Coincidencia de impedancia entre la fuente y la carga

Te estás perdiendo el hecho de que una línea de transmisión no es una resistencia. Una línea de 50 Ω, terminada en una resistencia de 50 Ω, 'parece' una carga de 50 Ω en la fuente que la impulsa.

Una línea o carga de 50 Ω definen una relación de voltaje a corriente. Sin embargo, para la línea, define la relación entre la onda de voltaje y la onda de corriente que se propaga a lo largo de la línea. La línea en sí no tiene (idealmente) resistencia.

Hay varias formas de hacer que una fuente tenga una impedancia de salida de 50 Ω, una forma es tener una fuente de voltaje seguida de una resistencia en serie de 50 Ω.

Digamos que la fuente de 50 Ω conduce un paso de 50 V a una carga resistiva de 50 Ω. Eso necesitará un paso de 100 V de la fuente de voltaje, debido a la división de voltaje entre su resistencia en serie y la carga. La corriente de carga aumenta repentinamente a 1 A y el voltaje de carga a 50 V.

En cambio, pongamos una longitud de línea de transmisión de 50 Ω entre estos. Cuando ocurre el paso, la relación entre la onda de voltaje en la línea y la onda de corriente será de 50 Ω. Aparecerá un voltaje de 50 V a través de la línea, y una corriente de 1 A comenzará a fluir desde la fuente. Una onda de voltaje de 50 V y una onda de corriente de 1 A se activan a lo largo de la línea. Cuando llegan al otro extremo, encuentran una carga de 50 Ω. El voltaje de la carga ahora sube a 50 V y su corriente a 1 A. No ha habido ningún problema para cumplir con el voltaje y la corriente de la línea, están en la relación correcta, por lo que se cumplen todas las condiciones límite y no se genera reflexión. .

Si, en cambio, la carga hubiera sido algo diferente, digamos 100 Ω, o un circuito abierto, o un cortocircuito, la corriente y el voltaje en la carga no habrían coincidido con los que llegan a lo largo de la línea de transmisión, y se habría generado una onda reflejada para compensar las diferencias.

En el voltaje instantáneo$V_{IN}$se aplica al extremo de envío de la línea de transmisión, la corriente tomada por esa línea es$V_{IN}/Z_0$. No sabe que hay una carga en el otro extremo, por lo que la corriente que se toma está definida por el cable o la línea de transmisión.

Eso continúa hasta que tanto el voltaje como la corriente (velocidad hacia la carga) alcanzan el extremo de la carga y, si la carga tiene una resistencia de$Z_0$, entonces todo está bien. Fin de la historia. Hay una historia más grande pero, para esta pregunta, eso es todo lo que se necesita decir.

Entonces, ¿cómo podemos lograr la máxima transferencia de potencia aquí?

En cuanto a la transferencia de potencia máxima, no necesita tener una impedancia de fuente para que esto funcione y obtendrá la potencia máxima sin la impedancia de fuente.

Te estás perdiendo un punto básico. La fuente se adapta perfectamente a la línea de transmisión, por lo que obtiene la máxima transferencia de potencia (100 %) en esa interfaz. Y la línea de transmisión se adapta perfectamente a la carga, por lo que también allí se transfiere la máxima potencia.