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Corso di Campi Elettromagnetici e Circuiti: Propagazione Guidata - Prof. Maurizio Bozzi Lezione 10 - 1
CORSO DI
CAMPI ELETTROMAGNETICI E CIRCUITI
- PROPAGAZIONE GUIDATA -
Università di Pavia, Facoltà di Ingegneria
http://microwave.unipv.it/bozzi/
Prof. Maurizio Bozzi
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LEZIONE 11
ADATTATORI DI IMPEDENZA
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SOMMARIO DELLA LEZIONE
Adattatori a Componenti Discreti
Adattatore con Linea in Quarto d’Onda
Adattatore a Singolo Stub
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ADATTAMENTO DI IMPEDENZA
I motivi per realizzare l’adattamento d’impedenza sono diversi:
massimizzare la potenza erogata dal generatore
massimizzare la potenza trasmissibile lungo una linea senza che
avvengano scariche o surriscaldamento eccessivi negli impianti di
potenza
rendere l’impedenza vista dal generatore indipendente dalla lunghezza
della linea di collegamento, per evitare distorsioni dei segnali nelle
telecomunicazioni.
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ADATTAMENTO DI IMPEDENZA
generatore
𝑍in ≠ 𝑍𝑔∗
𝑍0, 𝛽
𝑍𝐿 ≠ 𝑍0
𝑍𝐿𝑃𝑑 , 𝑍𝑔
generatore
𝑍in = 𝑍𝑔∗
𝑍0, 𝛽
𝑍0
𝑍𝐿𝑃𝑑 , 𝑍𝑔
adattatore adattatore
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ADATTATORI A COMPONENTI DISCRETI
A frequenze relativamente basse (<1 GHz) è possibile utilizzare
adattatori realizzati con componenti discreti. All’aumentare della frequenza
il loro uso è precluso da effetti parassiti e dimensioni non trascurabili
rispetto alla lunghezza d’onda.
adattatore
𝑍0
𝑍𝐿
𝑗𝑋
𝑗𝐵
adattatore
𝑍0
𝑍𝐿
𝑗𝑋
𝑗𝐵
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ADATTATORI A COMPONENTI DISCRETI
adattatore
𝑍0
𝑍𝐿
𝑗𝑋
𝑗𝐵
𝑧𝐿
𝑧𝐿 + 𝑗𝑥
1
𝑧𝐿 + 𝑗𝑥+ 𝑗𝑏
1
𝑧𝐿 + 𝑗𝑥
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ADATTATORI A COMPONENTI DISCRETI
adattatore
𝑍0
𝑍𝐿
𝑗𝑋
𝑗𝐵
1
𝑦𝐿 + 𝑗𝑏+ 𝑗𝑥
𝑧𝐿
𝑦𝐿 + 𝑗𝑏
𝑦𝐿
1
𝑦𝐿 + 𝑗𝑏
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ADATTATORE CON LINEA IN QUARTO D’ONDA
Una linea di lunghezza l/4 funziona come trasformatore di impedenza.
Infatti, dato un carico di impedenza 𝑍𝐿 e una linea lunga l/4 con
impedenza caratteristica 𝑍0, l’impedenza all’ingresso della linea vale
Questa proprietà può essere sfruttata per realizzare l’adattamento del
carico, introducendo una linea di lunghezza l/4 con impedenza
caratteristica opportunamente scelta.
𝑍in =𝑍02
𝑍𝐿
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ADATTATORE CON LINEA IN QUARTO D’ONDA
Se l’impedenza di carico è reale (carico puramente resistivo) 𝑍𝐿 = 𝑅𝐿 e si
vuole adattare a 𝑍0:
Sfruttando le proprietà delle linee in quarto d’onda:
adattatore
𝑍A = 𝑍0𝑅L
𝑍𝐿 = 𝑅𝐿𝑍𝐴
𝜆/4
𝑍0
𝑍in =𝑍𝐴2
𝑅𝐿= 𝑍0
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ADATTATORE CON LINEA IN QUARTO D’ONDA
Se l’impedenza di carico è complessa, è comunque possibile utilizzare
l’adattamento tramite una linea di lunghezza l/4, ma è prima necessario
trasformare il carico in un carico resistivo, attraverso l’introduzione di un
tratto di linea.
I carichi reali si trovano sull’asse orizzontale della Carta di Smith.
adattatore
𝑍𝐿 =𝑅𝐿 + 𝑗𝑋𝐿
𝑍𝐴
𝜆/4
𝑍0
𝑍0
𝑍 reale
𝑑
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ESEMPI DI ADATTATORE IN QUARTO D’ONDA
Esempi di adattatore in quarto d’onda realizzati in cavo coassiale
(modificando il diametro del conduttore interno per cambiare l’impedenza
caratteristica) e in microstriscia modificando la larghezza della linea.
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ADATTATORE A SINGOLO STUB
Nel caso di uno stub in
parallelo, è opportuno
lavorare con le ammettenze.
adattatore
𝑌𝐿𝑌0
𝑑
𝑌𝑠
𝑌0
𝑑𝑠
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ADATTATORE A SINGOLO STUB
yL
d/l
g=1
ds/l
yI
b
bs
b=∞
adattatore
𝑌𝐿𝑌0
𝑑
𝑌𝑠
𝑌0
𝑑𝑠
𝑌𝐼 = 𝑌0 + 𝑗𝐵
−𝑗𝐵
𝑏𝑠 = −𝐵
𝑌𝑠= −
𝑏𝑌0𝑌𝑠
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ESEMPI DI ADATTATORE A SINGOLO STUB
Esempi di adattatore a singolo stub in microstriscia e in cavo coassiale.
stub in
corto circuito
generatore
caricostub