Impedansmatchningar

Impedansmatchningar är processen att utforma ett nätverk så att källimpedansen och lastimpedansen är matchade. Syftet är att maximera effektöverföringen mellan källan och lasten och att minimera reflektioner. Vid radiofrekventa (RF) applikationer uppnås matchning ofta genom konjugatmatchning där lastens impedans ZL är den komplexa konjugaten av källimpedansen ZS*, vilket ger maximal effektöverföring vid en given frekvens. För enklare fall där impedanserna är rena resistorer kan ZL = ZS erhållas.

På transmissionslinjer krävs att den karakteristiska impedansen Z0 och lasten ZL är lika för att undvika reflektioner. Miss-matchningar uppkommer annars i form av stående vågor. Reflektionskoefficienten Γ definieras som Γ = (ZL - Z0)/(ZL + Z0).

Vanliga metoder för impedansmatchning inkluderar sammansättningsnätverk av lumpade element (L- och T-nätverk eller Pi-nätverk), vilket används för att neutralisera den imaginära delen av impedansen. En kvarts våglängds transformator är en enda längd av transmissionslinje som ger Z0 = sqrt(ZS ZL). Stub-matchning använder kortslutna eller öppna stubbar för att justera den imaginära delen. Transformatorer och baluner används för att koppla samman balanserade och obalanserade system. För bredbandsmatchning används flera sektioner eller speciella bredbands-transformatorer.

Smith-diagrammet används ofta som verktyg för att visualisera och designa matchningar. Viktiga mått inkluderar returförlust/return loss, VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) och bandbredd, eftersom en matchning ofta begränsas till ett avgränsat frekvensområde.

Användningsområden inkluderar RF-sändare och mottagare, antenner, koaxialkabelsystem och ljudförstärkare där rätt impedans gör att effekt levereras effektivt mellan enheter. I ljudapplikationer är målet ofta att matcha högtalarens impedans till förstärkaren för att undvika effektförluster och överhettning, även om absolut 100-procentig matchning över hela frekvensbandet är svår i praktiken.

---