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Guida d'onda ed adattamento impedenza.

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[1] Guida d'onda ed adattamento impedenza.

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 5 gen 2016, 14:34

Ciao, stavo pensando che se abbiamo una guida d'onda rettangolare (con una sola parete metallica), al suo interno vi si possono propagare solo i modi TE e TM, quindi non possiamo definire una tensione REALE come la conosciamo e stessa cosa per la corrente all'interno della guida, quindi mi chiedevo se è possibile effettuare adattamento di impedenza se supponiamo che alla fine della guida vi sia un carico con impedenza Zl.
Secondo me è possibile ma non tramite l'uso delle formule della tensione\corrente, dato che anche se uguagliassimo la Zl con la impedenza caratteristica della guida, secondo me non funzionerebbe dato che comunque sono tutte conseguenze di calcoli supponendo che la tensione e corrente sia presente nel mezzo....voi cosa dite?
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[2] Re: Guida d'onda ed adattamento impedenza.

Messaggioda Foto Utentejordan20 » 5 gen 2016, 19:31

Beh, applicando una trattazione la più ampia possibile alle equazioni delle onde, formalmente anche nel caso dei modi TEM le grandezze "V(z)" e "I(z)" non hanno, a rigore, un significato fisico "per come lo conosciamo" (bisognerebbe approfondire, da parte tua, questa affermazione... forse intendi come "le conosciamo" dall'elettrotecnica :?: ... ricordati che anche li tutto discende dal caro Maxwell...). C'è infatti un margine di arbitrarietà, perlomeno nell'ambito della teoria dei campi elettromagnetici e dei circuiti a microonde (diciamo della propagazione guidata), nella definizione di tensioni e correnti, visto che hanno un "reale" significato fisico solo il campo elettrico e quello magnetico, a partire dai quali si definiscono onde entranti ed uscenti nel/dal un circuito a microonde (le cui guide d'onda a cui fai riferimento, sono proprio gli "accessi" a tal circuito, dette propriamente linee di adduzione).
Fatta questa premessa (con tutti i limiti che ne derivano, visto che ci vorrebbe un corso dedicato per esplodere la questione in tutte le sue peculiarità), se poi si sceglie la famosa impedenza caratteristica Zc, a partire dall'equazione dei telegrafisti, in modo "opportuno" (vedi chilometri di trattazione sulle linee di trasmissione), allora si può dare quel significato "familiare" alla tensione come differenza di potenziale tra.. etc.etc. e di corrente come quantità di carica che attraversa... nel tempo... etc. etc.
Ma attenzione perché la questione è sottile: V ed I le chiamiamo tali non solo perché, come detto, nel caso TEM ci ricordano i bei tempi dei circuiti elettrici, ma soprattutto (ed è questo quello che conta) perché esiste un "risvolto energetico" della questione: come saprai, la potenza è definita come il flusso del vettore di Poynting attraverso la superficie trasversale della struttura guidante... Se sviluppi tutti i conti per bene, applichi la condizione di ortonormalizzazione e cazzabubboli vari... pervieni alla relazione nota P = (1/2) VI*, che ricorda proprio la potenza elettrica nel qual caso V ed I hanno quel "familiare" significato di cui sopra... Per cui siamo pervenuti allo stesso risultato "energetico" da due strade differenti, ed è questo quello che conta! Alla fine cosa comporta adattare l'impedenza, in soldoni? Avere il massimo trasferimento di potenza tra la sorgente e il carico. Ebbene, il significato di potenza è equivalente in entrambi i casi.
Mi rendo conto di essermi espresso in modo superficiale e approssimato, ma c'è un mondo dietro alla tua domanda (e diversi esami universitari... :mrgreen: )
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[3] Re: Guida d'onda ed adattamento impedenza.

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 6 gen 2016, 5:01

In effetti la domanda di Foto Utentecalcolatrice e` di quelle complicate: come dice Foto Utentejordan20 richiede parecchio studio il poter dare una interpretazione a impedenza, adattamenti... Si tratta di trovare le equazioni dei campi nella guida, farne una scomposizione modale e andare a studiare le equazioni che legano i coefficienti di ampiezza che moltiplicano le autofunzioni modali. Questi coefficienti sono legati fra di loro dalla stessa equazione dei telegrafisti o equazioni delle linee bifilari. In tre parole: un discreto casino.

Se si cerca solo la parte operativa, che conti fare, come fare l'adattamento, allora la risposta e` semplice. L'adattamento di impedenza puo` essere fatto usando le stesse tecniche e gli stessi conti che si fanno con le linee.

Per ogni guida d'onda si puo` definire una linea equivalente in cui l'impedenza caratteristica e la velocita` di propagazione dipendono dalle dimensioni della guida, dalla frequenza del segnale e dal modo. Dato che si lavora quasi sempre con guida monomodale, ogni tratto di guida e` rappresentato da una linea bifilare con impedenza e velocita` date. A questo punto se si sa fare un adattamento su una linea lo si sa anche fare in guida.

C'e` pero` una differenza: in guida non ci sono gli stub, ne' in serie ne' in parallelo, ma si possono mettere dentro la guida dei "componenti concentrati" che si comportano come una induttanza o una capacita` in parallelo alla linea equivalente.

Allora per fare l'adattamento in un linea si dovrebbero mettere ad esempio uno o due stub in posizioni particolari della linea: in guida si mettono questi "componenti concentrati" che si comportano come L o come C. Questi componenti sono delle iridi, lamine metalliche perpendicolari alla guida con un foro in mezzo di dimensioni opportune, oppure lamine rettangolari, sempre perpendicolari alla guida, che "tappano" parte della sezione. Se si sanno fare i conti sulle linee, si trova ad esempio dove mettere due componenti in parallelo alla linea e nella guida questi diventano diventano due iridi in guida.

A microonde potrebbe essere comodo poter variare le impedenze messe in parallelo per ottenere l'accoppiamento, perche' spesso il carico non e` perfettamente noto, o ci sono fenomeni di perdita che si sono trascurati... Per ottenere un adattamento tarabile, al posto di usare delle iridi fisse, si possono usare delle viti che entrano parzialmente dentro alla guida: se sono di diametro non troppo grande si comportano come capacita` in parallelo e avvitandole o svitandole si cambia il loro effetto di impedenza e quindi si puo` tarare l'adattamento anche per carichi diversi.

Il casino teorico dietro la rappresentazione come linea di una guida d'onda lo trovi qui
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[4] Re: Guida d'onda ed adattamento impedenza.

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 8 gen 2016, 15:37

Non pensavo fosse tutto questo casino hehe...comunque grazie delle risposte.
Io per tensione e corrente reale intendo quelle fisiche, cioè quelle che possiamo misurare con un voltmetro o con un amperometro e, dato che per i modi TEM tramite equazione di Maxwell ci riportiamo alla formula della tensione e corrente fisiche ovvero l'integrale del campo elettrico (tensione) e la circuitazione del campo magnetico (corrente)
ho supposto queste correnti fisiche reali...però forse sbaglio qualcosa...Isidoro, grazie del pdf, me lo guarderò, interessante il fatto che la guida d'onda possa essere associata ad una linea bifilare e quindi tornare a parlare di tensione e corrente e quindi adattamento impedenza. :ok:
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