Impedance Matching   임피던스 정합, 임피이던스 정합, 임피던스 매칭

1. 임피던스 변환 및 정합

  ㅇ 임피던스 변환 (Impedance Transformation)
     - 광의로, 주어진 임피던스를 특정 목적에 맞는 임피던스로 변환시키는 것
     - 사실상, 임피던스 정합도 임피던스 변환의 일종

  ㅇ 임피던스 정합 (Impedance Matching)
     - 신호원과 부하 등 2개의 회로 접속시, 반사손실이 없도록, 임피던스를 같게 하는 것


2. 임피던스 정합 목적/장점

  ㅇ 최대 전력 전달 
     - 전송선로에서의 전력 손실을 최소로 하여, 부하에게로 최대 전력 전달이 되게 함
        .  즉, 신호원에서 제공된 모든 전력이 부하로 전달될 수 있도록
        .  이들간의 접속점에서 양쪽의 임피던스를 같게하여,
        . `반사손실`이 없도록 함

  ㅇ 전력 취급 능력의 확대
     - 전력 운용 능력의 극대화

  ㅇ 잡음 영향 최소화
     - 민감한 수신기 부품을 임피던스 정합하면, 신호 대 잡음 비의 향상 가능
     - 이에따라, 데이터전송률의 향상을 도모할 수 있는 등

  ㅇ 주파수 특성의 선형화 등


3. 임피던스 정합 조건 (= 최대 전력 전달 조건)

  ㅇ dc 회로 
     - 소스 저항(Rs) = 부하 저항(RL)
        . 그러나 일반적으로, 소스 저항과 부하 저항이 같지 않음이 대부분이며,
                             또한 둘 다 고정적이지도 않음

  ㅇ ac 회로 (공액 정합, Conjugate Matching)
     - 소스 임피던스(Zs)와 부하 임피던스(ZL)가, 복소수 공액 관계
        . Zs = R + jX, ZL = R - jX  
           .. Rs = RL
           .. Xs = -XL

  ※ 이때 전달되는 전력이 최대 전력 전달이 됨 
     -  P = (Vs/2)2/R = Vs2/4R = Pmax
        . (Vs : 소스 전압, R : 소스 또는 부하 저항)


4. 임피던스 부정합 영향 및 응용

  ㅇ 임피던스 부정합 시 例)
     - 임피던스 정합이 이루어지지 않으면  반사파가 생겨, 안테나 급전선 등에 정재파가 발생
       하여 전력 손실이 나타나거나, 송신기쪽에 되돌아와 손상을 주는 등

  ㅇ 임피던스 정합을 이용하는 장치 例)
     - 전송선로 종단시 및 서로다른 전송선로 간의 연결시 부정합 해소
     - 변압기 등


5. 임피던스 정합회로 (Impedance Matching Circuit)

  ㅇ 신호원과 부하 사이에 무손실 수동회로(즉, 정합회로)를 삽입시켜 이루어짐

     

     - 임피던스 정합시에,    (반사파 및 정재파가 없어짐)
        . 전압 반사계수 = 0  (0 : 정합, -1 : 단락, 1 : 개방) 
        . 전압 정재파비 = 1  (1 : 정합, ∞ : 단락) 


6. [참고사항] 

  ㅇ 주요 임피던스 정합 값 例
     - RF,계측,안테나 (동축케이블)  :  50 [Ω]
     - 영상(방송,비디오) 케이블  :  75 [Ω]
     - 평행 피더라인(VHF TV 방송 수신을 위한 안테나 연결), 음성용 등  :  300 [Ω]
     - 2선식 통신선로 (전기통신용 나선 케이블)  :  600 [Ω]

     * 단, 스피커는 규정된 임피던스는 있으나, 굳이 임피던스 정합이라고 하지 않음  :  8 [Ω]

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