تطابق المعاوقة: الصيغة، الدائرة والتطبيقات

ما هو تطابق المعاوقة؟

يُعرَف تطابق المعاوقة بأنه عملية تصميم المعاوقة الإدخالية والمعاوقة الإخراجية للحمل الكهربائي لتقليل انعكاس الإشارة أو زيادة نقل الطاقة للحمل.

يتكون الدائرة الكهربائية من مصادر طاقة مثل المكبر أو المولد وحمل كهربائي مثل المصباح أو خط النقل لديها معاوقة مصدر. هذه المعاوقة المصدر تعادل مقاومة متسلسلة مع التفاعل.

وفقًا لنظرية نقل القوة الأقصى، عندما تكون مقاومة الحمل مساوية للمقاومة المصدر وتفاعل الحمل مساويًا للقيمة السالبة لـ التفاعل المصدر، يتم نقل القوة القصوى من المصدر إلى الحمل. وهذا يعني أن القوة القصوى يمكن نقلها إذا كانت المعاوقة الحمل مساوية للمعاوقة المعقدة المرافقة للمعاوقة المصدر.

في حالة الدائرة الكهربائية المباشرة، لا يُعتبر التواتر. لذا، يتم تحقيق الشرط إذا كانت مقاومة الحمل مساوية للمقاومة المصدر. في حالة الدائرة البديلة، يعتمد التفاعل على التواتر. لذا، إذا تم تطابق المعاوقة لأحد التواترات، فقد لا يتم تطابقها إذا تغير التواتر.

تطابق المعاوقة باستخدام مخطط سميث

اخترع مخطط سميث فيليب إتش سميث وت. ميزوهاشي. وهو حاسب رسومي يستخدم لحل مشاكل الدوائر المعقدة وخطوط النقل. كما يستخدم هذا الأسلوب أيضًا لعرض سلوك معلمات الراديو عند تواتر واحد أو أكثر.

يستخدم مخطط سميث لعرض معلمات مثل المعاوقات، القدرة الاستيعابية، دوائر ضوضاء الشكل، معلمات التشتت، معامل الانعكاس، والاهتزازات الميكانيكية، وغيرها. لذلك، يشمل معظم برامج تحليل الراديو مخطط سميث لعرضه لأنه أحد أهم الأساليب للمهندسين المتخصصين في الراديو.

هناك ثلاثة أنواع من مخططات سميث؛

• مخططات المعاوقة (Z)

• قدرة استيعابية مخططات سميث (Y)

• مخططات المعاوقة والاستيعابية (YZ)

دائرة وصيغة تطابق المعاوقة

بالنسبة للحمل المحدد المقاوم R، سنجد دائرة تطابق المقاومة R' عند التواتر ω0. ونقوم بتصميم دائرة L المطابقة (كما هو موضح في الشكل أدناه).

لنجد القدرة الاستيعابية (Yin) للدائرة أعلاه.

لنفترض أن المقاوم (R) والمكثف (L) متصلان بشكل متسلسل. وهذه التركيبة متصلة بالتوازي مع المكثف (C). لذا، فإن المعاوقة هي،