5G-netwerkantenne
Waarom impedantieaanpassing noodzakelijk is
Geschatte leestijd: 15 minuten
Het grootste verschil tussen radiofrequentie (RF) en hardware zijn gebaseerd op impedantieaanpassing, en de reden voor impedantieaanpassing is de transmissie van elektromagnetische velden. Zoals we allemaal weten, is een elektromagnetisch veld de interactie tussen een elektrisch veld en een magnetisch veld. Het verlies in het transmissiemedium treedt op doordat het elektrische veld oscillaties veroorzaakt in zijn effect op elektronen. Hoe hoger de frequentie Hoe meer cycli van elektromagnetische golven er in een transmissielijn van dezelfde lengte voorkomen, hoe hoger de frequentie van de stroomveranderingen. Hierdoor neemt het warmteverlies door oscillaties toe, wat leidt tot grotere verliezen in de transmissielijn.
Bij lage frequenties blijven de spanning en stroom op de transmissielijn in het circuit vrijwel onveranderd, omdat de golflengte veel langer is dan de transmissielijn. Hierdoor is het transmissielijnverlies zeer klein.
Als er intussen reflectie optreedt tijdens de uitvoer van de golf, kan de superpositie van de gereflecteerde golf met de oorspronkelijke invoergolf leiden tot een afname van de signaalkwaliteit en ook de efficiëntie van signaaloverdracht .
Of u nu aan hardware werkt of RF-systemen het doel is om betere resultaten te behalen signaaloverdracht en niemand wil dat er energie verloren gaat in het circuit.
Wanneer de belastingsweerstand gelijk is aan de interne weerstand van de signaalbron, kan de belasting het maximale uitgangsvermogen behalen. Dit noemen we vaak impedantieaanpassing.
Het is belangrijk om te weten dat conjugate matching bedoeld is voor maximale krachtoverbrenging.
Volgens de formule voor de spanningsreflectiecoëfficiënt \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), is \( \Gamma \) op dit moment niet gelijk aan 0, wat betekent dat er sprake is van spanningsreflectie.
Voor vervormingsvrije afstemming zijn de impedanties volledig gelijk, dus er is geen spanningsreflectie. Het belastingsvermogen wordt in dit geval echter niet gemaximaliseerd.
Retourverlies (RL) = \( -20\log|\Gamma| \)
Spanningsstaandegolfverhouding (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \)
De relatie tussen de staande golfverhouding en
transmissie-efficiëntie
wordt weergegeven in de onderstaande tabel:
Impedantiematching vereist een nogal omslachtig rekenproces. Gelukkig hebben we de Smith Chart, een essentieel hulpmiddel voor impedantiematching. De Smith Chart is een diagram dat bestaat uit vele elkaar kruisende cirkels. Bij correct gebruik stelt het ons in staat om de impedantie van een ogenschijnlijk complex systeem te bepalen zonder enige berekeningen. Het enige wat we hoeven te doen, is de gegevens langs de cirkelvormige lijnen te lezen en te volgen.
## Smith-diagrammethode
1. Nadat een seriecondensatorcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt tegen de klok in langs de cirkel met constante weerstand waarop het zich bevindt.
2. Nadat een shuntcondensatorcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt met de klok mee langs de constante-geleidingscirkel waarop het zich bevindt.
3. Nadat een serie-inductorcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt met de klok mee langs de cirkel van constante weerstand waarop het zich bevindt.
4. Nadat een shunt-inductorcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt tegen de klok in langs de constante-geleidingscirkel waarop het zich bevindt.
5. Nadat een shunt-open-stubcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt met de klok mee langs de constante-geleidingscirkel waarop het zich bevindt.
6. Nadat een shunt-kortstubcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt tegen de klok in langs de constante-geleidingscirkel waarop het zich bevindt.
7. Nadat een serie-transmissielijncomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt met de klok mee langs de cirkel van de constante staande golf.
