1. Wykres Smith’a

1.8. Transformacja impedancji linią o różnej impedancji

Na rys.2.9 pokazano wykres Smith’a z ilustracją operacji transformacji impedancji wzdłuż jednorodnej prowadnicy falowej, której impedancja charakterystyczna Z0t jest różna do Z0. Na końcu linii umieszczona jest impedancja ZL=RL, gdyż dla uproszczenia przyjmiemy, że jest czysto rzeczywista. Obliczymy odpowiadający tej impedancji współczynnik odbicia \GammaL w stosunku do impedancji charakterystycznej Z0, gdyż linią odniesienia jest właśnie linia o tej Z0:

  

\Gamma _\mathrm{L}=\mathrm{\frac{R_L-Z_0}{R_L+Z_0}};

(2-9)  

Wykorzystamy równanie (1-66) z poprzedniego modułu aby obliczyć impedancję Z(\theta ) w odległość elektrycznej \theta =\beta l od impedancji RL:

  

\mathrm{Z(\theta) =Z_{0t}\frac{R_L+jZ_{0t}tg\theta}{Z_{0t}+jR_{L}tg\theta}};

(2-10)  

Współczynnik odbicia \Gamma (\theta )jest funkcją odległości elektrycznej \theta =\beta l

  

\Gamma (\theta )=\mathrm{\frac{Z(\theta )-Z_0}{Z(\theta )+Z_0}};

(2-11)  

Wartości \Gamma (\theta ) leżą na okręgu, którego rozmiary i położenie zależą od stosunku n wartości impedancji charakterystycznych, co pokazuje rys.2.9:

  

n=\mathrm{\frac{Z_{0t}}{Z_0}};

(2-12)  

Środek każdego z okręgów leży na głównej średnicy wykresu Smitha, natomiast jego rozmiary zależą od wartości n. Po oddaleniu się o ćwierć fali (ll=\lambda /4) od końca linii współczynnik odbicia staje się rzeczywisty, a jego wartość obliczamy z zależności (2-13).


Rys.2.9. Ilustracja operacji transformacji impedancji na wykresie Smitha przy zmianie impedancji charakterystycznej odcinka transformującego.  

  

\Gamma (\theta =\pi /2)=-\frac{{\mathrm R_L} -n^{2}\mathrm{Z_0}}{{\mathrm R_L} +n^{2}\mathrm{Z_0}} ;

(2-13)  

Jeśli przyjmiemy wartość n=1, to w trakcie transformacji poruszamy się po okręgu \left | \Gamma \right |=const. – przypadek a. Gdy przyjmiemy n<1, to początkowo wartość \left | \Gamma \right |rośnie – przypadki b i c. Można dobrać wartość n zgodnie z zależnością (2-14), 

  

n=\sqrt{\mathrm{\frac{R_L}{Z_0}}};

(2-14)  

aby po odsunięciu się o ćwierć fali  uzyskać dopasowanie \left | \Gamma \right |=0,
Gdy wartość n jest większa od wyrażonej wzorem (2-14), to średnica okręgu jest na tyle mała, że okrąg nie obejmuje punktu 0 – przypadek d na rys.2.9.