Сопряжение по импедансу: формула, схема и применения

Что такое согласование импеданса

Согласование импеданса определяется как процесс проектирования входного и выходного импеданса электрической нагрузки для минимизации отражения сигнала или максимизации передачи мощности нагрузке.

Электрическая схема состоит из источников питания, таких как усилитель или генератор, и электрической нагрузки, такой как лампа накаливания или линия передачи, которые имеют источниковый импеданс. Этот источниковый импеданс эквивалентен сопротивлению в последовательности с реактивным сопротивлением.

Согласно теореме о максимальной передаче мощности, когда сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника, а реактивное сопротивление нагрузки равно отрицательному значению реактивного сопротивления источника, максимальная мощность передается от источника к нагрузке. Это означает, что максимальная мощность может быть передана, если импеданс нагрузки равен комплексно сопряженному импедансу источника.

В случае цепи постоянного тока частота не учитывается. Поэтому условие выполняется, если сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника. В случае цепи переменного тока реактивное сопротивление зависит от частоты. Таким образом, если импеданс согласован для одной частоты, он может не быть согласован при изменении частоты.

Согласование импеданса по круговой диаграмме Смита

Круговая диаграмма Смита была изобретена Филипом Х. Смитом и Т. Мизухаси. Это графический калькулятор, используемый для решения сложных задач линий передачи и согласующих цепей. Этот метод также используется для отображения поведения параметров РЧ на одной или нескольких частотах.

Круговая диаграмма Смита используется для отображения параметров, таких как импедансы, проводимости, круги шума, S-параметры, коэффициенты отражения и механические колебания и т.д. Поэтому большинство программного обеспечения для анализа РЧ включает круговую диаграмму Смита для отображения, так как это один из самых важных методов для инженеров РЧ.

Существует три типа круговых диаграмм Смита;

• Импедансные круговые диаграммы (Z-диаграммы)

• Адмиттансные круговые диаграммы (Y-диаграммы)

• Иммитансные круговые диаграммы (YZ-диаграммы)

Цепь и формула согласования импеданса

Для заданного сопротивления нагрузки R мы найдем цепь, которая согласует сопротивление источника R' на частоте ω0. И мы спроектируем L-образную согласующую цепь (как показано на рисунке ниже).

Найдем адмиттансы (Yin) вышеуказанной цепи.

Предположим, что резистор (R) и индуктивность (L) находятся в последовательном соединении. И эта комбинация находится параллельно конденсатору (C). Таким образом, импеданс равен,