2. Dopasowanie impedancji – Rozwiązanie analityczne

2.6. Obwody dopasowujące z ćwierćfalowymi transformatorami

Transformacja impedancji jednorodną i bezstratną prowadnicą falową prowadzi z punktu „L” przez punkty „I, R, K, M, S, N” powtórnie do punktu „L”. Dwa z nich, mianowicie punkt „R” i „S” charakteryzują się tym, że impedancja jest czysto rzeczywista i równa rR i rS. Wartości tych rezystancji związane są ze współczynnikiem fali stojącej \Gamma wywołanym przez impedancję zL na końcu linii. 

  

\varrho =r_R=\frac{1}{r_S}\mathrm{Z_0};

(5-38)  

Problem kompensacji reaktancji, czy też susceptancji nie istnieje, jednakże pozostaje problem transformacji rezystancji do wartości r=1.
Punkt „R” charakterystyczny jest tym, że rR>1. Wykorzystamy teraz transformator ćwierćfalowy, czyli odcinek linii o długości \lambda/4 – rys.5.24 – do przetransformowania rezystancji rR do wartości r=1. 
Impedancja charakterystyczna Z01 odcinka ćwierćfalowego może być obliczona z następującej zależności:

  

\mathrm{Z_{01}}=\mathrm{Z_{0}\sqrt{r_R}}>\mathrm{Z_{0}};

(5-39)  

Ilustrację drogi transformacji z punktu „L” do środka układu pokazuje rys.5.24. Jeśli transformacja impedancji odbywa się odcinkiem prowadnicy o impedancji charakterystycznej innej, niż impedancja odniesienia (zwykle jest nią Z0=50Ω), to środek okręgu transformacji nie jest dalej ulokowany w środku układu współrzędnych. Można tak dobrać Z0t odcinka transformującego, aby okrąg przechodził przez punkt dopasowania.
 

Rys.5.24. Obwód dopasowujący z transformatorem ćwierćfalowym.


W przypadku transformacji impedancji z punktu „L” do „S” długość drogi transformacji jest większa o \lambda/4. Warunki transformacji zmieniają się, gdyż rS<1. Impedancja charakterystyczna transformatora ćwierćfalowego ma inną wartość, którą obliczamy z zależności (5-40):

  

\mathrm{Z_{02}}=\mathrm{Z_{0}\sqrt{r_S}}

(5-40)  

Ilustrację drogi transformacji z punktu „L” do środka układu pokazuje rys.5.25.
 

Rys.5.25. Obwód dopasowujący z transformatorem ćwierćfalowym, druga wersja.