MATLAB ile Mühendislik #50 | RF Toolbox: Empedans Eşleştirme

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

50 ohm kaynağa 200 ohm yük bağlayınca gücün yüzde 36'sı geri döner. Bu derste L ağını elle çözüyor, matchingnetwork ile sağlıyor, yolu Smith abağında görüyor, karmaşık yükü, iki kademeyi ve Pi ağını kıyaslıyor, sonra gerçek parça, tolerans ve kaybı ölçüyoruz. Elle L ağı: Q √3 = 1.7321, X_s 86.60 Ω, X_p 115.47 Ω, 13.78 nH + 1.378 pF; matchingnetwork aynı (fark 3e−24); ikinci çözüm 1.838 pF + 18.378 nH. Bandwidth 100 ve 500 MHz: L ağında değerler aynı, fark 0. Smith: yük → kaynak yolumuz alt yarı düzlemde, smithplot kaynak → yük yolunu üstte çizer (1 + j1.73), noktalar eşlenik; doğru çağrı smithplot(mn, 'CircuitIndex', 1). Karmaşık yük 25 − j40: Q 1, seri 65 Ω, şönt 50 Ω, 10.345 nH + 3.183 pF. Yükü 25 Ω + 3.979 pF varsayarak dört devrenin −10 dB bandı 502, 640, 306, 693 MHz. Q 1…7 → 1153, 455, 251, 178, 139, 95 MHz. R_L 800: Pi 72, tek L 178, iki kademe 570 MHz. E24: −21.67, −23.64, −23.64, −17.27 dB. ±%5 toleransta −15 dB altı (eşik bizim seçimimiz, 10 000 deneme): Q √3 %100, Q 7 %76.84. Kayıp (Q_L 40, Q_C 200 varsayımı, ölçüm değil) 0.22 ve 0.87 dB. 3B L–C–|S11| yüzeyi. Kısayollar ve sınırları (Python ile tarandı, kaynak değil): BW(−10 dB) ≈ 2f0/(3Q): Q 3 ve üstünde sapma yüzde 7'den az, Q 2'de yüzde 14, Q 1'de yüzde 73; yalnız tek L ağı. Tolerans × Q üçte birden küçükse en kötü köşe yaklaşık −10 dB altında: Q 2–15, kayıpsız L ağı, sınırda 0.1 dB oynar. Ölçüm: Bandwidth ile LoadedQ birlikte verilince yardım metni LoadedQ öncelikli der; biz 5 verdik, R2026b'de iki sırada da 10 çıktı. Birlikte vermiyoruz. Gerçek hatalar: "3-component matching network cannot be designed with the given parameters. Try varying the loaded Q or the number of elements in your design." (LoadedQ 3.8, alt sınır 3.873); "To calculate S-parameters, a circuit must have at least one port. Use SETPORTS to define ports for a circuit." Not: Ekrandaki komutlar dersin akışı için kısaltılmıştır. 3B yüzeyi çizen satırlar ekranda yok: figure; surf(LL*1e9, CC*1e12, SS); shading interp; eksen adları da xlabel, ylabel, zlabel ile verilir. Tolerans sahnesindeki ikinci eğri S((1 + 0.05) f) ölçeklemesidir, MATLAB çıktısı değildir: üzerindeki kırmızı nokta −9.51 dB; tablodaki ve sesteki −9.68 dB Monte Carlo'nun en kötüsüdür. Bu derste: 1. Gerekli eklenti: RF Toolbox 2. Q: büyük bölü küçük, eksi bir, kök 3. Elle L ağı: 13.78 nH + 1.378 pF 4. matchingnetwork ve circuitDescriptions 5. Bandwidth L ağını değiştirmez 6. Smith yolu ve eşlenik bakış 7. Karmaşık yükte reaktansı götürmek 8. Dört çözümün bantları 9. Bant ≈ 2f0/(3Q) ve sınırı 10. İki kademe ve Pi ağı 11. LoadedQ alt sınırı 12. E24, tolerans ve yarım bant 13. 3B L–C–|S11| yüzeyi Bölümler: 0:00 Problem: gerekli eklenti 0:34 Kapsam 0:53 Mantık: küçük transformatör 1:21 Birinci soru 1:37 Q ve reaktanslar 1:58 L ve C 2:19 Sağlama 2:45 matchingnetwork 3:13 Bandwidth tuzağı 3:29 Smith yolu 3:51 smithplot ve eşlenik 4:11 İkinci soru: karmaşık yük 4:28 Reaktansı götürmek 4:50 L, C ve sağlama 5:17 Dört çözüm 5:34 Bantlar 5:57 Q ve bant 6:15 Bant kısayolu 6:43 Neden üçte iki 7:09 Üçüncü soru: 800 ohm 7:23 İki kademe 7:45 Pi ağı elle 8:10 Pi değerleri 8:35 Üç bant 8:46 LoadedQ sınırı 9:15 Dördüncü soru: E24 9:46 İki köşe aynı 10:06 Tolerans: 10 000 deneme 10:28 Yarım bant kuralı 11:00 Kayıp 11:18 3B yüzey 11:37 setports hatası 11:48 Ne yaptık? 12:01 Kural Gerekli MATLAB eklentileri: RF Toolbox 26.2 (MATLAB R2026b): matchingnetwork, circuitDescriptions, smithplot, sparameters, gammain, circuit, inductor, capacitor, resistor, setports, add, rfparam. Temel MATLAB: sqrt, linspace, meshgrid, surf, rand, rng. Kaynak kitap: Konu sırası: Steer, Microwave and RF Design III: Networks, §6.4 L Matching Network, §6.5 Complex Loads, §6.6 Multielement Matching, §6.7 Smith Charts (içindekilerden doğrulandı). Metin, şekil ve problem kopyalanmadı; senaryo, sayılar ve animasyonlar özgündür. Sonuçlar MATLAB çıktısı ve MATLAB'dan bağımsız bir Python denetimiyle sınandı (merdiven çözümü, Monte Carlo, bant ve tolerans taraması). Anlatım yapay zekâ sesiyle (Gemini) seslendirildi; ders kurgusu, örnekler ve MATLAB çalıştırmaları özgündür. Hedef kitle: elektrik-elektronik ve haberleşme öğrencileri, RF tasarıma başlayanlar. Ön koşul: karmaşık sayı, yansıma katsayısı ve Smith abağına aşinalık.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.