5g .antena sieciowa
Dlaczego dopasowanie impedancji jest konieczne
Szacowany czas czytania: 15 minut
Największa różnica między częstotliwość radiowa (RF) i sprzęt polegają na dopasowaniu impedancji, a powodem dopasowania impedancji jest transmisja pól elektromagnetycznych. Jak wszyscy wiemy, pole elektromagnetyczne to interakcja między polem elektrycznym a polem magnetycznym. Straty w medium transmisyjnym występują, ponieważ pole elektryczne wywołuje oscylacje w swoim oddziaływaniu na elektrony. Im wyższa częstotliwość Im więcej cykli fal elektromagnetycznych występuje w linii przesyłowej o tej samej długości i im wyższa jest częstotliwość zmian prądu, tym większe są straty ciepła generowane przez oscylacje, co prowadzi do większych strat w linii przesyłowej.
Przy niskich częstotliwościach, ponieważ długość fali jest znacznie dłuższa niż długość linii transmisyjnej, napięcie i prąd na linii transmisyjnej w obwodzie pozostają niemal niezmienne, więc straty na linii transmisyjnej są bardzo małe.
W międzyczasie, jeśli podczas wyjścia fali nastąpi odbicie, nałożenie się fali odbitej na pierwotną falę wejściową może prowadzić do pogorszenia jakości sygnału, a także zmniejszenia wydajności transmisja sygnału .
Niezależnie od tego, czy pracujesz na sprzęcie, czy Systemy RF celem jest osiągnięcie lepszego transmisja sygnału i nikt nie chce, aby energia była marnowana w obwodzie.
Gdy rezystancja obciążenia jest równa rezystancji wewnętrznej źródła sygnału, obciążenie może uzyskać maksymalną moc wyjściową. To właśnie nazywamy dopasowaniem impedancji.
Należy pamiętać, że dopasowanie sprzężone ma na celu maksymalizację mocy przesyłu.
Zgodnie ze wzorem na współczynnik odbicia napięcia \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), \( \Gamma \) nie jest w tym momencie równe 0, co oznacza, że występuje odbicie napięcia.
W przypadku dopasowania bez zniekształceń impedancje są idealnie równe, więc nie występuje odbicie napięcia. Jednak w tym przypadku moc obciążenia nie jest maksymalizowana.
Strata powrotu (RL) = \( -20\log|\Gamma| \)
Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \)
Związek między współczynnikiem fali stojącej a
wydajność transmisji
przedstawiono w poniższej tabeli:
Dopasowanie impedancji wymaga dość żmudnego procesu obliczeniowego. Na szczęście dysponujemy wykresem Smitha, niezbędnym narzędziem do dopasowania impedancji. Wykres Smitha to diagram składający się z wielu przecinających się okręgów. Prawidłowo użyty pozwala nam uzyskać impedancję dopasowania pozornie złożonego układu bez żadnych obliczeń. Jedyne, co musimy zrobić, to odczytać i śledzić dane wzdłuż linii kołowych.
## Metoda wykresu Smitha
1. Po podłączeniu szeregowego elementu kondensatora punkt impedancji przesuwa się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara wzdłuż okręgu o stałej rezystancji, na którym się znajduje.
2. Po podłączeniu elementu kondensatora bocznikowego punkt impedancji przesuwa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wzdłuż okręgu o stałej przewodności, na którym się znajduje.
3. Po podłączeniu szeregowego elementu cewki, punkt impedancji przesuwa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wzdłuż okręgu o stałej rezystancji, na którym się znajduje.
4. Po podłączeniu elementu cewki bocznikowej punkt impedancji przesuwa się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara wzdłuż okręgu o stałej przewodności, na którym się znajduje.
5. Po podłączeniu elementu bocznikującego z otwartym bolcem punkt impedancji przesuwa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wzdłuż okręgu o stałej przewodności, na którym się znajduje.
6. Po podłączeniu krótkiego elementu bocznikowego punkt impedancji przesuwa się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara wzdłuż okręgu o stałej przewodności, na którym się znajduje.
7. Po podłączeniu elementu linii transmisyjnej szeregowej punkt impedancji przesuwa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wzdłuż okręgu fali stojącej.
