معامل الانعكاس

في الفيزياء والهندسة الكهربائية، يُعدّ معامل الانعكاس مُعاملًا يصف مقدار الموجة المنعكسة من خلال انقطاع في المعاوقة في وسط النقل. وهو يساوي نسبة سعة الموجة المنعكسة إلى سعة الموجة الساقطة، حيث يُعبّر عن كل منهما بمتجهات طورية . على سبيل المثال، يُستخدم في علم البصريات لحساب كمية الضوء المنعكسة من سطح ذي معامل انكسار مختلف، كسطح زجاجي، أو في خط نقل كهربائي لحساب مقدار الموجة الكهرومغناطيسية المنعكسة من خلال انقطاع في المعاوقة. يرتبط معامل الانعكاس ارتباطًا وثيقًا بمعامل النقل . ويُطلق على انعكاسية النظام أحيانًا اسم معامل الانعكاس.

تختلف تطبيقات هذا المصطلح باختلاف التخصصات.

في مجال الاتصالات ونظرية خطوط النقل ، يُعرف معامل الانعكاس بأنه نسبة السعة المركبة للموجة المنعكسة إلى السعة المركبة للموجة الساقطة. يمكن دائمًا تحليل الجهد والتيار عند أي نقطة على طول خط النقل إلى موجات أمامية وموجات منعكسة، وذلك بمعرفة معاوقة مرجعية محددة Z₀ _. عادةً ما تكون المعاوقة المرجعية المستخدمة هي المعاوقة المميزة لخط النقل المعني، ولكن يمكن الحديث عن معامل الانعكاس دون وجود خط نقل فعلي. من حيث الموجات الأمامية والمنعكسة المحددة بالجهد والتيار، يُعرَّف معامل الانعكاس بأنه النسبة المركبة لجهد الموجة المنعكسة (${\displaystyle V^{-}}$) إلى مستوى الموجة الساقطة (${\displaystyle V^{+}}$). ويتم تمثيل ذلك عادةً بـ${\displaystyle \Gamma }$(حرف غاما كبير ) ويمكن كتابته على النحو التالي:

${\displaystyle \Gamma ={\frac {V^{-}}{V^{+}}}}$

ويمكن تعريفها أيضاً باستخدام التيارات المرتبطة بالموجات المنعكسة والأمامية، ولكن بإدخال علامة ناقص لمراعاة الاتجاهات المعاكسة للتيارين:

${\displaystyle \Gamma =-{\frac {I^{-}}{I^{+}}}={\frac {V^{-}}{V^{+}}}}$

يمكن أيضًا تحديد معامل الانعكاس باستخدام أزواج أخرى من الكميات في المجال أو الدائرة ، والتي يحدد حاصل ضربها القدرة القابلة للتحليل إلى موجة أمامية وموجة عكسية. في حالة الموجات الكهرومغناطيسية المستوية، تُستخدم نسبة المجال الكهربائي للموجة المنعكسة إلى المجال الكهربائي للموجة الساقطة (أو المجالات المغناطيسية، مع إشارة سالبة)؛ ونسبة المجال الكهربائي E لكل موجة إلى مجالها المغناطيسي H هي المعاوقة المميزة للوسط.${\displaystyle Z_{0}}$(تساوي مقاومة الفضاء الحر إذا كان الوسط فراغًا). ^{[ 1 ]}

في الشكل المرفق، مصدر إشارة ذو مقاومة داخلية${\displaystyle Z_{S}}$وربما يتبع ذلك خط نقل ذو مقاومة مميزة${\displaystyle Z_{S}}$يتم تمثيلها بما يعادلها في نظرية ثيفينين ، مما يؤدي إلى زيادة الحمل${\displaystyle Z_{L}}$. بالنسبة لممانعة مصدر حقيقية (مقاومة)${\displaystyle Z_{S}}$إذا قمنا بتعريف${\displaystyle \Gamma }$باستخدام المعاوقة المرجعية${\displaystyle Z_{0}=Z_{S}}$ثم يتم توصيل أقصى طاقة من المصدر إلى الحمل${\displaystyle Z_{L}=Z_{0}}$وفي هذه الحالة${\displaystyle \Gamma =0}$مما يعني عدم وجود طاقة منعكسة. وبشكل أعم، فإن مربع مقدار معامل الانعكاس${\displaystyle |\Gamma |^{2}}$يشير إلى نسبة الطاقة التي تنعكس عائدة إلى المصدر، بينما الطاقة الفعلية التي يتم توصيلها إلى الحمل هي${\displaystyle 1-|\جاما |^{2}}$.

في أي مكان على طول خط نقل وسيط (بدون فقد) ذي مقاومة مميزة${\displaystyle Z_{0}}$، مقدار معامل الانعكاس${\displaystyle |\Gamma |}$ستبقى كما هي (تبقى قدرات الموجات الأمامية والمنعكسة كما هي) ولكن بطور مختلف. في حالة الحمل ذي الدائرة القصيرة (${\displaystyle Z_{L}=0}$، يجد${\displaystyle \Gamma =-1}$عند الحمل. وهذا يعني أن الموجة المنعكسة لها إزاحة طورية بمقدار 180 درجة (انعكاس الطور) مع كون جهد الموجتين متعاكسًا عند تلك النقطة ومجموعهما يساوي صفرًا (كما تتطلب دائرة قصر).

يُعد خط النقل مثالًا على شبكة كهربائية ثنائية المنافذ ، لكن معاملات الانعكاس مفيدة في تحليل أي شبكة كهربائية. يُحسب معامل الانعكاس لكل منفذ بنفس طريقة حسابه لحدود خط النقل. ومع ذلك، فإنه يعتمد أيضًا على خصائص التوصيلات عند المنافذ الأخرى، وبالتالي فهو ليس خاصية جوهرية للشبكة نفسها. بالنسبة لشبكة ثنائية المنافذ ذات مصفوفة تشتت S بحجم 2×2 ، مع مصدر وحمل متصلين بمدخلها ومخرجها، حيث تكون الانعكاسات من المصدر إلى المدخل هي${\displaystyle \Gamma _{S}}$والانعكاسات من الحمل إلى المخرج هي${\displaystyle \Gamma _{L}}$، ثم يتم إعطاء معاملات الانعكاس عند المدخل والمخرج بواسطة: ^{[ 2 ]}

${\displaystyle |\Gamma _{\mathrm {in} }|=\left|S_{11}+{\frac {S_{12}S_{21}\Gamma _{L}}{1-S_{22}\Gamma _{L}}}\right|}$و${\displaystyle |\Gamma _{\mathrm {out} }|=\left|S_{22}+{\frac {S_{12}S_{21}\Gamma _{S}}{1-S_{11}\Gamma _{S}}}\right|}$

يُستخدم معامل الانعكاس في اختبارات المغذيات لضمان موثوقية الوسط.

في علم البصريات والكهرومغناطيسية عمومًا، يُشير معامل الانعكاس إما إلى معامل انعكاس السعة الموصوف هنا، أو إلى الانعكاسية ، وذلك حسب السياق. عادةً ما يُرمز للانعكاسية بالحرف R الكبير، بينما يُرمز لمعامل انعكاس السعة بالحرف r الصغير . وتُغطى هذه المفاهيم ذات الصلة بمعادلات فرينل في علم البصريات الكلاسيكي .

يستخدم علماء الصوتيات معاملات الانعكاس لفهم تأثير المواد المختلفة على بيئاتها الصوتية. وتتمثل خصائص المجال المستخدمة لتحديد معامل الانعكاس عادةً في الضغط الصوتي وسرعة الموجات الصوتية الساقطة والمنعكسة .

• الميكروويف
• خسارة غير متكافئة
• انعكاسات الإشارات على الخطوط الموصلة
• معاملات التشتت
• معامل النقل
• قوة الهدف
• علاقة هاجن-روبنز
• تغير طور الانعكاس

•  تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022. (دعماً لـ MIL-STD-188 ).
• بوغاتين، إريك (2004). سلامة الإشارة - مبسطة . أبر سادل ريفر، نيو جيرسي: بيرسون إديوكيشن، إنك. ISBN 0-13-066946-6.الشكل 8-2 والمعادلة 8-1، صفحة 279
• بوزار، ديفيد م. (2012). إلكترونيات الميكروويف (  الطبعة الرابعة). جون وايلي وأولاده. ISBN 9781118213636.

• برنامج تعليمي بتقنية فلاش لفهم الانعكاس. برنامج فلاش يوضح كيفية توليد الموجة المنعكسة، ومعامل الانعكاس، ونسبة الموجة الموقوفة (VSWR).
• تطبيق لرسم مخططات الموجات الموقوفة، بما في ذلك معامل الانعكاس، ومعاوقة الإدخال، ونسبة الموجة الموقوفة، وما إلى ذلك. مؤرشف بتاريخ ٢٥ نوفمبر ٢٠٢٠ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).