Accoppiamento di Impedenza: Formula, Circuito & Applicazioni

Cosa è l'Abbinamento di Impedenza?

L'abbinamento di impedenza è definito come il processo di progettazione dell'impedenza d'ingresso e dell'impedenza d'uscita di un carico elettrico per minimizzare la riflessione del segnale o massimizzare il trasferimento di potenza al carico.

Un circuito elettrico è composto da sorgenti di energia come amplificatori o generatori e carichi elettrici come lampadine o linee di trasmissione, che hanno un'impedenza sorgente. Questa impedenza sorgente è equivalente a una resistenza in serie con reattività.

Secondo il teorema del massimo trasferimento di potenza, quando la resistenza del carico è uguale alla resistenza della sorgente e la reattività del carico è uguale all'opposto della reattività della sorgente, si trasferisce la massima potenza dalla sorgente al carico. Ciò significa che si può trasferire la massima potenza se l'impedenza del carico è uguale al coniugato complesso dell'impedenza della sorgente.

Nel caso di un circuito a corrente continua, la frequenza non viene considerata. Pertanto, la condizione è soddisfatta se la resistenza del carico è uguale alla resistenza della sorgente. Nel caso di un circuito a corrente alternata, la reattività dipende dalla frequenza. Quindi, se l'impedenza è abbinata per una frequenza, potrebbe non essere abbinata se la frequenza cambia.

Abbinamento di Impedenza con il Diagramma di Smith

Il diagramma di Smith è stato inventato da Philip H Smith e T. Mizuhashi. È una calcolatrice grafica utilizzata per risolvere problemi complessi di linee di trasmissione e circuiti di abbinamento. Questo metodo viene anche utilizzato per mostrare il comportamento dei parametri RF a una o più frequenze. 

Il diagramma di Smith viene utilizzato per visualizzare parametri come impedenze, ammettenze, cerchi di rumore, parametri di scattering, coefficiente di riflessione e vibrazioni meccaniche, ecc. Pertanto, la maggior parte dei software di analisi RF include un diagramma di Smith per la visualizzazione, in quanto è uno dei metodi più importanti per gli ingegneri RF.

Esistono tre tipi di diagrammi di Smith;

• Diagrammi di Smith di Impedenza (Z Charts)

• Diagrammi di Smith di Ammettenza (Y Charts)

• Diagrammi di Smith di Immittenza (YZ Charts)

Circuito e Formula di Abbinamento di Impedenza

Per una data resistenza del carico R, troveremo un circuito che abbia l'impedenza di guida R’ alla frequenza ω0. E progetteremo un circuito L di abbinamento (come mostrato nella figura sottostante).

Calcoliamo l'ammettenza (Yin) del circuito sopra menzionato.

Consideriamo che, il resistore (R) e l'induttore (L) siano in serie. E questa combinazione sia in parallelo con il condensatore (C). Pertanto, l'impedenza è,