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

maurizio.bozzi@unipv.it

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