Impedanzanpassung mit dem Smith-Diagramm verstehen

Was ist Impedanzanpassung?

In der Hochfrequenztechnik wird die maximale Leistung von einem Sender auf eine Antenne übertragen, wenn die Quellimpedanz mit der Lastimpedanz (typischerweise 50 Ohm) übereinstimmt. Bei einer Fehlanpassung wird Leistung zurückreflektiert, was zu einem hohen SWR und möglichen Schäden am Sender führt.

Du kannst den Rechner für Anpassnetzwerke verwenden, um die passenden Komponenten zu berechnen.

Einführung in das Smith-Diagramm

Das 1939 von Phillip H. Smith erfundene Smith-Diagramm ist ein grafisches Werkzeug, das komplexe Reflexionskoeffizienten und Impedanzen in einem kreisförmigen Raster darstellt.

• Horizontale Achse: Repräsentiert den reinen Widerstand (R). Die Mitte des Diagramms stellt die normierte Systemimpedanz dar (normalerweise 1.0, was 50 Ohm entspricht).
• Konzentrische Kreise: Repräsentieren Kreise konstanter Resistanz (Widerstand).
• Sich schneidende Bögen: Repräsentieren Kurven konstanter Reaktanz (X) (induktive Reaktanz in der oberen Hälfte, kapazitive Reaktanz in der unteren Hälfte).

Visualisiere dies interaktiv mit unserem Interaktiven Smith-Diagramm-Tool.

So trägst du einen Punkt ein

Vor dem Eintragen musst du deine Impedanz normieren, indem du sie durch die Systemimpedanz (Z0 = 50 Ω) teilst:

z = Z / Z0 = (R + jX) / 50

Wenn deine Antennenimpedanz beispielsweise Z = 25 + j50 Ω beträgt:

1. Normieren: z = 0.5 + j1.0.
2. Finde den Kreis für den konstanten Widerstand von 0.5.
3. Finde den Bogen für die konstante induktive Reaktanz von +1.0 in der oberen Hälfte.
4. Der Schnittpunkt dieser beiden Kurven ist dein eingetragener Impedanzpunkt.

Entwurf von L-Gliedern

Um eine Last an 50 Ohm anzupassen, können wir den eingetragenen Punkt durch Hinzufügen von Spulen und Kondensatoren in Reihe oder parallel in die Mitte des Diagramms (1.0 + j0) bewegen:

1. Reihenspule hinzufügen: Bewegt den Punkt im Uhrzeigersinn entlang eines Kreises konstanten Widerstands.
2. Reihenkondensator hinzufügen: Bewegt den Punkt gegen den Uhrzeigersinn entlang eines Kreises konstanten Widerstands.
3. Parallelspule hinzufügen: Bewegt den Punkt gegen den Uhrzeigersinn entlang eines Kreises konstanter Konduktanz (Leitwert).
4. Parallelkondensator hinzufügen: Bewegt den Punkt im Uhrzeigersinn entlang eines Kreises konstanter Konduktanz.

Durch die Kombination von zwei Elementen kannst du fast jede Lastimpedanz wieder in die perfekte Mitte von 1.0 transformieren.