임피던스 매칭

전자공학에서 임피던스 매칭은 전기장치의 입력 임피던스 또는 출력 임피던스를 원하는 값으로 설계 또는 조정하는 작업입니다.대부분의 경우 전력 전송을 최대화하거나 신호 반사를 최소화하기 위해 원하는 값이 선택됩니다.예를 들어 임피던스 매칭은 일반적으로 상호접속 전송로를 통해 무선 송신기에서 안테나로의 전력 전송을 개선하기 위해 사용됩니다.전송선이 일치하는 임피던스로 종단되면 전송선상의 신호는 반사 없이 전송됩니다.

임피던스 매칭 기술에는 변압기, 일괄 저항의 조정 가능한 네트워크, 캐패시턴스와 인덕턴스 또는 적절한 비례 전송로가 포함됩니다.실용적인 임피던스 매칭 디바이스는 일반적으로 지정된 주파수 대역에서 최상의 결과를 제공합니다.

임피던스 매칭의 개념은 전기공학에서 널리 사용되고 있지만 음향학이나 광학 등 소스와 부하 사이에 반드시 전기적인 것이 아닌 에너지의 형태가 전달되는 다른 응용 분야와 관련이 있습니다.

이론

임피던스는 시스템에서 소스로부터의 에너지 흐름에 대한 반대입니다.신호가 일정할 경우 이 임피던스는 일정할 수도 있습니다.신호가 다양할 경우 일반적으로 주파수에 따라 변경됩니다.관련된 에너지는 전기, 기계, 음향, 자기, 광학 또는 열입니다.전기적 임피던스의 개념은 아마도 가장 일반적으로 알려져 있을 것입니다.전기 임피던스는 전기 저항과 마찬가지로 옴 단위로 측정됩니다.일반적으로 임피던스(심볼:Z)는 복소값을 가지고 있다.즉, 부하는 일반적으로 실부를 형성하는 저항성분(심볼:R)과 허부를 형성하는 리액턴스성분(심볼:X)을 가진다.

단순한 경우(저주파수 또는 직류 전력 전송 등) 리액턴스는 무시할 수 있거나 0일 수 있습니다.임피던스는 실수로 표현되는 순수한 저항으로 간주할 수 있습니다.다음 요약에서는 저항과 리액턴스가 모두 중요한 일반적인 경우와 리액턴스가 무시할 수 있는 특수한 경우를 검토한다.

최대 전력 전송 매칭

복합 켤레 매칭은 최대 동력 전달이 필요한 경우, 즉

$({displaystyle Z_{\mathsf {load}}=Z_{\mathsf {source}}^{*},})$

여기서 위첨자 *는 복합 켤레를 나타냅니다.공역 일치는 소스 또는 로드 중 하나에 반응성 성분이 있는 경우 반사가 없는 일치와 다릅니다.

소스에 반응성 성분이 있지만 부하가 순수하게 저항성이 있는 경우, 부하에 같은 크기이지만 반대 부호의 리액턴스를 더하면 매칭을 달성할 수 있습니다.단일 요소로 구성된 이 단순한 일치 네트워크는 일반적으로 단일 주파수에서만 완벽한 일치를 달성합니다.이는 추가된 요소가 캐패시터 또는 인덕터이며, 두 경우 모두 임피던스가 주파수에 의존하며 일반적으로 소스 임피던스의 주파수 의존성을 따르지 않기 때문입니다.광대역 애플리케이션에서는 보다 복잡한 네트워크를 설계해야 합니다.

파워 전송

전기신호원, 무선송신기 또는 기계음(예를 들어 라우드스피커)과 같은 일정한 출력임피던스를 가진 전원이 부하로 동작할 때마다 부하(부하임피던스 또는 입력임피던스)의 임피던스가 임피던스의 복소수 공역과 같을 때 가능한 최대전력이 부하에 공급된다.소스(즉, 내부 임피던스 또는 출력 임피던스)입니다.두 임피던스가 복소 공역하려면 저항이 동일해야 하며, 반응물의 크기는 동일해야 하지만 부호는 반대여야 합니다.저주파 또는 DC 시스템(또는 순전히 저항성 소스 및 부하가 있는 시스템)에서는 리액턴스가 0이거나 무시할 수 있을 정도로 작습니다.이 경우, 최대 전력 전달은 부하 저항이 소스의 저항과 같을 때 발생합니다(수학적인 증명은 최대 전력 정리를 참조하십시오).

임피던스 매칭이 항상 필요한 것은 아닙니다.예를 들어 고전압의 공급(신호 열화 저감 또는 소비전력 절감)이 전력 전송의 최대화보다 중요한 경우에는 임피던스 브리징 또는 전압 브리징이 자주 사용됩니다.

오래된 오디오 시스템(트랜스 및 패시브필터 네트워크에 의존하며 전화 시스템에 기반)에서는 소스 저항과 부하 저항이 600옴으로 일치했습니다.손실된 신호를 복원할 수 있는 앰프가 없었기 때문에 전력 전달을 극대화하기 위한 한 가지 이유가 있었습니다.또 다른 이유는 중앙 교환 장치에서 사용되는 하이브리드 변압기가 올바르게 작동하여 발신 음성과 수신 음성을 분리하여 증폭되거나 4선 회로에 공급될 수 있도록 하는 것이었습니다.반면 대부분의 최신 오디오 회로는 능동 증폭 및 필터링을 사용하며 전압 브리징 연결을 사용하여 정확도를 극대화할 수 있습니다.엄밀히 말하면, 임피던스 매칭은 소스 디바이스와 로드 디바이스가 모두 선형인 경우에만 적용됩니다.단, 특정 동작 범위 내의 비선형 디바이스 간에 매칭을 얻을 수 있습니다.

임피던스 매칭 디바이스

일반적으로 소스 임피던스 또는 로드 임피던스를 조정하는 것을 "임피던스 매칭"이라고 합니다.임피던스 미스매치를 개선하는 방법에는 다음 3가지가 있습니다.이것들을 모두 '임피던스 매칭'이라고 부릅니다.

• Z = Z_source*(복잡한 켤레 매칭)의_load 선원에 외관 하중을 주기 위한 장치.고정 전압과 고정 전원 임피던스를 가진 소스가 주어진 경우, 최대 전력 정리는 이것이 소스에서 최대 전력을 추출하는 유일한 방법이라고 말합니다.
• 에코를 방지하기 위해 Z = Z_line(복잡한 임피던스 매칭)의_load 외관 부하를 표시하기 위한 장치입니다.일정한 소스 임피던스를 가진 전송 선로 소스가 주어진 경우 전송 선로 끝에 있는 이 "무반사 임피던스 매칭"은 전송 선로에 에코가 반사되지 않도록 하는 유일한 방법입니다.
• 가능한 한 겉보기 소스 저항을 0에 가깝게 보이거나 겉보기 소스 전압을 최대한 높게 보이도록 설계된 장치입니다.이것이 에너지 효율을 최대화하는 유일한 방법이기 때문에 전력선의 선두에 사용됩니다.이러한 임피던스 브리징 접속은 왜곡과 전자파 간섭도 최소화합니다.또한 최신 오디오 앰프 및 신호 처리 장치에도 사용됩니다.

"임피던스 매칭"을 수행하는 에너지원과 부하 사이에는 다양한 장치가 사용됩니다.전기 임피던스를 맞추기 위해 엔지니어는 변압기, 저항기, 인덕터, 콘덴서 및 전송로의 조합을 사용합니다.이러한 패시브(및 액티브) 임피던스 매칭 디바이스는 다양한 애플리케이션에 최적화되어 있으며 바란, 안테나 튜너(외관상 ATU 또는 롤러코스터라고도 불립니다), 음향 혼, 일치하는 네트워크 및 터미네이터가 있습니다.

트랜스포머

회로의 임피던스를 일치시키기 위해 변압기를 사용하는 경우가 있습니다.변압기는 한 전압의 교류전류를 다른 전압의 동일한 파형으로 변환한다.변압기에 대한 전력 입력과 변압기의 출력은 동일합니다(변환 손실 제외).전압이 낮은 쪽은 낮은 임피던스이고(턴 수가 낮기 때문에), 전압이 높은 쪽은 높은 임피던스입니다(코일 내 회전이 많기 때문에).

이 방법의 예로는 텔레비전 풍선 변압기가 있습니다.이 트랜스에서는 밸런스 라인(300옴 트윈 리드)과 언밸런스 라인(RG-6 등의 75옴 동축 케이블)을 상호 접속할 수 있습니다.임피던스를 일치시키려면 두 케이블을 2:1의 회전비로 일치하는 변압기에 연결해야 합니다.이 예에서는 300옴 회선은 더 많은 턴으로 트랜스 측에 접속되어 75옴 케이블은 더 적은 턴으로 트랜스 측에 접속되어 있습니다.이 예에서는 변압기 회전비를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

$({displaystyle {text ratio}}={frac {text {source resistance}}{\text {load resistance}})$

저항성 네트워크

저항성 임피던스 매칭은 설계가 가장 용이하며 2개의 저항으로 구성된 단순한 L 패드로 달성할 수 있습니다.전력 손실은 저항성 네트워크를 사용하면 피할 수 없는 결과로, 회선 레벨 신호 전송에만 사용됩니다.

계단식 전송 선로

대부분의 일괄 요소 디바이스는 특정 범위의 부하 임피던스와 일치할 수 있습니다.예를 들어 유도 부하를 실제 임피던스에 일치시키려면 캐패시터를 사용해야 합니다.부하 임피던스가 정전용량이 되면 일치하는 소자를 인덕터로 교체해야 합니다.대부분의 경우 광범위한 부하 임피던스를 일치시키기 위해 동일한 회로를 사용해야 하며, 따라서 회로 설계를 단순화할 필요가 있습니다.이 문제는 계단식 전송선에 ^[1]의해 해결되었습니다.여기에서는 직렬로 배치된 복수의 1/4파 유전체 슬러그가 전송선의 특성 임피던스를 변화시키기 위해 사용됩니다.각 소자의 위치를 제어함으로써 회로를 재접속할 필요 없이 광범위한 부하 임피던스를 일치시킬 수 있다.

필터

필터는 통신 및 무선 엔지니어링에서 임피던스 매칭을 실현하기 위해 자주 사용됩니다.일반적으로 이론적으로 이산 컴포넌트 네트워크에서는 모든 주파수에서 완벽한 임피던스 매칭을 달성할 수 없습니다.임피던스 매칭 네트워크는 일정한 대역폭으로 설계되어 필터의 형태를 취하며 설계에 필터 이론을 사용합니다.

무선 튜너나 트랜스미터 등 대역폭이 좁은 어플리케이션에서는 스터브 등의 간단한 튜닝필터를 사용할 수 있습니다.이는 하나의 특정 주파수에서만 완벽한 일치를 제공합니다.와이드 대역폭 매칭을 위해서는 여러 섹션의 필터가 필요합니다.

L섹션

간단한 전기 임피던스 매칭 네트워크에는 캐패시터 1개와 인덕터 1개가 필요합니다.다만, 오른쪽 그림에서는₁, R₂ > R 의 어느쪽인가를₁ 송신원으로₂ 하고, 다른 한쪽을 부하로 할 수 있습니다.X 또는₂ X 중 하나는₁ 인덕터이고 다른 하나는 캐패시터여야 합니다.한 리액턴스는 소스(또는 로드)와 병렬이고 다른 리액턴스는 로드(또는 소스)와 직렬입니다.리액턴스가 소스와 병렬일 경우 유효 네트워크는 높은 임피던스에서 낮은 임피던스로 일치합니다.

분석은 다음과 같습니다.^[3]${\displaystyle {R\mathrm{}}_{}}$1의 실제 소스 $임피던스{\displaystyle {}_{}}$({$displaystyle R_{1})$와 R$$의 $실제{\displaystyle {}_{}}$ 부하 임피던스({$displaystyle R_{2$를 고려합니다.$리액턴스{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {X\mathrm{}}_{}}$ 1$({$})이$$ 소스 임피던스와 병렬인 경우, 조합 임피던스는 다음과 같습니다.

${{displaystyle {jR_{1}X_{1}}{R_{1}+jX_{1}}}}}$

위의 임피던스의 허수 부분이 직렬 리액턴스에 의해 취소되면 실제 부분은

${\displaystyle R_{2}=subscfrac {R_{1}X_{1}^{2}}{R_{1}^{2}+X_{1}^2}}}$

${\displaystyle {X1}_{}}$의$$해결방법({$displaystyle X_{1})$

${\displaystyle {X\mathrm{}}_{}}$ 1 ${\displaystyle ={}_{}}$ ${\displaystyle R\frac{{}_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{}_{}}{}}$Q (\ $displaystyle \$left \ $vert$ X_${1}$ \$right$ \ $vert$=$specfrac {R_{1}}$ {$Q}$ $\}$ 。

${\displaystyle {X\mathrm{}}_{}}$ 2 ${\displaystyle ={}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {R\mathrm{}}_{}}$2 ({$displaystyle\left\vert X_{2}\right\vert =QR_{2$

$여기$서 Q ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle \sqrt{\frac{{R\mathrm{}}_{}}{}}}$ 1${\displaystyle \sqrt{\frac{{}_{}}{}}}$- ${\displaystyle \sqrt{\frac{{}_{}}{}}}$ ${\displaystyle \sqrt{\frac{{}_{}}{{}_{}}}}$ R$$ ({$displaystyle$ Q$=sqrt {frac {R_{1}-R_{2}})$ {$R_{2$

주의: 병렬 리액턴스인 ${\displaystyle {X\mathrm{}}_{}}$ 1$({$은 일반적으로 콘덴서이기 때문에 음의 리액턴스를 가집니다.L-네트워크는 로우패스필터이기 때문에 고조파 억제의 추가 기능을 제공합니다.

역접속(임피던스 단계업)은 단순히 역접속입니다.예를 들어 소스와 직렬 리액턴스입니다.임피던스비의 크기는 인덕터의 Q와 같은 리액턴스 손실에 의해 제한됩니다.복수의 L섹션을 캐스케이드로 배선하여 임피던스비 또는 대역폭을 높일 수 있습니다.전송 선로 매칭 네트워크는 캐스케이드로 배선된 무한한 수의 L 섹션으로 모델링할 수 있습니다.Smith 차트를 사용하여 특정 시스템에 최적인 매칭 회로를 설계할 수 있습니다.

역률 보정

역률 보정 장치는 전력선 말단에서 부하의 무효 및 비선형 특성을 취소하는 것을 목적으로 합니다.이것에 의해, 전원 라인으로 인식되는 부하가 순수하게 저항하게 됩니다.부하에 필요한 특정 참 전력에 대해 이는 전력선을 통해 공급되는 참 전류를 최소화하고 전력선의 저항으로 낭비되는 전력을 최소화합니다.예를 들어, 최대 전력점 트래커는 태양 전지판에서 최대 전력을 추출하여 배터리, 전력 그리드 또는 기타 부하로 효율적으로 전송하기 위해 사용됩니다.최대 전력 정리는 태양 전지판에 대한 "업스트림" 연결부에 적용되므로 태양 전지판 소스 저항과 동일한 부하 저항을 에뮬레이트합니다.단, 최대전력정리는 "다운스트림" 접속에는 적용되지 않습니다.이 접속은 임피던스 브리징 접속입니다.고전압 저저항 소스를 에뮬레이트하여 효율을 최대화합니다.

전원 그리드에서 전체 부하는 일반적으로 유도됩니다.따라서 역률 보정은 캐패시터 뱅크에서 가장 일반적으로 이루어집니다.보정이 필요한 것은 공급 주파수인 단일 주파수뿐입니다.복잡한 네트워크는 주파수 대역이 일치해야 하는 경우에만 필요하며, 이것이 역률 보정에 일반적으로 필요한 단순한 캐패시터만 사용하는 이유입니다.

전송선

RF 접속에서는 임피던스 매칭이 바람직합니다.그렇게 하지 않으면, 일치하지 않는 전송로의 끝에서 반사가 발생할 가능성이 있기 때문입니다.반사로 인해 주파수에 의존한 손실이 발생할 수 있습니다.

전송 선로 (무선 및 광섬유 등)를 포함한 전기 시스템에서 회선의 길이가 신호의 파장에 비해 긴 경우(신호는 소스로부터 부하까지 이동하는 데 걸리는 시간에 비해 빠르게 변화함): 회선의 양 끝의 임피던스는 전송 선로의 특징에 일치할 수 있습니다.pedance ( ${\displaystyle {}_{}}$ \ $displaystyle Z_{c$ )를 사용하여 회선 끝에서 신호의 반사를 방지합니다.Radio-Frequency(RF; 무선 주파수) 시스템에서 소스 임피던스와 로드 임피던스의 공통값은 50옴입니다.일반적인 RF 부하는 1/4파 그라운드 플레인 안테나(이상적인 접지 플레인으로 37옴)입니다.

매질 1에서 매질 2로 이동하는 파형의 일반적인 전압 반사 계수는 다음과 같습니다.

$\displaystyle \Gamma _{12}={Z_{2}-Z_{1} \over Z_{2}+Z_{1}}}$

중간 2에서 중간 1로 이동하는 파형의 전압 반사 계수는

$\displaystyle \Gamma _{21}={Z_{1}-Z_{2} \over Z_{1}+Z_{2}}}$

${\displaystyle \Gamma _{21}=-\Gamma _{12},$

따라서 반사 계수는 파형이 경계에 접근하는 방향에 관계없이 동일하다(부호를 제외).

전압 반사 계수의 음수인 전류 반사 계수도 있습니다.파형이 로드 엔드에서 개방에 도달하면 양전압 및 음전류 펄스가 소스로 역방향으로 전송됩니다(음전류는 전류가 반대 방향으로 흐르고 있음을 의미).따라서 각 경계에는 4개의 반사 계수(한쪽은 전압 및 전류, 다른 한쪽은 전압 및 전류)가 있습니다.두 개가 양수이고 두 개가 음수라는 것만 빼면 네 개 모두 같다.같은 쪽의 전압반사계수와 전류반사계수는 반대 부호를 가집니다.경계의 반대쪽 전압반사계수는 반대부호를 가진다.

부호를 제외하고 모두 동일하기 때문에 반사 계수를 전압 반사 계수로 해석하는 것이 일반적입니다(다른 표시가 없는 한).전송로의 한쪽 끝(또는 양쪽 끝)은 소스 또는 부하(또는 둘 다)가 될 수 있으므로 경계의 어느 쪽이 중간1이고 어느 쪽이 중간2인지에 대한 본질적인 선호는 없다.단일 전송로에서는 소스 또는 부하가 다른 쪽에 연결되어 있는지 여부에 관계없이 전송로 측에서 경계에 입사하는 파형의 전압반사계수를 정의하는 것이 일반적입니다.

부하를 구동하는 단일 소스 전송 선로

로드 엔드 조건

전송 선로에서 파동은 소스로부터 라인을 따라 이동합니다.파형이 경계에 도달한다고 가정합니다(임피던스의 급격한 변화).파동의 일부는 뒤로 반사되고 일부는 계속 전진합니다(하중에 경계는 하나뿐이라고 가정합니다).

허락하다

$디스플레이 스타일$ V_${$i$$})${\displaystyle {}_{}}{\displaystyle {및}_{}}$ I$(디스플레이$ 스타일 I_${i})$는 소스 측에서 경계에 입사하는 전압 및 전류입니다.

${\displaystyle V_{}}$ t$displaystyle V_{t},$ $및{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle I_{}}$ t t$displaystyle I_{t},$는 로드에 전송되는 전압 및 전류입니다.

${\displaystyle {}_{}}$$V{\displaystyle {}_{}}$ r${\displaystyle {}_{}}${ $display style$ V _ {$$$r$ , , , , , I$$ ${\displaystyle r_{}{}_{}}${ $displaystyle$ I _ {$$r , , , , }는$$ 소스로 반사되는 전압과 전류입니다.

${\displaystyle {경계}_{}}$ V i ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle Z_{}}$ ${\displaystyle {}_{}{}_{}}$ ${\displaystyle I_{}{}_{}}$\ $displaystyle V_{i$} =$Z_{c}$ 선측$I_{i},}$ 및$$ ${\displaystyle V_{}}$ r $=$ - ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}{}_{}}$ ${\displaystyle r_{}{}_{}}${\$displaystyle V_${r}=-$Z_{c}$$I_{r},}$ 및$$ 로드 $측{\displaystyle {}_{}}$ V ${\displaystyle t_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle Z_{}}$ L ${\displaystyle I_{}{}_{}}$t \ $displaystyle V_{t$} =$Z_{L}$$I_{t},$ $여기$서 $Vi$${\displaystyle V_{}}$ $r,$$V{\displaystyle {}_{}}$ t, V ${\displaystyle t_{},{}_{}}$ V t, V t$,$I${\displaystyle {}_{},{}_{}}$ {$display$ $style$ $I_{i$ $I{\displaystyle {}_{}}$, ${\displaystyle I_{},{}_{}}$ 및 $I_display$ $style$ I_${r$ 및 I_display $style$I_${r$}, 및$$ $.$

경계에서는 전압과 전류가 연속적이어야 합니다. 따라서

${\displaystyle V_{t}=V_{i}+V_{r},}$

${\displaystyle I_{t}=I_{i}+I_{r},}$

이 모든 조건이 충족됩니다.

${\displaystyle V_{r}=\Gamma_{TL V_{i},}$

${\displaystyle I_{r}=-\Gamma_{TL}I_{i},}$

${\displaystyle V_{t}=(1+\Gamma_{TL})V_{i},}$

$({displaystyle I_{t}=(1-\Gamma_{TL})I_{i},}$

${\displaystyle {여기}_{}}$서 ${\displaystyle T_{}}$ L$style\Gamma_{$$TL},}$ 전송선에서$$ 부하로 가는 반사계수.

$\displaystyle \Gamma _{TL}={Z_{L}-Z_{c}\over Z_{L}+Z_{c}=\Gamma_{L},}$^[4][5][6]

소스 엔드 조건

전송선의 소스 끝에는 소스 및 라인 양쪽에서 입사하는 파동이 있을 수 있습니다. 각 방향의 반사 계수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

$displaystyle -$$$$ST}=\Gamma_{$$TS}={Z_{s}-Z_{c}\over$ Z_${s}+Z_{c$}=\$Gamma_{S$

여기서 Zs는 소스 임피던스입니다.라인에서 발생하는 파동의 근원은 부하단으로부터의 반사입니다.소스 임피던스가 라인과 일치하면 로드 엔드의 반사가 소스 엔드로 흡수됩니다.전송로의 양단에서 일치하지 않을 경우 부하로부터의 반사가 소스에서 재반사되고 로드 엔드 애드 무한에서 재반사되며 전송로의 각 통과에서 에너지가 손실됩니다.이로 인해 공명 상태가 발생하여 주파수에 크게 의존하는 동작이 발생할 수 있습니다.협대역 시스템에서는 매칭에 바람직하지만 광대역 시스템에서는 일반적으로 바람직하지 않습니다.

소스 엔드 임피던스

${\displaystyle Z_{in}=Z_{c}{\frac {(1+T^{2}\Gamma_{L}}}{(1-T^{2}\Gamma_{L}}}},$ ^[7]

$여기$서 T$,\displaystyle T\,}$는 전송 라인이 소스와 부하에서 정확히 일치할 때 (양쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지) 단방향 전송 기능입니다.${\displaystyle }$T$${\$displaystyle$ T$,}$는 전송 중인 신호에 발생하는 모든 것(지연, 감쇠 및 분산 포함)을 설명합니다.로드에 완벽한 일치가 있는 경우 ${\displaystyle {\delta }_{}}$ L ${\displaystyle {}_{}}$ {\$displaystyle \Gamma$_ {L} $=$ ${\displaystyle {}_{}}$,} 및$$ ${\displaystyle Z_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{in}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}{}_{}}{\displaystyle Z_{}}$ c {$displaystyle Z_${in} =$Z_{c},}$

전송 함수

$\displaystyle V_{L}=V_{S}{\frac {T(1-\Gamma _{S}(1+\Gamma _{L})}{2(1-T^{2}\Gamma _{S}}}},$

$여기$서 V $displaystyle V_{S},)$는 소스의 개방(또는 언로드) 출력 전압입니다.

양 끝에 완벽한 일치가 있는 경우

${\displaystyle {\gamma }_{}}$ $=$ $0${ $display$ \$$$Gamma$ _ { $L$} $=$ 0$$ , ${\displaystyle {\gamma }_{}}$ $=$ 0 ,$displaydisplay$ S = 0 , }

그리고 나서.

${\displaystyle V_{}}$ L $=$ ${\displaystyle V_{}}$ S ${\displaystyle {}_{}\frac{}{}}{\displaystyle \frac{2}{}}$ (\$displaystyle V_{L$}=$V_{S}{\frac {T}{2$

전기적 예

전화 시스템

전화 시스템은 또한 일치하는 임피던스를 사용하여 장거리 회선에서의 에코를 최소화합니다.이것은 송전선 이론과 관련되어 있습니다.일치시키면 전화 하이브리드 코일(2-와이어에서 4-와이어 변환)도 올바르게 작동할 수 있습니다.같은 2선 회로로 중앙 사무실(또는 교환기)에 신호를 송수신하기 때문에 전화 이어피스에서 취소가 필요하므로 과도한 사이드톤이 들리지 않습니다.전화 신호 경로에 사용되는 모든 장치는 일반적으로 일치하는 케이블, 소스 및 부하 임피던스에 의존합니다.로컬 루프에서 선택한 임피던스는 600옴(공칭)입니다.종단 네트워크는 가입자 회선에 최적의 일치를 제공하기 위해 교환기에 설치됩니다.이러한 네트워크에는, 나라 마다 독자적인 표준이 있습니다만, 모두 음성 주파수 대역으로 약 600 옴이 되도록 설계되어 있습니다.

확성기 앰프

오디오 앰프는 일반적으로 임피던스와 일치하지 않지만 부하 임피던스(일반 반도체 앰프의 경우 0.1옴 미만 등)보다 낮은 출력 임피던스를 제공하여 스피커 댐핑을 개선합니다.진공관 증폭기의 경우 낮은 출력 임피던스를 얻고 증폭기의 성능을 로드 임피던스에 더 잘 맞추기 위해 임피던스 변경 변압기가 종종 사용됩니다.일부 튜브 앰프에는 일반적인 라우드스피커 임피던스에 맞게 앰프 출력을 조정하기 위한 출력 변압기 탭이 있습니다.

진공관 기반 증폭기의 출력 변압기에는 두 가지 기본 기능이 있습니다.

• 진공관 기반 전원 스테이지의 양극 회로에서 AC 컴포넌트(오디오 신호 포함)와 DC 컴포넌트(전원 공급 장치)의 분리.확성기에 DC 전류를 공급해서는 안 됩니다.
• 공통 음극 구성에서 파워 펜토드(EL34 등)의 출력 임피던스를 저감합니다.

변압기의 2차 코일에 있는 라우드스피커의 임피던스는 임피던스 스케일링 계수를 형성하는 턴 비율의 제곱에 의해 파워 펜토드 회로의 1차 코일에 있는 더 높은 임피던스로 변환됩니다.

MOSFET 또는 파워 트랜지스터를 사용하는 공통 드레인 또는 공통 컬렉터 반도체 기반 엔드 스테이지의 출력 스테이지에서는 출력 임피던스가 매우 낮습니다.적절한 밸런스가 유지되면 AC를 DC 전류에서 분리하기 위해 변압기나 대형 전해 콘덴서가 필요하지 않습니다.

비전기적인 예

음향학

전기전송선과 마찬가지로 어떤 매체에서 다른 매체로 음의 에너지를 전달할 때 임피던스 매칭 문제가 발생합니다.두 매체의 음향 임피던스가 매우 다른 경우 대부분의 음향 에너지는 경계를 넘어 전달되지 않고 반사(또는 흡수)됩니다.의료용 초음파 검사에 사용되는 젤은 음향 에너지를 변환기에서 신체로, 그리고 다시 신체로 전달하는 데 도움이 됩니다.겔이 없으면 변환기와 공기의 임피던스 불일치와 공기와 몸의 불연속성은 거의 모든 에너지를 반영하므로 체내에 들어가는 것은 거의 없습니다.

중이에 있는 뼈는 고막과 액체로 채워진 내이 사이에 임피던스 매칭을 제공합니다.

확성기 시스템의 혼은 변환기의 임피던스와 공기의 임피던스를 일치시키기 위해 전기 회로의 변압기와 같이 사용됩니다.이 원리는 호른 스피커와 악기 모두에서 사용됩니다.대부분의 드라이버 임피던스는 저주파에서의 빈 공기 임피던스와 잘 일치하지 않기 때문에 스피커 인클로저는 임피던스와 일치하여 스피커 콘의 전면과 후면 출력 사이의 파괴적인 위상 취소를 최소화하도록 설계되어 있습니다.라우드스피커에서 공기 중에 발생하는 소리의 크기는 스피커 직경과 생성되는 소리의 파장의 비율에 직접 관련되어 있습니다.큰 스피커는 작은 스피커보다 높은 수준의 낮은 주파수를 생성할 수 있습니다.타원형 스피커는 세로 방향의 큰 스피커와 가로 방향의 작은 스피커와 같은 복잡한 케이스입니다.음향 임피던스 매칭(또는 매칭이 없음)은 메가폰, 에코 및 방음의 작동에 영향을 미칩니다.

광학

빛(또는 전자파)이 굴절률이 다른 두 매체 사이의 계면에 닿을 때 유사한 효과가 발생합니다.비자성 재료의 경우 굴절률은 재료의 특성 임피던스에 반비례합니다.(전파 방향에 따라 달라지는) 광학 또는 파동 임피던스를 각 매체에 대해 계산할 수 있으며 전송선 반사 방정식에 사용할 수 있습니다.

$\displaystyle r={Z_{2}-Z_{1} \over Z_{1}+Z_{2}}}$

인터페이스의 반사 및 투과 계수를 계산합니다.비자성 유전체의 경우 이 방정식은 플레넬 방정식과 동일합니다.반사 방지 광학 코팅을 사용하면 불필요한 반사를 줄일 수 있습니다.

메카닉스

질량 m의 물체가 두 번째 물체와 탄성적으로 충돌하면 두 번째 물체의 질량 m이 같을 때 두 번째 물체에 대한 최대 에너지 전달이 일어난다.동일한 질량의 정면 충돌에서는 첫 번째 물체의 에너지가 두 번째 물체로 완전히 전달됩니다(예: 뉴턴의 크래들).이 경우 질량은 "기계적 임피던스"^{[dubious – discuss]}로 작용하며, 이는 일치해야 합니다.${\displaystyle {m\mathrm{}}_{}}$ 1$({$ 및$$ $m{\displaystyle {}_{}}$({$displaystyle m_{2})$가 이동체 및 정지체의 질량이고 P가 시스템의 운동량(충돌 내내 일정)인 $경우{\displaystyle {}_{}}$ 충돌 후 두 번째 물체의 에너지는 E₂:

$({displaystyle E_{2}=black {2P^{2}m_{2}}{(m_{1}+m_{2})^{2}}})$

이는 동력 전달 방정식과 유사합니다.

이러한 원칙은 고에너지 물질(폭발물)의 적용에 유용합니다.목표물에 폭발성 전하가 가해질 경우 에너지의 갑작스런 방출에 의해 압축파가 점전하 접점으로부터 반경방향으로 목표물을 통해 전파된다.압축파가 높은 음향 임피던스 미스매치 영역(타깃의 반대쪽 등)에 도달하면 장력파가 반사되어 스플링이 발생합니다.미스매치가 클수록 접힘과 스플링의 영향이 커집니다.뒤에 공기가 있는 벽에 가해지는 전하는 뒤에 흙이 있는 벽에 가해지는 전하보다 벽에 더 큰 피해를 준다.

「 」를 참조해 주세요.

• 호출음(신호)
• 정재파비
• 라인 절연 변압기

메모들

레퍼런스

외부 링크

• Smith 차트를 사용한 임피던스 매칭 임피던스 매칭