Импедансно съвпадение: Формула, верига и приложения

Какво е импедансно съвпадение?

Импедансното съвпадение се дефинира като процес на проектиране на входния и изходния импеданс на електрическа нагрузка, за да се минимизира отразяването на сигнала или максимизира преноса на мощността на нагрузката.

Електрическата верига включва источници на мощност като усилвател или генератор и електрическа нагрузка като лампа или преходна линия, които имат източен импеданс. Този източен импеданс е еквивалентен на съпротивление в ред с реактивност.

Според теоремата за максимален пренос на мощност, когато съпротивлението на нагрузката е равно на съпротивлението на източника и реактивността на нагрузката е равна на отрицателната стойност на реактивността на източника, се пренася максималната мощност от източника към нагрузката. Това означава, че може да бъде пренесена максимална мощност, ако импедансът на нагрузката е равен на комплексно спрегнатия импеданс на източника.

В случая на DC верига, честотата не се взима предвид. Следователно, условието е удовлетворено, ако съпротивлението на нагрузката е равно на съпротивлението на източника. В случая на AC верига, реактивността зависи от честотата. Следователно, ако импедансът е съвпаднал за една честота, може да не съвпадне, ако честотата се промени.

Импедансно съвпадение с помощта на диаграмата на Смит

Диаграмата на Смит е изобретена от Филип Х. Смит и Т. Мизуhashi. Тя е графичен калкулатор, използван за решаване на сложни задачи свързани с преходните линии и съвпадащи вериги. Този метод се използва и за показване на поведението на RF параметри при една или повече честоти. 

Диаграмата на Смит се използва за показване на параметри като импеданси, проводимости, кръгове на шума, разсеяващи параметри, коефициент на отражение и механични вибрации и т.н. Затова, повечето софтуери за анализ на RF включват диаграмата на Смит, тъй като тя е един от най-важните методи за инженери по RF.

Има три типа диаграми на Смит;

• Диаграми на Смит за импеданс (Z диаграми)

• Диаграми на Смит за проводимост (Y диаграми)

• Диаграми на Смит за иммитанс (YZ диаграми)

Импедансна съвпадаща верига и формула

За дадена нагрузка съпротивление R, ще намерим верига, която съвпада с източното съпротивление R’ при честота ω0. И проектираме L съвпадаща верига (както е показано на следващата фигура).

Нека намерим проводимостта (Yin) на горната верига.

Представете си, че съпротивлението (R) и индуктивността (L) са в ред. И тази комбинация е паралелна с капацитета (C). Следователно, импедансът е,