[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/2021\/01\/26\/impedanzanpassung-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/2021\/01\/26\/impedanzanpassung-wikipedia\/","headline":"Impedanzanpassung – Wikipedia","name":"Impedanzanpassung – Wikipedia","description":"Impedanz von Quelle und Lastkreis In der Elektronik Impedanzanpassung ist die Praxis des Entwurfs der Eingangsimpedanz einer elektrischen Last oder","datePublished":"2021-01-26","dateModified":"2021-01-26","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/7\/78\/Source_and_load_circuit_Z_%282%29.svg\/220px-Source_and_load_circuit_Z_%282%29.svg.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/7\/78\/Source_and_load_circuit_Z_%282%29.svg\/220px-Source_and_load_circuit_Z_%282%29.svg.png","height":"153","width":"220"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/2021\/01\/26\/impedanzanpassung-wikipedia\/","wordCount":14613,"articleBody":"  Impedanz von Quelle und LastkreisIn der Elektronik Impedanzanpassung ist die Praxis des Entwurfs der Eingangsimpedanz einer elektrischen Last oder der Ausgangsimpedanz ihrer entsprechenden Signalquelle, um die Leistungs\u00fcbertragung zu maximieren oder die Signalreflexion von der Last zu minimieren.  Eine Stromquelle wie ein Generator, ein Verst\u00e4rker oder ein Funksender hat eine Quellenimpedanz, die einem elektrischen Widerstand in Reihe mit einer Reaktanz entspricht.  Eine elektrische Last, wie eine Gl\u00fchbirne, eine \u00dcbertragungsleitung oder eine Antenne, hat in \u00e4hnlicher Weise eine Impedanz, die einem Widerstand in Reihe mit einer Reaktanz entspricht.  Der Satz der maximalen Leistung besagt, dass die maximale Leistung von Quelle zu Last \u00fcbertragen wird, wenn der Lastwiderstand dem Quellenwiderstand und die Lastreaktanz dem Negativ der Quellenreaktanz entspricht.  Eine andere M\u00f6glichkeit, dies zu sagen, besteht darin, dass die Lastimpedanz gleich dem komplexen Konjugat der Quellenimpedanz sein muss.  Wenn diese Bedingung erf\u00fcllt ist, werden die beiden Teile der Schaltung als bezeichnet Impedanz angepasst.In einem Gleichstromkreis ist die Bedingung erf\u00fcllt, wenn der Lastwiderstand dem Quellenwiderstand entspricht.  In einem Wechselstromkreis h\u00e4ngt die Reaktanz von der Frequenz ab, so dass Schaltkreise, deren Impedanz an eine Frequenz angepasst ist, m\u00f6glicherweise nicht an die Impedanz angepasst werden, wenn die Frequenz ge\u00e4ndert wird.  Die Impedanzanpassung \u00fcber ein breites Band erfordert im Allgemeinen komplexe, filter\u00e4hnliche Strukturen mit vielen Komponenten, au\u00dfer im trivialen Fall konstanter Quellen- und Lastwiderst\u00e4nde, wenn ein Transformator verwendet werden kann.Im Falle einer komplexen Quellenimpedanz Z.S. und Lastimpedanz Z.L.Die maximale Leistungs\u00fcbertragung wird erreicht, wennZ.S.=Z.L.\u2217{ displaystyle Z _ { mathrm {S}} = Z _ { mathrm {L}} ^ {*} ,}wobei das Sternchen das komplexe Konjugat der Variablen angibt.  Wo Z.S. stellt die charakteristische Impedanz einer \u00dcbertragungsleitung dar, minimale Reflexion wird erhalten, wennZ.S.=Z.L.{ displaystyle Z _ { mathrm {S}} = Z _ { mathrm {L}} ,}Das Konzept der Impedanzanpassung fand erste Anwendung in der Elektrotechnik, ist jedoch f\u00fcr andere Anwendungen relevant, bei denen eine nicht unbedingt elektrische Energieform zwischen einer Quelle und einer Last \u00fcbertragen wird.  Eine Alternative zur Impedanzanpassung ist die Impedanz\u00fcberbr\u00fcckung, bei der die Lastimpedanz so gew\u00e4hlt wird, dass sie viel gr\u00f6\u00dfer als die Quellenimpedanz ist, und die Maximierung der Spannungs\u00fcbertragung anstelle der Leistung das Ziel ist.Die Impedanz ist der Gegensatz eines Systems zum Energiefluss aus einer Quelle.  Bei konstanten Signalen kann diese Impedanz auch konstant sein.  Bei unterschiedlichen Signalen \u00e4ndert sich diese normalerweise mit der Frequenz.  Die Energie kann elektrisch, mechanisch, akustisch, magnetisch, optisch oder thermisch sein.  Das Konzept der elektrischen Impedanz ist vielleicht das bekannteste.  Die elektrische Impedanz wird ebenso wie der elektrische Widerstand in Ohm gemessen.  Im Allgemeinen hat die Impedanz einen komplexen Wert;  Dies bedeutet, dass Lasten im Allgemeinen eine Widerstandskomponente haben (Symbol: R.), die den Realteil von bildet Z. und eine Reaktanzkomponente (Symbol: X.), die den Imagin\u00e4rteil von bildet Z..In einfachen F\u00e4llen (wie Niederfrequenz- oder Gleichstrom\u00fcbertragung) kann die Reaktanz vernachl\u00e4ssigbar oder Null sein;  Die Impedanz kann als reiner Widerstand betrachtet werden, ausgedr\u00fcckt als reelle Zahl.  In der folgenden Zusammenfassung werden wir den allgemeinen Fall betrachten, in dem sowohl Widerstand als auch Reaktanz signifikant sind, und den Sonderfall, in dem die Reaktanz vernachl\u00e4ssigbar ist.Table of ContentsReflexionsloses Matching[edit]Maximale Leistungs\u00fcbertragungsanpassung[edit]Kraft\u00fcbertragung[edit]Impedanzanpassungsger\u00e4te[edit]Transformer[edit]Resistives Netzwerk[edit]Abgestufte \u00dcbertragungsleitung[edit]Filter[edit]L-Abschnitt[edit]Leistungsfaktorkorrektur[edit]\u00dcbertragungsleitungen[edit]Single-Source-\u00dcbertragungsleitung, die eine Last antreibt[edit]Lastendbedingungen[edit]Quellenendbedingungen[edit]Quellenendimpedanz[edit]\u00dcbertragungsfunktion[edit]Elektrische Beispiele[edit]Telefonsysteme[edit]Lautsprecherverst\u00e4rker[edit]Nicht elektrische Beispiele[edit]Akustik[edit]Optik[edit]Mechanik[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Reflexionsloses Matching[edit]Die Impedanzanpassung zur Minimierung von Reflexionen wird erreicht, indem die Lastimpedanz gleich der Quellenimpedanz gemacht wird.  Wenn die Quellenimpedanz, die Lastimpedanz und die charakteristische Impedanz der \u00dcbertragungsleitung rein resistiv sind, entspricht die reflexionslose Anpassung der maximalen Leistungs\u00fcbertragungsanpassung.[1]Maximale Leistungs\u00fcbertragungsanpassung[edit]  Eine komplexe konjugierte Anpassung wird verwendet, wenn eine maximale Leistungs\u00fcbertragung erforderlich ist, n\u00e4mlichZ.l\u00d6eind=Z.s\u00d6urce\u2217{ displaystyle Z _ { mathsf {load}} = Z _ { mathsf {source}} ^ {*} ,}wobei ein hochgestellter Index * das komplexe Konjugat angibt.  Eine konjugierte \u00dcbereinstimmung unterscheidet sich von einer reflexionslosen \u00dcbereinstimmung, wenn entweder die Quelle oder die Last eine reaktive Komponente aufweist.Wenn die Quelle eine reaktive Komponente hat, die Last jedoch rein ohmsch ist, kann eine Anpassung erreicht werden, indem der Reaktanz eine Reaktanz gleicher Gr\u00f6\u00dfe, jedoch entgegengesetztem Vorzeichen hinzugef\u00fcgt wird.  Dieses einfache Anpassungsnetzwerk, das aus einem einzelnen Element besteht, erzielt normalerweise eine perfekte \u00dcbereinstimmung bei nur einer einzelnen Frequenz.  Dies liegt daran, dass das hinzugef\u00fcgte Element entweder ein Kondensator oder eine Induktivit\u00e4t ist, deren Impedanz in beiden F\u00e4llen frequenzabh\u00e4ngig ist und im Allgemeinen nicht der Frequenzabh\u00e4ngigkeit der Quellenimpedanz folgt.  F\u00fcr Anwendungen mit gro\u00dfer Bandbreite muss ein komplexeres Netzwerk entworfen werden.  Kraft\u00fcbertragung[edit]Wann immer eine Kraftquelle mit einer festen Ausgangsimpedanz Wenn beispielsweise eine elektrische Signalquelle, ein Funksender oder ein mechanischer Schall (z. B. ein Lautsprecher) in eine Last eingreift, wird die maximal m\u00f6gliche Leistung an die Last abgegeben, wenn die Impedanz der Last (Lastimpedanz oder Eingangsimpedanz) gleich ist das komplexes Konjugat der Impedanz der Quelle (dh ihrer internen Impedanz oder Ausgangsimpedanz).  Damit zwei Impedanzen komplexe Konjugate sind, m\u00fcssen ihre Widerst\u00e4nde gleich sein und ihre Reaktanzen m\u00fcssen gleich gro\u00df sein, jedoch entgegengesetzte Vorzeichen haben.  In Niederfrequenz- oder Gleichstromsystemen (oder Systemen mit rein ohmschen Quellen und Lasten) sind die Reaktanzen Null oder klein genug, um ignoriert zu werden.  In diesem Fall tritt eine maximale Leistungs\u00fcbertragung auf, wenn der Widerstand der Last gleich dem Widerstand der Quelle ist (siehe Satz der maximalen Leistung f\u00fcr einen mathematischen Beweis).Eine Impedanzanpassung ist nicht immer erforderlich.  Wenn beispielsweise eine Quelle mit niedriger Impedanz an eine Last mit hoher Impedanz angeschlossen wird, wird die Leistung, die durch die Verbindung flie\u00dfen kann, durch die h\u00f6here Impedanz begrenzt.  Diese Maximalspannungsverbindung wird allgemein als Konfiguration bezeichnet Impedanz\u00fcberbr\u00fcckung oder Spannungsverbr\u00fcckungund ist in der Signalverarbeitung weit verbreitet.  In solchen Anwendungen ist die Abgabe einer hohen Spannung (um die Signalverschlechterung w\u00e4hrend der \u00dcbertragung zu minimieren oder um weniger Strom durch Reduzierung der Str\u00f6me zu verbrauchen) oft wichtiger als die maximale Leistungs\u00fcbertragung.In \u00e4lteren Audiosystemen (abh\u00e4ngig von Transformatoren und passiven Filternetzwerken und basierend auf dem Telefonsystem) wurden die Quellen- und Lastwiderst\u00e4nde auf 600 Ohm angepasst.  Ein Grund daf\u00fcr war die Maximierung der Leistungs\u00fcbertragung, da keine Verst\u00e4rker verf\u00fcgbar waren, die das verlorene Signal wiederherstellen konnten.  Ein weiterer Grund bestand darin, den korrekten Betrieb der an zentralen Austauschger\u00e4ten verwendeten Hybridtransformatoren sicherzustellen, um ausgehende von eingehender Sprache zu trennen, damit diese verst\u00e4rkt oder einer Vierdrahtschaltung zugef\u00fchrt werden konnten.  Die meisten modernen Audio-Schaltkreise verwenden dagegen aktive Verst\u00e4rkung und Filterung und k\u00f6nnen f\u00fcr h\u00f6chste Genauigkeit spannungs\u00fcberbr\u00fcckende Verbindungen verwenden.  Genau genommen gilt die Impedanzanpassung nur, wenn sowohl Quell- als auch Lastger\u00e4te linear sind.  Es kann jedoch eine \u00dcbereinstimmung zwischen nichtlinearen Vorrichtungen innerhalb bestimmter Betriebsbereiche erhalten werden.Impedanzanpassungsger\u00e4te[edit]Das Einstellen der Quellenimpedanz oder der Lastimpedanz wird im Allgemeinen als “Impedanzanpassung” bezeichnet.  Es gibt drei M\u00f6glichkeiten, um eine Impedanzfehlanpassung zu verbessern, die alle als “Impedanzanpassung” bezeichnet werden:  Ger\u00e4te, die der Quelle von eine scheinbare Belastung darstellen sollen Z.Belastung = Z.Quelle* (komplexe konjugierte \u00dcbereinstimmung).  Bei einer Quelle mit einer festen Spannung und einer festen Quellenimpedanz besagt der Satz der maximalen Leistung, dass dies die einzige M\u00f6glichkeit ist, die maximale Leistung aus der Quelle zu extrahieren.Ger\u00e4te, die eine scheinbare Belastung von darstellen sollen Z.Belastung = Z.Linie (komplexe Impedanzanpassung), um Echos zu vermeiden.  Bei einer \u00dcbertragungsleitungsquelle mit einer festen Quellenimpedanz ist diese “reflexionslose Impedanzanpassung” am Ende der \u00dcbertragungsleitung der einzige Weg, um zu vermeiden, dass Echos zur\u00fcck zur \u00dcbertragungsleitung reflektiert werden.Ger\u00e4te, die einen scheinbaren Quellenwiderstand so nahe wie m\u00f6glich bei Null oder eine scheinbare Quellenspannung so hoch wie m\u00f6glich darstellen sollen.  Dies ist die einzige M\u00f6glichkeit, die Energieeffizienz zu maximieren, und wird daher zu Beginn von Stromleitungen verwendet.  Eine solche Impedanz\u00fcberbr\u00fcckungsverbindung minimiert auch Verzerrungen und elektromagnetische St\u00f6rungen;  Es wird auch in modernen Audioverst\u00e4rkern und Signalverarbeitungsger\u00e4ten verwendet.Es gibt eine Vielzahl von Ger\u00e4ten, die zwischen einer Energiequelle und einer Last verwendet werden und eine “Impedanzanpassung” durchf\u00fchren.  Um die elektrischen Impedanzen anzupassen, verwenden Ingenieure Kombinationen aus Transformatoren, Widerst\u00e4nden, Induktivit\u00e4ten, Kondensatoren und \u00dcbertragungsleitungen.  Diese passiven (und aktiven) Impedanzanpassungsger\u00e4te sind f\u00fcr verschiedene Anwendungen optimiert und umfassen Baluns, Antennentuner (aufgrund ihres Aussehens manchmal als ATUs oder Achterbahnen bezeichnet), akustische H\u00f6rner, Anpassungsnetzwerke und Terminatoren.Transformer[edit]Transformatoren werden manchmal verwendet, um die Impedanzen von Schaltkreisen anzupassen.  Ein Transformator wandelt Wechselstrom bei einer Spannung in dieselbe Wellenform bei einer anderen Spannung um.  Die Leistungsaufnahme des Transformators und die Leistung des Transformators sind gleich (mit Ausnahme der Umwandlungsverluste).  Die Seite mit der niedrigeren Spannung hat eine niedrige Impedanz (weil diese die geringere Anzahl von Windungen hat), und die Seite mit der h\u00f6heren Spannung hat eine h\u00f6here Impedanz (da sie mehr Windungen in ihrer Spule hat).Ein Beispiel f\u00fcr dieses Verfahren betrifft einen Fernseh-Balun-Transformator.  Dieser Transformator wandelt ein symmetrisches Signal von der Antenne (\u00fcber eine 300-Ohm-Doppelleitung) in ein unsymmetrisches Signal (75-Ohm-Koaxialkabel wie RG-6) um.  Um die Impedanzen beider Ger\u00e4te anzupassen, m\u00fcssen beide Kabel an einen passenden Transformator mit einem Windungsverh\u00e4ltnis von 2 angeschlossen werden (z. B. einen 2: 1-Transformator).  In diesem Beispiel wird das 75-Ohm-Kabel mit weniger Windungen an die Transformatorseite angeschlossen.  Die 300-Ohm-Leitung ist mit mehr Windungen an die Transformatorseite angeschlossen.  Die Formel zur Berechnung des Transformatorwindungsverh\u00e4ltnisses f\u00fcr dieses Beispiel lautet:Windungsverh\u00e4ltnis=QuellenwiderstandLastwiderstand{ displaystyle { text {Turns Ratio}} = { sqrt { frac { text {Quellwiderstand}} { text {Ladewiderstand}}}}Resistives Netzwerk[edit]Widerstandsimpedanzanpassungen sind am einfachsten zu entwerfen und k\u00f6nnen mit einem einfachen L-Pad erreicht werden, das aus zwei Widerst\u00e4nden besteht.  Leistungsverlust ist eine unvermeidbare Folge der Verwendung von Widerstandsnetzwerken und wird (normalerweise) nur zur \u00dcbertragung von Leitungspegelsignalen verwendet.Abgestufte \u00dcbertragungsleitung[edit]Die meisten Ger\u00e4te mit konzentrierten Elementen k\u00f6nnen einem bestimmten Bereich von Lastimpedanzen entsprechen.  Um beispielsweise eine induktive Last an eine reale Impedanz anzupassen, muss ein Kondensator verwendet werden.  Wenn die Lastimpedanz kapazitiv wird, muss das Anpassungselement durch eine Induktivit\u00e4t ersetzt werden.  In vielen F\u00e4llen besteht die Notwendigkeit, dieselbe Schaltung zu verwenden, um einen breiten Bereich der Lastimpedanz anzupassen und somit das Schaltungsdesign zu vereinfachen.  Dieses Problem wurde von der abgestuften \u00dcbertragungsleitung behoben.[2]  wobei mehrere seriell angeordnete dielektrische Viertelwellenbutzen verwendet werden, um die charakteristische Impedanz einer \u00dcbertragungsleitung zu variieren.  Durch Steuern der Position jedes Elements kann ein breiter Bereich von Lastimpedanzen angepasst werden, ohne dass die Schaltung erneut angeschlossen werden muss.Filter[edit]Filter werden h\u00e4ufig verwendet, um eine Impedanzanpassung in der Telekommunikation und Funktechnik zu erreichen.  Im Allgemeinen ist es theoretisch nicht m\u00f6glich, mit einem Netzwerk diskreter Komponenten eine perfekte Impedanzanpassung bei allen Frequenzen zu erreichen.  Impedanzanpassungsnetzwerke werden mit einer bestimmten Bandbreite entworfen, haben die Form eines Filters und verwenden bei ihrem Entwurf die Filtertheorie.Anwendungen, die nur eine geringe Bandbreite erfordern, wie z. B. Funktuner und Sender, verwenden m\u00f6glicherweise einen einfachen abgestimmten Filter, z. B. einen Stub.  Dies w\u00fcrde eine perfekte \u00dcbereinstimmung nur bei einer bestimmten Frequenz liefern.  F\u00fcr eine breite Bandbreitenanpassung sind Filter mit mehreren Abschnitten erforderlich.L-Abschnitt[edit]  Grundschema zur Anpassung von R.1 zu R.2 mit einem L-Pad.  R.1 > R.2jedoch entweder R.1 oder R.2 kann die Quelle und die andere die Last sein.  Einer von X.1 oder X.2 muss ein Induktor sein und der andere muss ein Kondensator sein.  L Netzwerke f\u00fcr Schmalbandanpassung an eine Quelle oder Lastimpedanz Z. zu einer \u00dcbertragungsleitung mit charakteristischer Impedanz Z.0. X. und B. kann jeweils entweder positiv (Induktor) oder negativ (Kondensator) sein.  Wenn Z.\/.Z.0  befindet sich innerhalb des 1 + jx-Kreises im Smith-Diagramm (dh wenn Re(Z.\/.Z.0)> 1), Netzwerk (a) kann verwendet werden;  Andernfalls kann Netzwerk (b) verwendet werden.[3]Ein einfaches Netzwerk zur Anpassung der elektrischen Impedanz erfordert einen Kondensator und eine Induktivit\u00e4t.  In der Abbildung rechts ist R.1 > R.2jedoch entweder R.1 oder R.2 kann die Quelle und die andere die Last sein.  Einer von X.1 oder X.2 muss ein Induktor sein und der andere muss ein Kondensator sein.  Eine Reaktanz ist parallel zur Quelle (oder Last) und die andere ist in Reihe mit der Last (oder Quelle).  Wenn eine Reaktanz parallel ist mit der QuelleDas effektive Netzwerk passt von hoher zu niedriger Impedanz.Die Analyse ist wie folgt.[4]    Betrachten Sie eine reale Quellenimpedanz von R.1{ displaystyle R_ {1}}  und reale Lastimpedanz von R.2{ displaystyle R_ {2}}.  Wenn eine Reaktanz X.1{ displaystyle X_ {1}}  parallel zur Quellenimpedanz kann die kombinierte Impedanz wie folgt geschrieben werden:jR.1X.1R.1+jX.1{ displaystyle { frac {jR_ {1} X_ {1}} {R_ {1} + jX_ {1}}}}Wenn der Imagin\u00e4rteil der obigen Impedanz durch die Serienreaktanz aufgehoben wird, ist der RealteilR.2=R.1X.12R.12+X.12{ displaystyle R_ {2} = { frac {R_ {1} X_ {1} ^ {2}} {R_ {1} ^ {2} + X_ {1} ^ {2}}}Aufl\u00f6sen nach X.1{ displaystyle X_ {1}}|X.1|=R.1Q.{ displaystyle  left  vert X_ {1}  right  vert = { frac {R_ {1}} {Q}}}.|X.2|=Q.R.2{ displaystyle  left  vert X_ {2}  right  vert = QR_ {2}}.wo Q.=R.1– –R.2R.2{ displaystyle Q = { sqrt { frac {R_ {1} -R_ {2}} {R_ {2}}}}.Hinweis, X.1{ displaystyle X_ {1}}Die Reaktanz parallel hat eine negative Reaktanz, da es sich typischerweise um einen Kondensator handelt.  Dies gibt dem L-Netzwerk das zus\u00e4tzliche Merkmal der Oberschwingungsunterdr\u00fcckung, da es auch ein Tiefpassfilter ist.Die inverse Verbindung (Impedanzerh\u00f6hung) ist einfach umgekehrt – zum Beispiel die Reaktanz in Reihe mit der Quelle.  Die Gr\u00f6\u00dfe des Impedanzverh\u00e4ltnisses wird durch Reaktanzverluste wie das Q des Induktors begrenzt.  Mehrere L-Abschnitte k\u00f6nnen in Kaskade verdrahtet werden, um h\u00f6here Impedanzverh\u00e4ltnisse oder eine gr\u00f6\u00dfere Bandbreite zu erzielen.  \u00dcbertragungsleitungsanpassungsnetzwerke k\u00f6nnen als unendlich viele L-Abschnitte modelliert werden, die in einer Kaskade verdrahtet sind.  Mit Smith-Diagrammen k\u00f6nnen optimale Anpassungsschaltungen f\u00fcr ein bestimmtes System entworfen werden.Leistungsfaktorkorrektur[edit]Leistungsfaktorkorrekturvorrichtungen sollen die reaktiven und nichtlinearen Eigenschaften einer Last am Ende einer Stromleitung aufheben.  Dies f\u00fchrt dazu, dass die von der Stromleitung gesehene Last rein ohmsch ist.  F\u00fcr eine gegebene wahre Leistung, die von einer Last ben\u00f6tigt wird, minimiert dies den wahren Strom, der durch die Stromleitungen geliefert wird, und minimiert die Energieverschwendung im Widerstand dieser Stromleitungen.  Beispielsweise wird ein Maximum Power Point Tracker verwendet, um die maximale Leistung aus einem Solarpanel zu extrahieren und diese effizient auf Batterien, das Stromnetz oder andere Lasten zu \u00fcbertragen.  Der Satz der maximalen Leistung gilt f\u00fcr die “vorgelagerte” Verbindung zum Solarpanel, sodass ein Lastwiderstand emuliert wird, der dem Quellenwiderstand des Solarpanels entspricht.  Der Maximalleistungssatz gilt jedoch nicht f\u00fcr seine “Downstream” -Verbindung.  Diese Verbindung ist eine Impedanz\u00fcberbr\u00fcckungsverbindung;  Es emuliert eine Hochspannungsquelle mit niedrigem Widerstand, um die Effizienz zu maximieren.Im Stromnetz ist die Gesamtlast normalerweise induktiv.  Folglich wird die Leistungsfaktorkorrektur am h\u00e4ufigsten mit Kondensatorb\u00e4nken erreicht.  Die Korrektur muss nur bei einer einzigen Frequenz, der Frequenz der Versorgung, erfolgen.  Komplexe Netzwerke sind nur erforderlich, wenn ein Frequenzband angepasst werden muss, und dies ist der Grund, warum f\u00fcr die Leistungsfaktorkorrektur normalerweise nur einfache Kondensatoren erforderlich sind.\u00dcbertragungsleitungen[edit]  Koaxiale \u00dcbertragungsleitung mit einer Quelle und einer LastDie Impedanz\u00fcberbr\u00fcckung ist f\u00fcr HF-Verbindungen ungeeignet, da dadurch die Leistung von der Grenze zwischen der hohen und der niedrigen Impedanz zur Quelle zur\u00fcckreflektiert wird.  Die Reflexion erzeugt eine stehende Welle, wenn an beiden Enden der \u00dcbertragungsleitung eine Reflexion auftritt, die zu weiterer Leistungsverschwendung f\u00fchrt und einen frequenzabh\u00e4ngigen Verlust verursachen kann.  In diesen Systemen ist eine Impedanzanpassung w\u00fcnschenswert.In elektrischen Systemen mit \u00dcbertragungsleitungen (wie Funk und Glasfaser) – wo die L\u00e4nge der Leitung im Vergleich zur Wellenl\u00e4nge des Signals lang ist (das Signal \u00e4ndert sich schnell im Vergleich zu der Zeit, die ben\u00f6tigt wird, um von der Quelle zur Last zu gelangen) – Die Impedanzen an jedem Ende der Leitung m\u00fcssen an die charakteristische Impedanz der \u00dcbertragungsleitung angepasst werden (Z.c{ displaystyle Z_ {c}}) um Reflexionen des Signals an den Enden der Leitung zu verhindern.  (Wenn die L\u00e4nge der Leitung im Vergleich zur Wellenl\u00e4nge kurz ist, ist die Impedanzfehlanpassung die Grundlage f\u00fcr \u00dcbertragungsleitungsimpedanztransformatoren; siehe vorherigen Abschnitt.) In Hochfrequenzsystemen (RF) betr\u00e4gt ein gemeinsamer Wert f\u00fcr Quellen- und Lastimpedanzen 50 Ohm.  Eine typische HF-Last ist eine Viertelwellen-Grundebenenantenne (37 Ohm mit einer idealen Masseebene);  Es kann auf 50 Ohm angepasst werden, indem eine modifizierte Masseebene oder ein koaxialer Anpassungsabschnitt verwendet wird, dh ein Teil oder die gesamte Einspeisung mit h\u00f6herer Impedanz.Die allgemeine Form des Spannungsreflexionskoeffizienten f\u00fcr eine Welle, die sich von Medium 1 zu Medium 2 bewegt, ist gegeben durch\u039312=Z.2– –Z.1Z.2+Z.1{ displaystyle  Gamma _ {12} = {Z_ {2} -Z_ {1}  \u00fcber Z_ {2} + Z_ {1}}}w\u00e4hrend der Spannungsreflexionskoeffizient f\u00fcr eine Welle, die sich von Medium 2 zu Medium 1 bewegt, ist\u039321=Z.1– –Z.2Z.1+Z.2{ displaystyle  Gamma _ {21} = {Z_ {1} -Z_ {2}  \u00fcber Z_ {1} + Z_ {2}}}\u039321=– –\u039312{ displaystyle  Gamma _ {21} = –  Gamma _ {12} ,}Der Reflexionskoeffizient ist also der gleiche (mit Ausnahme des Vorzeichens), unabh\u00e4ngig davon, aus welcher Richtung sich die Welle der Grenze n\u00e4hert.Es gibt auch einen Stromreflexionskoeffizienten, der das Negative des Spannungsreflexionskoeffizienten ist.  Wenn die Welle am Lastende auf eine Unterbrechung trifft, werden positive Spannungs- und negative Stromimpulse zur\u00fcck zur Quelle \u00fcbertragen (negativer Strom bedeutet, dass der Strom in die entgegengesetzte Richtung flie\u00dft).  Somit gibt es an jeder Grenze vier Reflexionskoeffizienten (Spannung und Strom auf der einen Seite und Spannung und Strom auf der anderen Seite).  Alle vier sind gleich, au\u00dfer dass zwei positiv und zwei negativ sind.  Der Spannungsreflexionskoeffizient und der Stromreflexionskoeffizient auf derselben Seite haben entgegengesetzte Vorzeichen.  Spannungsreflexionskoeffizienten auf gegen\u00fcberliegenden Seiten der Grenze haben entgegengesetzte Vorzeichen.Da sie bis auf das Vorzeichen alle gleich sind, ist es \u00fcblich, den Reflexionskoeffizienten als Spannungsreflexionskoeffizienten zu interpretieren (sofern nicht anders angegeben).  Jedes Ende (oder beide Enden) einer \u00dcbertragungsleitung kann eine Quelle oder eine Last (oder beide) sein, daher gibt es keine inh\u00e4rente Pr\u00e4ferenz daf\u00fcr, welche Seite der Grenze Medium 1 und welche Seite Medium 2 ist. Mit einer einzelnen \u00dcbertragungsleitung Es ist \u00fcblich, den Spannungsreflexionskoeffizienten f\u00fcr eine Welle zu definieren, die von der \u00dcbertragungsleitungsseite auf die Grenze einf\u00e4llt, unabh\u00e4ngig davon, ob eine Quelle oder eine Last auf der anderen Seite angeschlossen ist.Single-Source-\u00dcbertragungsleitung, die eine Last antreibt[edit]Lastendbedingungen[edit]In einer \u00dcbertragungsleitung bewegt sich eine Welle von der Quelle entlang der Leitung.  Angenommen, die Welle trifft auf eine Grenze (eine abrupte \u00c4nderung der Impedanz).  Ein Teil der Welle wird zur\u00fcck reflektiert, w\u00e4hrend sich ein anderer weiterbewegt.  (Angenommen, es gibt nur eine Grenze an der Last.)LassenV.ich{ displaystyle V_ {i} ,}  und ichich{ displaystyle I_ {i} ,}    sei die Spannung und der Strom, die von der Quellenseite auf die Grenze fallen.V.t{ displaystyle V_ {t} ,}  und icht{ displaystyle I_ {t} ,}    sei die Spannung und der Strom, die an die Last \u00fcbertragen werden.V.r{ displaystyle V_ {r} ,}  und ichr{ displaystyle I_ {r} ,}    sei die Spannung und der Strom, die zur Quelle zur\u00fcckreflektiert werden.Auf der Linienseite der Grenze V.ich=Z.cichich{ displaystyle V_ {i} = Z_ {c} I_ {i} ,}  und V.r=– –Z.cichr{ displaystyle V_ {r} = – Z_ {c} I_ {r} ,}    und auf der Lastseite V.t=Z.L.icht{ displaystyle V_ {t} = Z_ {L} I_ {t} ,}  wo V.ich{ displaystyle V_ {i} ,}, V.r{ displaystyle V_ {r} ,}, V.t{ displaystyle V_ {t} ,},  ichich{ displaystyle I_ {i} ,}, ichr{ displaystyle I_ {r} ,}, icht{ displaystyle I_ {t} ,}, und Z.c{ displaystyle Z_ {c} ,}  sind Zeiger.An einer Grenze m\u00fcssen daher Spannung und Strom kontinuierlich seinV.t=V.ich+V.r{ displaystyle V_ {t} = V_ {i} + V_ {r} ,}icht=ichich+ichr{ displaystyle I_ {t} = I_ {i} + I_ {r} ,}Alle diese Bedingungen sind erf\u00fcllt vonV.r=\u0393T.L.V.ich{ displaystyle V_ {r} =  Gamma _ {TL} V_ {i} ,}ichr=– –\u0393T.L.ichich{ displaystyle I_ {r} = –  Gamma _ {TL} I_ {i} ,}V.t=((1+\u0393T.L.)V.ich{ displaystyle V_ {t} = (1+  Gamma _ {TL}) V_ {i} ,}icht=((1– –\u0393T.L.)ichich{ displaystyle I_ {t} = (1-  Gamma _ {TL}) I_ {i} ,}wo \u0393T.L.{ displaystyle  Gamma _ {TL} ,}  der Reflexionskoeffizient von der \u00dcbertragungsleitung zur Last.\u0393T.L.=Z.L.– –Z.cZ.L.+Z.c=\u0393L.{ displaystyle  Gamma _ {TL} = {Z_ {L} -Z_ {c}  \u00fcber Z_ {L} + Z_ {c}} =  Gamma _ {L} ,}[5][6][7]Der Zweck einer \u00dcbertragungsleitung besteht darin, die maximale Energiemenge an das andere Ende der Leitung zu bringen (oder Informationen mit minimalem Fehler zu \u00fcbertragen), damit die Reflexion so gering wie m\u00f6glich ist.  Dies wird durch Anpassen der Impedanzen erreicht Z.L.{ displaystyle Z_ {L}}  und Z.c{ displaystyle Z_ {c}}  so dass sie gleich sind (\u0393=0{ displaystyle  Gamma = 0}).Quellenendbedingungen[edit]Am Quellende der \u00dcbertragungsleitung k\u00f6nnen Wellen auftreten, die sowohl von der Quelle als auch von der Leitung einfallen.  Ein Reflexionskoeffizient f\u00fcr jede Richtung kann mit berechnet werden– –\u0393S.T.=\u0393T.S.=Z.s– –Z.cZ.s+Z.c=\u0393S.{ displaystyle –  Gamma _ {ST} =  Gamma _ {TS} = {Z_ {s} -Z_ {c}  \u00fcber Z_ {s} + Z_ {c}} =  Gamma _ {S} ,},wo Zs ist die Quellenimpedanz.  Die Quelle der von der Linie einfallenden Wellen sind die Reflexionen vom Lastende.  Wenn die Quellenimpedanz mit der Leitung \u00fcbereinstimmt, werden Reflexionen vom Lastende am Quellenende absorbiert.  Wenn die \u00dcbertragungsleitung an beiden Enden nicht \u00fcbereinstimmt, werden Reflexionen von der Last an der Quelle und an der Lastende wieder reflektiert Ad infinitumEnergieverlust bei jedem Transit der \u00dcbertragungsleitung.  Dies kann einen Resonanzzustand und ein stark frequenzabh\u00e4ngiges Verhalten verursachen.  In einem Schmalbandsystem kann dies f\u00fcr die Anpassung w\u00fcnschenswert sein, ist jedoch in einem Breitbandsystem im Allgemeinen unerw\u00fcnscht.Quellenendimpedanz[edit]Z.ichn=Z.C.((1+T.2\u0393L.)((1– –T.2\u0393L.){ displaystyle Z_ {in} = Z_ {C} { frac {(1 + T ^ {2}  Gamma _ {L})} {(1-T ^ {2}  Gamma _ {L})}} ,} [8]wo T. ,{ displaystyle T ,}  ist die Einweg-\u00dcbertragungsfunktion (von beiden Enden zum anderen), wenn die \u00dcbertragungsleitung an Quelle und Last genau \u00fcbereinstimmt.  T.{ displaystyle T ,}  ber\u00fccksichtigt alles, was mit dem Signal w\u00e4hrend der \u00dcbertragung passiert (einschlie\u00dflich Verz\u00f6gerung, D\u00e4mpfung und Streuung).  Wenn es eine perfekte \u00dcbereinstimmung mit der Ladung gibt, \u0393L.=0{ displaystyle  Gamma _ {L} = 0 ,}  und Z.ichn=Z.C.{ displaystyle Z_ {in} = Z_ {C} ,}\u00dcbertragungsfunktion[edit]V.L.=V.S.T.((1– –\u0393S.)((1+\u0393L.)2((1– –T.2\u0393S.\u0393L.){ displaystyle V_ {L} = V_ {S} { frac {T (1-  Gamma _ {S}) (1+  Gamma _ {L})} {2 (1-T ^ {2}  Gamma _ {S}  Gamma _ {L})}} ,}wo V.S.{ displaystyle V_ {S} ,}  ist die offene (oder unbelastete) Ausgangsspannung von der Quelle.Beachten Sie, dass an beiden Enden eine perfekte \u00dcbereinstimmung besteht\u0393L.=0{ displaystyle  Gamma _ {L} = 0 ,}  und \u0393S.=0{ displaystyle  Gamma _ {S} = 0 ,}und dannV.L.=V.S.T.2{ displaystyle V_ {L} = V_ {S} { frac {T} {2}} ,}.Elektrische Beispiele[edit]Telefonsysteme[edit]Telefonsysteme verwenden auch angepasste Impedanzen, um das Echo auf Fernleitungen zu minimieren.  Dies h\u00e4ngt mit der \u00dcbertragungsleitungstheorie zusammen.  Matching aktiviert auch das Telefon Hybridspule (2- zu 4-Draht-Konvertierung) f\u00fcr den korrekten Betrieb.  Da die Signale auf demselben Zweidrahtstromkreis an die Zentrale (oder Vermittlungsstelle) gesendet und empfangen werden, ist am Telefonh\u00f6rer eine L\u00f6schung erforderlich, damit kein \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Mith\u00f6rton zu h\u00f6ren ist.  Alle Ger\u00e4te, die in Telefonsignalpfaden verwendet werden, h\u00e4ngen im Allgemeinen von angepassten Kabel-, Quellen- und Lastimpedanzen ab.  In der Teilnehmeranschlussleitung betr\u00e4gt die gew\u00e4hlte Impedanz 600 Ohm (nominal).  An der Vermittlungsstelle werden terminierende Netzwerke installiert, um die bestm\u00f6gliche \u00dcbereinstimmung mit ihren Teilnehmerleitungen zu erzielen.  Jedes Land hat seinen eigenen Standard f\u00fcr diese Netze, aber alle sind so ausgelegt, dass sie \u00fcber das Sprachfrequenzband ungef\u00e4hr 600 Ohm betragen.Lautsprecherverst\u00e4rker[edit]  Typischer Push-Pull-Audio-R\u00f6hren-Leistungsverst\u00e4rker, abgestimmt auf den Lautsprecher mit einem ImpedanzanpassungstransformatorAudioverst\u00e4rker stimmen normalerweise nicht mit Impedanzen \u00fcberein, bieten jedoch eine Ausgangsimpedanz, die niedriger als die Lastimpedanz ist (z. B. "},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/2021\/01\/26\/impedanzanpassung-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Impedanzanpassung – Wikipedia"}}]}]