تطبیق امپدانس: فرمول، مدار و کاربردها

چهارچوب تطبیق امپدانس

تطبیق امپدانس به فرآیند طراحی امپدانس ورودی و خروجی بار الکتریکی برای کاهش بازتاب سیگنال یا حداکثر کردن انتقال توان بار می‌گویند.

مدار الکتریکی شامل منابع تغذیه مانند تقویت‌کننده یا مولد و بار الکتریکی مانند لامپ یا خط انتقال دارای امپدانس منبع است. این امپدانس منبع معادل مقاومت سری با واکنش است.

بر اساس قضیه حداکثر انتقال توان، زمانی که مقاومت بار برابر با مقاومت منبع و واکنش بار برابر با قدرت منفی واکنش منبع باشد، حداکثر توان از منبع به بار منتقل می‌شود. این بدان معناست که حداکثر توان منتقل می‌شود اگر امپدانس بار برابر با مزدوج پیچیده امپدانس منبع باشد.

در مورد مدار مستقیم (DC)، فرکانس در نظر گرفته نمی‌شود. بنابراین، شرط برقرار است اگر مقاومت بار برابر با مقاومت منبع باشد. در مورد مدار جریان متناوب (AC)، واکنش به فرکانس بستگی دارد. بنابراین، اگر امپدانس برای یک فرکانس تطبیق داده شده باشد، ممکن است برای فرکانس دیگری تطبیق نداشته باشد.

نمودار اسمیت برای تطبیق امپدانس

نمودار اسمیت توسط فیلیپ اچ اسمیت و تی. میزوهاشی اختراع شد. این یک ماشین حساب گرافیکی برای حل مسائل پیچیده خطوط انتقال و مدارهای تطبیقی است. این روش همچنین برای نمایش رفتار پارامترهای RF در یک یا چند فرکانس استفاده می‌شود.

نمودار اسمیت برای نمایش پارامترهایی مانند امپدانس‌ها، آدمیتانس‌ها، دایره‌های ضریب نویز، پارامترهای پراکندگی، ضریب بازتاب و ارتعاشات مکانیکی استفاده می‌شود. بنابراین، بیشتر نرم‌افزارهای تحلیل RF شامل یک نمودار اسمیت برای نمایش هستند، زیرا این یکی از مهم‌ترین روش‌ها برای مهندسان RF است.

سه نوع نمودار اسمیت وجود دارد؛

• نمودار‌های امپدانس اسمیت (Z)

• نمودار‌های آدمیتانس اسمیت (Y)

• نمودار‌های ایمیتانس اسمیت (YZ)

مدار و فرمول تطبیق امپدانس

برای یک مقاومت بار مشخص R، ما یک مدار می‌یابیم که مقاومت رانش R' را در فرکانس ω۰ تطبیق می‌دهد. و ما مدار L تطبیقی (همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است) را طراحی می‌کنیم.

بیایید آدمیتانس (Yin) مدار بالا را پیدا کنیم.

فرض کنید مقاومت (R) و سلف (L) در سری هستند. و این ترکیب با خازن (C) موازی است. بنابراین، امپدانس است،