impedanssimuunnokset

Impedanssimuunnokset ovat sähkö- tai RF-verkkojen suunnittelussa käytettyjä menetelmiä, joiden avulla järjestelmän impedanssia muokataan siten, että lähde ja kuorma ovat mahdollisimman hyvin yhteensopivia. Tavoitteena on minimoida heijastumat, parantaa teho-siirtoa sekä varmistaa toimivuus halutulla taajuusalueella.

Perusidea on, että impedanssi Z = R + jX kuvaa sekä resistiivistä että reaktiivista vastusta. Maksimaalisen teho-siirron saavuttamiseksi sisääntulo- tai lähtöimpedanssin tulisi vastata haluttua vastaa toiseen puoleen nähden. Impedanssimuunnoksia voidaan toteuttaa sekä jatkuvan jakelun (transmission line) että lumped-elementtiverkoilla, ja ne voivat olla passiivisia.

Transmissio on lineaarinen, pituuden ja taajuuden funktiona. Mitä такta lähelle Z0 ja Z_L, sitä paremmin heijastukset hallitaan. Yleisimmät ilmaisuudet antavat Z_inin taajuusriippuvuuden, kuten Z_in = Z0*(Z_L + j Z0 tanβl)/(Z0 + j Z_L tanβl), jossa β = 2π/λ ja l on johto.

Lumped-elementtiset verkot käyttävät sarja- tai jakoverkkoja, kuten L-, T- tai Pi-muotoinen rakenne. Näillä voidaan muuntaa impedanssia tiettyyn taajuuteen sopivasti massiivisten komponenttien avulla. Käytännössä valinta riippuu siitä, onko tavoite laaja vai kapea kaista, sekä käytettävissä olevista komponenteista.

Sovelluksia ovat RF-voimavahvistin- ja antenniliitännät, signaalin mittauskalibrointi sekä erilaiset testaus- ja mittausjakot. Välineinä käytetään usein Smith-kaaviota impedanssin visuaaliseen suunnitteluun sekä sähkö- ja vektormittauksia. Rajoitteina ovat taajuusriippuvuus, epäeldot ja hylkymiset sekä heijastusten lisäiset vaikutukset laajakaistaisissa järjestelmissä.