Impedance Matching: Formule, obvod a aplikace

Co je Impedanční Přizpůsobení?

Impedanční přizpůsobení se definuje jako proces navržení vstupní a výstupní impedancí elektrického zátěže tak, aby bylo minimalizováno odrazování signálu nebo maximalizován přenos moci zátěže.

Elektrický obvod se skládá ze zdrojů energie, jako jsou zesilovače nebo generátory, a elektrické zátěže, jako jsou žárovky nebo přenosové linky, které mají zdrojovou impedanci. Tato zdrojová impedancia je ekvivalentní odporu v sérii s reaktancí.

Podle věty o maximálním přenosu moci, když je odpor zátěže roven zdrojovému odporu a reaktance zátěže je rovna negativu zdrojové reaktance, dojde k maximálnímu přenosu moci ze zdroje do zátěže. To znamená, že maximální moc lze přenést, pokud je impedancí zátěže rovna komplexně sdružené hodnotě zdrojové impedancí.

V případě DC obvodu se frekvence neuvažuje. Proto je podmínka splněna, pokud je odpor zátěže roven zdrojovému odporu. V případě AC obvodu závisí reaktance na frekvenci. Proto, pokud je impedancí vyrovnána pro jednu frekvenci, nemusí být vyrovnána, pokud se frekvence změní.

Smith Chart Impedanční Přizpůsobení

Smithův graf byl vynalezen Philipem H. Smithem a T. Mizuhashim. Je to grafický kalkulátor používaný k řešení složitých problémů přenosových linek a přizpůsobovacích obvodů. Tento postup se také používá k zobrazení chování RF parametrů v jedné nebo více frekvencích. 

Smithův graf se používá k zobrazení parametrů, jako jsou impedancí, admitancí, kruhy šumu, rozptylové parametry, koeficienty odrazu a mechanické vibrace atd. Proto většina softwaru pro analýzu RF obsahuje Smithův graf, protože je to jeden z nejdůležitějších metod pro inženýry RF.

Existují tři typy Smithových grafů;

• Smithovy grafy impedancí (Z Grafy)

• Smithovy grafy admitancí (Y Grafy)

• Smithovy grafy immittance (YZ Grafy)

Obvod a Formule pro Impedanční Přizpůsobení

Pro daný odpor zátěže R najdeme obvod, který odpovídá poháněcímu odporu R' ve frekvenci ω0. A návrhujeme L přizpůsobovací obvod (jak je znázorněno na následujícím obrázku).

Najděme admitanci (Yin) uvedeného obvodu.

Předpokládejme, že odpor (R) a cívek (L) jsou v sérii. A tento kombinace je paralelně s kondenzátorem (C). Proto je impedancí,