cada receptor tan sólo 62.5 mV. Este problema descarta esta solución cuando el número de destinos es elevado y en sistemas digitales, ya que estos dependen de los niveles de tensión.
La técnica de receptores agrupados es la más popular, sin embargo, limita la velocidad de operación en función de la distancia a la que se sitúen los componentes receptores. Por esto, los sistemas conocidos que transmiten señales digitales a alta velocidad a múltiples destinos están limitados a velocidades inferiores o iguales a 400 Mbps, y con fuertes restricciones acerca de la distancia a la que se deben situar los receptores de la línea de transmisión.
La técnica de terminación en T está pensada para transmitir hacia dos destinos desde una única fuente, aunque está prácticamente inexplorada, principalmente por la dificultad que presenta para realizar la medida de líneas de impedancia diferente de 50Ω utilizando equipamiento de alta velocidad. La ventaja que presenta es que la transmisión está adaptada y además no varían los voltajes originalmente transmitidos, ya que divide la potencia en dos mitades que son absorbidas en dos terminaciones de impedancia 2ZO individuales, facilitando la determinación de los niveles lógicos en los receptores digitales. La limitación que presenta es que tan sólo es capaz de transmitir desde una única fuente a dos destinos.
Mediante la presente invención se logra transmitir una señal lógica desde una única fuente a múltiples destinos manteniendo completamente adaptado el sistema de líneas en el sentido desde el transmisor hacia los múltiples receptores, de forma que no se produzca ninguna reflexión, independientemente de la distancia a la que se sitúe cada uno de los receptores.
Descripción detallada de la invención
La presente invención consiste en el uso de divisores de potencia adaptados que no consumen energía y permiten recuperar la señal con el mismo voltaje con el que fue transmitido. Para ello se realiza un diseño de una red de tramos de líneas de transmisión conectadas en forma de árbol, con varias impedancias características diferentes en cada una de sus tramos, mediante el cual es posible la transmisión multipunto en sentido unidireccional de señales de alta velocidad sin reflexiones, manteniendo el nivel de tensión en los receptores. También se presenta el mecanismo de adaptación de estas líneas a los equipos de medida estándares de 50Ω.
Esta red se caracteriza por que la impedancia característica de cada uno de los tramos de línea debe ser igual al valor de el paralelo del subconjunto de impedancias características de terminación a las que alimente. De está forma, cualquier tramo de línea l de impedancia característica Zl, el cual alimenta al conjunto de receptores con terminaciones Zk, Zk+1, Zk+2, ..., Zp, debe seguir la relación:
Zl = \frac{1}{∑\limitspi=k\frac{1}{Zi}}
En esta red no existen limitaciones en cuanto al número de terminaciones, ni al número de pasos de subdivisión, ni otras consideraciones salvo la relación ya presentada. Dentro de esta regla general se excluye expresamente el caso particular ya conocido:
ZO = \frac{1}{\frac{1}{2ZO} + \frac{1}{2ZO}}
En las figuras 4, 5, y 6 se muestran tres posibles formas de llevar a cabo la invención, sin perjuicio de que existan otras estructuras acogidas bajo la regla general presentada. En la figura 4 la regla que se debe cumplir es:
ZO = \frac{1}{∑\limitsni=1 \frac{1}{Zi}}
Mientras que el resto de las impedancias Zi no deben cumplir ninguna regla. Un ejemplo numérico para aclarar el uso de esta red, sin perjuicio del uso de otros valores, podría ser una red para transmitir desde una fuente a 4 destinos, con terminaciones de valor Z1=100Ω, Z2=50Ω, Z3=25Ω y Z4=100Ω, en donde la línea fuente que alimenta a estas cuatro líneas debe ser de valor ZO=12.5Ω.
En la figura 5, en la que se muestra un ejemplo de red que alimenta a las múltiples fuentes en tres etapas, las reglas que se deben cumplir son:
ZO = \frac{1}{\frac{1}{Za} + \frac{1}{Zb}}
Za = \frac{1}{∑\limitsk-1i=1 \frac{1}{Zi}}
Zb = \frac{1}{∑\limitsni=k \frac{1}{Zi}}
Si por ejemplo se deseara transmitir a 6 destinos mediante este diseño todos con terminación Zi = 120Ω, y de los cuales dos (Z1 y Z2) parten de Za, mientras que los otros cuatro (Z3, Z4 Z5 y Z6) parten de Zb, los valores de los tramos de líneas de transmisión deben ser de impedancia característica Za = 60Ω, Zb = 30Ω y ZO = 20Ω. En este ejemplo todas las terminaciones son de igual impedancia aunque esto no es obligatorio.
Si bien en los diseños presentados como ejemplos en las figuras 4 y 5 el número de tramos de subdivisión para alcanzar a los receptores es constante (dos etapas en la figura 4 y tres etapas en la 0 figura 5) , esto no es una restricción del procedimiento. Así se presenta un ejemplo en la figura 6 en el cual se transmite a tres receptores, de tal forma que tras una primera subdivisión de la potencia entre Za y Zb, se alcanza un receptor directamente conectado a Zb con su terminación y a Z1 y Z2 se llega tras una segunda subdivisión Za. Si por ejemplo la terminación de Z1 fuera 110Ω y la de Z2 fuera 132Ω, la línea Za debe ser de 60Ω de impedancia característica. En este ejemplo, si la línea Zb tiene una terminación de 90Ω, la línea ZO debe ser de 36Ω de impedancia característica.
El problema que puede plantear el uso de líneas de transmisión de impedancia características diferentes de 50Ω es la dificultad que se tiene para monitorizar estas señales en equipos de medida estándares sin provocar degradación de la integridad de las señales transmitidas. Por ello, como parte de la invención se resuelve este problema. Para ello y en función de la impedancia característica de la línea se toman dos alternativas. Si la impedancia característica Zl, de la línea es mayor que la impedancia característica del equipo de medida ZO, se resuelve mediante la terminación de la línea de una resistencia de valor Za = Zl - ZO al que sigue una línea de transmisión de valor ZO, con lo cual converge de forma adaptada al equipo de medida. Esto se muestra gráficamente en la figura 7. Así por ejemplo si se desea conectar una línea de impedancia característica Zl = 120Ω a un equipo de medida de 50Ω, para llevar a cabo la invención se deberá realizar una conexión a través de una resistencia Za = 70Ω, y a continuación una línea de transmisión de impedancia característica de ZO = 50Ω. El único efecto que se produce es que el nivel de tensión medido es una versión atenuada de la señal original en un factor 50/120, lo cual deberá ser tenido en cuenta a la hora de tomar la medida.
Si por contra, la línea que se desea monitorizar es de impedancia característica Zl menor que la impedancia del equipo de medida ZO, se deberá conectar al equipo de medida mediante una bifurcación de dos ramas de impedancias características ZO y Zp, tal como se muestra en la figura 8. La rama con impedancia característica Zp se termina mediante una resistencia de terminación Zp (a la cual se puede colocar un receptor si fuese necesario) , y la rama con impedancia característica ZO alimenta al equipo de medida. La relación que deben cumplir las impedancias es:
Zp = \frac{ZO • Zl}{ZO - Zl}
Mediante este mecanismo se puede realizar una medida sin degradación de la integridad de la señal y sin alteración del nivel de tensión en la línea Zl. Como ejemplo de la invención, si se desea medir la señal de una línea de transmisión de impedancia característica de Zl = 30Ω, utilizando equipo adaptado a ZO = 50Ω, se debe bifurcar la línea de transmisión Zl, en dos tramos, uno de valor de impedancia Zp = 75Ω, el cual debe ser correctamente terminado mediante una resistencia de 75Ω, y un segundo tramo de valor ZO que alimenta al equipo de medida.
Descripción detallada de las figuras
La Fig. 1 muestra un ejemplo del uso de divisores de potencia resistivos para transmitir desde una fuente a dos destinos. Esta técnica es utilizada habitualmente y mediante ella se realiza la transmisión sin reflexiones, aunque la señal recibida se ve atenuada por el consumo de potencia que se produce en las resistencias de división, de tal forma que los niveles de tensión recibidos en los receptores quedan divididos por 2.
La Fig. 2 muestra un ejemplo del uso de la técnica de receptores agrupados. En este caso existen dos receptores conectados a muy corta distancia de forma desadaptada. Si el tiempo de propagación de la señal a través de las pistas que unen a los receptores con la línea de transmisión es mucho menor que el tiempo de subida y bajada de la señal de datos, las reflexiones que se producen son despreciables. Al final de la línea se muestra conectada la terminación de la línea y un receptor.
La Fig. 3 muestra el uso de la terminación en T, que permite conectar a dos destinos mediante una bifurcación con dos líneas de transmisión de 2ZO.
La Fig. 4 muestra un ejemplo para llevar a cabo la invención para transmitir una señal desde una fuente hacia múltiples destinos. En este esquema se muestra una estructura en árbol donde a partir de una línea de transmisión con impedancia característica ZO se alcanzan n salidas a través de n líneas de transmisión de las que se muestran a efectos ilustrativos sólo 3 de ellas. Cada una de las líneas de transmisión debe estar terminada con una resistencia de terminación de igual valor a la impedancia de la línea a la que terminan. Además, el conjunto de las líneas debe cumplir la siguiente regla:
ZO = \frac{1}{∑\limitsni=i \frac{1}{Zi}}
La Fig. 5 muestra otro ejemplo para llevar a cabo la invención para transmitir una señal a cuatro destinos a los cuales se llega en sucesivas etapas. La señal, que inicialmente es transmitida a través de la línea de transmisión con impedancia característica ZO, es dividida en una primera fase en dos partes, no necesariamente iguales, a través de las líneas de transmisión de impedancia característica Za y Zb. A partir de ahí existe una segunda división que sigue las reglas siguientes:
Za = \frac{1}{∑\limitsk-1i=1 \frac{1}{Zi}} \hskip10mm Zb = \frac{1}{∑\limitsni=k \frac{1}{Zi}} \hskip10mm ZO = \frac{1}{\frac{1}{Za} + \frac{1}{Zb}} = \frac{1}{∑\limitsni=1 \frac{1}{Zi}}
La Fig. 6 muestra otro ejemplo de la invención, en la que se transmite a los diferentes destinos a través de diferentes números de etapas. La señal es transmitida inicialmente a través de una línea de transmisión de impedancia característica ZO. Esta señal llega a la salida 3 a través de una línea de transmisión con impedancia característica Zb, y terminada con resistencia de terminación también de valor Zb. Por otro lado señal es transmitida a través de una línea de transmisión con impedancia característica Za hacia las salidas 1 y 2 a través de las líneas de transmisión con impedancia característica Z1 y Z2. Estas dos últimas líneas están terminadas de forma correcta.
ZO = \frac{1}{\frac{1}{Za} + \frac{1}{Zb}} \hskip10mm Za = \frac{1}{\frac{1}{Z1} + \frac{1}{Z2}}
La Fig. 7 muestra la forma de conectar una línea de impedancia característica Zl a una línea de impedancia característica menor de valor ZO, mediante una resistencia de adaptación Za. Su aplicación es para medir señales en líneas que tienen diferente impedancia característica a la impedancia de entrada de los equipos de medida.
La Fig. 8 muestra la forma de conectar una línea de impedancia característica Zl a una línea de impedancia característica mayor de valor ZO, mediante una bifurcación en dos líneas de impedancia característica ZO y Zp, estando esta última terminada mediante una resistencia de terminación Zp.
