Dopasowanie impedancji i dwuwrotniki
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 L w stosunku do impedancji charakterystycznej Z0, gdyż linią odniesienia jest właśnie linia o tej Z0:
(2-9) |
Wykorzystamy równanie (1-66) z poprzedniego modułu aby obliczyć impedancję Z() w odległość elektrycznej od impedancji RL:
(2-10) |
Współczynnik odbicia jest funkcją odległości elektrycznej
(2-11) |
Wartości leżą na okręgu, którego rozmiary i położenie zależą od stosunku n wartości impedancji charakterystycznych, co pokazuje rys.2.9:
(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 (l) 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.
(2-13) |
Jeśli przyjmiemy wartość n=1, to w trakcie transformacji poruszamy się po okręgu =const. – przypadek a. Gdy przyjmiemy n<1, to początkowo wartość rośnie – przypadki b i c. Można dobrać wartość n zgodnie z zależnością (2-14),
(2-14) |
aby po odsunięciu się o ćwierć fali uzyskać dopasowanie =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.