Die minimale Reflexion wird erreicht, wenn die beiden zu verbindenden "Kreise" die gleiche Impedanz haben. Das ist sinnvoll, weil sich alle Komponenten der Welle ausbreiten können, ohne modifiziert zu werden.
Die maximale Leistungsübertragung wird durch komplexe konjugierte Anpassung erreicht. Dies liegt daran, dass die Realteile der Quellen- und Lastimpedanz gleich sein müssen, um die Leistungsübertragung zu maximieren, und Reaktanzen sich aufheben, wenn komplexe konjugierte Impedanzen verwendet werden.
Diese beiden Aussagen scheinen widersprüchlich zu sein ...
Wie kommt es, dass die maximale Leistung in ein System übertragen wird, wenn die Reflexion nicht minimiert wird?
Reflexionen treten auf oder sind bemerkbar, wenn eine Übertragungsleitung beteiligt ist und diese Übertragungsleitung lang genug ist, damit erhebliche Reflexionen auftreten können. Es wird allgemein angenommen, dass dies eine Länge von etwa einem Zehntel einer Wellenlänge ist. Bei 1 MHz beträgt die Wellenlänge also 300 Meter, und daher beginnen unangepasste Übertragungsleitungsprobleme bei etwa 30 Metern. Höhere Frequenzen haben natürlich unübertroffene Probleme bei kürzeren Leitungslängen.
Die Impedanz einer Übertragungsleitung für Funkfrequenzen von etwa 1 MHz und darüber kann jedoch als rein ohmsch angesehen werden. Mit anderen Worten, es stellt keine komplexe Impedanz dar, daher sollte es mit einem äquivalenten Widerstand angepasst werden, um Reflexionsprobleme zu vermeiden, und dies hängt auch mit der maximalen Leistungsübertragung zusammen. Hier also keine wirklichen Probleme.
Für eine Antenne kann sie eine stark kapazitive Impedanz haben, wenn sie als "kurz" angesehen wird. Ein Beispiel ist ein Monopol, der weniger als ein Viertel einer Wellenlänge beträgt. Der Strahlungswiderstand, den er natürlicherweise bei einer Viertelwellenlänge aufweisen würde, würde von 37 Ohm auf einen viel kleineren Wert fallen, wenn die Antenne gekürzt wird. Die effektive kapazitive Serienreaktanz steigt von nahezu null bei einer Viertelwelle auf zehn, hundert oder tausend Ohm, wenn die Antenne kürzer wird.
Dies ist also ein Beispiel dafür, wo die Verwendung eines Induktors (einer konjugierten Komponente) die kapazitive Impedanz der kurzen Antenne aufheben und eine bessere Leistungsübertragung ermöglichen kann.
Eine Antenne wird verwendet, um eine Schaltungsimpedanz (50 Ohm) an die Freiraumimpedanz (120 pi) anzupassen. Im Idealfall erhalten wir keine Reflexion, daher würde ich erwarten, dass die gesamte Leistung an die Umgebung übertragen wurde
Natürlich gibt es eine Reflexion – das ist der Mechanismus, durch den wir bei einer bestimmten Frequenz eine Impedanztransformation zu der des freien Raums erhalten. Und das Hinzufügen einer konjugierten Komponente zum Aufheben der inhärenten kapazitiven Reaktanz einer "kurzen" Antenne ändert nichts an der Funktionsweise der Antenne, ermöglicht jedoch eine bessere Leistungsübertragung.
Leistung ist real - das phasengleiche (momentane) Produkt aus Strom und Spannung.
Ströme in eine (imaginäre) Reaktanzlast führen nicht zu einer tatsächlichen Leistungsübertragung. Unter einem Gesichtspunkt ist jede reaktive Komponente Reflexion.
Wenn Sie das Konjugat präsentieren, wird es am Verbindungspunkt abgebrochen.
Wenn Sie übereinstimmende Vorzeichenreaktanzen hätten, würden Sie sie einfach hinzufügen und die Reflexion verdoppeln.
Aus Sicht des Schaltungsdesigns möchten wir in einem Smith-Diagramm, dass die Ausgangsimpedanz einer Quelle entweder nahe am Punkt der maximalen Ausgangsleistung oder am Punkt der konjugierten Impedanz von Nullreflexion liegt.
Nehmen wir an, die Quelle, die die nächste Stufe mit Strom versorgt, ist A, und die nächste Stufe ist B. Maximale Ausgangsleistung bedeutet, dass A an diesem Punkt maximale Leistung abgibt.
Konjugierte Impedanz von Nullreflexion bedeutet, dass die Energie von A minimal von B nach A zurückreflektiert wird. Wenn es heißt: "maximale Leistung wird übertragen", bedeutet dies nicht nur, dass A die meiste Leistung liefert, sondern auch, dass B die Leistung minimal reflektiert zurück.
Chandran Goodchild