Impedantie Matching: Formule, Schakeling & Toepassingen

Wat is Impedance Matching?

Impedance matching wordt gedefinieerd als het proces van het ontwerpen van de ingangs- en uitgangsimpedantie van een elektrische belasting om signaalreflectie te minimaliseren of de vermogensoverdracht van de belasting te maximaliseren.

Een elektrisch circuit bestaat uit energiebronnen zoals versterkers of generatoren en elektrische belastingen zoals een lamp of een transmissielijn die een brongimpedantie hebben. Deze brongimpedantie is equivalent aan weerstand in serie met reactantie.

Volgens de stelling van maximale vermogensoverdracht, wanneer de belastingsweerstand gelijk is aan de bronsweerstand en de belastingsreactantie gelijk is aan het negatief van de bron-reactantie, wordt het maximale vermogen overgedragen van de bron naar de belasting. Dit betekent dat het maximale vermogen kan worden overgedragen als de belastingsimpedantie gelijk is aan het complex geconjugeerde van de brongimpedantie.

In het geval van een DC-schakeling wordt de frequentie niet meegenomen. Daarom is de voorwaarde voldaan als de belastingsweerstand gelijk is aan de bronsweerstand. In het geval van een AC-schakeling hangt de reactantie af van de frequentie. Dus als de impedantie voor één frequentie is aangepast, kan dit niet meer kloppen als de frequentie verandert.

Smith Chart Impedance Matching

De smith chart werd uitgevonden door Philip H Smith en T. Mizuhashi. Het is een grafische rekenmachine die wordt gebruikt voor het oplossen van complexe problemen van transmissielijnen en matchende schakelingen. Deze methode wordt ook gebruikt om het gedrag van RF-parameters bij één of meerdere frequenties weer te geven. 

De smith chart wordt gebruikt om parameters zoals impedanties, admittenties, ruisfiguurcirkels, scatterparameters, reflectiecoëfficiënten en mechanische trillingen, enz. weer te geven. Daarom bevat de meeste RF-analyse software een smith chart om weer te geven, omdat het een van de belangrijkste methoden is voor RF-ingenieurs.

Er zijn drie soorten smith charts;

• Impedantie Smith Charts (Z Charts)

• Admittantie Smith Charts (Y Charts)

• Immittantie Smith Charts (YZ Charts)

Impedance Matching Circuit en Formule

Voor een gegeven belastings-weerstand R zullen we een schakeling vinden die de aangedreven weerstand R’ bij frequentie ω0 matcht. En we ontwerpen een L-matchingschakeling (zoals getoond in onderstaande figuur).

Laten we de admittantie (Yin) van bovenstaande schakeling berekenen.

Stel dat, de weerstand (R) en spoel (L) in serie zijn. En deze combinatie is parallel met de condensator (C). Dus, de impedantie is,