Dopasowanie falowe w układach radiowych

Nadal przedstawiam podstawowe informacje na temat rezystancji (impedancji) falowej oraz dopasowania falowego. Wcześniej pokazałem odbicia impulsów elektrycznych, natomiast w tym artykule zajmiemy się ważnymi aspektami dopasowania falowego w układach i systemach radiowych, gdzie sygnały są ciągłe.

Jak wielokrotnie podkreślałem, podstawą „elektroniki radiowej” jest zaakceptowanie faktu, że energia elektryczna, a raczej elektromagnetyczna, zawsze przekazywana jest w sposób bezprzewodowy, falowy, jako energia swego rodzaju drgań. Nierozłącznie wiąże się z tym problem zjawisk falowych, głównie odbić. W poprzednich artykułach serii przedstawiłem przykłady (nie)dopasowania falowego, głównie w obwodach impulsowych. Teraz zainteresujemy się aspektami dopasowania w obwodach „radiowych”. Po omówieniu kwestii dopasowania falowego zajmiemy się dopasowaniem energetycznym oraz dopasowaniem szumowym.

Dopasowanie w układach radiowych

W poprzednim artykule serii podeszliśmy do dopasowania falowego „od strony pola elektromagnetycznego” i doszliśmy do wniosku, że dopasowanie falowe to utrzymanie w linii transmisyjnej i na jej obu końcach tego samego „naturalnego” stosunku natężeń pola elektrycznego i magnetycznego (E / H). Ważną kwestię, co znaczy „naturalny”, omówiłem we wcześniejszym artykule cyklu. Przypomnę krótko, że każdy kabel (linia transmisyjna) po pierwsze opóźnia sygnał i tu jest przyczyna komplikacji, a po drugie ma jakieś rozmiary i głównie te rozmiary wyznaczają „naturalny”, „ulubiony” stosunek natężeń pól elektrycznego i magnetycznego, przy którym w tym kablu nie występują odbicia.

Podkreślam, że kwestia dopasowania falowego dotyczy obydwu końców kabla. Dla uzyskania pełnego dopasowania falowego stosunek natężeń pól E / H także na zewnątrz, na obydwu końcach kabla, też powinien być taki, jak „lubi” ten kabel, co przypominam na rysunku 1.

Dla uzyskania czy też dla zachowania dopasowania falowego, na końcach kabla powinno być włączone „cokolwiek”, co zapewni ciągłość impedancji, „ciągłość właściwości ośrodka”, przez który przechodzi fala energii elektromagnetycznej. Chodzi o to, żeby na obu końcach „kabel widział” rezystancję równą jego „ulubionej” rezystancji falowej. We wcześniejszych rozważaniach tym „cokolwiek” były rezystory, a w filmie o pomiarze rezystancji falowej wykorzystałem potencjometry wieloobrotowe, co widać na fotografii 2.

Dla celów edukacyjnych, żeby pokazać podstawy, „naturalny dla danego kabla” stosunek E / H, czyli także U/I najprościej dobierzemy za pomocą dwóch rezystorów R_I, R_O według rysunku 3.

Zastosujemy taką wartość rezystancji R_I, żeby „przed kablem” stosunek E / H był taki sam, jak w kablu. Tak samo stosunek E / H „za kablem” dobierzemy za pomocą R_O. W ten sposób „na całej trasie przesyłu” zapewnimy jednakowe „okoliczności przesyłania energii” – jednakowy stosunek natężeń pól E / H (a także U / I) i uzyskamy tor dopasowany, w którym nie ma szkodliwych odbić.

W rzeczywistości, zamiast o rezystorach, powinniśmy mówić o rezystancjach, a raczej o impedancjach. Przykładowo w nadajniku radiowym mamy jakiś generator lub raczej wzmacniacz wysokiej częstotliwości, mamy antenę, a także jakiś kabel, bo zwykle obwody elektroniczne są oddalone od anteny.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w listopadowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 11/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 11/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.