Співвідношення імпедансів: Формула, схема та застосування

Що таке імпедансне звіднання?

Імпедансне звіднання визначається як процес проектування входного і вихідного імпедансу електричного навантаження для мінімізації відбивання сигналу або максимізації передачі потужності навантаження.

Електрична схема складається з джерел живлення, таких як підсилювач або генератор, та електричного навантаження, такого як лампочка або лінія передачі, які мають вихідний імпеданс. Цей вихідний імпеданс еквівалентний опору в ряду з реактивним опором.

Згідно з теоремою про максимальну передачу потужності, коли опір навантаження дорівнює опору джерела, а реактивний опір навантаження дорівнює від'ємному значенню реактивного опору джерела, максимальна потужність передається від джерела до навантаження. Це означає, що максимальна потужність може бути передана, якщо імпеданс навантаження дорівнює комплексно спряженому імпедансу джерела.

У випадку DC-схеми, частота не враховується. Тому умова задовольняється, якщо опір навантаження дорівнює опору джерела. У випадку AC-схеми, реактивний опір залежить від частоти. Тому, якщо імпеданс звіднаний для однієї частоти, він може не звіднатися, якщо частота зміниться.

Імпедансне звіднання за допомогою графіка Сміта

Графік Сміта був винайдений Філіпом Г. Смітом та Т. Мізуаші. Це графічний калькулятор, використовуваний для вирішення складних задач ліній передачі та звіднання схем. Цей метод також використовується для відображення поведінки RF-параметрів при одній або декількох частотах.

Графік Сміта використовується для відображення параметрів, таких як імпеданси, провідності, кола шумового фактору, розсіювальні параметри, коефіцієнт відбиття, механічні вібрації тощо. Тому більшість програмного забезпечення для аналізу RF включає графік Сміта для відображення, оскільки це один з найважливіших методів для інженерів RF.

Існує три типи графіків Сміта;

• Імпедансні графіки Сміта (Z-графіки)

• Провіднісні графіки Сміта (Y-графіки)

• Іммітансні графіки Сміта (YZ-графіки)

Схема і формула імпедансного звіднання

Для даного опору навантаження R, ми знайдемо схему, яка звіднає опір джерела R’ на частоті ω0. Ми спроектуємо L-сполучення (як показано на нижньому малюнку).

Знайдемо провідність (Yin) вищевказаної схеми.

Припустимо, що, резистор (R) та індуктивність (L) знаходяться в ряду. І цей комбінація паралельна з конденсатором (C). Тому, імпеданс становить,

  <